超聲加工是什麼？超聲加工與傳統 CNC 加工有什麼不同？
隨著半導體製程持續往高精度、高整合度發展，設備關鍵零件所使用的材料也正在改變。從 CVD 碳化矽（SiC）、單晶矽、多晶矽、石英玻璃，到氧化鋁、氮化矽陶瓷與 AlSiC，這些材料具備高硬度、耐高溫、耐腐蝕與尺寸穩定等特性，因此逐漸應用在沉積、蝕刻、離子佈植等半導體設備關鍵零件上；但同時也帶來更高的加工難度。
尤其當零件需要進一步加工 微孔、超深孔、階梯孔、薄壁、溝槽或高精度表面時，傳統 CNC 容易開始面臨：崩邊、微裂紋、刀具快速磨耗、加工時間增加，以及孔壁與表面品質難以穩定控制等問題。這也是超聲輔助加工開始進入半導體精密加工的重要原因。
超聲加工是什麼？
超聲輔助加工（Ultrasonic-assisted Machining）並不是完全不同於 CNC 的加工方式，而是在既有的鑽孔、銑削或磨削過程中，加入高頻微幅振動。傳統 CNC 主要透過刀具旋轉，持續與材料接觸進行切削；超聲加工則透過高頻振動，使刀具與工件產生週期性的接觸與分離，改變切削時的受力方式。
對高硬度與硬脆材料而言，可進一步降低切削負荷、減少崩邊與裂紋，並改善刀具壽命與加工表面品質。
超聲加工與傳統 CNC 有什麼不同？
| 加工比較 | 傳統 CNC | 超聲輔助加工 |
|---|---|---|
| 切削方式 | 連續切削 | 旋轉切削＋高頻微振動 |
| 硬脆材料 | 加工負荷較高 | 有助降低切削力 |
| 崩邊／微裂紋 | 材料越硬脆越難控制 | 有助改善加工損傷 |
| 刀具磨耗 | 高硬度材料容易快速磨耗 | 可降低刀具負荷、延長使用時間 |
| 微深孔加工 | 深徑比提高後難度增加 | 適合進一步挑戰超深微孔 |
| 主要優勢 | 成熟、量產效率高 | 難加工材料、複雜結構及高品質加工 |
從 SEMICON 看超聲加工：半導體真正困難的是「超深微孔」
匯專在 SEMICON China 2026 將半導體應用重點放在「先進材料超深微孔加工」，而不是單純展示一台 CNC 加工中心。 半導體設備中的 Showerhead、Electrode 等精密零件，常需要在硬脆材料上加工大量且高度一致的微細孔。 當孔徑越來越小、深度越來越深時，工程師真正要控制的已經不只是「孔有沒有鑽出來」，而是：
- 孔口是否崩邊？
- 孔壁是否產生損傷？
- 真圓度與位置度是否穩定？
- 一支刀可以加工多少孔？
- 整批加工時間與刀具成本是否能接受？
這也是匯專超聲加工與一般 CNC 最值得比較的地方。
案例一｜CVD SiC Showerhead：不只要能夠加工，更要控制刀耗與孔品質
CVD SiC 硬度高、脆性大，是半導體設備零件中典型的難加工材料。 匯專以 超聲鑽銑加工中心＋第七代超聲加工系統加工 CVD SiC Showerhead 的 D1.0 / D0.5 mm 階梯孔。
實際案例中：
- 單孔加工 Cycle Time 降低 41%
- 刀具壽命提升約 105%
- 刀具成本降低超過 50%
這表示超聲加工的價值不只是改善加工表面，更直接影響設備稼動率、換刀頻率與單件加工成本。 對半導體加工廠來說，這往往比單純比較主軸轉速更具有實際意義。
案例二｜單晶矽超深微孔：深徑比達 55:1
另一個更能反映超聲加工差異的案例，是半導體設備使用的單晶矽曲面電極。
加工特徵為： D0.45 × 24.75 mm 微孔
深徑比達到： 55：1
匯專透過超聲加工搭配整體 PCD 微鑽，可連續加工超過 1,000 個微孔，孔真圓度達 0.003 mm；其公布案例中，孔壁粗糙度由 Sa 6.54 μm 降至 Sa 0.013 μm。 這類工件也說明，當半導體零件進入「硬脆材料＋小孔徑＋高深徑比」的加工條件時，只提高 CNC 主軸轉速未必能解決問題，加工方式與刀具系統需要一起重新考慮。
案例三｜石英玻璃：加工效率與表面品質同時改善
石英玻璃具有低熱膨脹、高化學穩定性與高純度等特性，在半導體設備及光學相關應用十分重要，但加工時同樣容易產生微裂紋、崩邊與次表面損傷。
匯專近期的石英玻璃基板加工案例，以超聲 CNC 搭配整體 PCD 刀具進行側面與倒角加工：
- Cycle Time 從 2,400 秒降至 577 秒
- 加工時間縮短約 76%
- 側壁粗糙度由 Sa 0.8 μm 改善至 Sa 0.046 μm
顯示對硬脆材料而言，加工效率與表面品質並不一定只能二選一。
匯專的差異，不只是一套超聲主軸
從上述案例也可以看出，真正影響加工結果的並不是單一設備規格。
匯專目前的半導體加工方案實際涵蓋： 超聲 CNC 加工中心、超聲加工系統、超聲刀柄 、PCD 微鑽 / 微刃刀具 、加工參數與製程 Know-how
例如其整體 PCD 微鑽已能做到 D0.1 mm 等級，並針對硬脆材料的微細鑽孔與深孔加工開發；整體 PCD 微刃刀具則應用於 SiC、玻璃、陶瓷等材料的精密表面加工。
因此對加工廠而言，真正需要評估的不是： 「要不要再添購五軸加工機？」
而應該是： 「現在這個材料與工件，原有 CNC 製程的極限到底在哪裡？」
如果瓶頸已經來自 崩邊、刀耗、超深微孔、表面品質或加工效率，超聲加工才真正具有導入價值。
哪些半導體加工需求值得評估？
匯專目前公開的半導體加工案例已涵蓋：
- CVD SiC Showerhead
- 單晶矽曲面電極
- 多晶矽 Confinement Ring
- 石英玻璃 Showerhead / 基板
- 氧化鋁陶瓷
- 氮化矽零件
- AlSiC
- 石墨零件
應用範圍已從單純材料加工，延伸到半導體設備中的沉積、蝕刻、離子佈植等關鍵零組件。
對台灣半導體供應鏈而言，如果目前正在開發上述材料，或面臨 微孔越做越深、刀具壽命不足、硬脆材料容易崩邊、加工時間過長、孔壁與表面品質不穩、特殊材料缺乏成熟加工參數，這些都可以進一步評估超聲加工技術。
從設備到製程，馬路科技協助真正導入產線
先進加工最大的挑戰，往往不在於找到一台規格更高的設備，而是如何讓新的加工方法真正進入既有製程。
馬路科技可從客戶實際的 材料、工件圖面、公差、刀具、加工節拍與既有產線條件開始，協助進行：
需求確認 → 工件試加工 → 製程與刀具評估 → 加工品質驗證 → 設備選型 → 自動化及產線整合 → 設備導入與技術支援
同時可結合 Bruker Alicona 3D 光學量測、AI OMM、ZEISS ATOS / ARAMIS 等量測解決方案，從刀具磨耗、表面形貌、尺寸精度到工件變形，建立完整的加工與驗證流程。 對半導體製造而言，真正需要的並不只是「一台加工機」，而是一套能讓材料 加工得出來、品質量得出來，最後能穩定進入產線的製程解決方案。
這也是馬路科技在設備之外，能協助客戶創造的導入價值。
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