透過超聲波加工掌握技術優勢 適用於硬脆材料的關鍵技術

現代EUV（極紫外光微影技術）系統，可以將結構縮小至數奈米的尺寸，使微小的晶片上能夠容納更多電晶體，藉此生產效能越來越強大的微處理器。這項卓越的技術來源於微影系統的結構本身。這使得以碳化矽和微晶玻璃（Zerodur）等材料製成的元件，能夠在晶圓曝光中以原子級的精準度，重複接受數百萬次相同動作和定位週期，並且長期承受熱應力。1994年成立的Fuchshofer Präzisionstechnik GmbH公司，位於奧地利施蒂利亞州（Styria）的艾比斯瓦爾德（Eibiswald），專精於使用DMG MORI的超聲波技術，進行這些硬脆先進材料的精密加工。超聲波輔助製造的成功展現在加工能力上，總計包含了14種超聲波機型。2024年又額外安裝了兩台第三代ULTRASONIC 50機器，以配合半導體產業不斷提高的需求。

超聲波：最高等級的加工品質

當Fuchshofer在2005年向DMG MORI購買第一台超聲波機器的時候，團隊已經擁有多年的精密加工經驗。當時和現在一樣，服務範圍包括車削、銑削、研磨，和線切割放電加工。「我們從2017年開始，還使用Fuchshofer先進製造提供積層製造服務。」Aaron Reinisch在提到龐大的製造範圍時如此表示。他帶領陶瓷與堅硬材料部門，其中主要包括超聲波機器。「由於半導體產業的強勢成長，過去八年中，幾乎每年都會投資這項加工技術。」Fuchshofer一直是DMG MORI的超聲波機型的忠實愛用者。「我們對這些機器瞭如指掌，它們能夠保證元件加工達到我們和客戶期待的高品質。」

超聲波輔助鑽鑿、研磨和5軸銑削

超聲波技術使Fuchshofer在加工技術陶瓷、複合材料和碳化物時，就和加工石英玻璃、微晶玻璃和藍寶石玻璃一樣精準可靠。它的運作原理既創新又簡單：超聲波致動器讓刀具以高頻率震動，並將此震盪疊加在旋轉和線性的動作上。這導致刀具和加工件之間產生脈衝式接觸，加上其他因素，使得材料移除受到控制，並將產生微裂縫的風險降到最低。

這項技術的多樣化應用，包括直徑小至ø 0.4 mm的精密鑽鑿，以及3D輪廓的超聲波研磨和5軸超聲波銑削。「目前碳化矽板在我們的業務中佔有最大的比重。」Aaron Reinisch表示。在微影系統中，晶片就是安裝在碳化矽板上。「我們為元件加工出細微冷卻通道，作為這些溫度穩定元件生產製程的一部份，使其更能抵抗半導體製造中的熱效應。」

「DMG MORI生產的超聲波機器，可確保元件加工達到我們和客戶期待的高品質。低於1%的廢品率，證明製程是以最佳條件運作。」

Aaron Reinisch帶領Fuchshofer的陶瓷與堅硬材料部門。

使用電鍍鑽石刀具的可靠生產過程

碳化矽幾乎和鑽石一樣堅硬，因此超聲波加工需要適當的鑽石刀具。Fuchshofer依靠Schott公司和DMQP合作夥伴Effgen生產的電鍍研磨銷。「這些自磨刀具的運轉壽命最高可達到15小時，而且可以打磨三、四次。」Aaron Reinisch說明選用的原因。這樣就能在只花費極少人力的情況下，實現高度可靠的生產。碳化矽元件依據客戶的規格進行加工，最多花費60小時完成。Aaron Reinisch對此十分滿意：「低於1%的廢品率，能夠證明製程是以最佳條件運作。」

透過密切合作達成製程最佳化

工廠中運用的各式技術，給予Fuchshofer開發最佳製造策略的寬廣空間。Aaron Reinisch解說道：「我們與客戶密切合作，以達到加工製程最佳化。」有時候在傳統的CNC機器上銑削加工件會比較有效率，有時候又絕對需要超聲波機器。「我們會隨時考慮到各個加工流程的技術要求和優點的組合。」Fuchshofer也勇於探索未來可能重要性大增的嶄新材料。Aaron Reinisch舉出極度強韌耐用的氮化矽做例子：「半導體業界對這種材料很有興趣，但是加工的難度極高。」在超聲波機器的協助下，團隊正致力於研發氮化矽元件的可靠製造解決方案。「刀具、技術和切削參數之間的交互作用極為重要。」

開發新市場的進展

Aaron Reinisch深信：「新技術的使用和現有製程的最佳化，是持續拓展服務範圍的關鍵。」Fuchshofer全面性的做法，以及著重於未來導向產業的專案，也顯現在其航太產業的認證之中。能夠服務多樣化的業界，確保了長期的安全性。「我們在半導體產業的經驗，可協助我們向新市場投石問路，因為技術陶瓷在其他產業的重要性，也同樣地逐漸提升。」在這樣的背景下，他認為超聲波技術在未來也將是重中之重：「本公司在這個領域的能力，會隨著我們對於加工品質等級的需求，向上提升。」

備註：組織名稱與職銜在本文出版時為正確。