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匯專超聲機床實現CVD碳化硅SiC噴淋盤階梯孔高精穩定加工

中國產業經濟信息網時間：2026-06-01

　　碳化硅（SiC）是一種性能優異的結構陶瓷材料，因具備密度高、熱傳導率高、彎曲強度大、彈性模數大、抗腐蝕性強、耐高溫等特性，成為半導體制造的理想材料。其中，通過化學氣相沉積（CVD）工藝制備的碳化硅材料，兼具更高的均勻性和純度，被廣泛應用于半導體刻蝕設備的關鍵零部件制造。

　　CVD碳化硅（SiC）噴淋盤是芯片制造設備刻蝕機的核心部件之一，其表面密布微孔，需保證高度均勻性和一致性，對加工精度和穩定性有著嚴苛要求。然而，CVD碳化硅（SiC）屬于典型的難加工硬脆材料，使用傳統方案加工面臨諸多難題，材料本身硬度高、彈性模量大、脆性極強，微孔鉆削/銑削時，刀具刃口極易微崩、磨粒磨損，導致刀具磨損加快；應力易集中于孔/槽的進出口位置，低斷裂韌性使材料極易發生脆性斷裂，破壞邊緣質量，加工過程中極易崩邊；機械應力與熱應力協同作用，極易在加工表面及亞表面形成微裂紋，影響部件可靠性。目前，高精度碳化硅噴淋盤仍需要依賴國外進口。

　　一、匯專整體解決方案

　　匯專深耕超聲綠色技術領域多年，在先進材料超深微孔加工方面積累了豐厚經驗。近期，匯專在CVD碳化硅（SiC）噴淋盤D1.0/D0.5mm階梯孔加工項目中，使用最新研發的超聲鉆銑加工中心UDM-600，搭配第七代超聲加工技術、超聲振幅測量儀、斷刀預警監控系統TBPS、高精度超聲刀柄、高效飛速 PCD鉆頭，取得創新突破：單個階梯孔加工時間縮短41%，刀具壽命提升超105.3%，刀具成本減少50.59%，孔口崩邊量≤0.029mm，孔真圓度、直徑、位置度、同心度、孔壁表面裂紋、粗糙度等關鍵指標均大幅優于客戶目標值，為CVD碳化硅（SiC）噴淋盤打孔提供高精穩定解決方案。

　　解決方案產品：

　　（一）超聲鉆銑加工中心UDM-600

　　匯專超聲鉆銑加工中心UDM-600配置整體式超聲電主軸，最高轉速可達40,000rpm，光柵尺全閉環控制，全行程定位精度2μm，重復定位精度1.5μm，X/Y/Z軸可選配直線電機，快移速度可達60m/min。

　　該加工中心采用鑄鐵龍門結構設計，穩定性高，抑振能力強；通過有限元分析優化機床結構，具有優異的動態加工性能；高剛性滾珠導軌，精度穩定。直線電機驅動方式，零傳動，徹底消除間隙、彈性變形和磨損；配合光柵尺，實現“無間隙全閉環控制”；有效避免機床在鉆孔過程中因Z軸高頻反復運動導致的絲杠磨損問題，為機床精度提供長效保障。

　　（二）第七代超聲加工技術

　　匯專自主研發的超聲加工技術歷經七次迭代升級，在超聲發生器性能與超聲刀柄結構設計方面持續優化，集成正弦波驅動專利技術、振幅線性控制技術、自適應控制技術及超聲通信系統，實現超聲能量的精準調控與高效傳輸，有效解決硬脆材料、復合材料、難加工金屬材料、工程塑料等材料加工難題。

智感型超聲發生器

超聲刀柄

　　匯專第七代超聲加工技術超聲刀柄結構設計優化，結構更緊湊，兼具強剛性與高精跳動特點，可高效匹配整體PCD微鉆，是CNC超聲鉆孔的優選利器，顯著提升加工效率與刀具壽命。超聲發生器軟件控制，增加諧振點線性擬合技術，超聲振幅0.5-5μm，抗干擾能力強、跟頻速度提高，超聲振幅在長期加工過程中表現出卓越的穩定性與可靠性。

　　（三）超聲振幅閉環控制系統

　　超聲振幅閉環控制系統由數控系統、超聲發生器、超聲振幅測量儀組成，加工前設定目標超聲振幅與頻率，通過測量儀在線測量實際振幅，使實際振幅在預設范圍內進行加工，超聲系統實時監控超聲刀柄電壓電流相位變化，并動態調整超聲輸出功率與頻率，自適應補償刀具磨損或工況變化對超聲振幅與頻率的影響，維持穩定狀態，實現超聲異常狀態反饋。

　　其中，超聲振幅測量儀集成多重功能，除超聲振幅在線測量外，還可實現刀長、刀徑檢測，刀具位置校準，測量最大振幅60μm，測量精度±0.5μm，測量刀徑范圍0.3-55mm，頻帶范圍100kHz，激光功率1mW、波長650nm，防水等級IPX8，確保超聲加工效果保持穩定。

　　（四）斷刀預警監控系統TBPS

　　在各類先進材料的微孔加工中，刀具磨損乃至斷裂是導致工件報廢、提高加工成本的核心痛點，而刀具的實時狀態往往因工藝與加工環境限制難以直接觀測。匯專推出的斷刀預警監控系統TBPS，具備無損安裝、實時感知、精準預警、有效防報廢等優勢，可在不中斷加工的情況下實時監測刀具狀態，有效避免傳統加工“被動止損”的情況。

　　斷刀預警監控系統TBPS采用高精傳感器采集數據，邊緣終端作為數據處理與決策中心，實現快速響應；具備實時通訊與狀態判斷功能，與機床實時通訊，精準識別加工狀態，實現對生產過程深度監控；通過數據驅動的智能分析，搭載自研算法，對切削負載信號做特征解析，自動生成加工狀態可視化曲線，直觀呈現復雜加工工況；可實現毫秒級異常精準預警，實時監測分析加工狀態，刀具崩刃、斷刀時毫秒級快速報警，杜絕廢品產生、減少非計劃停機。