MDAC与传统切削方法的比较

1. 切削效率

固定磨料线锯切割(FAWS) 依赖于磨料颗粒与工件的机械磨削作用，其切削速度受限，特别是当工件材料硬度较高时，如石英与单晶矽。线放电加工(WEDM) 透过放电熔融与气化材料来进行切割，切削速度较高，但其热影响区较大，可能导致材料结构变化。微放电磨粒切割(MDAC) 结合了放电与磨削机制，透过适当调整放电能量与磨料颗粒尺寸，可提高材料去除率，特别适用于高硬度材料的加工。

2. 表面品质与损伤控制

固定磨料线锯切割(FAWS) 会在工件表面留下较深的划痕，特别是在切削石英与单晶矽时，容易产生裂纹与崩角。线放电加工(WEDM) 由于高温效应，会导致表面残留熔融层，影响材料的机械性能，并增加后续精加工的需求。微放电磨粒切割(MDAC) 透过控制放电参数，可在确保高效切割的同时，降低次表面损伤与残留应力，提高表面品质，使其特别适合加工石英与矽晶圆。

3. 刀具磨损与加工成本

固定磨料线锯切割(FAWS) 中的线锯会因长时间使用而磨损，影响加工精度并增加耗材成本。线放电加工(WEDM) 虽然没有传统刀具，但电极线仍需频繁更换，且放电过程的电耗较高。微放电磨粒切割(MDAC) 透过最佳化放电能量，可减少磨粒的损耗，延长线锯寿命，降低综合加工成本，特别适合石英等高硬度材料的精密加工。

MDAC 在半导体与精密加工中的应用前景

MDAC 在精密加工领域的潜力不容忽视，特别是在矽晶圆、石英基板及其他高硬度材料的加工方面。石英不仅具有高硬度，还拥有优异的热稳定性与低热膨胀系数，使其成为精密光学与电子元件的重要材料。然而，其高硬度与脆性使得传统加工方法难以满足高精度与低损伤的要求。 MDAC 透过细化放电与磨削的交互作用，可进一步优化切削精度，满足半导体与光学产业对高品质基板的需求。此外，MDAC 也可应用于微细加工领域，如MEMS 装置制造与光学元件加工。

微放电磨粒切割（MDAC）技术通过结合放电与机械磨削机制，在提升切削效率的同时，有效降低了传统切削方法的表面损伤与能耗。相较于FAWS 和WEDM，MDAC 展现出更优异的加工特性，特别适用于单晶矽与石英等高硬度材料，使其在半导体、光学与精密加工领域具有广泛的应用前景。未来研究将进一步优化放电能量控制与磨粒分布，以提升加工精度与稳定性，进一步推动MDAC 技术在高硬度材料加工领域的发展。

以现行半导体产业及石英、玻璃、陶瓷等高硬度材料的切削加工需求来看，选择合适的切削技术与工艺条件至关重要。这些材料的高硬度与脆性，使传统加工方法容易导致裂纹、崩角与热影响区过大，影响产品品质与良率。因此，针对不同应用需求，需比较各种切削方法的优缺点，以达到最佳加工效果。

切削液的选择对于加工稳定性与成品品质亦有关键影响。强调即时的沉降性，产生的磨粉若无法及时沉降的水箱底部，经由循环，容易导致工件崩边与划伤，甚至会影响到刀具的寿命。以及强调润滑性能，可以降低切削玻璃与陶瓷时产生的噪音，避免润滑度不足导致刀具损坏、产生火花现象，可明显提升产品良率与工件表面的光洁度。

◆ 引用自: ScienceDirect

◆ 资料来源:https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.11.208