MDAC與傳統切削方法的比較

1. 切削效率

固定磨料線鋸切割 (FAWS) 依賴於磨料顆粒與工件的機械磨削作用，其切削速度受限，特別是當工件材料硬度較高時，如石英與單晶矽。線放電加工 (WEDM) 透過放電熔融與氣化材料來進行切割，切削速度較高，但其熱影響區較大，可能導致材料結構變化。微放電磨粒切割 (MDAC) 結合了放電與磨削機制，透過適當調整放電能量與磨料顆粒尺寸，可提高材料去除率，特別適用於高硬度材料的加工。

2. 表面品質與損傷控制

固定磨料線鋸切割 (FAWS) 會在工件表面留下較深的劃痕，特別是在切削石英與單晶矽時，容易產生裂紋與崩角。線放電加工 (WEDM) 由於高溫效應，會導致表面殘留熔融層，影響材料的機械性能，並增加後續精加工的需求。微放電磨粒切割 (MDAC) 透過控制放電參數，可在確保高效切割的同時，降低次表面損傷與殘留應力，提高表面品質，使其特別適合加工石英與矽晶圓。

3. 刀具磨損與加工成本

固定磨料線鋸切割 (FAWS) 中的線鋸會因長時間使用而磨損，影響加工精度並增加耗材成本。線放電加工 (WEDM) 雖然沒有傳統刀具，但電極線仍需頻繁更換，且放電過程的電耗較高。微放電磨粒切割 (MDAC) 透過最佳化放電能量，可減少磨粒的損耗，延長線鋸壽命，降低綜合加工成本，特別適合石英等高硬度材料的精密加工。

MDAC 在半導體與精密加工中的應用前景

MDAC 在精密加工領域的潛力不容忽視，特別是在矽晶圓、石英基板及其他高硬度材料的加工方面。石英不僅具有高硬度，還擁有優異的熱穩定性與低熱膨脹係數，使其成為精密光學與電子元件的重要材料。然而，其高硬度與脆性使得傳統加工方法難以滿足高精度與低損傷的要求。MDAC 透過細化放電與磨削的交互作用，可進一步優化切削精度，滿足半導體與光學產業對高品質基板的需求。此外，MDAC 也可應用於微細加工領域，如 MEMS 裝置製造與光學元件加工。

微放電磨粒切割（MDAC）技術通過結合放電與機械磨削機制，在提升切削效率的同時，有效降低了傳統切削方法的表面損傷與能耗。相較於 FAWS 和 WEDM，MDAC 展現出更優異的加工特性，特別適用於單晶矽與石英等高硬度材料，使其在半導體、光學與精密加工領域具有廣泛的應用前景。未來研究將進一步優化放電能量控制與磨粒分布，以提升加工精度與穩定性，進一步推動 MDAC 技術在高硬度材料加工領域的發展。

以現行半導體產業及石英、玻璃、陶瓷等高硬度材料的切削加工需求來看，選擇合適的切削技術與工藝條件至關重要。這些材料的高硬度與脆性，使傳統加工方法容易導致裂紋、崩角與熱影響區過大，影響產品品質與良率。因此，針對不同應用需求，需比較各種切削方法的優缺點，以達到最佳加工效果。

切削液的選擇對於加工穩定性與成品品質亦有關鍵影響。強調即時的沉降性，產生的磨粉若無法及時沉降的水箱底部，經由循環，容易導致工件崩邊與劃傷，甚至會影響到刀具的壽命。以及強調潤滑性能，可以降低切削玻璃與陶瓷時產生的噪音，避免潤滑度不足導致刀具損壞、產生火花現象，可明顯提升產品良率與工件表面的光潔度。

◆ 引用自: ScienceDirect

◆ 資料來源:https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.11.208