本发明公开了一种超声振动改善超临界模压微孔发泡质量的模具及其应用。该模具包括凸模板、凹模板、超声振动装置及压力控制装置，所述凸模板与凹模板合模后凸模板与凹模板之间形成发泡室；所述超声振动装置与发泡室连接，所述压力控制装置与发泡室连接。该方法包括：将模具升温预热至发泡温度；待发泡聚合物放入模具中，合模通入超临界流体，同时开启超声振动；发泡后，减小发泡室的压强，同时增大超声振动的频率使聚合物中气体成核；开模后，冷却取出制品。本发明提供的方法能够在超临界流体注入时通过超声波振动的作用促进气体均匀分散，在气体成核阶段起到降低成核势能、促进气体析出、降低发泡阻力的作用，可获得高质量微孔发泡产品。