Przejdź do treści
SemiCNC

Strona główna / Materiały

Materiały na części urządzeń próżniowych i półprzewodnikowych

Gatunek, stan i certyfikat decydują, czy część może trafić do urządzenia. Poniższe oznaczenia obejmują ASTM i UNS, EN i JIS, aby rysunek napisany w jednym systemie czytał się tak samo dla warsztatu kupującego materiał w innym.

Gatunki metali i ich oznaczenia

Odpowiedniki są bliskie, nie identyczne. Limity składu chemicznego różnią się nieznacznie między normami, więc należy podać normę, wg której materiał jest zwalniany, i niech warsztat kupuje zgodnie z nią.

MateriałUNSENJISZwykła postać i stanZastosowanie
Aluminum 6061A96061EN AW-6061A6061Płyta i pręt T6 lub T651Korpusy komór, pokrywy, wsporniki, większość części konstrukcyjnych
Aluminum 5083A95083EN AW-5083A5083Płyta O, H111 lub H321Duże korpusy komór, spawana konstrukcja próżniowa
Aluminum 5052A95052EN AW-5052A5052Blacha i płyta H32Osłony, kanały, obudowy z blachy
Stainless 304LS304031.4307SUS304LPręt i płyta wyżarzoneRamy, części linii wstępnej, konstrukcja próżniowa bez kontaktu z medium
Stainless 316LS316031.4404SUS316LPręt, płyta i rura wyżarzoneCzęści w kontakcie z gazem, kołnierze, elementy UHV
Stainless 316LNS316531.4429SUS316LNWyżarzony, często przetapianyKołnierze CF i wygrzewalne części UHV
Titanium Grade 2R504003.7035Class 2Pręt i płyta wyżarzoneKorozyjne strefy procesowe, części PVD
Titanium Grade 5R564003.7165TAP6400Pręt i płyta wyżarzoneLekkie sztywne części, ramiona obsługi wafli
MolybdenumR03600n/an/aPręt i płyta odprężoneOsłony cieplne, strefa gorąca i elementy implantacji
OFE copperC10100CW009AC1011Wyżarzona lub półtwardaUszczelki CF, bloki chłodzące, części RF

Normy na płyty i pręty warte wskazania na rysunku: ASTM B209 i B221 dla aluminium, ASTM A240 i A276 dla stali nierdzewnej, ASTM B265 i B348 dla tytanu, ASTM F68 dla miedzi beztlenowej.

Aluminium czy stal nierdzewna

Większość części komór to jedno albo drugie. Wybór wynika z temperatury, chemii procesu i sposobu łączenia części, bardziej niż z wytrzymałości.

Aluminum 6061 i 5083

  • Lekkie, szybkie w obróbce, tańsze w przeliczeniu na część
  • Dobrze przewodzi ciepło, dobre na chłodzone pokrywy i płyty
  • Przyjmuje anodowanie twarde Type III na powierzchniach narażonych na plazmę
  • Niższe temperatury wygrzewania niż stal nierdzewna
  • Powierzchnie uszczelniające łatwo się rysują, więc liczy się obsługa i pakowanie

Stainless 304L i 316L

  • Wygrzewalna do wyższych temperatur dla prac UHV
  • Spawa się do szczelnych złączy, standard dla elementów CF
  • Polerowana elektrolitycznie dla czystości w kontakcie z gazem
  • Cięższa i wolniejsza w obróbce, umacnia się odkształceniowo
  • Niskowęglowe gatunki L ograniczają uczulenie przy spoinach

Wybór płyty w obrębie aluminium: 6061, 5083 i odlewana płyta oprzyrządowania dla komór. Gatunki stali nierdzewnej o wysokiej czystości: 316L VIM-VAR dla linii gazowych UHP.

Czego unikać w części próżniowej

To materiały i nawyki, które przechodzą kontrolę wymiarową, a potem zawodzą przy odpompowaniu lub wygrzewaniu.

  • Cynk i kadmOba mają wysoką prężność par i zanieczyszczają komorę przy wygrzewaniu. To wyklucza mosiądz, 7075 i inne stopy zawierające cynk oraz śruby kadmowane wewnątrz próżni.
  • Gatunki automatoweSiarka i ołów sprawiają, że 303, 12L14 i 2011 łatwo się skrawają. Odgazowują, pogarszają jakość spoin i widać je jako wtrącenia na polerowanej powierzchni. Należy wskazać 304L lub 316L, nie 303.
  • Porowaty materiał odlewanyPorowatość odlewu zatrzymuje gaz i płyn czyszczący i uwalnia oba w próżni. Należy stosować walcowaną płytę lub pręt do wszystkiego, co widzi próżnię, chyba że odlew jest do tego zakwalifikowany.
  • Silikon i nieznane smarySilikon migruje i trudno go usunąć. Warto zapytać warsztat, jakie chłodziwo i smary dotykają części, i napisać na rysunku, jeśli silikon jest zakazany.
  • Nieodpowietrzone objętości ślepeNie materiał, ale zachowuje się jak on. Gaz uwięziony za śrubą lub w ślepym otworze ucieka powoli i wygląda jak słabe odpompowanie.

Dlaczego to ma znaczenie przy niskim ciśnieniu: outgassing.

Polimery i ceramika

Temperatury to typowe ciągłe limity pracy podawane przez producentów materiałów, a nie limity wygrzewania próżniowego. Wypełniacze, pigmenty i gatunek zmieniają zarówno limit, jak i odgazowanie.

MateriałZwykła postaćTypowy limit pracyZastosowanie
PEEK, niewypełnionyPręt i płyta wytłaczaneOkoło 250 °C ciągleIzolatory, części w kontakcie z waflem, pierścienie CMP
Poliimid (typ Vespel SP-1)Kształty formowane bezpośrednioOkoło 290 °C ciągleIzolatory wysokotemperaturowe, podkładki ścieralne
PPSWytłaczany lub prasowanyOkoło 220 °C ciąglePierścienie mocujące CMP, części po stronie chemii
PTFE i PFAPręt i arkusz formowaneOkoło 260 °C ciągleCzęści procesów mokrych, uszczelnienia, wkłady
Alumina 99.5 percentWypalana, potem szlifowana lub docieranaZnacznie powyżej zakresu procesuIzolatory, części w kontakcie z waflem, zwykle od wytwórcy ceramiki

ASTM E595 to powszechny test przesiewowy odgazowania polimerów: całkowita utrata masy 1.0 procent lub mniej i zebrany kondensujący materiał lotny 0.10 procent lub mniej. Warto poprosić producenta materiału o dane dla dokładnego gatunku. Więcej w PFA, PVDF i PEEK dla urządzeń procesów mokrych oraz alumina i AlN w urządzeniach do wafli.

Certyfikaty i identyfikowalność

Dokumentacja jest częścią materiału. Typ certyfikatu należy wpisać na rysunku, bo inaczej nie znajdzie się w wycenie.

  • EN 10204 3.1Świadectwo kontroli od producenta materiału ze zmierzonym składem chemicznym i wynikami mechanicznymi wytopu. Zwykłe wymaganie dla części próżniowych i gazowych.
  • EN 10204 3.2Te same wyniki, potwierdzone dodatkowo przez niezależnego inspektora lub przedstawiciela kupującego. Wymagane tylko dla części krytycznych, wydłuża czas w hucie.
  • Identyfikowalność partii wytopuNumer wytopu ze świadectwa jest oznaczany lub zapisywany dla każdej części lub partii, aby problem z materiałem dało się powiązać z użytym materiałem.
  • Lista materiałów ograniczonychJeśli firma kupującego zakazuje substancji lub wymaga deklaracji, listę należy wysłać razem z RFQ. Zawęża ona, jaki materiał warsztat w ogóle może kupić.
  • Certyfikaty wykończeniaLinie anodowania, powlekania i polerowania elektrolitycznego wystawiają własny certyfikat dla partii. Warto żądać go razem z raportem wymiarowym.

Pytania o materiały

Co lepsze na korpus komory, 6061 czy 5083?

6061-T6 skrawa się czysto, dobrze trzyma powierzchnię uszczelniającą i równomiernie przyjmuje anodowanie twarde, więc pokrywa większość obrabianych korpusów komór i pokryw. 5083 to zwykły wybór na duże korpusy spawane, bo zachowuje więcej wytrzymałości po spawaniu i jest dostępna w grubej płycie. Zwykle decyduje konstrukcja spoiny.

Czy potrzebuję 316L, czy wystarczy 304L?

Na konstrukcje i części linii wstępnej zwykle wystarcza 304L. Części w kontakcie z gazem, części polerowane elektrolitycznie dla czystości i części widzące korozyjny gaz procesowy zwykle wymagają 316L, a linie gazu o ultrawysokiej czystości często idą dalej, do 316L VIM-VAR. Molibden w 316L poprawia odporność na korozję.

Czym jest certyfikat 3.1 i czy go potrzebuję?

Świadectwo kontroli EN 10204 typ 3.1 wystawia producent materiału i podaje zmierzony skład chemiczny i wyniki mechaniczne dla danego wytopu. Większość rysunków części próżniowych i gazowych go wymaga, powiązanego z partią wytopu faktycznie użytego materiału. Certyfikat hurtownika, który tylko powtarza nazwę gatunku, to nie ten sam dokument.

Czy PEEK może trafić do komory?

Często tak. Niewypełniony PEEK i poliimid są powszechne wewnątrz próżni, bo po wygrzaniu mało odgazowują. Należy sprawdzić gatunek, bo wypełniacze i pigmenty zmieniają wynik, i poprosić producenta materiału o dane odgazowania mierzone wg ASTM E595.

Materiał wybrany? Czas na rysunek.

Prosimy wpisać gatunek, normę i typ certyfikatu w RFQ. Przekażemy je do 3 warsztatów, które już kupują taki materiał, i odpowiemy w ciągu 24 godzin roboczych.

  • ProcesyKroki obróbki, wykończenia, czyszczenia i testów.
  • ZastosowaniaKtóry materiał gdzie trafia, wg modułu urządzenia.
  • Molibden i tytanMetale ogniotrwałe i lekkie w próżni.