सेमीकंडक्टर वैक्यूम चैंबरों के लिए 6061-T6 एल्युमिनियम: संरचना और गुणधर्म

6061-T6 सेमीकंडक्टर वैक्यूम चैम्बर बॉडी, बेस प्लेट और स्ट्रक्चरल फ्रेम के लिए डिफ़ॉल्ट एल्युमीनियम मिश्र धातु है। इसमें 290~310 MPa की ऊष्मा उपचार योग्य मजबूती, उत्कृष्ट मशीनेबिलिटी और तनाव मुक्ति के बाद अनुमानित आयामी व्यवहार का संयोजन है। यह गाइड इसकी रासायनिक संरचना, यांत्रिक और भौतिक गुणों, चैम्बर निर्माण को निर्धारित करने वाले चार मुख्य गुणों और उन उपकरणों के बारे में जानकारी देती है जिनमें इसका उपयोग किया जाता है, ताकि आप अपनी विशिष्टताओं के अनुसार मिश्र धातु की जाँच कर सकें।

6061-T6 डिफ़ॉल्ट चैम्बर मिश्र धातु क्यों बन गया?

6061 एक वर्षा-प्रतिरोधी हैएल्युमिनियम-मैग्नीशियम-सिलिकॉन मिश्रधातुइसकी मजबूती T6 उपचार, विलयन ताप उपचार और उसके बाद कृत्रिम आयुकरण के दौरान बनने वाले Mg₂Si अवक्षेपों से आती है, न कि शीत प्रक्रिया से। व्यावसायिक दृष्टि से यह अंतर महत्वपूर्ण है: मजबूती मिल के ताप उपचार द्वारा निर्धारित होती है, इसलिए आप मजबूती को मशीनिंग के माध्यम से प्राप्त करने के बजाय उसे खरीदकर प्राप्त करते हैं।

तीन व्यावहारिक विशेषताओं के कारण 6061 विनिर्देश पत्रक में शीर्ष पर बना हुआ है:

मशीनिंग में आसानी। यह उच्च निष्कासन दर पर आसानी से कटाई करता है, जो कि एक चैम्बर बॉडी की आवश्यकता होती है। 200 मिमी की प्लेट को 60 मिमी की दीवार तक काटना एक रफिंग प्रक्रिया है, न कि फिनिशिंग प्रक्रिया।
भारी प्लेट में उपलब्धता। चैम्बर बॉडी अक्सर एक ही अखंड ब्लॉक से मशीनिंग करके बनाई जाती हैं, और 6061 बड़ी मोटाई में स्टॉक में उपलब्ध है - 1.5 टन की बॉडी के लिए कास्टिंग या वेल्डिंग की आवश्यकता नहीं होती है।
वेल्ड करने की क्षमता। 2024 या 7075 के विपरीत, 6061 बिना दरार के वेल्ड करता है, जो फ्लैंज, बॉस और कूलिंग-चैनल इंसर्ट के लिए महत्वपूर्ण है।

6061-T6 रासायनिक संरचना

तत्व	न्यूनतम (वजन%)	अधिकतम (वजन%))
अल्युमीनियम	95.85	98.56
मैगनीशियम	0.80	1.20
सिलिकॉन	0.40	0.80
लोहा	-	0.70
ताँबा	0.15	0.40
क्रोमियम	-	0.35
जस्ता	-	0.25
टाइटेनियम	-	0.15
मैंगनीज	-	0.15

तांबे की मात्रा पर ध्यान दें। यह जानबूझकर किया गया मिश्रधातुकरण है, औरयह सबसे आम भी हैनीचे दिए गए कारण देखें कि एक सेमीकंडक्टर ग्राहक प्रक्रिया-उजागर सतह के लिए 6061 को क्यों अस्वीकार करता है।

6061-T6 यांत्रिक और भौतिक गुण

संपत्ति	कीमत	नोट्स
अंतिम तन्यता शक्ति	290 एमपीए मिनट/310 एमपीए सामान्य (42/45 केएसआई)	T6 स्वभाव
तनन पराभव सामर्थ्य	240 एमपीए मिनट/270 एमपीए सामान्य (35/39 केएसआई)	T6 स्वभाव
विस्तार	8% (≤6.35 मिमी) / 10% (मोटा खंड)	मोटी प्लेट तनाव में अधिक तन्य होती है।
यंग मापांक	68~69 जीपीए	स्वभाव से पूरी तरह स्वतंत्र
घनत्व	2.70 ग्राम/सेमी³
ऊष्मीय चालकता	25 डिग्री सेल्सियस पर ≈152 W/(m·K)	शुद्ध एल्युमीनियम के लगभग दो-तिहाई के बराबर
तापीय प्रसार गुणांक	23.2 × 10⁻⁶ /K	फ्लेंज से फ्लेंज तक की वृद्धि के लिए प्रासंगिक
कठोरता	≈93 एचबी

चैम्बर डिजाइन के लिए, लगभग 152 W/(m·K) की तापीय चालकता वह संख्या है जो अधिकांश निर्णयों को प्रभावित करती है: यह सक्रिय रूप से ठंडा किए गए निकायों और पेडस्टल बैकिंग प्लेटों के लिए 6061 को व्यवहार्य बनाने के लिए पर्याप्त उच्च है, और इतनी कम है कि एक बड़े निकाय में तापीय प्रवणता को अभी भी मॉडल करना होगा।

वे चार गुण जो वास्तव में कक्ष निर्माण का निर्णय करते हैं

1. मशीनिंग के बाद आयामी स्थिरता

रोल्ड प्लेट में अवशिष्ट तनाव सामग्री हटाए जाने पर मुक्त हो जाता है, इसलिए एक ही पास में रफ मशीनिंग और फिर फिनिशिंग की गई बॉडी में कुछ हलचल होगी। इसका मानक समाधान T651 है: सॉल्यूशन हीट ट्रीटेड, स्ट्रेचिंग द्वारा तनाव मुक्त किया गया, और फिर कृत्रिम रूप से एजिंग किया गया। T651 के यांत्रिक गुण T6 के लगभग समान हैं, लेकिन भारी मात्रा में स्टॉक हटाने के बाद इसके आयामी पूर्वानुमान की सटीकता कहीं बेहतर है।

किसी भी ऐसी बॉडी के लिए जहां तैयार दीवार की मोटाई शुरुआती प्लेट की मोटाई के लगभग आधे से कम हो, वहां T651 निर्दिष्ट करें और रफिंग और फिनिशिंग के बीच स्ट्रेस-रिलीफ या सेमी-फिनिश पास की योजना बनाएं।

2. वैक्यूम अनुकूलता और सतह उपचार

एल्युमिनियम स्वयं एक उपयुक्त वैक्यूम पदार्थ है, बिना कोटिंग वाले एल्युमिनियम से अपेक्षाकृत कम गैस निकलती है, और 6061 का उपयोग लंबे समय से अति-उच्च वैक्यूम चैम्बर निर्माण में किया जाता रहा है। हालांकि, एनोडाइजिंग इसके विपरीत काम करती है। छिद्रयुक्त एनोडिक ऑक्साइड परत जल वाष्प को रोक लेती है और चैम्बर में इसके निकलने की मात्रा को काफी बढ़ा देती है।

वैक्यूम-साइड सतहें: बिना एनोडाइज्ड, रासायनिक रूप से साफ और पैसिवेटेड एल्युमीनियम। प्रक्रिया क्षेत्र की ओर वाली सतहों पर एनोडाइजिंग न करें।

वायुमंडल-पक्षीय और गैर-निर्वात सतहें: एनोडाइजिंग ठीक है, और घिसाव और उपयोग से सुरक्षा के लिए उपयोगी है।

यदि वैक्यूम-साइड सतह पर कोटिंग अनिवार्य है: तो इसे चैम्बर कंडीशनिंग निर्णय के रूप में मानें और अतिरिक्त पंप-डाउन समय का बजट तैयार करें।

3. प्रक्रिया के दौरान उजागर हुई सतहों पर तांबे की मात्रा

6061 में 0.15-0.40% तांबा होता है, और अधिकांश अर्धचालक प्रक्रिया वातावरण में तांबा एक नियंत्रित संदूषक होता है। जहाँ सतह प्रक्रिया आयतन की ओर होती है और धातु-आयन संदूषण एक नियंत्रित पैरामीटर होता है, वहाँ आमतौर पर कम तांबे वाले 5000 मिश्रधातु का चयन किया जाता है – नीचे दिए गए 5083 और 5052 गाइड देखें। जहाँ सतह वायुमंडल की ओर होती है, या प्रक्रिया पथ में नहीं होती है,6061 में तांबे की मात्रा सामान्यतःयह कोई मुद्दा नहीं है। यह सतही जानकारी से जुड़ा प्रश्न है, जिसका उत्तर मिश्रधातु के आधार पर नहीं, बल्कि भाग-दर-भाग दिया जाएगा।

4. वेल्डिंग और उससे मिलने वाली वास्तविक मजबूती

6061 को 4043 या 5356 फिलर के साथ TIG या MIG वेल्डिंग द्वारा अच्छी तरह से वेल्ड किया जा सकता है। ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र अपनी अधिकांश अवक्षेपण कठोरता खो देता है और लगभग T4 सामग्री की तरह व्यवहार करता है, जिससे लगभग 40% शक्ति का नुकसान होता है। जब तक असेंबली को पुनः-समाधान उपचारित और एजिंग न किया जाए (जो बड़े चैम्बर वाले ढांचे पर शायद ही व्यावहारिक हो), एल्युमीनियम डिज़ाइन मैनुअल द्वारा अनुशंसित वेल्डिंग के बाद का डिज़ाइन भत्ता वेल्ड के निकट 165 MPa (24 ksi) है, न कि 240 MPa।

इसलिए, असेंबली के मशीनीकृत भागों में पूर्ण-शक्ति 6061 का उपयोग किया जाना चाहिए, और वेल्डेड भागों का आकार 165 एमपीए के अनुरूप होना चाहिए। जहां वेल्डेड जोड़ को प्राथमिक भार वहन करना आवश्यक है, वहां विचार करें कि क्या इसे बोल्टेड, ओ-रिंग-सील्ड या इलेक्ट्रॉन-बीम-वेल्डेड कॉन्फ़िगरेशन से प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

जहां 6061-T6 का उपयोग सेमीकंडक्टर उपकरणों में किया जाता है

वैक्यूम चैम्बर के मुख्य भाग, ढक्कन और अंतिम आवरण

समतलता और कठोरता की आवश्यकता वाले बेस प्लेट, माउंटिंग प्लेट और टूलिंग प्लेट

लोड-लॉक और ट्रांसफर-चैम्बर संरचनात्मक घटक

गैस वितरण मैनिफोल्ड, वाल्व ब्लॉक और एमएफसी माउंटिंग बॉडी

चैंबर फ्रेम, ब्रैकेट और सब-फैब्रिकेटेड संरचनात्मक कार्य

बैकिंग प्लेट और गैर-प्रक्रिया-उजागर इलेक्ट्रोड हार्डवेयर

अति-उच्च निर्वात कक्ष के घटक, जहाँ बिना एनोडाइज्ड सामग्री निर्दिष्ट है

मूल्य निर्धारण प्राप्त करें

कृपया ड्राइंग या 3डी मॉडल, मिश्र धातु और टेम्पर, और प्लेट की मोटाई भेजें। मियांडी मेटल ग्रुप 6061-T6 और T651 मिश्र धातुओं का स्टॉक उपलब्ध कराता है और पहली प्रक्रिया में रफ मशीनिंग सहित सामग्री की कीमत एक ही मद के रूप में बताता है।