Пластина от BeO с висока топлопроводност, керамичен лист от оксид на берилий

Развитието на керамични плочи от оксид на берилий в чужбина започва през 30-те години на миналия век, но бързото му развитие е през периода от края на 50-те до края на 70-те години. Керамиката от оксид на берилий се различава от други електронни керамики. До днес нейните високи топлопроводни и с малки загуби характеристики трудно могат да бъдат заменени с други материали.

От една страна, това се дължи на значителното търсене в различни области на науката и технологиите, а от друга – поради токсичността на оксида на берилий, която изисква строги и сложни предпазни мерки, световно има много малко фабрики, които могат безопасно да го произвеждат.

Субстратите от керамика на берилиев оксид са керамика, при която основен компонент е берилиев оксид. Основно се използват като субстрати за големи интегрални схеми, високомощни газови лазерни тръби, охлаждащи корпуси за транзистори, микровълнови изходни прозорци и неутронни модератори.

Произвежда се чрез добавяне на съставки като алуминиев оксид към прах от берилиев оксид и спечелване при високи температури. Производството на този тип керамика изисква подходящи предпазни мерки. Във високотемпературни среди, съдържащи влага, летливостта на берилievия оксид нараства, като започва да се изпарява при 1000°C и нараства с повишаване на температурата, което създава производствени трудности, поради което някои страни вече не го произвеждат. Въпреки това продуктите притежават отлични свойства и въпреки високата си цена все пак има значително търсене.

Използването на BeO листове като изолационен материал започва през 1928 година, но чак до 1930 година BeO предимно се смесва с други материали като фосфоресциращо вещество.

По време на Втората световна война за първи път са произвеждани плочи от високочиста берилова керамика. През 1946 г. е установено, че оксидът на берилия притежава изключително висока топлопроводност. По това време той се използва предимно в ядрени устройства. Едва през средата на 50-те години на миналия век оксидът на берилия започва да се прилага в електрониката, измервателните уреди, средствата за комуникация и аерокосмическата технология.

Температурният диапазон на стопяване на подложката от оксид на берилия е между 2530°C и 2570°C, с теоретична плътност 3,02 g/cm³. Може да се използва продължително при 1800°C във вакуум, при 2000°C в инертни газове и започва да сублимира при 1800°C в окислителна атмосфера. Най-забележителното свойство на керамиката от оксид на берилия е високата ѝ топлопроводност, съизмерима с тази на металния алуминий и 6-10 пъти по-голяма от тази на алуминиевия оксид. Това е диелектрически материал с уникални електрически, топлинни и механични свойства, като няма друг материал, който да притежава такъв всеобхватен набор от характеристики.

Керамичните листове от оксид на берилий се оценяват и прилагат в областите на микровълновата технология, вакуумната електроника, ядрената технология, микроелектрониката и оптоелектрониката поради високата топлопроводност, висока точка на топене, якост, висока изолация, нисък диелектричен коефициент, ниски диелектрични загуби и добра съвместимост с процесите на опаковане. Особено често те са основният тип керамични материали за производство на високотоплопроводящи компоненти за мощни полупроводникови устройства, мощни интегрални схеми, мощни микровълнови вакуумни устройства и ядрени реактори, като играят много важна роля както в военната област, така и в националното стопанство.

В преобразуващите вериги на аерокосмическата електронна технология, както и в системите за комуникация на самолети и спътници, BeO плочата се използва широко за скоби и сглобяеми компоненти; тя има и потенциални приложения в електрониката за космически кораби. Керамиката от BeO притежава изключително висока устойчивост на топлинен удар и може да се използва в детонатори на реактивни самолети. BeO плочи с метални покрития са използвани в системите за управление на задвижващи устройства на самолети, а напръскани метални черупки от окисид на берилий са приложени в запалвателните устройства на автомобили.

Плочите от BeO керамика имат отлична топлопроводност и лесно се миниатюризират, което показва широки перспективи за приложение в лазерната област; например BeO лазерите са по-ефективни и имат по-висока изходна мощност в сравнение с кварцовите лазери. Използването на BeO керамични материали в аерокосмическата промишленост, космическите технологии и военната техника играе незаменима роля и затова търсенето на BeO нараства годишно.

В Съединените щати производството на листове от BeO в края на 90-те години на миналия век е било 3 до 5 пъти по-голямо в сравнение с края на 80-те години и в момента нараства с темп от 8–12%, достигайки над 200 тона. Преди няколко години Центърът за доставки на отбранителна електроника на САЩ е предложил на индустрията план за разработване на високоефективни керамични материали от BeO и оттогава е постигнат напредък. В каталога на центъра за доставки положението на оксидните берилиеви листове постепенно се повишава и в бъдеще оксидът на берилия ще бъде предпочитаният материал за военни мощни MCM (модули с множество чипове).

Технически спецификации