Højtermisk ledende BeO Plade Berylliumoxid Keramisk Plade

Udviklingen af keramiske plader af berylliumoxid i udlandet startede i 1930'erne, men den hurtige udviklingsfase var fra slutningen af 1950'erne til slutningen af 1970'erne. Keramik af berylliumoxid adskiller sig fra andre elektroniske keramikker. Indtil videre er deres høje termiske ledningsevne og lavtabsegenskaber svære at erstatte med andre materialer.

Dels skyldes dette den betydelige efterspørgsel inden for forskellige områder af videnskab og teknologi, og dels fordi berylliumoxid er toksisk og kræver strenge og udfordrende beskyttelsesforanstaltninger, hvilket betyder, at der er meget få fabrikker i verden, der kan producere det sikkert.

Berylliumoxidkeramiske substrater er keramik med berylliumoxid som hovedkomponent. De anvendes primært som substrater til store integrerede kredsløb, højtydelses gaslaserør, kølelegemer til transistorer, mikrobølgeoutputvinduer og neutronmoderatorer.

Det fremstilles ved tilsætning af ingredienser såsom aluminiumoxid til berylliumoxidpulver og sintering ved høje temperaturer. Fremstilling af denne type keramik kræver passende beskyttelsesforanstaltninger. I højtemperaturmedier indeholdende fugt stiger flygtigheden af berylliumoxid, hvilket starter ved 1000°C og øges med stigende temperatur, hvilket skaber produktionsmæssige udfordringer, og nogle lande producerer derfor ikke længere dette materiale. Produktet har dog fremragende egenskaber, og på trods af den høje pris er der stadig betydelig efterspørgsel.

Anvendelsen af BeO-plader som isoleringsmateriale startede i 1928, men indtil 1930 blev BeO hovedsageligt blandet med andre materialer som en fosforescerende substans.

Under Anden Verdenskrig blev der for første gang fremstillet højpure berylliumoxid-keramiske plader. I 1946 opdagede man, at berylliumoxid har en ekstremt høj termisk ledningsevne. På det tidspunkt blev det primært anvendt i kerneenheder. Først i midten af 1950'erne begyndte berylliumoxid at blive anvendt i elektronik, måleinstrumenter, kommunikation og rumfartsteknologi.

Smeltetemperaturområdet for berylliumoxid-substrat er 2530°C til 2570°C, med en teoretisk densitet på 3,02 g/cm³. Det kan anvendes over lang tid ved 1800°C i vakuum, ved 2000°C i ædelgasser og begynder at fordampes ved 1800°C i en oxidéringsatmosfære. Den mest bemærkelsesværdige egenskab ved berylliumoxid-keramik er dets høje termiske ledningsevne, som er sammenlignelig med metallisk aluminium og 6-10 gange højere end for aluminiumoxid. Det er et dielektrisk materiale med unikke elektriske, termiske og mekaniske egenskaber, og intet andet materiale udviser et så omfattende spektrum af egenskaber.

Berylliumoxidkeramiske plader er efterspurgte og anvendt inden for mikrobølgeteknologi, vakuumelektronik, kernteknologi, mikroelektronik og optoelektronik på grund af deres høje varmeledningsevne, høje smeltepunkt, styrke, høje isolationsværdi, lav dielektrisk konstant, lav dielektrisk tab og god tilpasningsevne til emballageprocesser. Især har de været de dominerende keramiske materialer til fremstilling af komponenter med høj varmeledningsevne til højtydende halvlederenheder, højtydende integrerede kredsløb, højtydende mikrobølge-vakuumenheder og kernekraftværker, hvor de spiller en meget vigtig rolle både inden for militære områder og den nationale økonomi.

I kredsløb til konvertering af luftfarts elektronikteknologi samt i fly- og satellitkommunikationssystemer anvendes BeO-plader omfattende til beslag og samledele; de har også potentiale inden for rumfartøjelektronik. Berylliumoxid-keramik besidder ekstraordinært høj modstandsdygtighed over for termisk chok og kan anvendes i jetfly-tændsystemer. BeO-plader med metalbelægning er blevet anvendt i styresystemer til flyets fremdriftsanordninger, og sprøjtede metalbelægninger af berylliumoxid er anvendt i tændingsanordninger til automobiler.

BeO-keramiske plader har fremragende varmeledningsevne og er nemme at gøre små, hvilket giver bred anvendelsesperspektiv inden for laserfeltet; for eksempel er BeO-lasere mere effektive og har højere effektudgang end kvarts-lasere. Anvendelsen af BeO-keramiske materialer i luftfart, rumfart og militær udstyr spiller en uerstattelig rolle, og derfor er efterspørgslen efter BeO steget år for år.

I USA var produktionen af BeO-plader i slutningen af 1990'erne 3 til 5 gange højere end i slutningen af 1980'erne, og den stiger i øjeblikket med en rate på 8–12 %, hvilket resulterer i over 200 tons. For flere år siden fremsatte U.S. Defense Electronics Supply Center et forslag til industrien om at udvikle højtydende keramiske BeO-materialer, og der er siden da gjort fremskridt. I forsyningscentrets materialekatalog stiger status for berylliumoxidplader gradvist, og i de kommende år vil berylliumoxid være det foretrukne materiale til militære højtydede MCM'er (flerchipsmoduler).

Tekniske specifikationer