고열전도성 BeO 플레이트 베릴륨 산화물 세라믹 시트

해외에서의 베릴륨 산화물 세라믹 플레이트 개발은 1930년대에 시작되었으나, 급속한 발전 단계는 1950년대 후반부터 1970년대 후반까지였다. 베릴륨 산화물 세라믹은 다른 전자세라믹과는 달리, 현재까지도 그 높은 열전도성과 저손실 특성이 다른 재료로 대체하기 어렵다.

한편으로는 과학기술 분야 전반에서의 수요가 크기 때문이며, 다른 한편으로는 베릴륨 산화물이 독성이 있어 엄격하고 까다로운 보호 조치가 요구되기 때문에 전 세계적으로 이를 안전하게 생산할 수 있는 공장이 매우 적다.

산화베릴륨 세라믹 기판은 산화베릴륨을 주성분으로 하는 세라믹입니다. 주로 대규모 집적회로 기판, 고출력 가스 레이저 튜브, 트랜지스터의 히트싱크 하우징, 마이크로파 출력 창, 중성자 감속재 등에 사용됩니다.

산화베릴륨 분말에 알루미나 등의 첨가제를 넣고 고온에서 소결하여 제조합니다. 이 종류의 세라믹 제조에는 적절한 보호 조치가 필요합니다. 수분을 포함한 고온 매체에서 산화베릴륨의 휘발성이 증가하며, 1000°C부터 휘발되기 시작해 온도가 상승함에 따라 그 정도가 커지므로 생산이 어려워지며, 일부 국가는 더 이상 생산하지 않습니다. 그러나 제품은 우수한 특성을 지니고 있어 가격이 비싸더라도 여전히 상당한 수요가 있습니다.

BeO 시트를 절연재료로 사용하기 시작한 것은 1928년이었으나, 1930년대까지는 주로 다른 물질과 혼합되어 발광물질로 사용되었습니다.

제2차 세계 대전 중, 고순도 베릴륨 산화물 세라믹 판이 최초로 제조되었다. 1946년에 베릴륨 산화물이 매우 높은 열전도율을 가진다는 것이 발견되었으며, 당시 주로 핵장치에 사용되었다. 1950년대 중반까지 이르러서야 베릴륨 산화물이 전자기기, 측정 장비, 통신 및 항공우주 기술 분야에 본격적으로 적용되기 시작했다.

베릴륨 산화물 기판의 융해 온도 범위는 2530°C에서 2570°C이며, 이론 밀도는 3.02 g/cm³이다. 진공 상태에서는 1800°C에서 장기간 사용이 가능하고, 불활성 가스 환경에서는 2000°C까지 사용할 수 있으며, 산화 분위기에서는 1800°C 이상에서 휘발되기 시작한다. 베릴륨 산화물 세라믹의 가장 두드러진 특성은 금속 알루미늄과 맞먹는 높은 열전도율로, 알루미나보다 6~10배 높다. 이는 독특한 전기적, 열적, 기계적 특성을 지닌 유전체 재료로서, 다른 어떤 물질도 이러한 종합적인 특성 범위를 갖추고 있지는 않다.

베릴륨 산화물 세라믹 시트는 높은 열전도율, 높은 융점, 강도, 높은 절연성, 낮은 유전율, 낮은 유전 손실 및 패키징 공정에 대한 우수한 적응성 덕분에 마이크로파 기술, 진공 전자공학, 핵기술, 마이크로일렉트로닉스 및 광전자공학 분야에서 중요하게 평가되어 활용되고 있다. 특히 고출력 반도체 소자, 고출력 집적회로, 고출력 마이크로파 진공 소자 및 원자로의 고효율 열전도성 부품 제조를 위한 주류 세라믹 소재로 자리 잡으며 군사 분야와 국민경제 모두에서 매우 중요한 역할을 하고 있다.

항공우주 전자 기술 변환 회로 및 항공기, 위성 통신 시스템에서 베릴륨 산화물(BeO) 판은 지지대 및 조립 부품에 널리 사용되며, 우주선 전자 장비에도 잠재적인 응용 가능성을 가지고 있습니다. BeO 세라믹은 매우 뛰어난 열충격 저항성을 가지며 제트 항공기 폭발장치에 사용될 수 있습니다. 금속 코팅 처리된 BeO 판은 항공기 추진 장치의 제어 시스템에 사용되었으며, 분사 도금된 금속 베릴륨 산화물 라이너는 자동차 점화 장치에 적용되었습니다.

BeO 세라믹 판은 뛰어난 열전도성을 가지며 소형화가 용이하여 레이저 분야에서 광범위한 응용 전망을 보이고 있습니다. 예를 들어, BeO 레이저는 석영 레이저보다 더 효율적이며 출력 전력이 더 높습니다. 항공우주, 우주 및 군사 장비에서 BeO 세라믹 소재의 사용은 대체할 수 없는 중요한 역할을 하며, 따라서 BeO에 대한 수요는 해마다 증가하고 있습니다.

미국에서는 1990년대 후반에 BeO 시트의 생산량이 1980년대 후반보다 3~5배 증가했으며, 현재 연간 8~12%의 속도로 계속 증가하고 있어 200톤 이상에 달한다. 몇 년 전 미국 국방전자공급센터(Defense Electronics Supply Center)는 산업계에 고효율 BeO 세라믹 소재 개발 계획을 제안하였고, 이후 해당 분야에서 진전이 있었다. 이 공급센터의 자재 카탈로그에서 베릴륨 산화물 시트의 위상은 점차 높아지고 있으며, 향후 몇 년 동안 베릴륨 산화물은 군사용 고출력 MCM(멀티칩 모듈)의 우선 선택 소재가 될 전망이다.

기술 사양