Aukštos Šilumos laidumo BeO Plokštė iš Berilio Oksido Keraminės Lakštas

Užsienyje berilio oksido keramikos plokščių plėtra prasidėjo 1930-aisiais metais, tačiau sparčiausia jų plėtros fazė buvo nuo vėlyvųjų 1950-ųjų iki vėlyvųjų 1970-ųjų. Berilio oksido keramika skiriasi nuo kitų elektroninių keramikų. Iki šiol jų aukšta šilumos laidumas ir mažos nuostoliai yra sunkiai pakeičiami kitomis medžiagomis.

Viena vertus, tai susiję su dideliu paklausimu įvairiose mokslinės ir technologinės veiklos srityse, kita vertus – dėl to, kad berilis yra toksiškas, reikalingos griežtos ir sudėtingos apsaugos priemonės, todėl pasaulyje yra labai nedaug gamyklų, kurios gali saugiai jį gaminti.

Berylio oksido keraminės pagrindo medžiaga yra keramika, kurios pagrindinę sudedamąją dalį sudaro berylio oksidas. Ji dažniausiai naudojama kaip pagrindas didelio masto integruotųjų grandynų, aukštos galios dujų lazerių vamzdelių, tranzistorių šilumos atbėgų korpusams, mikrobangų išvesties langams ir neutronų modifikatoriams.

Ji gaminama į berylio oksido miltelius pridedant tokių medžiagų kaip aliuminio oksidas ir sinteruojant aukštoje temperatūroje. Šios rūšies keramikos gamybai reikalingos tinkamos apsaugos priemonės. Aukštoje temperatūroje esančiose terpėse, turinčiose drėgmės, berylio oksido garavimas padidėja, pradedant garuoti nuo 1000 °C ir didėjant temperatūrai, dėl ko kyla gamybos sunkumų, todėl kai kurios šalys jos nebegamina. Tačiau gaminiai pasižymi puikiomis savybėmis, todėl nepaisant aukštos kainos, paklausa vis dar yra nemaža.

BeO plokštelės naudojimą kaip izoliacinės medžiagos pradėta 1928 m., tačiau iki 1930 m. BeO buvo dažniausiai maišomas su kitomis medžiagomis kaip fosforescencinė medžiaga.

Antrojo pasaulinio karo metu pirmą kartą buvo pagamintos aukštos grynumo berilio oksido keramikos plokštės. 1946 m. buvo nustatyta, kad berilio oksidas turi itin aukštą šilumos laidumą. Tuo metu jis buvo naudojamas daugiausia branduoliniuose įrenginiuose. Tik XV a. viduryje berilio oksidas pradėtas taikyti elektronikoje, matavimo prietaisuose, ryšiuose ir aviacijos technologijose.

Berilio oksido substrato lydymosi temperatūros diapazonas yra nuo 2530 °C iki 2570 °C, teorinė tankis – 3,02 g/cm³. Jį galima ilgai naudoti vakuumo aplinkoje iki 1800 °C, inertinėse dujose iki 2000 °C, o oksiduojančioje aplinkoje jis pradeda garuoti esant 1800 °C. Išskirtinis berilio oksido keramikos bruožas – aukštas šilumos laidumas, palyginamas su metaliniu aliuminiu, ir 6–10 kartų didesnis nei aliuminio oksido. Tai dielektrinis medžiaga, turinti unikalias elektros, šilumos ir mechanines savybes, ir nė viena kita medžiaga neturi tokio visapusiško savybių derinio.

Berylio oksido keramikos plokštės vertinamos ir naudojamos mikrobangų technologijoje, vakuumo elektronikoje, branduolinėje technologijoje, mikroelektronikoje ir optoelektronikoje dėl jų aukšto šilumos laidumo, aukšto lydymosi taško, stiprumo, aukštos izoliacijos, žemo dielektrinio skvarbumo, žemo dielektrinio nuostolio ir geros adaptacijos į pakavimo procesus. Ypač jos tapo pagrindinėmis keraminėmis medžiagomis gaminant didelio šilumos laidumo komponentus didelės galios puslaidininkiniams prietaisams, didelės galios integruotiesiems grandynams, didelės galios mikrobangų vakuuminiams prietaisams ir branduoliniams reaktoriams, svarbiai prisidedant prie karinės sferos ir nacionalinės ekonomikos vystymo.

Aerospace elektronikos technologijų konvertavimo grandinėse, taip pat lėktuvų ir palydovų ryšio sistemose BeO plokštė yra plačiai naudojama kaip atramos ir surinkimo komponentai; ji taip pat turi potencialių taikymų kosminėje elektronikoje. BeO keramika pasižymi išskirtinai aukštu termochockui atsparumu ir gali būti naudojama reaktyvinių lėktuvų detektoriuose. BeO plokštes su metaline danga naudojo lėktuvų variklių valdymo sistemose, o automobilių uždegimo įrenginiuose buvo taikomos apšlakstytos metalinės berilio oksido dangos.

BeO keramikos plokštės pasižymi puikiu šilumos laidumu ir lengvai miniatiūrizuojamos, todėl lazerių srityje atveria plačias taikymo perspektyvas; pavyzdžiui, BeO lazeriai yra efektyvesni ir turi didesnę išvesties galingumą nei kvapo lazeriai. BeO keraminių medžiagų naudojimas aviacijoje, kosmose ir karinėje technikoje vaidina nepakeičiamą vaidmenį, todėl BeO paklausa kiekvienais metais auga.

JAV BeO lakštų gamyba devyniasdešimtųjų metų pabaigoje buvo 3–5 kartus didesnė nei aštuoniasdešimtųjų metų pabaigoje, o šiuo metu ji auga 8–12 % greičiu, pasiekdama daugiau nei 200 tonų. Prieš keletą metų JAV Gynybos elektronikos tiekimo centras pramonės šakai pateikė planą kurti aukštos kokybės BeO keraminius medžiagas ir nuo to laiko pasiekė pažangos. Tiekimų centre esančiame medžiagų kataloge berilio oksido lapo padėtis palaipsniui stiprėja, o artimiausiais metais berilio oksidas taps pageidaujamiausia medžiaga karinėms didelės galios MCM (daugiachipėse moduliuose).

Techninės specifikacijos