Augsta Termiskās Vadītspējas BeO Plāksne Bērila Oksīda Keramikas Loksne

Berilija oksīda keramikas plātnes attīstība ārzemēs sākās 30. gados, bet tās straujā attīstības fāze bija no 50. gadiem līdz 70. gadiem. Berilija oksīda keramika atšķiras no citām elektroniskajām keramikām. Līdz šim brīdim tās augstā termiskā vadītspēja un zudējumu zemās īpašības ir grūti aizvietojamas ar citiem materiāliem.

No vienas puses, tas ir saistīts ar ievērojamu pieprasījumu dažādās zinātnes un tehnoloģijas jomās, no otras puses, tāpēc, ka berilija oksīds ir toksisks un prasa stingrus un sarežģītus aizsardzības pasākumus, pasaulē ir ļoti maz rūpnīcu, kas spēj to ražot droši.

Berilija oksīda keramikas pamatnes ir keramika, kuras galvenais komponents ir berilija oksīds. Tās galvenokārt tiek izmantotas kā pamatnes lieliem integrētajiem shēmām, augstas jaudas gāzes lāzera caurulēm, tranzistoru siltuma izkliedētāju korpusiem, mikroviļņu izvades logiem un neitronu palēninātājiem.

To izgatavo, pievienojot berilija oksīda pulverim sastāvdaļas, piemēram, alumīnija oksīdu, un tos sakarsējot augstā temperatūrā. Šāda veida keramikas ražošanai nepieciešami pienācīgi aizsardzības pasākumi. Augstas temperatūras vides mitruma klātienē berilija oksīda iztvaikošana palielinās, sākot iztvaikot jau pie 1000°C, un tā turpina pieaugt ar temperatūras celšanos, kas rada ražošanas grūtības, tādēļ dažas valstis to vairs nerada. Tomēr šiem produktiem piemīt lieliskas īpašības, un neskatoties uz to augsto cenu, pēc tiem joprojām pastāv ievērojams pieprasījums.

BeO plāksnes izmantošana kā izolācijas materiāls sākās 1928. gadā, taču līdz pat 1930. gadam BeO galvenokārt tika sajaukts ar citiem materiāliem kā fosforescējoša viela.

Otrā pasaules kara laikā tika ražotas augstas tīrības berilija oksīda keramikas plāksnes. 1946. gadā tika atklāts, ka berilija oksīdam ir ļoti augsta siltumvadītspēja. Toreiz to galvenokārt izmantoja kodierīcēs. Tikai 50. gados sāka pielietot berilija oksīdu elektronikā, mērinstrumentos, sakaru tehnoloģijās un aviācijas un kosmosa tehnikā.

Berilija oksīda substrāta kušanas temperatūras diapazons ir no 2530°C līdz 2570°C, teorētiskā blīvums ir 3,02 g/cm³. To var ilgstoši izmantot 1800°C temperatūrā vakuuma vidē, 2000°C inertajās gāzēs un sāk iztvaikot 1800°C oksidējošā atmosfērā. Ievērāms berilija oksīda keramikas raksturlielums ir tās augstā siltumvadītspēja, kas salīdzināma ar metālisku alumīniju un ir 6–10 reizes lielāka nekā alumīnija oksīdam. Tas ir dielektrisks materiāls ar unikālām elektriskām, termiskām un mehāniskām īpašībām, un nav cita materiāla, kurš demonstrētu tik plašu šo īpašību kombināciju.

Berilija oksīda keramikas plāksnes tiek augstu vērtētas un izmantotas mikroviļņu tehnoloģijā, vakuuma elektronikā, kodoltehnoloģijā, mikroelektronikā un optoelektronikā pateicoties to augstai termiskajai vadītspējai, augstai kušanas temperatūrai, izturībai, augstai izolācijai, zemam dielektriskajam konstantam, zemai dielektriskajai zudumkonduktoitātei un labai pielāgojamībai iepakošanas procesiem. Jo īpaši tās jau ir kļuvušas par dominējošo keramisko materiālu augstas termiskās vadītspējas komponentu ražošanā lietderīgās pusvadītāju ierīcēs, augstas jaudas integrētajos shēmās, augstas jaudas mikroviļņu vakuuma ierīcēs un kodolreaktoros, nodrošinot ļoti svarīgu lomu gan militārās nozarē, gan valsts ekonomikā.

Aeronautikas elektronikā, pārveidošanas shēmās, kā arī lidaparātu un pavadoņu sakaru sistēmās BeO plāksnes plaši izmanto balstiem un montāžas komponentiem; tām ir arī potenciālas pielietošanas iespējas kosmosa kuģu elektronikā. BeO keramika izceļas ar ļoti augstu termisko triecienu izturību un to var izmantot reaktīvo lidmašīnu detonatoros. Metāla pārklājuma BeO plāksnes ir izmantotas lidaparātu dzinēju ierīču vadības sistēmās, bet metāla pulverizēti berilija oksīda vadi ir lietoti automašīnu aizdedzes ierīcēs.

BeO keramikas plāksnēm piemīt lieliska siltumvadītspēja un tās ir viegli miniatūrizēt, kas rada plašas pielietošanas perspektīvas lāzeru jomā; piemēram, BeO lāzeri ir efektīvāki un spēj radīt augstāku izvades jaudu salīdzinājumā ar kvarts lāzeriem. BeO keramikas materiālu izmantošana aeronautikā, kosmosā un militārajā aprīkojumā pilda neaizvietojamu lomu, tādēļ BeO pieprasījums ir pastāvīgi augošs.

ASV BeO plākšņu ražošana 90. gadu beigās bija 3 līdz 5 reizes lielāka nekā 80. gadu beigās, un šobrīd tā palielinās ar 8–12% gadā, sasniedzot vairāk nekā 200 tonnas. Pirms vairākiem gadiem ASV Aizsardzības elektronikas piegādes centrs nozares attīstībai izstrādāja plānu augstas veiktspējas BeO keramisko materiālu izstrādei un kopš tā laika ir panākts progress. Piegādes centra materiālu katalogā berilija oksīda plākšņu statuss pakāpeniski cēlies, un tuvākajos gados berilija oksīds kļūs par iecienītāko materiālu militāriem augstas jaudas MCM (vairāku čipu moduļiem).

Tehniskās specifikācijas