Plat BeO Keterandalan Termal Tinggi Lembaran Seramik Beryllium Oksida

Pembangunan plat seramik oksida berilium di luar negara bermula pada tahun 1930-an, tetapi fasa perkembangan pesatnya adalah dari akhir 1950-an hingga akhir 1970-an. Seramik oksida berilium berbeza daripada seramik elektronik lain. Sehingga kini, ciri-ciri kekonduksian terma tinggi dan kehilangan rendahnya sukar digantikan dengan bahan lain.

Sebahagian disebabkan oleh permintaan yang ketara dalam pelbagai bidang sains dan teknologi, dan sebahagian kerana oksida berilium bersifat toksik, memerlukan langkah-langkah perlindungan yang ketat dan mencabar, maka hanya terdapat sangat sedikit kilang di dunia yang mampu menghasilkannya dengan selamat.

Substrat seramik oksida berilium ialah seramik dengan oksida berilium sebagai komponen utama. Ia digunakan terutamanya sebagai substrat untuk litar bersepadu skala besar, tiub laser gas berkuasa tinggi, perumah pendingin haba untuk transistor, tingkap output gelombang mikro, dan pereder neutron.

Ia dibuat dengan menambahkan bahan-bahan seperti aluminium oksida ke dalam serbuk oksida berilium dan disinter pada suhu tinggi. Pengeluaran jenis seramik ini memerlukan langkah-langkah perlindungan yang sesuai. Dalam media suhu tinggi yang mengandungi wap air, ketebaliran oksida berilium meningkat, bermula mengewap pada suhu 1000°C dan meningkat dengan kenaikan suhu, yang menyebabkan kesulitan dalam pengeluaran, dan beberapa negara tidak lagi menghasilkannya. Namun begitu, produk ini mempunyai sifat yang sangat baik, dan walaupun harganya tinggi, permintaan yang ketara masih wujud.

Penggunaan kepingan BeO sebagai bahan penebat bermula pada tahun 1928, tetapi sehingga tahun 1930, BeO kebanyakannya dicampur dengan bahan-bahan lain sebagai bahan berpendarfluor.

Semasa Perang Dunia Kedua, plat seramik beryllia berketulenan tinggi pertama kali dihasilkan. Pada tahun 1946, ditemui bahawa oksida berilium mempunyai kekonduksian terma yang sangat tinggi. Pada masa itu, ia terutamanya digunakan dalam peranti nuklear. Baru pada pertengahan 1950-an oksida berilium mula digunakan dalam elektronik, alat ukur, komunikasi, dan teknologi aerospace.

Julat suhu leburan substrat oksida berilium ialah 2530°C hingga 2570°C, dengan ketumpatan teori sebanyak 3.02 g/cm³. Ia boleh digunakan secara panjang pada 1800°C dalam vakum, pada 2000°C dalam gas lengai, dan mula mengewap pada 1800°C dalam atmosfera pengoksidaan. Ciri paling ketara bagi seramik oksida berilium ialah kekonduksian termanya yang tinggi, setanding dengan aluminium logam, dan 6-10 kali ganda lebih tinggi daripada aluminium oksida. Ia merupakan bahan dielektrik dengan sifat elektrik, terma, dan mekanikal yang unik, dan tiada bahan lain menunjukkan julat sifat yang begitu komprehensif.

Kepingan seramik oksida berilium dihargai dan digunakan dalam bidang teknologi mikrogelombang, elektronik vakum, teknologi nuklear, mikroelektronik, dan optoelektronik disebabkan oleh kekonduksian terma yang tinggi, takat lebur yang tinggi, kekuatan, penebatan tinggi, pemalar dielektrik rendah, kehilangan dielektrik rendah, serta kesesuaian yang baik dengan proses pengepakan. Secara khusus, bahan ini telah menjadi bahan seramik utama untuk pengeluaran komponen berkonduktiviti haba tinggi dalam peranti semikonduktor berkuasa tinggi, litar bersepadu berkuasa tinggi, peranti vakum mikrogelombang berkuasa tinggi, dan reaktor nuklear, memainkan peranan yang sangat penting dalam bidang ketenteraan mahupun ekonomi negara.

Dalam litar penukaran teknologi elektronik aeroangkasa, serta dalam sistem komunikasi kapal terbang dan satelit, plat BeO digunakan secara meluas untuk komponen pendakap dan perakitan; ia juga mempunyai potensi aplikasi dalam elektronik angkasa lepas. Seramik BeO memiliki rintangan terhadap kejutan haba yang sangat tinggi dan boleh digunakan dalam pengekok pesawat jet. Plat BeO dengan salutan logam telah digunakan dalam sistem kawalan peranti pendorong kapal terbang, dan lapisan oksida berilium disprai logam telah digunakan dalam peranti pencucuhan kenderaan bermotor.

Plat seramik BeO mempunyai konduktiviti haba yang sangat baik dan mudah diperkecilkan, menunjukkan prospek aplikasi yang luas dalam bidang laser; sebagai contoh, laser BeO lebih cekap dan mempunyai kuasa output yang lebih tinggi berbanding laser kuartz. Penggunaan bahan seramik BeO dalam peralatan aeroangkasa, angkasa lepas, dan ketenteraan memainkan peranan yang tidak dapat digantikan, dan oleh itu, permintaan terhadap BeO terus meningkat dari tahun ke tahun.

Di Amerika Syarikat, pengeluaran kepingan BeO pada akhir 1990-an adalah 3 hingga 5 kali ganda berbanding akhir 1980-an, dan kini meningkat pada kadar 8–12%, mencapai lebih daripada 200 tan. Beberapa tahun lalu, Pusat Perbekalan Elektronik Pertahanan AS telah mencadangkan satu rancangan kepada industri untuk membangunkan bahan seramik BeO prestasi tinggi dan sejak itu telah membuat kemajuan. Dalam katalog bahan pusat perbekalan tersebut, kedudukan kepingan oksida berilium semakin meningkat, dan dalam beberapa tahun akan datang, oksida berilium akan menjadi bahan pilihan untuk MCM (modul pelbagai cip) berkuasa tinggi tentera.

Spesifikasi Teknikal