Placa de alta condutividade térmica de BeO óxido de berílio folha de cerâmica

O desenvolvimento da placa cerâmica de óxido de berílio no exterior começou na década de 1930, mas sua fase de rápido crescimento foi do final da década de 1950 ao final da década de 1970. As cerâmicas de óxido de berílio diferem de outras cerâmicas eletrônicas. Até hoje, suas características de alta condutividade térmica e baixa perda são difíceis de serem substituídas por outros materiais.

Por um lado, isso se deve à demanda significativa em diversos campos da ciência e da tecnologia, e por outro lado, porque o óxido de berílio é tóxico, exigindo medidas protetoras rigorosas e desafiadoras, havendo muito poucas fábricas no mundo capazes de produzi-lo com segurança.

Os substratos cerâmicos de óxido de berílio são cerâmicas com óxido de berílio como componente principal. São utilizados principalmente como substratos para circuitos integrados em larga escala, tubos a gás de alta potência, carcaças dissipadoras de calor para transistores, janelas de saída de micro-ondas e moderadores de nêutrons.

É fabricado adicionando ingredientes como óxido de alumínio ao pó de óxido de berílio e sinterizando em altas temperaturas. A produção deste tipo de cerâmica exige medidas adequadas de proteção. Em meios de alta temperatura contendo umidade, a volatilidade do óxido de berílio aumenta, começando a se volatilizar a partir de 1000°C e aumentando com a temperatura, o que cria dificuldades na produção, e alguns países deixaram de produzi-lo. No entanto, os produtos possuem propriedades excelentes, e apesar do seu alto preço, ainda há uma demanda considerável.

A utilização da lâmina de BeO como material isolante começou em 1928, mas somente até 1930 o BeO era principalmente misturado com outros materiais como substância fosforescente.

Durante a Segunda Guerra Mundial, foram fabricadas pela primeira vez placas cerâmicas de berílio de alta pureza. Em 1946, descobriu-se que o óxido de berílio possui uma condutividade térmica extremamente elevada. Na época, era utilizado principalmente em dispositivos nucleares. Só na metade da década de 1950 o óxido de berílio começou a ser aplicado em eletrônica, instrumentos de medição, comunicações e tecnologia aeroespacial.

A faixa de temperatura de fusão do substrato de óxido de berílio é de 2530°C a 2570°C, com uma densidade teórica de 3,02 g/cm³. Pode ser utilizado continuamente a 1800°C em vácuo, a 2000°C em gases inertes, e começa a volatilizar a 1800°C em atmosfera oxidante. A propriedade mais notável das cerâmicas de óxido de berílio é sua alta condutividade térmica, comparável à do alumínio metálico, e 6 a 10 vezes maior que a do óxido de alumínio. É um material dielétrico com propriedades elétricas, térmicas e mecânicas únicas, e nenhum outro material exibe uma combinação tão abrangente de propriedades.

As folhas de cerâmica de óxido de berílio são valorizadas e aplicadas nos campos da tecnologia de micro-ondas, eletrônica de vácuo, tecnologia nuclear, microeletrônica e optoeletrônica devido à sua alta condutividade térmica, alto ponto de fusão, resistência, alta isolamento, baixa constante dielétrica, baixa perda dielétrica e boa adaptabilidade aos processos de embalagem. Particularmente, têm sido os materiais cerâmicos principais para a fabricação de componentes de alta condutividade térmica em dispositivos semicondutores de alta potência, circuitos integrados de alta potência, dispositivos a vácuo de micro-ondas de alta potência e reatores nucleares, desempenhando um papel muito importante tanto no campo militar quanto na economia nacional.

Na tecnologia de circuitos de conversão eletrônica aeroespacial, bem como nos sistemas de comunicação de aeronaves e satélites, a placa de BeO é amplamente utilizada em componentes de suportes e montagens; também possui aplicações potenciais na eletrônica espacial. As cerâmicas de BeO possuem resistência excepcionalmente alta ao choque térmico e podem ser usadas em detonadores de aeronaves a jato. Placas de BeO com revestimentos metálicos já foram utilizadas nos sistemas de controle de dispositivos de propulsão de aeronaves, e revestimentos de óxido de berílio metálico pulverizados foram aplicados em dispositivos de ignição automotiva.

As placas de cerâmica de BeO possuem excelente condutividade térmica e são fáceis de miniaturizar, apresentando amplas perspectivas de aplicação no campo dos lasers; por exemplo, os lasers de BeO são mais eficientes e têm maior potência de saída do que os lasers de quartzo. A utilização de materiais cerâmicos de BeO em equipamentos aeroespaciais, espaciais e militares desempenha um papel insubstituível, e, portanto, a demanda por BeO vem aumentando ano após ano.

Nos Estados Unidos, a produção de folhas de BeO no final dos anos 1990 foi de 3 a 5 vezes maior do que no final dos anos 1980, e atualmente está aumentando a uma taxa de 8–12%, atingindo mais de 200 toneladas. Há vários anos, o Centro de Suprimentos de Eletrônicos de Defesa dos EUA propôs à indústria um plano para desenvolver materiais cerâmicos de BeO de alto desempenho e desde então tem obtido progressos. No catálogo de materiais do centro de suprimentos, o status da folha de óxido de berílio está gradualmente aumentando, e nos próximos anos o óxido de berílio será o material preferencial para MCMs (módulos multi-chip) militares de alta potência.

Especificações Técnicas