Yüksek Isı İletkenliği BeO Plakası Beryllium Oksit Seramik Levha

Yabancı ülkelerde berilyum oksit seramik plakanın geliştirilmesi 1930'larda başladı, ancak hızlı gelişim dönemi 1950'lerin sonundan 1970'lerin sonuna kadardı. Berilyum oksit seramikler diğer elektronik seramiklerden farklıdır. Bugüne kadar yüksek ısı iletkenliği ve düşük kayıp özellikleri diğer malzemelerle değiştirilmesi zordur.

Bir yandan bu, çeşitli bilim ve teknoloji alanlarında önemli talep nedeniyledir; diğer yandan berilyum oksit toksik olduğundan, katı ve zorlayıcı koruyucu önlemler gerektirir ve dünyada bunu güvenli bir şekilde üretebilecek çok az fabrika vardır.

Berilyum oksit seramik substratlar, ana bileşeni berilyum oksit olan seramiklerdir. Büyük ölçekli entegre devrelerin substratları, yüksek güçlü gaz lazer tüpleri, transistörler için ısı emici gövdeler, mikrodalga çıkış pencereleri ve nötron moderatörleri olarak kullanılırlar.

Bu tür seramikler, alüminyum oksit gibi maddelerin berilyum oksit tozuna eklenmesiyle ve yüksek sıcaklıklarda sinterlenmesiyle üretilir. Bu tür seramiklerin üretimi sırasında uygun koruyucu önlemler alınmalıdır. Nem içeren yüksek sıcaklık ortamlarında berilyum oksidin uçuculuğu artar ve 1000°C'de buharlaşmaya başlayarak sıcaklıkla birlikte artar; bu durum üretimde zorluklara neden olur ve bazı ülkeler artık bu ürünü üretmemektedir. Ancak ürünlerin özellikleri çok iyidir ve yüksek fiyatlarına rağmen hâlâ önemli bir talep vardır.

BeO levhanın izole malzeme olarak kullanımı 1928'de başlamıştır ancak 1930'lara kadar BeO, genellikle diğer malzemelerle fosforesan madde olarak karıştırılmıştır.

İkinci Dünya Savaşı sırasında yüksek saflıkta berilya seramik plakalar ilk kez üretilmiştir. 1946'da berilyum oksitin son derece yüksek bir termal iletkenliğe sahip olduğu keşfedilmiştir. O dönemde özellikle nükleer cihazlarda kullanılmıştır. Berilyum oksit, 1950'lerin ortasına kadar elektronik, ölçüm cihazları, haberleşme ve uzay teknolojisinde uygulanmaya başlanmamıştır.

Berilyum oksit altlığın erime sıcaklık aralığı 2530°C ile 2570°C arasındadır ve teorik yoğunluğu 3,02 g/cm³'tür. Vakumda 1800°C'ye kadar, inert gazlarda 2000°C'ye kadar uzun süre kullanılabilir ve oksitleyici atmosferde 1800°C'de buharlaşmaya başlar. Berilyum oksit seramiğin en dikkat çeken özelliği, alüminyuma yakın olan yüksek termal iletkenliğidir ve alümina oranla 6-10 kat daha fazladır. Benzersiz elektriksel, termal ve mekanik özelliklere sahip bir dielektrik malzemedir ve başka hiçbir malzeme bu kadar kapsamlı bir özellik yelpazesine sahip değildir.

Berilyum oksit seramik levhalar, yüksek termal iletkenlik, yüksek erime noktası, dayanıklılık, yüksek izolasyon, düşük dielektrik sabiti, düşük dielektrik kaybı ve paketleme süreçlerine iyi uyum sağlama özellikleri nedeniyle mikrodalga teknolojisi, vakum elektroniği, nükleer teknoloji, mikroelektronik ve optoelektronik alanlarında değer kazanmış ve bu alanlarda kullanılmaktadır. Özellikle yüksek güçlü yarı iletken cihazlar, yüksek güçlü entegre devreler, yüksek güçlü mikrodalga vakum cihazları ve nükleer reaktörlerde yüksek termal iletkenliğe sahip bileşenlerin üretiminde ana akım seramik malzemeler olmuş ve hem askeri alanda hem de ulusal ekonomide çok önemli bir rol oynamıştır.

Havacılık elektronik teknolojisi dönüşüm devrelerinde, ayrıca uçak ve uydu haberleşme sistemlerinde, BeO plaka braket ve montaj bileşenleri için yaygın olarak kullanılır; uzay aracı elektroniğinde de potansiyel uygulamalara sahiptir. BeO seramikler olağanüstü yüksek termal şok direncine sahiptir ve jet uçaklarının detönörlerinde kullanılabilir. Metal kaplamalı BeO plakalar, uçak itki cihazlarının kontrol sistemlerinde kullanılmıştır ve püskürtülmüş metal berilyum oksit astarlar otomobil ateşleme cihazlarında uygulanmıştır.

BeO seramik plakaların mükemmel termal iletkenliği vardır ve küçültülmesi kolaydır, lazer alanında geniş uygulama imkanları sunar; örneğin, BeO lazerler kuvarz lazerlere göre daha verimli olup daha yüksek çıkış gücüne sahiptir. Havacılık, uzay ve askeri teçhizatlarda BeO seramik malzemelerin kullanımı yerine geçilmez bir rol oynar ve bu nedenle BeO talebi yıl yıl artmaktadır.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, 1990'ların sonunda BeO levha üretimi 1980'lerin sonuna göre 3 ila 5 kat daha fazlaydı ve şu anda %8-12 oranında artarak 200 tondan fazla seviyeye ulaşmıştır. Birkaç yıl önce ABD Savunma Elektronik Tedarik Merkezi, yüksek performanslı BeO seramik malzemeler geliştirmek üzere sanayiye bir plan önermiş ve bu konuda ilerleme kaydetmiştir. Tedarik merkezinin malzeme kataloğunda berilyum oksit levhanın durumu giderek yükselmekte olup önümüzdeki yıllarda berilyum oksit, askeri yüksek güçlü MCM'ler (çoklu yongalı modüller) için tercih edilen malzeme olacaktır.

Teknik özellikler