Пластина з берилієвого оксиду BeO з високою теплопровідністю, керамічний аркуш

Розробка керамічних пластин з оксиду берилію за кордоном розпочалася у 1930-х роках, але її швидкий етап розвитку припав на період з кінця 1950-х до кінця 1970-х років. Кераміка з оксиду берилію відрізняється від інших електронних керамік. Дотепер їхні високі теплопровідність та низькі втрати важко замінити іншими матеріалами.

З одного боку, це пов'язано зі значним попитом у різних галузях науки та техніки, а з іншого — з тим, що оксид берилію є токсичним і вимагає суворих та складних захисних заходів, тому у світі існує дуже мало підприємств, здатних безпечно виробляти цей матеріал.

Керамічна підкладка з оксиду берилію — це кераміка, основним компонентом якої є оксид берилію. Вона використовується переважно як підкладка для великих інтегральних схем, газових лазерних трубок великої потужності, корпусів тепловідвідів для транзисторів, мікрохвильових вихідних вікон та нейтронних уповільнювачів.

Його виготовляють шляхом додавання таких інгредієнтів, як оксид алюмінію, до порошку оксиду берилію та спікання при високих температурах. Виробництво цього типу кераміки вимагає належних захисних заходів. У середовищах із високою температурою та вологістю летючість оксиду берилію зростає, починаючи випаровуватися при 1000 °C, і з підвищенням температури зростає ще більше, що ускладнює виробництво, і деякі країни більше не виробляють цей матеріал. Проте продукти мають виняткові властивості, і незважаючи на високу ціну, попит на них залишається значним.

Використання листів BeO як ізоляційного матеріалу розпочалося у 1928 році, але до 1930 року BeO переважно змішували з іншими матеріалами як фосфоресціюючу речовину.

Під час Другої світової війни були вперше виготовлені пласти з кераміки високочистого берилію. У 1946 році було виявлено, що оксид берилію має надзвичайно високу теплопровідність. У той час його в основному використовували у ядерних пристроях. Лише в середині 1950-х років оксид берилію почав застосовуватися в електроніці, вимірювальних приладах, зв'язку та авіаційно-космічних технологіях.

Температурний діапазон плавлення підкладки з оксиду берилію становить 2530°C–2570°C, теоретична густина — 3,02 г/см³. Її можна довготривало використовувати при 1800°C у вакуумі, при 2000°C — в інертних газах, а в окиснювальній атмосфері вона починає випаровуватися при 1800°C. Найбільш вражаючою властивістю кераміки з оксиду берилію є її висока теплопровідність, порівнянна з алюмінієм, і в 6–10 разів вища, ніж у оксиду алюмінію. Це діелектричний матеріал із унікальними електричними, тепловими та механічними властивостями, і жоден інший матеріал не демонструє такої комплексності властивостей.

Керамічні пластини з оксиду берилію цінуються та застосовуються у галузях мікрохвильової техніки, вакуумної електроніки, ядерних технологій, мікросистемної техніки та оптоелектроніки завдяки високій теплопровідності, високій температурі плавлення, міцності, високій ізоляції, низькому діелектричному коефіцієнті, низьким діелектричним втратам та гарній пристосованості до процесів упаковування. Особливо вони є основними керамічними матеріалами для виготовлення високотеплопровідних компонентів потужних напівпровідникових приладів, потужних інтегральних схем, потужних мікрохвильових вакуумних приладів та ядерних реакторів, відіграючи дуже важливу роль як у військовій сфері, так і в національній економіці.

У перетворювальних схемах аерокосмічної електронної техніки, а також у системах зв'язку літальних апаратів і супутників, пластина BeO широко використовується для кріплення та складових компонентів; вона також має потенційне застосування в електроніці космічних апаратів. Кераміка BeO має надзвичайно високу стійкість до термічного удару і може використовуватися в детонаторах реактивних літаків. Пластини BeO із металевими покриттями використовувалися в системах керування двигунів літаків, а напилені металеві футерівки з оксиду берилію застосовувалися в пристроях запалювання автомобілів.

Пластина кераміки BeO має чудову теплопровідність і легко мініатюризується, що показує широкі перспективи застосування в лазерній галузі; наприклад, лазери на основі BeO є ефективнішими і мають більшу вихідну потужність, ніж кварцові лазери. Використання керамічних матеріалів BeO в авіаційно-космічній, космічній та військовій техніці відіграє незамінну роль, і тому попит на BeO щороку зростає.

У Сполучених Штатах у кінці 1990-х років виробництво листів BeO було в 3–5 разів більшим, ніж у кінці 1980-х, і зараз зростає темпами 8–12%, досягаючи понад 200 тонн. Кілька років тому Центр постачання електроніки для оборони США запропонував галузі план щодо розробки високоефективних керамічних матеріалів на основі BeO і з того часу досяг успіхів. У каталозі матеріалів центру становище оксиду берилію поступово підвищується, і в найближчі роки оксид берилію стане переважним матеріалом для військових потужних МКМ (багаточипових модулів).

Технічні специфікації