SHAPAL – hybrydowa ceramika techniczna na bazie azotku boru
Materiał typu SHAPAL to nowoczesny materiał ceramiczny, który łączy wysoką przewodność cieplną z doskonałymi właściwościami izolacyjnymi. Dzięki specyficznej strukturze i możliwości obróbki skrawaniem w stanie zielonym, SHAPAL znalazł szerokie zastosowanie w przemyśle elektronicznym, półprzewodnikowym oraz w laboratoriach badawczych.
Uwaga: SHAPAL® jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy Tokuyama Corporation, jednak w języku technicznym i branżowym nazwa ta bywa używana jako określenie hybrydowej ceramiki na bazie azotku boru i tlenku glinu, obrabialnej w stanie niespieczonym.
Czym jest SHAPAL i jak powstaje?
SHAPAL to hybrydowa ceramika zawierająca heksagonalny azotek boru (h-BN) i tlenek glinu (Al₂O₃), formowana metodą prasowania izostatycznego lub osiowego w zależności od wymagań produkcyjnych. Łączy właściwości obu tych materiałów: wyjątkową odporność termiczną i chemiczną z możliwością obróbki mechanicznej w stanie niespieczonym.
Materiał ten można łatwo kształtować bez konieczności stosowania narzędzi diamentowych, co znacząco obniża koszty prototypowania i produkcji jednostkowej. Po zakończeniu wstępnej obróbki SHAPAL jest spiekany w kontrolowanej atmosferze w wysokiej temperaturze, uzyskując docelową gęstość i stabilność strukturalną. Finalnie wyróżnia się precyzją wykonania, odpornością na obciążenia cieplne oraz bardzo dobrą stabilnością wymiarową nawet w ekstremalnych warunkach pracy.
Właściwości techniczne SHAPAL – parametry użytkowe
SHAPAL wyróżnia się połączeniem kilku wyjątkowych cech, które czynią go odpowiednim do wymagających zastosowań. Najważniejsze cechy i parametry :
- przewodność cieplna na poziomie 90–100 W/mK, przy zachowaniu właściwości dielektrycznych,
- niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE), zbliżony do metali takich jak krzem czy molibden,
- dobra izolacyjność elektryczna, nawet w podwyższonej temperaturze,
- odporność na szoki termiczne, erozję i środowisko chemicznie agresywne (kwasy, plazma, próżnia),
- łatwość wykonania detali o precyzyjnych tolerancjach w warunkach warsztatowych.
Te parametry czynią SHAPAL doskonałym wyborem dla aplikacji, w których standardowe materiały ceramiczne nie będą wystarczające z powodu ograniczeń termicznych, chemicznych lub konstrukcyjnych. Dzięki obecności h-BN, materiał zachowuje anizotropową strukturę ułatwiającą przewodzenie ciepła w wybranym kierunku, co jest szczególnie istotne w konstrukcjach wymagających kontroli rozkładu temperatury.
Zastosowania SHAPAL w przemyśle i laboratoriach
SHAPAL znajduje zastosowanie w wielu zaawansowanych dziedzinach techniki, gdzie wymagana jest niezawodność i precyzja działania nawet w warunkach ekstremalnych.
Materiał ten sprawdza się m.in. w:
- półprzewodnikach i mikroelektronice – podłoża dla układów scalonych, osłony pieców do epitaksji, elementy uchwytów do wafli,
- laserach i systemach optycznych – przegrody, elementy dystansujące, izolatory,
- systemach próżniowych i plazmowych – dysze, izolatory, elementy barierowe,
- automatyce przemysłowej – precyzyjne prowadnice, łożyska suche, podkładki termiczne,
- urządzeniach do analizy chemicznej – elementy obudów, podstawki, uchwyty probówek.
Dzięki możliwości indywidualnej obróbki i wysokiej stabilności wymiarowej po spiekaniu, SHAPAL pozwala nam projektować elementy dopasowane do konkretnych warunków pracy – również w prototypowaniu, małych seriach i zastosowaniach eksperymentalnych. Materiał ten jest szczególnie ceniony w środowiskach wymagających wysokiej czystości chemicznej, np. w laboratoriach półprzewodników lub urządzeniach analitycznych klasy cleanroom.
SHAPAL łączy właściwości termiczne z mechaniczną stabilnością, co czyni go jednym z najbardziej wszechstronnych materiałów ceramicznych do zastosowań specjalnych. W przeciwieństwie do ceramik tlenkowych, zachowuje wysoką przewodność cieplną bez obniżania parametrów dielektrycznych.
Wysoka czystość chemiczna, odporność na jonowe środowiska plazmowe oraz możliwość wykonania skomplikowanych kształtów przed procesem spiekania sprawiają, że SHAPAL pozostaje sprawdzonym rozwiązaniem w projektach wymagających niezawodnych, niereaktywnych materiałów o stabilnych właściwościach. Dzięki szerokiemu zakresowi dopuszczalnych warunków pracy, materiał ten znajduje zastosowanie zarówno w środowiskach wysokotemperaturowych, jak i w technologiach kriogenicznych.
Jeśli szukasz precyzyjnego materiału ceramicznego do wymagających aplikacji, skontaktuj się z naszym zespołem. Doradzimy, czy SHAPAL będzie najlepszym rozwiązaniem dla Twojego projektu i wykonamy wszystkie detale zgodnie z Twoją specyfikacją.