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Sustrato de placa compuesta

Un sustrato en lámina compuesta se refiere a un material base, generalmente en forma de lámina, que se compone de dos o más fases físicas o químicas distintas combinadas para crear un nuevo material con propiedades superiores en comparación con sus componentes individuales. En contextos industriales avanzados, esto a menudo implica combinar una matriz dúctil y resistente (como un metal o polímero) con una fase de refuerzo dura (como partículas o fibras cerámicas) para lograr un equilibrio de resistencia, tenacidad y otras propiedades funcionales específicas.

Estos sustratos están diseñados para servir como plataforma fundamental para procesamiento posterior o como componente estructural central en aplicaciones exigentes.

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1 Características clave

2 Tipos y estructuras comunes

3 Aplicaciones primarias

Características clave

Propiedades personalizadas: la principal ventaja es la capacidad de diseñar un material con un conjunto específico de propiedades que no se encuentran en un solo material. Esto incluye optimizar para:

Alta relación resistencia-peso: especialmente en compuestos de polímero o matriz metálica reforzados con fibras de carbono o cerámica.

Resistencia al desgaste mejorada: se logra incorporando partículas duras como carburo de tungsteno o cerámica en una matriz metálica.

Conductividad Térmica o Eléctrica Mejorada: Mediante la incorporación de fibras o partículas conductoras.

Expansión térmica controlada: fundamental en electrónica para igualar la expansión de los semiconductores.

Multifuncionalidad: Se puede diseñar una única lámina compuesta para desempeñar múltiples funciones, como proporcionar soporte estructural, resistencia al desgaste y gestión térmica simultáneamente.

Anisotropía: las propiedades se pueden diseñar para que sean direccionales (anisotrópicas), como ser fuertes en una dirección debido a fibras alineadas, lo cual es ideal para aplicaciones de carga específicas.

Tipos y estructuras comunes

El "sustrato de lámina compuesta" es una categoría amplia. Los tipos clave incluyen:

Compuestos de matriz metálica (MMC): una base metálica (p. ej., aluminio, cobre) reforzada con partículas cerámicas (p. ej., carburo de silicio, carburo de boro) o fibras.

Compuestos de matriz cerámica (CMC): una matriz cerámica (por ejemplo, carburo de silicio) reforzada con fibras cerámicas, que proporciona una resistencia excepcional a altas temperaturas y tenacidad a la fractura en comparación con las cerámicas monolíticas.

Compuestos de matriz polimérica (PMC): una resina polimérica (p. ej., epoxi) reforzada con fibras continuas (p. ej., carbono, vidrio, aramida). Se trata de las clásicas láminas "compuestas" utilizadas en artículos aeroespaciales y deportivos.

Compuestos laminados: se unen varias capas de diferentes materiales (por ejemplo, metales, polímeros) para crear una lámina con propiedades derivadas de cada capa.

Aplicaciones primarias

Los sustratos de láminas compuestas son fundamentales en las industrias de alta tecnología:

Embalajes electrónicos: Se utilizan como sustratos para circuitos y chips semiconductores. Los ejemplos incluyen:

Cobre adherido directamente (DBC): una lámina de cerámica (como Al₂O₃ o AlN) con cobre adherido a ambos lados, que se utiliza para módulos de potencia.

PCB con núcleo metálico: una base metálica (como el aluminio) con una capa dieléctrica y una capa de circuito, que se utiliza para iluminación LED.

Aeroespacial y defensa: como paneles estructurales para revestimientos de aeronaves, componentes de satélites y sistemas de blindaje, donde el peso ligero y la alta resistencia son fundamentales.

Revestimientos resistentes al desgaste: Las láminas de MMC que contienen carburo de tungsteno u otras fases duras se utilizan para revestir equipos en minería, agricultura y manipulación de materiales.

Gestión térmica: como disipadores o esparcidores de calor en electrónica de alta potencia, aprovechando compuestos con alta conductividad térmica (por ejemplo, Al-SiC).

La siguiente tabla resume las características clave para una descripción general rápida:

Característica	Descripción	ventaja
Concepto central	Lámina base formada por la combinación de dos o más materiales diferentes.	Permite la creación de materiales con combinaciones de propiedades imposibles para un solo material.
Principio clave	Sinergia. La matriz y el refuerzo trabajan juntos para crear propiedades superiores.	Logra un equilibrio óptimo, por ejemplo, tenacidad de la matriz y dureza del refuerzo.
Refuerzos comunes	Partículas (Carburo, Cerámica), Fibras (Carbono, Vidrio).	Confiere propiedades específicas como resistencia al desgaste o alta resistencia.
Matrices comunes	Metales (Al, Cu), Polímeros (Epoxy), Cerámicas (SiC).	Proporciona la fase continua, ofreciendo dureza y uniendo el refuerzo.
Conductor principal	Rendimiento y Funcionalidad.	Permite diseños livianos, eficientes y duraderos en ingeniería avanzada.
Industrias clave	Electrónica, Aeroespacial, Automoción, Defensa, Fabricación de alta gama.	El material habilitante para el avance tecnológico en estos sectores.

En resumen, un Sustrato de lámina compuesta es un material de base de alta ingeniería. No se trata de una simple materia prima, sino de una plataforma sofisticada diseñada desde el nivel atómico para proporcionar propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas específicas, lo que la hace indispensable para las aplicaciones modernas de alto rendimiento.

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