
A kompozitlemez szubsztrátum olyan alapanyagra utal, jellemzően lapos formában, amely két vagy több különálló fizikai vagy kémiai fázisból áll, kombinálva egy új, az egyes összetevőihez képest jobb tulajdonságokkal rendelkező anyagot. Fejlett ipari környezetben ez gyakran azt jelenti, hogy kemény, képlékeny mátrixot (például fémet vagy polimert) egy kemény, erősítő fázissal (például kerámia részecskék vagy szálak) kombinálnak az erő, a szívósság és más speciális funkcionális tulajdonságok egyensúlyának elérése érdekében.
Ezeket a szubsztrátumokat úgy tervezték, hogy alapozó platformként szolgáljanak a további feldolgozáshoz, vagy alapvető szerkezeti elemként szolgáljanak az igényes alkalmazásokban.
Testre szabott tulajdonságok: Az elsődleges előny az, hogy olyan anyagot tervezhetünk, amelynek tulajdonságai nem találhatók meg egyetlen anyagban. Ez magában foglalja az optimalizálást:
Magas szilárdság/tömeg arány: Különösen a szén- vagy kerámiaszálakkal megerősített polimer vagy fémmátrix kompozitokban.
Fokozott kopásállóság: kemény részecskék, például volfrámkarbid vagy kerámia fémmátrixba ágyazásával érhető el.
Javított hő- vagy elektromos vezetőképesség: vezető szálak vagy részecskék beépítésével.
Szabályozott hőtágulás: Kritikus az elektronikában, hogy megfeleljen a félvezetők tágulásának.
Többfunkciós: Egyetlen kompozit lap több funkció betöltésére is tervezhető, például szerkezeti támogatás, kopásállóság és hőkezelés egyidejű biztosítására.
Anizotrópia: A tulajdonságokat irányítottnak (anizotropnak) lehet tervezni, például erősek egy irányban az igazított szálak miatt, ami ideális speciális teherhordó alkalmazásokhoz.
A "kompozit lap szubsztrátum" egy széles kategória. A kulcstípusok a következők:
Fémmátrix kompozitok (MMC): Kerámia részecskékkel (pl. szilícium-karbid, bór-karbid) vagy szálakkal megerősített fém alap (pl. alumínium, réz).
Kerámia mátrix kompozitok (CMC): Kerámia szálakkal megerősített kerámia mátrix (pl. szilícium-karbid), amely kivételes magas hőmérsékleti szilárdságot és törésállóságot biztosít a monolit kerámiához képest.
Polimer mátrix kompozitok (PMC): Folyamatos szálakkal (pl. szén, üveg, aramid) megerősített polimer gyanta (pl. epoxi). Ezek a klasszikus "kompozit" lapok, amelyeket a repülőgépiparban és a sportszerekben használnak.
Laminált kompozitok: Különböző anyagok (például fémek, polimerek) több rétegét összeragasztják, hogy egy olyan lapot hozzon létre, amelynek tulajdonságai az egyes rétegekből származnak.
A kompozit lemezhordozók alapvetőek a csúcstechnológiás iparágakban:
Elektronikai csomagolás: Félvezető chipek és áramkörök hordozójaként használják. Példák:
Közvetlen kötésű réz (DBC): Kerámia lap (például Al2O3 vagy AlN), amelynek mindkét oldalán réz van ragasztva, tápmodulokhoz használják.
Fémmagos PCB-k: fém alap (például alumínium), dielektromos réteggel és áramköri réteggel, amelyet LED-világításhoz használnak.
Aerospace & Defense: Szerkezeti panelek repülőgép-burkolatokhoz, műholdelemekhez és páncélrendszerekhez, ahol a könnyű súly és a nagy szilárdság kritikus fontosságú.
Kopásálló bélések: Volfrámkarbidot vagy más kemény fázist tartalmazó MMC lemezeket használnak a bányászati, mezőgazdasági és anyagmozgatási berendezések bélelésére.
Hőkezelés: Hűtőbordákként vagy szóróként a nagy teljesítményű elektronikában, nagy hővezető képességű kompozitok (pl. Al-SiC) kihasználásával.
Az alábbi táblázat összefoglalja a legfontosabb jellemzőket a gyors áttekintés érdekében:
| Funkció | Leírás | Előny |
| Alapkoncepció | Két vagy több különböző anyag kombinálásával készült alaplap. | Lehetővé teszi olyan anyagok létrehozását, amelyek tulajdonságkombinációi nem lehetségesek egyetlen anyag esetében. |
| Kulcs elv | Szinergia. A mátrix és az erősítés együttesen kiváló tulajdonságokat hoz létre. | Optimális egyensúlyt ér el, például szívósságot a mátrixból és keménységet az erősítésből. |
| Közös erősítések | Részecskék (keményfém, kerámia), szálak (szén, üveg). | Különleges tulajdonságokat kölcsönöz, például kopásállóságot vagy nagy szilárdságot. |
| Közös Mátrixok | Fémek (Al, Cu), polimerek (epoxi), kerámiák (SiC). | Folyamatos fázist biztosít, szívósságot biztosít és megköti az erősítést. |
| Elsődleges illesztőprogram | Teljesítmény és funkcionalitás. | Könnyű, hatékony és tartós kialakítást tesz lehetővé a fejlett mérnöki technológiában. |
| Kulcsfontosságú iparágak | Elektronika, repülőgépipar, autóipar, védelem, csúcskategóriás gyártás. | A technológiai fejlődést lehetővé tevő anyag ezekben az ágazatokban. |
Összefoglalva, a Összetett lap szubsztrát egy magasan megtervezett alapozóanyag. Ez nem egy egyszerű nyersanyag, hanem egy kifinomult platform, amelyet az atomszinttől egészen specifikus mechanikai, termikus és elektromos tulajdonságok biztosítására terveztek, így nélkülözhetetlenné válik a modern, nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.