Plăcile de circuite imprimate pe bază de-aluminiu (MCPCB) reprezintă o structură specializată de plăci de circuite care utilizează un material din aliaj de aluminiu ca substrat-de disipare a căldurii. Această tehnologie a fost aplicată pentru prima dată în anii 1960 în cadrul echipamentelor electronice militare de mare-putere; inovația sa de bază constă în adoptarea unui substrat metalic care posedă o conductivitate termică semnificativ mai mare decât cea a materialelor tradiționale FR4. Într-o configurație tipică, stratul de circuit este laminat pe baza de aluminiu printr-un strat dielectric izolator extrem de conductiv termic, formând un substrat compozit care facilitează simultan interconectarea electrică și disiparea eficientă a căldurii. Pe măsură ce dispozitivele electronice de putere tind spre miniaturizare și densitate de putere mai mare, valoarea substraturilor pe bază de aluminiu-în domeniul managementului termic a devenit din ce în ce mai proeminentă.
Cel mai fundamental avantaj al substraturilor pe bază de aluminiu-constă în dimensiunea managementului termic. Coeficientul lor de conductivitate termică variază de la 1 la 12 W/(m·K)-o îmbunătățire de aproximativ zece ori comparativ cu substraturile tradiționale pe bază de-rășini-epoxidice. Această caracteristică provine din structura cristalină specifică a metalului aluminiu, în care mișcarea electronilor liberi în rețeaua cristalină permite transferul extrem de eficient al energiei termice. În aplicațiile modulelor de putere, datele de testare empirice demonstrează că, în condiții identice de funcționare, substraturile pe bază de aluminiu-poate reduce temperatura joncțiunii cipului cu 30–45 de grade, atenuând astfel eficient degradarea termică a materialelor semiconductoare.
Substratul din aliaj de aluminiu conferă plăcii de circuite o stabilitate structurală excepțională. Rezistența la tracțiune a aliajului de aluminiu 6061-T6 poate atinge 290 MPa, iar indicele său de rigiditate la încovoiere este de 4,7 ori mai mare decât cel al materialului FR4. Această caracteristică este deosebit de critică în mediile supuse vibrațiilor: testele de îmbătrânire accelerată efectuate pe dispozitivele electronice auto au arătat că, în condiții aleatorii de vibrații care se întind pe un spectru de frecvență de 10–2000 Hz, probabilitatea de defectare a îmbinărilor de lipit în PCB-urile pe bază de aluminiu este redusă cu 62%. În plus, substratul metalic poate juca un rol dublu ca componentă structurală, permițând integrarea funcțională a radiatoarelor și a suporturilor de montare în aplicații precum acționările de motoare industriale.
