Op aluminium-gebaseerde printplaten (MCPCB's) vertegenwoordigen een gespecialiseerde printplaatstructuur die gebruik maakt van een materiaal van een aluminiumlegering als warmte--substraat. Deze technologie werd voor het eerst toegepast in de jaren zestig in militaire elektronische apparatuur met hoog vermogen; De kerninnovatie ligt in de toepassing van een metalen substraat met een thermische geleidbaarheid die aanzienlijk hoger is dan die van traditionele FR4-materialen. In een typische configuratie wordt de circuitlaag gelamineerd op de aluminium basis via een zeer thermisch geleidende, isolerende diëlektrische laag, waardoor een composietsubstraat wordt gevormd dat tegelijkertijd elektrische onderlinge verbinding en efficiënte warmteafvoer vergemakkelijkt. Nu vermogenselektronische apparaten steeds verder evolueren naar miniaturisatie en een hogere vermogensdichtheid, is de waarde van op aluminium-gebaseerde substraten op het gebied van thermisch beheer steeds prominenter geworden.
Het meest fundamentele voordeel van op aluminium-gebaseerde substraten ligt in de dimensie van thermisch beheer. Hun thermische geleidbaarheidscoëfficiënt varieert van 1 tot 12 W/(m·K)-een verbetering van ongeveer tien keer vergeleken met traditionele substraten op basis van epoxy-hars-. Dit kenmerk komt voort uit de specifieke kristallijne structuur van aluminiummetaal, waarbij de beweging van vrije elektronen binnen het kristalrooster de zeer efficiënte overdracht van thermische energie mogelijk maakt. In vermogensmoduletoepassingen tonen empirische testgegevens aan dat onder identieke bedrijfsomstandigheden op aluminium{9}}gebaseerde substraten de temperatuur van de chipjunctie met 30-45 graden kunnen verlagen, waardoor de thermische degradatie van halfgeleidermaterialen effectief wordt beperkt.
Het substraat van aluminiumlegering geeft de printplaat een uitzonderlijke structurele stabiliteit. De treksterkte van de 6061-T6-aluminiumlegering kan 290 MPa bereiken en de buigstijfheidsindex is 4,7 keer hoger dan die van FR4-materiaal. Dit kenmerk is vooral van cruciaal belang in omgevingen die onderhevig zijn aan trillingen: versnelde verouderingstests uitgevoerd op elektronische apparaten in de auto-industrie hebben aangetoond dat onder willekeurige trillingsomstandigheden die een frequentiespectrum van 10-2000 Hz bestrijken, de kans op falen van de soldeerverbinding in op aluminium gebaseerde PCB's met 62% wordt verminderd. Bovendien kan het metalen substraat een dubbele rol vervullen als structureel onderdeel, waardoor de functionele integratie van koellichamen en montagebeugels in toepassingen zoals industriële motoraandrijvingen mogelijk wordt gemaakt.
