I circuiti stampati a base di alluminio-(MCPCB) rappresentano una struttura specializzata di circuiti stampati che utilizza un materiale in lega di alluminio come substrato-dissipante del calore. Questa tecnologia è stata applicata per la prima volta negli anni '60 all'interno di apparecchiature elettroniche militari ad alta-potenza; la sua innovazione principale risiede nell'adozione di un substrato metallico che possiede una conduttività termica significativamente superiore a quella dei tradizionali materiali FR4. In una configurazione tipica, lo strato del circuito è laminato alla base in alluminio tramite uno strato dielettrico isolante altamente termicamente conduttivo, formando un substrato composito che facilita contemporaneamente l'interconnessione elettrica e un'efficiente dissipazione del calore. Poiché i dispositivi elettronici di potenza tendono alla miniaturizzazione e a una maggiore densità di potenza, il valore dei substrati a base di alluminio-nel campo della gestione termica è diventato sempre più importante.
Il vantaggio fondamentale dei substrati a base di alluminio-risiede nella dimensione della gestione termica. Il loro coefficiente di conduttività termica varia da 1 a 12 W/(m·K)-un miglioramento di circa dieci volte rispetto ai tradizionali substrati a base di resina epossidica-resina-. Questa caratteristica deriva dalla specifica struttura cristallina dell'alluminio metallico, in cui il movimento degli elettroni liberi all'interno del reticolo cristallino consente il trasferimento altamente efficiente dell'energia termica. Nelle applicazioni dei moduli di potenza, i dati dei test empirici dimostrano che, in condizioni operative identiche, i substrati a base di alluminio- possono ridurre la temperatura di giunzione del chip di 30–45 gradi, mitigando così efficacemente la degradazione termica dei materiali semiconduttori.
Il substrato in lega di alluminio conferisce al circuito un'eccezionale stabilità strutturale. La resistenza alla trazione della lega di alluminio 6061-T6 può raggiungere 290 MPa e il suo indice di rigidità alla flessione è 4,7 volte superiore a quello del materiale FR4. Questa caratteristica è particolarmente critica in ambienti soggetti a vibrazioni: test di invecchiamento accelerato condotti su dispositivi elettronici automobilistici hanno rivelato che, in condizioni di vibrazione casuale che abbraccia uno spettro di frequenze compreso tra 10 e 2000 Hz, la probabilità di guasto del giunto di saldatura nei PCB a base di alluminio è ridotta del 62%. Inoltre, il substrato metallico può svolgere il duplice ruolo di componente strutturale, consentendo l'integrazione funzionale di dissipatori di calore e staffe di montaggio in applicazioni come gli azionamenti di motori industriali.
