Cuando los requisitos de disipación de calor térmico de un diseño son muy altos, usar unPCB con respaldo de aluminioes una solución altamente efectiva. Este tipo de diseño es capaz de transferir mejor la energía térmica lejos de los componentes de su diseño y, por lo tanto, controlar la temperatura de su proyecto. Suele ser del orden de diez veces más eficiente en la eliminación de energía térmica de los componentes del circuito que una placa equivalente con soporte de fibra de vidrio. Este nivel significativamente más alto de disipación térmica permite implementar diseños de mayor potencia y mayor densidad.
Además, las PCB con respaldo de aluminio están encontrando aplicaciones en entornos de alta potencia y alta disipación térmica. Originalmente destinadas a su uso en aplicaciones de fuentes de alimentación conmutadas de alta potencia, se han vuelto muy populares en aplicaciones de LED. Ejemplos de aplicaciones de LED incluyen semáforos, iluminación general e iluminación automotriz. El uso de un diseño con respaldo de aluminio (PCB de LED) permite una mayor densidad de LED en el diseño de la placa y que los LED montados se alimenten con corrientes más altas sin dejar de mantenerse dentro de las tolerancias de temperatura. El uso de un diseño con respaldo de aluminio puede permitir a los diseñadores reducir el margen de seguridad utilizado con LED de potencia y desclasificar dichos LED menos de lo que sería el caso con un diseño de PCB convencional. Como con todos los componentes, cuanto menor sea la temperatura de funcionamiento de los LED en un diseño, más tiempo se puede esperar que esos LED funcionen antes de fallar.
Otras aplicaciones para diseños de PCB con respaldo de aluminio incluyen circuitos de alta corriente, fuentes de alimentación, controladores de motores y aplicaciones automotrices. Las PCBs con respaldo de aluminio son la solución perfecta de disipación térmica para cualquier diseño que utilice circuitos integrados de montaje superficial de alta potencia. Además, pueden eliminar la necesidad de aire forzado y disipadores de calor, lo que en última instancia reduce el costo del diseño. En esencia, cualquier diseño que pueda mejorarse mediante una mayor conducción térmica y un mejor control de la temperatura es una posible aplicación para una PCB con respaldo de aluminio.
Mientras que las PCB tradicionales utilizan sustratos de fibra de vidrio (FR4 es el sustrato estándar utilizado por los fabricantes de PCB), las PCB con respaldo de aluminio están compuestas por un respaldo de aluminio, una capa dieléctrica de alta conductividad térmica y una capa de circuito estándar. La capa de circuito es esencialmente una PCB delgada que ha sido unida a la capa de respaldo de aluminio. Como tal, la capa de circuito puede ser tan compleja como aquellas montadas sobre un respaldo tradicional de fibra de vidrio.
Aunque es mucho más común ver diseños de una sola cara, también es posible que los diseños con respaldo de aluminio sean de dos caras, con una capa de circuito unida a través de una capa dieléctrica altamente conductora térmicamente en ambos lados de un respaldo de aluminio. Estos diseños de dos caras pueden conectarse mediante orificios metalizados. Independientemente de la configuración, el respaldo de aluminio proporciona una excelente vía térmica hacia el entorno circundante o cualquier disipador de calor acoplado. Una vez más, mejorar la conducción térmica desde los componentes de potencia es la mejor manera de garantizar la fiabilidad de su diseño, y las PCB con respaldo de aluminio ofrecen una excelente solución a este problema.
La capa de máscara de soldadura de la parte de circuito de la placa puede fabricarse en varios colores diferentes, como en los diseños tradicionales de PCB. Dicho esto, en los diseños de LED la capa de máscara de soldadura suele ser blanca. Una máscara de soldadura blanca permite un mayor nivel de reflexión de la luz del conjunto de LED asociado y produce un diseño más eficiente. La máscara de soldadura también se fabrica comúnmente en negro en los diseños de potencia para disipar mejor el calor.
Los diseños de PCB con respaldo de aluminio también son altamente estables mecánicamente y se prestan para su uso en aplicaciones que requieren un alto nivel de estabilidad mecánica o están sometidas a una gran cantidad de esfuerzo mecánico. Además, son menos susceptibles a la expansión térmica en comparación con las construcciones basadas en fibra de vidrio. Si su diseño no requiere altos niveles de conducción térmica, pero la placa estará sometida a una gran cantidad de esfuerzo mecánico o tiene tolerancias dimensionales muy estrictas y estará expuesta a una gran cantidad de calor, el uso de un diseño con respaldo de aluminio puede estar justificado.
Por último, el aluminio no es el único material metálico disponible para el respaldo. El cobre y las aleaciones de cobre, aunque no son tan populares debido a su costo generalmente más alto, también se utilizan como material de respaldo. El cobre y las aleaciones de cobre ofrecen un nivel de rendimiento aún mayor en cuanto a la disipación térmica del calor que el aluminio. Por lo tanto, si un diseño estándar con respaldo de aluminio no satisface las exigencias de disipación térmica de un diseño, se puede considerar el uso de cobre como siguiente paso para resolver el problema.
En conclusión, el uso de una solución con respaldo de aluminio puede contribuir en gran medida a aumentar la fiabilidad y la vida útil de un diseño mediante el control de la temperatura y las consiguientes bajas tasas de fallo de los componentes. Junto con unas excelentes características de control de la temperatura, los diseños de aluminio también proporcionan altos niveles de estabilidad mecánica y bajos niveles de expansión térmica. Cuandoplacas de circuito impreso con soporte estándar de fibra de vidrio (FR-4)no pueden satisfacer los requisitos de disipación térmica y densidad de su diseño, las PCB con respaldo de aluminio pueden proporcionar la solución.
