設計の熱放散要件が非常に高い場合には、使用するアルミニウム基板PCB非常に効果的なソリューションです。この種の設計は、設計内のコンポーネントから熱エネルギーをより効果的に逃がし、プロジェクトの温度を制御することができます。これは、同等のガラス繊維基板のボードと比べて、回路部品から熱エネルギーを除去する効率が一般的に約10倍高くなります。この大幅に高い熱放散レベルにより、より高出力かつ高密度な設計を実装することが可能になります。
さらに、アルミニウム基板PCBは、高電力／高熱放散が求められる用途での採用が進んでいます。もともとは高電力スイッチング電源用途向けに用いられていましたが、現在ではLED用途で非常に一般的になっています。LED用途の例としては、信号機、一般照明、自動車用照明などが挙げられます。アルミニウム基板設計の使用（LED基板) は、基板設計においてより高い密度で LED を配置することを可能にし、実装された LED を温度許容範囲内に保ちながら、より高い電流で駆動できるようにします。アルミニウム基板設計を用いることで、設計者はパワー LED に対して使用する安全マージンを小さくし、従来の PCB 設計の場合よりも LED の定格低減を少なく抑えることができます。すべての部品に共通するように、設計内の LED の動作温度が低いほど、それらの LED は故障に至るまでより長く動作すると期待できます。
アルミニウム基板PCB設計のその他の用途には、大電流回路、電源装置、モータコントローラ、自動車関連アプリケーションなどが含まれます。アルミニウム基板PCBは、高電力の表面実装ICを使用するあらゆる設計にとって、理想的な熱放散ソリューションです。さらに、強制空冷やヒートシンクの必要性を排除でき、その結果として設計コストを削減することができます。基本的に、熱伝導率の向上や温度制御の改善によって性能が向上し得るあらゆる設計は、アルミニウム基板PCBの有望な適用分野となります。
従来のプリント基板（PCB）がガラス繊維基材（PCB 製造業者が使用する標準基材は FR4）を用いるのに対し、アルミニウム基板 PCB は、アルミニウムのベース、熱伝導性の高い絶縁層、および標準的な回路層で構成されています。回路層は本質的には、アルミニウムベース層に接着された薄い PCB です。そのため、回路層は従来のガラス繊維基板上に実装されるものと同程度に複雑なものにすることができます。
片面設計を見ることがはるかに一般的ですが、アルミニウム基板を用いた設計でも、アルミニウムベースの両面に高い熱伝導性を持つ絶縁層を介して回路層を接着することで、両面構造にすることが可能です。これらの両面設計は、めっきスルーホールによって接続することができます。構成がどうであれ、アルミニウムベースは周囲環境や取り付けられたヒートシンクへの優れた熱伝導経路を提供します。繰り返しになりますが、電力部品からの熱伝導を改善することは、設計の信頼性を確保する最良の方法であり、アルミニウム基板PCBはこの問題に対して優れた解決策を提供します。
基板の回路部分のソルダーレジスト層は、従来のPCB設計と同様に、さまざまな色にすることができます。ただし、LED設計ではソルダーレジスト層は一般的に白色です。白色のソルダーレジストは、対応するLEDアレイからの光の反射率を高め、より効率的な設計を実現します。電源系の設計では、放熱性を高めるためにソルダーレジストを黒色にすることも一般的です。
アルミニウム基板のPCB設計は機械的安定性も非常に高く、高いレベルの機械的安定性が求められる用途や、多大な機械的ストレスを受ける用途に適しています。さらに、ガラス繊維ベースの構造と比較して、熱膨張の影響を受けにくいという利点があります。もしあなたの設計が高いレベルの熱伝導性を必要としない一方で、基板が大きな機械的ストレスを受ける、あるいは寸法公差が非常に厳しく、かつ多くの熱にさらされる場合には、アルミニウム基板設計の採用が正当化されるかもしれません。
最後に、アルミニウムだけが利用可能な金属ベース材料というわけではありません。銅および銅合金は、一般的にコストが高いためそれほど普及してはいませんが、ベース材料として使用されています。銅および銅合金は、熱放散性能に関してアルミニウムよりもさらに高いレベルの性能を提供します。そのため、標準的なアルミニウムベースの設計では、設計上要求される熱放散性能を満たせない場合、その問題を解決する次の手段として銅の使用を検討することができます。
結論として、アルミニウムを用いたバック構造のソリューションを採用することで、温度制御およびそれに伴う低い部品故障率を通じて、設計の信頼性と寿命を大幅に向上させることができます。優れた温度制御特性に加えて、アルミニウム設計は高い機械的安定性と低い熱膨張率も提供します。標準的なガラス繊維（FR-4）基板のプリント基板お客様の設計における放熱性および高密度化の要件を満たせない場合、アルミ基板PCBがその解決策となる可能性があります。
