เมื่อข้อกำหนดการกระจายความร้อนของการออกแบบมีค่าสูงมาก การใช้แผ่นวงจรพิมพ์รองหลังด้วยอะลูมิเนียมเป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสูง การออกแบบประเภทนี้สามารถถ่ายเทพลังงานความร้อนไปจากชิ้นส่วนต่าง ๆ ในงานออกแบบของคุณได้ดียิ่งขึ้น จึงช่วยควบคุมอุณหภูมิของโปรเจกต์ของคุณ โดยทั่วไปแล้วจะมีประสิทธิภาพในการระบายพลังงานความร้อนออกจากชิ้นส่วนวงจรได้มากกว่าบอร์ดที่ใช้แผ่นรองไฟเบอร์กลาสเทียบเท่ากันประมาณสิบเท่า ระดับการกระจายความร้อนที่สูงกว่ามากนี้ทำให้สามารถออกแบบวงจรที่ใช้กำลังสูงกว่าและมีความหนาแน่นสูงกว่าได้
นอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์แบบรองหลังด้วยอะลูมิเนียมกำลังได้รับการใช้งานในงานที่ต้องการการกระจายความร้อนสูง/กำลังไฟสูง เดิมทีถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในงานแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่งกำลังสูง แต่ปัจจุบันได้รับความนิยมอย่างมากในงานที่ใช้ไฟ LED ตัวอย่างของการใช้งานไฟ LED ได้แก่ ไฟสัญญาณจราจร ไฟส่องสว่างทั่วไป และไฟส่องสว่างในยานยนต์ การใช้การออกแบบแบบรองหลังด้วยอะลูมิเนียม (แผงวงจรพิมพ์ LED) ช่วยให้สามารถเพิ่มความหนาแน่นของ LED บนแผงวงจรได้มากขึ้น และทำให้ LED ที่ติดตั้งสามารถขับด้วยกระแสที่สูงขึ้นได้ ในขณะที่ยังคงอยู่ภายในค่าความทนทานต่ออุณหภูมิ การใช้ดีไซน์แผ่นรองอะลูมิเนียมช่วยให้ผู้ออกแบบสามารถลดระยะเผื่อความปลอดภัยที่ใช้กับ Power LED และลดการลดค่ากำลังของ LED เหล่านั้นให้น้อยลงกว่าที่จะเป็นในกรณีของการออกแบบ PCB แบบดั้งเดิม เช่นเดียวกับส่วนประกอบทั้งหมด ยิ่งอุณหภูมิการทำงานของ LED ในการออกแบบต่ำเท่าใด ก็ยิ่งคาดหวังได้ว่า LED เหล่านั้นจะทำงานได้ยาวนานขึ้นก่อนที่จะล้มเหลว
การใช้งานอื่น ๆ สำหรับการออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีแผ่นรองอะลูมิเนียม ได้แก่ วงจรกระแสสูง แหล่งจ่ายไฟ ตัวควบคุมมอเตอร์ และการใช้งานด้านยานยนต์ แผ่นวงจรพิมพ์ที่มีแผ่นรองอะลูมิเนียมเป็นโซลูชันการกระจายความร้อนที่สมบูรณ์แบบสำหรับการออกแบบใด ๆ ที่ใช้ไอซีแบบติดตั้งผิวหน้ากำลังสูง นอกจากนี้ ยังสามารถขจัดความจำเป็นในการใช้การระบายอากาศแบบบังคับและฮีตซิงก์ ซึ่งท้ายที่สุดจะช่วยลดต้นทุนการออกแบบ โดยพื้นฐานแล้ว การออกแบบใด ๆ ที่สามารถปรับปรุงได้ด้วยการนำความร้อนที่สูงขึ้นและการควบคุมอุณหภูมิที่ดีขึ้น ล้วนเป็นการใช้งานที่เป็นไปได้สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีแผ่นรองอะลูมิเนียม
ในขณะที่แผงวงจรพิมพ์แบบดั้งเดิมใช้วัสดุรองพื้นเป็นไฟเบอร์กลาส (FR4 เป็นวัสดุรองพื้นมาตรฐานที่ผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ใช้กัน) แผงวงจรพิมพ์ที่มีแผ่นรองหลังเป็นอะลูมิเนียมจะประกอบด้วยแผ่นรองหลังอะลูมิเนียม ชั้นไดอิเล็กทริกที่มีการนำความร้อนสูง และชั้นวงจรมาตรฐาน ชั้นวงจรนั้นโดยพื้นฐานแล้วคือแผงวงจรพิมพ์บาง ๆ ที่ถูกยึดติดเข้ากับชั้นแผ่นรองหลังอะลูมิเนียม ดังนั้นชั้นวงจรจึงสามารถมีความซับซ้อนได้เทียบเท่ากับวงจรที่ติดตั้งบนแผ่นรองหลังไฟเบอร์กลาสแบบดั้งเดิม
แม้ว่าจะพบการออกแบบด้านเดียวได้บ่อยกว่ามาก แต่การออกแบบที่มีแผ่นรองหลังอะลูมิเนียมก็สามารถทำเป็นสองด้านได้เช่นกัน โดยมีชั้นวงจรยึดติดผ่านชั้นไดอิเล็กทริกที่มีการนำความร้อนสูงทั้งสองด้านของแผ่นรองหลังอะลูมิเนียม การออกแบบสองด้านเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อกันได้ด้วยรูทะลุชุบโลหะ ไม่ว่าการจัดวางจะเป็นแบบใด แผ่นรองหลังอะลูมิเนียมก็ให้เส้นทางการระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยมไปยังสภาพแวดล้อมรอบข้างหรือฮีตซิงก์ที่ติดตั้งอยู่ การเพิ่มการนำความร้อนจากอุปกรณ์กำลังยังคงเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการรับประกันความน่าเชื่อถือของการออกแบบของคุณ และแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีแผ่นรองหลังอะลูมิเนียมก็เป็นทางออกที่ยอดเยี่ยมสำหรับปัญหานี้
ชั้นซอลเดอร์มาสก์ของส่วนวงจรบนบอร์ดสามารถทำได้หลายสีเหมือนกับการออกแบบแผงวงจรพิมพ์แบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบที่ใช้ LED ชั้นซอลเดอร์มาสก์มักจะเป็นสีขาว ซอลเดอร์มาสก์สีขาวช่วยให้เกิดการสะท้อนแสงในระดับที่สูงขึ้นจากแถว LED ที่เกี่ยวข้องและทำให้ได้การออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซอลเดอร์มาสก์ยังมักทำเป็นสีดำในงานออกแบบด้านพลังงานเพื่อช่วยในการแผ่รังสีความร้อนได้ดียิ่งขึ้น
การออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีแผ่นรองอะลูมิเนียมมีความเสถียรทางกลสูง และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความเสถียรทางกลในระดับสูง หรืออยู่ภายใต้ความเค้นทางกลอย่างมาก นอกจากนี้ ยังมีการขยายตัวทางความร้อนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับโครงสร้างที่ใช้ไฟเบอร์กลาส หากการออกแบบของคุณไม่ต้องการการนำความร้อนในระดับสูง แต่แผ่นวงจรจะต้องเผชิญกับความเค้นทางกลอย่างมาก หรือมีค่าความคลาดเคลื่อนด้านมิติที่เข้มงวดมาก และจะต้องเผชิญกับความร้อนในระดับสูง การใช้การออกแบบแบบมีแผ่นรองอะลูมิเนียมอาจเป็นทางเลือกที่เหมาะสม
ท้ายที่สุดแล้ว อะลูมิเนียมไม่ใช่วัสดุโลหะสำหรับแผ่นรองเพียงชนิดเดียวที่มีให้เลือก ทองแดงและโลหะผสมทองแดง แม้จะไม่ได้รับความนิยมเท่าเนื่องจากมีต้นทุนที่มักจะสูงกว่า ก็ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุแผ่นรองเช่นกัน ทองแดงและโลหะผสมทองแดงให้ประสิทธิภาพที่สูงยิ่งขึ้นในด้านการกระจายความร้อนเมื่อเทียบกับอะลูมิเนียม ดังนั้น หากการออกแบบที่ใช้แผ่นรองอะลูมิเนียมมาตรฐานไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านการกระจายความร้อนของการออกแบบได้ การใช้ทองแดงสามารถพิจารณาเป็นขั้นตอนถัดไปในการแก้ไขปัญหานี้
โดยสรุปแล้ว การใช้โซลูชันที่มีอะลูมิเนียมเป็นแผ่นรองสามารถช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของการออกแบบได้อย่างมาก ผ่านการควบคุมอุณหภูมิและอัตราความล้มเหลวของชิ้นส่วนที่ต่ำลง นอกเหนือจากคุณลักษณะการควบคุมอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยมแล้ว การออกแบบด้วยอะลูมิเนียมยังให้ความมั่นคงทางกลในระดับสูงและการขยายตัวทางความร้อนในระดับต่ำอีกด้วย เมื่อแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ใช้แผ่นรองไฟเบอร์กลาสมาตรฐาน (FR-4)ไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านการกระจายความร้อนและความหนาแน่นของการออกแบบของคุณได้ แผงวงจรพิมพ์ที่มีแผ่นรองอะลูมิเนียมอาจเป็นคำตอบ
