Materiál plošných spojů KB-6167: Technické specifikace, vlastnosti a průvodce návrhem
Úvod
Materiál na plošné spoje KB-6167 je laminát FR-4 s vysokou teplotou tepelné roztažnosti (Tg) (175 °C) a nízkým součinitelem tepelné roztažnosti (CTE), určený pro výrobu vícevrstvých desek plošných spojů, což vyžaduje kompatibilitu s bezolovnatou montáží a dlouhodobou tepelnou spolehlivost. Tento fenolicky vytvrzovaný epoxidový pryskyřičný systém s anorganickými plnivy, vyvinutý společností Kingboard Laminates, poskytuje stabilní dielektrické vlastnosti i při opakovaných tepelných cyklech, což ho činí vhodným pro automobilový průmysl, telekomunikace a průmyslové aplikace, kde je důležitá rozměrová stabilita. Úplný datový list a specifikace KB-6167 naleznete níže.
Přehled materiálu KB-6167
KB-6167 je klasifikován jako vysoce výkonný laminát FR-4 navržený tak, aby splňoval specifikace IPC-4101E/126. Využívá multifunkční fenolicky vytvrzovaný epoxidový pryskyřičný systém vyztužený tkaninou z E-skla a obohacený anorganickými plnivy pro lepší tepelné vlastnosti. Materiál je schválen UL pod číslem spisu E123995.
Souhrn klíčových specifikací
| Parametr | Jednotka | Specifikace | Typická hodnota |
|---|---|---|---|
| Teplota přechodu na sklo (Tg) | ° C | ≥170 | 175 |
| Teplota rozkladu (Td) | ° C | ≥340 | 357 |
| Dielektrická konstanta (Dk) při 1 MHz | - | ≤5.4 | 4.5 |
| Ztrátový tangens (Df) při 1 MHz | - | ≤0.035 | 0.018 |
| Osa Z CTE (alfa 1) | ppm / ° C | ≤60 | 46 |
| Osa Z CTE (alfa 2) | ppm / ° C | ≤300 | 267 |
| T-260 | min | ≥30 | 50 |
| T-288 | min | ≥15 | 30 |
| Hořlavost | Hodnocení | UL94V-0 | V-0 |
| Měděné obložení k dispozici | oz | - | 1/3 oz – 6 oz |
| Tloušťkový rozsah | mm | - | 0.05 - 3.20 |
| Odpor CAF | hod | ≥1000 | 1000 |
Hodnota Dk 4.5 při 1 MHz přímo ovlivňuje výpočty impedance v návrzích s řízenou impedancí. Inženýři by při navrhování šířky tras a vrstev měli používat Dk specifikované výrobcem, nikoli obecné předpoklady FR-4. Tg 175 °C naznačuje, že materiál si zachovává rozměrovou stabilitu díky standardním profilům bezolovnaté reflow s vrcholy 245–260 °C.
KB-6167 Elektrické a tepelné vlastnosti
Pochopení chování materiálu KB-6167 pro desky plošných spojů při elektrickém a tepelném namáhání pomáhá inženýrům činit informovaná rozhodnutí během fází návrhu a návrhu.
Řízení dielektrické konstanty (Dk) a impedance
KB-6167 vykazuje Dk přibližně 4.5 při 1 MHz s hodnotami v rozmezí od 3.9 do 4.7 při 1–10 GHz v závislosti na obsahu pryskyřice a typu skla. U konstrukcí s řízenou impedancí musí výpočty vrstvení zohledňovat frekvenčně závislé změny Dk. Prepregy s vyšším obsahem pryskyřice (70–76 %) dávají nižší hodnoty Dk, což může snížit požadavky na šířku stopy pro cílové impedance.
Ztrátový tangens (Df) a integrita signálu
Typická hodnota Df 0.016–0.018 při 1 GHz je přijatelná pro většinu digitálních návrhů pracujících pod 3 GHz. U vysokorychlostních SerDes spojů přesahujících 10 Gb/s ověřte rozpočty vložného útlumu pomocí skutečných frekvenčně závislých dat Df. Při vyšších frekvencích se Df zvyšuje, což ovlivňuje útlum signálu v dlouhých trasách.
Parametry tepelné spolehlivosti
Teplota tepelné úpravy (Tg) 175 °C zajišťuje, že materiál zůstane rozměrově stabilní i po několik cyklů bezolovnaté reflow. Teplota tepelné úpravy (Td) 357 °C poskytuje značnou rezervu před zahájením tepelného rozkladu – což je kritické pro desky vyžadující více pájení nebo přepracování. Hodnoty T-260 a T-288 50 a 30 minut naznačují vynikající odolnost proti delaminaci při trvalém tepelném namáhání.
Spolehlivost CTE a Via
Součinitel tepelné roztažnosti (CTE) v ose Z 46 ppm/°C (alfa 1, pod Tg) v kombinaci s celkovou roztažností v ose Z 2.8 % (50–260 °C) podporuje spolehlivé pokovené struktury průchozích otvorů a propojení. Nízký CTE snižuje riziko praskání válců u konstrukcí s vysokým počtem vrstev a zlepšuje spolehlivost propojení prostřednictvím tepelných cyklů.
Obrázek 2. Tabulka speciálních materiálů desek plošných spojů KB-6167
KB-6167 Vyrobitelnost a kompatibilita procesů
Materiál plošných spojů KB-6167 se integruje do standardních výrobních postupů FR-4 a zároveň podporuje pokročilé výrobní požadavky.
Parametry procesu laminace
Doporučené laminovací okno pro prepreg KB-6067F zahrnuje rychlost ohřevu 1.5–2.5 °C/min (80–140 °C), dobu vytvrzování nad 190 °C delší než 60 minut a vytvrzovací tlak 350±50 PSI. Skladování prepregu vyžaduje maximální relativní vlhkost 50 % při 23 °C nebo chlazení při 5 °C. Před použitím nechte prepreg normalizovat při pokojové teplotě po dobu alespoň 4 hodin.
Kompatibilita s vrtáním a pokovováním
KB-6167 se dobře obrábí standardními karbidovými vrtáky. Materiál je kompatibilní s procesy bezproudového mědění a elektrolytického pokovování mědí. U slepých a zakopaných prohlubní nízký součinitel tepelné rozteče minimalizuje posun registrace mezi vrstvami, což podporuje jemné rozteče HDI s laserově vrtanými mikroprochody.
Možnosti povrchové úpravy
Tato laminace je kompatibilní se všemi standardními povrchovými úpravami včetně ENIG, OSP, imerzního cínu, imerzního stříbra a bezolovnatého HASL. Není nutná žádná speciální předúprava. Nízká absorpce vlhkosti (typicky 0.15–0.25 %) podporuje stabilní přilnavost povrchové úpravy.
Pokyny DFM pro KB-6167
| Parametr návrhu | Doporučená hodnota |
|---|---|
| Minimální šířka/mezera stopy | 3/3 mil (standardní); 2/2 mil (pokročilé) |
| Minimální mechanická vrtačka | 0.15 mm |
| Minimální laserové vrtání (HDI) | 0.075 mm |
| Minimální prstenec | 0.1 mm |
| Maximální počet vrstev | Podporováno více než 20 vrstev |
| Rozsah tloušťky desky | 0.4 - 3.2 mm |
Typické aplikace KB-6167
Díky svým tepelným a elektrickým vlastnostem je materiál desek plošných spojů KB-6167 vhodný pro aplikace vyžadující kompatibilitu s bezolovnatým materiálem a odolnost vůči vícecyklovému tepelnému namáhání.
Vícevrstvé desky plošných spojů s vysokým počtem vrstev
Nízký součinitel tepelné roztažnosti (CTE) v ose Z a vysoký součinitel tepelné roztažnosti (Tg) podporují spolehlivé konstrukce s 12–20+ vrstvami. Rozměrová stabilita během laminace minimalizuje posun registrace mezi vrstvami, což je zásadní pro návrhy propojení s vysokou hustotou.
Automobilová elektronika
KB-6167 splňuje požadavky na tepelné cyklování pro řídicí moduly motorového prostoru a karoserie. Odolnost CAF ≥1000 hodin při 85 °C/85 % relativní vlhkosti podporuje dlouhodobou spolehlivost ve vysoce vlhkém automobilovém prostředí. Pro kvalifikaci výroby zvažte ověření procesu dle IATF 16949.
Zařízení telekomunikační infrastruktury
Aplikace v základních deskách a linkových kartách těží ze stabilní hodnoty Dk materiálu i při teplotních výkyvech. Kombinace Tg 175 °C a nízké hodnoty Df podporuje výkonové zesilovače základnových stanic a rozvaděče pracující ve venkovních skříních.
Průmyslové řídicí systémy
Napájecí moduly, pohony motorů a desky PLC využívají KB-6167 pro svou tepelnou odolnost a mechanickou pevnost. Pevnost v ohybu přesahující 450 N/mm² (ve směru plnění) zabraňuje deformaci desek plošných spojů při namáhání při montáži součástek.
Serverové a výpočetní platformy
Základní desky a paměťové moduly špičkových serverů používají KB-6167 pro jeho vyvážený poměr výkonu a ceny. Materiál podporuje montáž pouzder BGA/LGA se spolehlivými propojovacími otvory i při opakovaném tepelném cyklování.
Porovnání KB-6167 s běžnými substráty
Výběr správného laminátu vyžaduje pochopení kompromisů mezi výkonem, cenou a vyrobitelností.
Srovnávací tabulka
| Parametr | KB-6167 (vysokoteplotní FR-4) | Standardní FR-4 (Tg 135 °C) | speciální laminát s nízkými ztrátami | Hliníková základna (IMS) |
|---|---|---|---|---|
| Tg | 175 ° C | 130-140 ° C | 280 °C+ | N / A |
| Dk při 1 GHz | 4.5-4.6 | 4.2-4.5 | 3.48 | ~4.5 (dielektrická vrstva) |
| Df při 1 GHz | 0.016-0.018 | 0.018-0.025 | 0.0037 | 0.02+ |
| Kompatibilní s bezolovnatým obsahem | Ano | Omezený | Ano | Ano |
| Index nákladů | 1.2–1.5× | 1× (výchozí hodnota) | 5–8× | 2–4× |
| Maximální frekvenční rozsah | Méně než 6 GHz | Méně než 3 GHz | 10+GHz | Energetické aplikace |
| Typické aplikace | Vícevrstvé, automobilový průmysl, telekomunikace | Spotřebitel, všeobecné použití | RF/mikrovlnná trouba, 5G | LED, napájecí moduly |
Kdy zvolit KB-6167 před alternativami
Zvolte KB-6167, pokud konstrukce vyžadují kompatibilitu bez olova, vícenásobné cykly přetavování nebo provoz za zvýšených okolních teplot – ale nepotřebují ultranízké ztráty PTFE nebo keramicky plněných laminátů. Pro RF vstupní moduly nad 6 GHz je stále vhodný speciální nízkoztrátový laminát nebo ekvivalentní nízkoztrátové materiály. Pro aplikace s vysoce výkonnými LED nebo IGBT vyžadující odvod tepla jsou vhodnější substráty s kovovým jádrem.
Obrázek 3. Materiál desky plošných spojů KB-6167
Kontrolní seznam návrhu a ověření KB-6167
Strukturovaný přístup k validaci návrhu snižuje riziko a urychluje uvedení do produkce.
Referenční příručka pro výpočet impedance
Používejte hodnoty Dk uvedené výrobcem z datového listu, nikoli obecné předpoklady. Pro KB-6167 při 1 GHz se Dk pohybuje od 3.9 do 4.7 v závislosti na typu prepregu a obsahu pryskyřice. Pokud chcete dosáhnout tolerance impedance ±10 %, požádejte svého výrobce o podporu simulace vrstvení.
Doporučený postup pro stackup
U 8vrstvých konstrukcí zvažte symetrické vrstvy se skleněnými typy 7628 nebo 2116 na vnějších vrstvách a prepregy s vysokým obsahem pryskyřice 1080 nebo 106 pro tenké dielektrické vrstvy. V poznámkách k výrobě zdokumentujte cílové impedance, dielektrické tloušťky mezi vrstvami a hmotnosti mědi.
Úvahy o tepelném managementu
Součástky citlivé na teplo umístěte dále od okrajů desky, kde se koncentruje napětí z nesouladu CTE. U pouzder BGA s více než 400 piny ověřte spolehlivost propojení propojovacích plošek pomocí analýzy průřezu na prvních výrobcích. Pro rozvod tepla po ose Z zvažte tepelné propojky pod výkonovými součástkami.
Ověřovací pracovní postup
Doporučená validační sekvence: (1) sestavení prototypu s 3–5 panely, (2) kontrola prvního výrobku včetně zkoušek průřezu a impedance, (3) tepelné cyklování dle IPC-TM-650 2.6.7.2 nebo ekvivalentu, (4) v případě potřeby zkoušení povrchového izolačního odporu (SIR) a (5) uvolnění do výroby s definovanými kritérii vstupní kontroly.
Praktické doporučení
Před zahájením hromadné výroby si od výrobce vyžádejte fotografie z rozpracované výroby a vzorové zkušební protokoly. To vám poskytne přehled o řízení procesu a sníží riziko překvapení při závěrečné kontrole.
KB-6167 Kvalita a spolehlivost
Testování spolehlivosti potvrzuje, že materiál desek plošných spojů KB-6167 splňuje požadavky na životnost specifické pro danou aplikaci.
Standardní testy spolehlivosti
| test | Stav | Požadavek |
|---|---|---|
| Tepelný stres | Plovoucí 288 °C, neleptané | ≥10 s (typicky: 240+ s) |
| T-260 Delaminace | TMA, trvalá teplota 260 °C | ≥30 min (typicky: 50 min) |
| T-288 Delaminace | TMA, trvalá teplota 288 °C | ≥15 min (typicky: 30 min) |
| Odpor CAF | 85 °C/85 % relativní vlhkosti, 50 V DC | ≥ 1000 XNUMX hodin |
| Absorpce vlhkosti | D-24/23 | ≤0.35 % (typicky: 0.15 %) |
Tyto testy se přímo mapují na reálné podmínky: T-288 ověřuje přežití bezolovnaté reflow metody, odolnost CAF předpovídá životnost elektrochemické migrace a absorpce vlhkosti ovlivňuje dlouhodobou spolehlivost izolace ve vlhkém prostředí.
Certifikace a shoda
KB-6167 má certifikaci UL dle E123995 s hodnocením hořlavosti V-0. Materiál splňuje požadavky RoHS a REACH. Pro automobilové aplikace by výrobci měli poskytnout certifikaci IATF 16949 na úrovni procesu, spíše než se spoléhat pouze na shodu materiálu.
KB-6167 Zadávání veřejných zakázek a dodací lhůty
Efektivní zadávání veřejných zakázek snižuje zpoždění projektů a zajišťuje konzistentní kvalitu materiálů.
Úvahy o objednávce
Standardní velikosti panelů zahrnují 37″×49″, 41″×49″ a 43″×49″ pro lamináty, k dispozici jsou i větší velikosti. Možnosti měděného opláštění se pohybují od 1/3 oz do 6 oz v konfiguracích RTF (reverzně ošetřená fólie) i HTE. Mezi prepregy patří 106, 1080, 2116, 1506, 7628 a další s obsahem pryskyřice od 42 % do 76 %.
Pokyny k dodací lhůtě
Prototypové množství (1–5 panelů) se od zavedených dodavatelů obvykle odesílá do 2–3 týdnů. Výrobní objemy vyžadují dodací lhůty 4–6 týdnů v závislosti na tloušťce laminátu a specifikacích hmotnosti mědi. Udržujte bezpečnostní zásoby pro kritické programy, abyste předešli výpadkům výroby.
Kontrolní seznam vstupní kontroly
Vyžádejte si a ověřte: Prohlášení o shodě (CoC) se sledovatelností šarže, dokumentaci o uznání UL, prohlášení o shodě s RoHS/REACH a údaje Dk/Df při provozní frekvenci, pokud jsou k dispozici. Pro kritické aplikace si vyžádejte kupóny na impedanční zkoušky a protokoly o průřezech s dodávkami prvního výrobku.
Vzorová šablona žádosti
Při žádosti o vzorky nebo cenové nabídky uveďte: tloušťku a toleranci laminátu, hmotnost mědi, velikost panelu, povrchovou úpravu, požadavky na impedanci (pokud existují), třídu IPC, množství a místo dodání. Uveďte, zda s dodávkou požadujete zkušební protokoly.
Závěr
Materiál KB-6167 pro desky plošných spojů poskytuje tepelnou spolehlivost a rozměrovou stabilitu potřebnou pro bezolovnatou vícevrstvou výrobu bez vyšších nákladů, než jsou speciální vysokofrekvenční lamináty. Pro konstrukce pracující pod 6 GHz, které vyžadují více cyklů přetavování, vystavení zvýšeným teplotám nebo odolnost automobilové třídy, představuje KB-6167 praktickou volbu vyvažující výkon a celkové náklady.
Z mého pohledu doporučuji zvážit KB-6167 v případech, kdy standardní materiály FR-4 nesplňují požadavky na Tg nebo tepelné cyklování, ale nejsou nutné substráty s ultranízkými ztrátami pro rádiové spektrometry. Široká dostupnost materiálu, zavedená kompatibilita s procesy a příznivá cenová struktura z něj činí spolehlivý základ pro vícevrstvé návrhy v průmyslu, telekomunikacích a automobilovém průmyslu. U kritických aplikací investujte do řádné simulace vrstvení a ověření prvního výrobku, spíše než se spoléhat pouze na hodnoty z datového listu – reálný výkon závisí jak na vlastnostech materiálu, tak na řízení výrobního procesu.
KB-6167 Často kladené otázky
Q1: Lze KB-6167 použít pro desky s 6 nebo vyšším počtem vrstev?
Ano. KB-6167 podporuje konstrukce s více než 20 vrstvami. Nízká hodnota CTE v ose Z (typicky 46 ppm/°C) a vysoká teplota spalování (Tg) (175 °C) zachovávají spolehlivost a rozměrovou stabilitu v rámci konstrukcí s vysokým počtem vrstev.
Q2: Jaké povrchové úpravy jsou kompatibilní s KB-6167?
KB-6167 funguje se všemi standardními povrchovými úpravami: ENIG, OSP, imerzní cín, imerzní stříbro a bezolovnatý HASL. Nízká absorpce vlhkosti (typicky 0.15 %) podporuje konzistentní přilnavost povrchové úpravy.
Q3: Jakou maximální teplotu přetavování může KB-6167 snést?
Stupeň krytí T-288 s trvanlivostí 30+ minut ukazuje, že materiál přežívá při bezolovnatém přetavování s maximálními teplotami až 260 °C. Pro profily s maximální teplotou 245 °C je možné provést několik cyklů přetavování bez delaminace.
Q4: Je KB-6167 vhodný pro RF nebo vysokofrekvenční konstrukce?
KB-6167 má dostatečný výkon pro aplikace pod 3–6 GHz. Pro vyšší frekvence nebo konstrukce vyžadující Df pod 0.010 zvažte speciální nízkoztrátový laminát, Isola Astra nebo jiné nízkoztrátové lamináty.
Q5: Jaké možnosti prepregů jsou k dispozici pro vrstvy KB-6167?
Odpovídající prepreg je KB-6067F, dostupný ve stylech skla 106, 1080, 2116, 1506, 7628 a dalších. Obsah pryskyřice se pohybuje od 42 % do 76 %, což ovlivňuje jak Dk, tak i tloušťku lisovaného materiálu.
Q6: Splňuje KB-6167 požadavky na kvalifikaci v automobilovém průmyslu?
Samotný materiál splňuje tepelné a CAF požadavky typické pro automobilové aplikace. Konečná kvalifikace závisí na certifikaci procesu IATF 16949 na úrovni výrobce a na testování specifických aplikací.
Otázka 7: Jaká je dielektrická konstanta (Dk) materiálu KB-6167 na různých frekvencích?
Hodnota Dk se pohybuje od 4.5 při 1 MHz do přibližně 3.9–4.5 při 10 GHz v závislosti na typu prepregu a obsahu pryskyřice. Vyšší obsah pryskyřice vede k nižším hodnotám Dk.
Q8: Lze KB-6167 použít pro HDI konstrukce s mikroprůchodkami?
Ano. Materiál je kompatibilní s laserovým vrtáním pro vytváření slepých otvorů. Nízký součinitel tepelné roztažnosti (CTE) podporuje spolehlivé propojení mikrootvorů a pryskyřičný systém zvládá sekvenční laminační procesy.
Q9: Jaká je trvanlivost prepregu KB-6167?
Standardní trvanlivost skladujte při teplotě ≤23 °C a ≤50 % relativní vlhkosti, pro delší skladování skladujte v chladničce při teplotě 5 °C. Před laminací nechte 4 a více hodin při pokojové teplotě. Datum expirace konkrétní šarže vám sdělí dodavatel.
Q10: Jak si KB-6167 vede v porovnání s jinými materiály Kingboard s vysokým Tg, jako je KB-6165?
KB-6167 nabízí vyšší teplotu spalování (Tg) (175 °C oproti 153 °C) a lepší odolnost vůči tepelnému náboji (CAF). Pro aplikace vyžadující agresivnější tepelné cykly nebo vyšší provozní teploty zvolte KB-6167. Pro méně náročné konstrukce může být KB-6165 cenově výhodnější.
doporučené příspěvky
Výrobce keramických desek plošných spojů AlN pro elektroniku s vysokým tepelným výkonem
HIGHLEAP ELECTRONICS · Keramická deska plošných spojů z nitridu hliníku...
Výroba desek plošných spojů z oxidu hlinitého pro prototypy a výrobu OEM
HIGHLEAP ELECTRONICS · Výroba keramických desek plošných spojů z oxidu hlinitého...
Dodavatel osazování desek plošných spojů pro výrobu elektroniky OEM a ODM
HIGHLEAP ELECTRONICS · Dodavatel OEM / ODM PCB AssemblyVáš...
Výrobce keramických desek plošných spojů Al2O3 pro přesné keramické obvody
HIGHLEAP ELECTRONICS · Keramický obvod z oxidu hlinitého...
Jak získat cenovou nabídku na desky plošných spojů
Provedeme pro vás analýzu DFM/DFA a ozveme se vám se zprávou. Své soubory můžete bezpečně nahrát prostřednictvím našich webových stránek. Pro vypracování cenové nabídky potřebujeme následující informace:
-
- Gerber, ODB++ nebo .pcb, spec.
- Seznam kusovníků, pokud požadujete montáž
- Množství
- Čas otáčení
Kromě výroby desek plošných spojů nabízíme komplexní škálu elektronických služeb, včetně návrhu desek plošných spojů, výroby desek plošných spojů a komplexních řešení. Ať už potřebujete pomoc s prototypováním, ověřováním návrhu, zajištěním zdrojů součástek nebo hromadnou výrobou, poskytujeme komplexní podporu, abychom zajistili úspěch vašeho projektu.
Pro služby PCBA prosím poskytněte kusovník (BOM) a případné konkrétní montážní pokyny. Nabízíme také analýzy DFM/DFA pro optimalizaci vašich návrhů z hlediska vyrobitelnosti a montáže a zajištění plynulého výrobního procesu.
