يقع KB-6167F في قمة عائلة FR-4 التقليدية لدى Kingboard. وقد بُني على نظام راتنج إيبوكسي متعدد الوظائف مع معالجة فينولية، ومدعّم بحشوات غير عضوية، ليقدم Tg نموذجيًا يبلغ 175°C وفق DSC، ودرجة تحلل 349°C، وقيمة T-288 تتجاوز 35 دقيقة، وهي أرقام تتجاوز بوضوح الحدود الدنيا لمعيار IPC-4101E/126. وعندما تحتاج وحدات ECU في السيارات، أو لوحات الخوادم المؤسسية، أو التصميمات متعددة الطبقات المعقدة إلى ركيزة لا تتحول إلى عنق زجاجة في الاعتمادية، فإن KB-6167F يكون الخيار المناسب.
وقد تم تأهيل هذه المادة لدى OEMs كبار في قطاعات السيارات والاتصالات والحوسبة. ويعود ذلك إلى جمعها بين التحمل الحراري الممتاز، وانخفاض التمدد على المحور Z، ومقاومة anti-CAF، مع قابلية تصنيع ضمن إطار FR-4 القياسي.
في هذا الدليل
- تقنية المادة ونظام الراتنج
- مواصفات ورقة البيانات الكاملة
- تحليل الأداء الحراري
- الخصائص الكهربائية
- نظام prepreg KB-6067F
- إرشادات التصنيع والمعالجة
- مجالات التطبيق
- المقارنة الصناعية والبدائل
- الجودة والاعتماد
تقنية مادة KB-6167F: راتنج فينولي محشو لأقصى أداء حراري
يستخدم KB-6167F نظام راتنج إيبوكسي متعدد الوظائف مع معالجة فينولية، وهو مختلف جذريًا عن عوامل المعالجة DICY المستخدمة في FR-4 القياسي مثل KB-6160. وتنتج آلية المعالجة الفينولية شبكة تشابك أكثر ثباتًا حراريًا لا تطلق الرطوبة أو غاز النيتروجين عند درجات الحرارة المرتفعة، ولهذا يستطيع KB-6167F تحمل 288°C لأكثر من 35 دقيقة من دون delamination.
كما تدخل الحشوات غير العضوية في الراتنج لتقليل التمدد الحراري على المحور Z، وتحسين الثبات الأبعادي أثناء التصفيح، والتحكم في تدفق الراتنج في التركيبات متعددة الطبقات المعقدة. وتخفض هذه الحشوات قيم CTE، لكنها في المقابل تزيد من تآكل ريش الحفر، وهو أمر يمكن ضبطه جيدًا من خلال معلمات التشغيل المناسبة.
وصُمم نظام الراتنج أيضًا لمقاومة anti-CAF، أي مقاومة نمو الخيوط النحاسية الموصلة على واجهات الألياف الزجاجية والراتنج تحت تأثير الرطوبة والجهد المستمر. ويظهر KB-6167F مقاومة CAF تتجاوز 1000 ساعة عند 85°C و85%RH وتحت 50V DC، ما يجعله مناسبًا للتصميمات الدقيقة في البيئات الرطبة.
ويحمل KB-6167F اعتماد UL تحت رقم الملف E123995، كما يحقق متطلبات IPC-4101E Slash Sheet /126.
مواصفات KB-6167F الموثقة من ملف Kingboard الرسمي
البيانات التالية مصدرها ورقة البيانات الرسمية من Kingboard. ويبلغ سمك العينة المرجعية للقيم النموذجية 1.6 mm ببنية 8×7628.
الخصائص الحرارية
| بند الاختبار | طريقة الاختبار (IPC-TM-650) | الشرط | المتطلب (IPC-4101E/126) | القيمة النموذجية |
|---|---|---|---|---|
| الإجهاد الحراري | 2.4.13.1 | Float عند 288°C، غير محفور | ≥10 sec | ≥240 sec |
| درجة الانتقال الزجاجي (Tg) | 2.4.25 | E-2/105, DSC | ≥170°C | 175°C |
| Z-axis CTE (Alpha 1, below Tg) | 2.4.24 | TMA | ≤60 ppm/°C | 40 ppm/°C |
| Z-axis CTE (Alpha 2, above Tg) | 2.4.24 | TMA | ≤300 ppm/°C | 230 ppm/°C |
| التمدد على المحور Z (50–260°C) | 2.4.24 | TMA | ≤3.0% | 2.6% |
| X/Y CTE | 2.4.24 | 40–125°C | — | 12/15 ppm/°C |
| T-260 | 2.4.24.1 | TMA | ≥30 min | >60 min |
| T-288 | 2.4.24.1 | TMA | ≥15 min | >35 min |
| Td (فقدان وزن 5%) | 2.4.24.6 | TGA | >340°C | 349°C |
| القابلية للاشتعال | UL94 | E-24/23 | V-0 | V-0 |
الخصائص الكهربائية
| بند الاختبار | طريقة الاختبار | الشرط | المتطلب | القيمة النموذجية |
|---|---|---|---|---|
| Surface Resistivity | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | ≥10⁴ MΩ | 2×10⁸ MΩ |
| Volume Resistivity | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | ≥10⁶ MΩ·cm | 6.5×10⁹ MΩ·cm |
| Dielectric Breakdown | 2.5.6 | D-48/50+D0.5/23 | ≥40 kV | ≥45 kV |
| Dk عند 1 MHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | ≤5.4 | 4.8 |
| Dk عند 1 GHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | — | 4.6 |
| Df عند 1 MHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | ≤0.035 | 0.015 |
| Df عند 1 GHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | — | 0.016 |
| CTI | IEC 60112 | — | — | >175V |
| Arc Resistance | 2.5.1 | D-48/50+D-0.5/23 | ≥60 sec | 129 sec |
الخصائص الميكانيكية
| بند الاختبار | طريقة الاختبار | الشرط | المتطلب | القيمة النموذجية |
|---|---|---|---|---|
| Peel Strength (1 oz) | 2.4.8 | 125°C | ≥0.70 N/mm | 1.2 N/mm |
| Peel Strength (1 oz) | 2.4.8 | Float 288°C/10 sec | ≥1.05 N/mm | 1.3 N/mm |
| Peel Strength (1 oz) | 2.4.8 | After Process Solution | ≥0.80 N/mm | 1.1 N/mm |
| Flexural Strength (Length Direction) | 2.4.4 | — | ≥415 N/mm² | 540 N/mm² |
| Flexural Strength (Cross Direction) | 2.4.4 | — | ≥345 N/mm² | 480 N/mm² |
| Moisture Absorption | 2.6.2.1 | D-24/23 | ≤0.5% | 0.09% |
تحليل الأداء الحراري: T-260 أكبر من 60 دقيقة وZ-CTE = 2.6% موثقة
تكشف البيانات الحرارية لـ KB-6167F عن هامش كبير فوق الحدود الدنيا لـ IPC-4101E/126. فقيمة T-288 النموذجية التي تتجاوز 35 دقيقة تزيد بأكثر من الضعف على الحد المطلوب البالغ 15 دقيقة، ما يمنح هامشًا واسعًا لعمليات التجميع المعقدة التي تمر بعدة دورات reflow، أو selective soldering، أو rework.
وتستحق قيمة التمدد على المحور Z البالغة 2.6% بين 50°C و260°C اهتمامًا خاصًا، لأن هذا القياس يشمل مرور المادة عبر Tg عند 175°C، حيث يقفز CTE من Alpha 1 البالغ 40 ppm/°C إلى Alpha 2 البالغ 230 ppm/°C. وفي لوحة بسماكة 1.6 mm، تعني نسبة 2.6% حركة كلية على المحور Z تقارب 42 µm أثناء reflow، وهي قيمة حاسمة عند حساب إجهاد جدار via.
وعند المقارنة ببدائل mid-Tg، مثل KB-6165 غير المحشو بتصنيف Tg يبلغ 153°C، والذي يسجل تمددًا على المحور Z يساوي 3.1% في النطاق نفسه، فإن KB-6167F يقلل إجهاد via بنحو 16%. وفي لوحة مكوّنة من 16 طبقة بسماكة إجمالية 2.0 mm، يعني ذلك حركة أقل بمقدار 10 µm تقريبًا في كل دورة reflow، وهو فرق تراكمي قد يحدد ما إذا كانت vias ستتشقق بعد 500 دورة حرارية أو ستصمد لأكثر من 2,000 دورة.
كما أن قيم X/Y CTE البالغة 12/15 ppm/°C في النطاق 40–125°C تتوافق بشكل قريب مع رقائق النحاس عند 17 ppm/°C، ما يقلل الإجهاد داخل المستوي بين النحاس واللامينيت أثناء التدوير الحراري، وبالتالي يخفض خطر تشقق النحاس الداخلي أو pad cratering في تصميمات BGA الدقيقة.
الخصائص الكهربائية: Dk = 4.6 وDf = 0.016 عند 1 GHz
تتفق الخصائص العازلة لـ KB-6167F مع فئة FR-4 عالية الأداء. فقيمة Dk البالغة 4.6 عند 1 GHz وقيمة Df البالغة 0.016 عند 1 GHz مناسبتان لتصميمات المعاوقة المضبوطة العاملة دون نحو 3 GHz. ولأغراض الحساب العملي للمعاوقة، فإن Dk الفعلية تعتمد على محتوى الراتنج في نوع القماش الزجاجي المستخدم.
أما في التصميمات الحساسة لسلامة الإشارة والعاملة فوق 5 GHz، مثل PCIe Gen 5 أو 10G Ethernet، فإن Df = 0.016 يسبب فاقد insertion loss يمكن ملاحظته. وفي هذه الحالات يمكن اللجوء إلى stackup هجين يستخدم KB-6167GLD بقيمة Df تقارب 0.006 عند 1 GHz أو KB-6167GMD بقيمة Df تقارب 0.010 عند 1 GHz في طبقات الإشارة السريعة، مع الإبقاء على نوى KB-6167F في طبقات القدرة والأرضي. ويجمع هذا النهج بين اعتمادية KB-6167F الحرارية وتحسين الأداء الكهربائي حيث تكون الحاجة فعلية.
كما أن امتصاص الرطوبة المنخفض جدًا، 0.09% نموذجيًا مقابل 0.5% في المواصفة، يعني أن Dk وDf يظلان مستقرين نسبيًا تحت تغيرات الرطوبة، وهو أمر مهم في تجهيزات الاتصالات الخارجية وتطبيقات السيارات التي قد لا يكون فيها الإغلاق البيئي مثاليًا.
نظام prepreg KB-6067F: بيانات Dk وDf حسب نوع القماش
يقترن لامينيت KB-6167F مع prepreg من نوع KB-6067F في البنية متعددة الطبقات. وتختلف قيم Dk وDf عند 1 GHz بحسب نوع القماش الزجاجي ومحتوى الراتنج:
| نوع القماش | محتوى الراتنج (%) | Dk عند 1 GHz (±0.2) | Df عند 1 GHz (±10%) | السماكة بعد الكبس (mil) |
|---|---|---|---|---|
| 1080 | 62±2 | 4.3 | 0.016 | 2.8±0.30 |
| 1080 | 65±2 | 4.2 | 0.017 | 3.1±0.40 |
| 1080 | 68±2 | 4.2 | 0.017 | 3.4±0.40 |
| 2116 | 53±2 | 4.5 | 0.016 | 4.7±0.40 |
| 2116 | 55±2 | 4.5 | 0.016 | 5.0±0.40 |
| 2116 | 58±2 | 4.4 | 0.016 | 5.4±0.50 |
| 3313 | 52±2 | 4.5 | 0.015 | 3.5±0.30 |
| 3313 | 55±2 | 4.4 | 0.015 | 3.8±0.30 |
| 7628 | 43±2 | 4.7 | 0.015 | 7.3±0.40 |
| 7628 | 45±2 | 4.6 | 0.015 | 7.7±0.50 |
| 7628 | 48±2 | 4.6 | 0.016 | 8.3±0.50 |
وفي نمذجة المعاوقة يجب استخدام قيمة Dk الخاصة بنوع القماش ومحتوى الراتنج المحددين، وليس قيمة Dk للامينيت البالغة 4.6 التي تمثل بنية خاصة من 8×7628. وتعتمد خدمة تصميم stackup لدينا على هذه القيم الخاصة بـ prepreg لنمذجة المعاوقة بدقة.
أما التخزين، فيتطلب حدًا أقصى للرطوبة النسبية يبلغ 50% وحدًا أقصى لدرجة الحرارة يبلغ 23°C من أجل مدة صلاحية 90 يومًا، أو تخزينًا مبردًا عند 5°C كحد أقصى لمدة 180 يومًا. ويجب إعادة المادة إلى درجة حرارة الغرفة لمدة لا تقل عن 4 ساعات قبل الاستخدام.
متطلبات التصنيع ومعلمات تصفيح high-Tg
توصي Kingboard بعملية التصفيح التالية لـ prepreg KB-6067F:
- معدل التسخين: من 1.5 إلى 2.5°C/min بين 80°C و140°C
- درجة المعالجة: أعلى من 190°C
- زمن المعالجة: أكثر من 60 دقيقة عند درجة المعالجة
- ضغط المعالجة: 350±50 PSI باستخدام vacuum hydraulic press
وتعكس درجة المعالجة المرتفعة، أي أعلى من 190°C بدلًا من >180°C في مواد mid-Tg، أن نظام الراتنج عالي Tg يحتاج إلى طاقة أكبر للوصول إلى تشابك كامل. ويؤدي نقص المعالجة إلى خفض Tg وTd والتحمل الحراري، ولهذا تكون profile التصفيح الصحيحة ضرورية للحصول على أداء مطابق لورقة البيانات.
وفي APTPCB، تتبع عمليات التصفيح لدينا تعليمات Kingboard مع إضافة مراقبة SPC. كما يتم التحقق من انتظام الحرارة على سطح المكبس في حدود ±3°C لضمان معالجة متسقة عبر كامل panel.
الحفر: يزيد نظام الحشو غير العضوي من تآكل ريش الحفر بنحو 15–20% مقارنة بمواد FR-4 غير المحشوة مثل KB-6165. ومع الحفر الميكانيكي القياسي، تحافظ ريش الكربيد المناسبة مع entry وbackup materials الصحيحة على جودة الثقب. أما في microvias، فإن الحفر بالليزر لا يتأثر بالحشوات، ويعطي via barrels أنظف.
رقائق النحاس: يتوفر KB-6167F مع رقائق HTE القياسية ورقائق RTF المعالجة عكسيًا بأوزان من 1/3 oz إلى 6 oz. وفي التطبيقات عالية التردد، يُفضَّل طلب RTF أو VLP لتقليل فاقد الموصل.
أحجام الألواح: تشمل الأحجام القياسية 37"×49" و41"×49" و43"×49" و74"×49" و82"×49" و86"×49". ويتراوح سمك النواة بين 0.05 mm و3.20 mm.
التطبيقات المستهدفة: لوحات الخوادم والسيارات والاتصالات والطيران
تحدد Kingboard استخدامات KB-6167F في الخوادم، والأجهزة، والإلكترونيات الاستهلاكية، وإلكترونيات السيارات. لكن الاستخدام العملي للمادة يمتد إلى نطاق أوسع من التطبيقات المتطلبة:
إلكترونيات السيارات: مثل وحدات ECU، وأنظمة إدارة البطارية في المركبات الكهربائية، ووحدات التحكم في مجموعة الدفع، ولوحات ADAS. وتحتاج هذه التطبيقات إلى مدى تشغيل من -40°C إلى +125°C مع أكثر من 1,000 دورة thermal shock حسب AEC-Q100 ومعايير مماثلة. ويوفر مزيج Tg = 175°C وT-288 >35 min وZ-CTE = 2.6% هامشًا مريحًا. كما تدعم قدرات تصنيع PCB للسيارات لدى APTPCB وثائق PPAP وتتبعًا كاملًا للمادة.
الخوادم المؤسسية ومراكز البيانات: مثل اللوحات الأم، ووحدات RAID، ولوحات switch fabric بعدد طبقات من 12 إلى 20 طبقة أو أكثر، ومع توقعات خدمة تتجاوز 10 سنوات. ويضمن امتصاص الرطوبة المنخفض 0.09% استقرار Dk في بيئات مراكز البيانات ذات الرطوبة المتغيرة. وتتعامل قدرات تصنيع multilayer لدينا مع KB-6167F في بناءات تصل إلى أكثر من 30 طبقة.
بنية الاتصالات التحتية: مثل base station controllers، ووحدات النقل البصري، ومحولات carrier-grade في خزائن خارجية تتعرض لتذبذب حراري واسع. وتشمل قدرات PCB للاتصالات لدينا المعاوقة المضبوطة وbackdrilling على KB-6167F.
أنظمة التحكم الصناعية: مثل PLCs، ووحدات قيادة المحركات، ومعدات تحويل القدرة في المصانع ذات درجات حرارة محيطة قد تصل إلى 60–85°C. وتساعد مقاومة الانحناء البالغة 540 N/mm² على منع warpage تحت الأحمال الميكانيكية العالية للمكونات.
التصميمات عالية عدد الطبقات: في اللوحات التي تتجاوز 12 طبقة، يضمن Tg المرتفع لـ KB-6167F أن تظل درجات حرارة التصفيح المتتابع ضمن السقف الحراري للمادة. كما تستفيد دقة محاذاة الطبقات الداخلية من الثبات الأبعادي الذي يوفره نظام الراتنج المحشو خلال دورات الضغط المتعددة.
المقارنة الصناعية: KB-6167F مقابل Isola 370HR وShengyi S1000-2 وITEQ IT-180A
| المعلمة | KB-6167F | Shengyi S1000-2 | Isola 370HR | ITEQ IT-180A | TUC TU-768 |
|---|---|---|---|---|---|
| Tg (DSC) | 175°C | 175°C | 180°C | 175°C | 175°C |
| Td (TGA) | 349°C | 345°C | 340°C | 350°C | 345°C |
| Dk عند 1 GHz | 4.6 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.5 |
| Df عند 1 GHz | 0.016 | 0.015 | 0.016 | 0.015 | 0.014 |
| Z-CTE (50–260°C) | 2.6% | 2.8% | 2.7% | 2.8% | 2.5% |
| T-288 (min) | >35 | >15 | 15 | >15 | >30 |
| IPC Slash Sheet | /126 | /126 | /121/130 | /126 | /126 |
تكمن أفضلية KB-6167F التنافسية في السعر، إذ تستطيع Kingboard بوصفها أكبر مصنع CCL في العالم تقديمه بتكلفة أقل من بعض البدائل المكافئة من الموردين الأصغر. وتبقى قيمة Dk = 4.6 أعلى قليلًا من بعض المنافسين، ولذلك يجب استخدام قيمة Dk الصحيحة الخاصة بالمادة عند تصميم المعاوقة بدلًا من قيمة FR-4 عامة.
ويُعد التأهيل المتبادل بين هذه المواد أمرًا شائعًا عندما يؤخذ فرق Dk في الحسبان داخل حسابات المعاوقة. كما تعالج APTPCB جميع العلامات الكبرى للامينيت على خطوط التصنيع لدينا باستخدام ملفات كبس خاصة بكل مادة.
داخل Kingboard: متى تختار KB-6167F بدل البدائل
| الحالة | المادة الموصى بها | السبب |
|---|---|---|
| multilayer قياسي حتى 8 طبقات وفي درجة حرارة الغرفة | KB-6165 | أقل تكلفة وTg = 153°C كافٍ |
| حاجة lead-free فقط من دون إجهاد حراري مرتفع | KB-6164 | أقل تكلفة وأداء lead-free كافٍ |
| السيارات أو البيئات القاسية | KB-6167F | أعلى اعتمادية حرارية ضمن FR-4 |
| سرعة إشارة >5 Gbps مع high Tg | KB-6167GMD أو KB-6167GLD | Df أقل لسلامة الإشارة |
| thermal cycling شديد جدًا أو تطبيقات طيران | KB-6168LE | Z-CTE أقل |
| تشغيل مستمر فوق 150°C | PI-515G أو PI-520G | يتطلب Polyimide |
اعتماد الجودة والتوافق مع IPC وكيفية الطلب من APTPCB
يُنتج KB-6167F ضمن أنظمة الجودة المعتمدة لدى Kingboard وفق ISO 9001 وISO 14001 وIATF 16949. كما يغطي اعتماد UL تحت E123995 كامل نطاق السماكات وأوزان النحاس. وتحتفظ Kingboard أيضًا بتقارير توافق REACH مع تحديثات دورية.
وفي APTPCB، يضيف نظام إدارة الجودة لدينا تحققًا من المواد الداخلة، وتحليل microsection على first-article، واختبار معاوقة أثناء الإنتاج، واختبارًا كهربائيًا نهائيًا في كل طلب. أما في مشاريع السيارات، فنقدم وثائق PPAP Level 3 تشمل شهادات المادة، ودراسات قدرة العملية، وبيانات اختبارات الاعتمادية.
أرسل ملفات التصميم مع متطلبات stackup للحصول على مراجعة DFM مجانية تتضمن التحقق من المادة ونمذجة المعاوقة. كما يمكننا في خدمة التصنيع والتجميع المتكاملة تسعير الخدمتين معًا بمهل تسليم محسّنة، وعادةً خلال 24 ساعة.