KB-6167F steht an der Spitze von Kingboards konventioneller FR-4-Hierarchie. Das Material basiert auf einem multifunktionalen, phenolisch gehärteten Harzsystem mit anorganischen Füllstoffen und erreicht ein typisches Tg von 175°C nach DSC, eine Zersetzungstemperatur von 349°C sowie einen T-288-Wert von mehr als 35 Minuten. Damit liegt es deutlich über den Mindestanforderungen von IPC-4101E/126. Wenn Automotive-Steuergeräte, Enterprise-Server oder komplexe Multilayer-Aufbauten ein Substrat benötigen, das nicht zum Zuverlässigkeitsengpass wird, ist KB-6167F die passende Wahl.
Das Material wurde von großen OEMs in den Bereichen Automotive, Telekommunikation und Computing qualifiziert. Die Kombination aus hoher thermischer Belastbarkeit, geringem Z-Achsen-CTE, Anti-CAF-Fähigkeit und klassischer FR-4-Prozessierbarkeit macht KB-6167F zu einem der vertrauenswürdigsten High-Tg-Laminate am Markt.
In diesem Leitfaden
- Materialtechnologie und Harzsystem
- Vollständige Datenblattwerte
- Analyse der thermischen Leistung
- Elektrische Eigenschaften
- KB-6067F-Prepreg-System
- Fertigungs- und Prozessrichtlinien
- Anwendungsbereiche
- Branchenvergleich und Alternativen
- Qualität und Zertifizierung
KB-6167F-Materialtechnologie: phenolisch gehärtetes, gefülltes Harz für maximale thermische Performance
KB-6167F verwendet ein multifunktionales, phenolisch gehärtetes Epoxidharzsystem und unterscheidet sich damit grundlegend von den DICY-Härtern, die in Standard-FR-4 wie KB-6160 eingesetzt werden. Die phenolische Aushärtung erzeugt ein thermisch stabileres vernetztes Netzwerk, das bei hohen Temperaturen weder Feuchtigkeit noch Stickstoffgas freisetzt. Deshalb kann KB-6167F Temperaturen von 288°C über mehr als 35 Minuten hinweg ohne Delamination überstehen.
Zusätzlich werden anorganische Füllstoffe in das Harz eingebracht, um die thermische Ausdehnung in Z-Richtung zu reduzieren, die Dimensionsstabilität während der Lamination zu verbessern und den Harzfluss in komplexen Multilayer-Aufbauten zu steuern. Diese Füllstoffe tragen zu den niedrigen CTE-Werten des Materials bei, erhöhen jedoch zugleich den Werkzeugverschleiß beim Bohren, was mit passenden Prozessparametern beherrschbar ist.
Das Harzsystem ist außerdem auf Anti-CAF ausgelegt. CAF ist ein elektrochemischer Ausfallmechanismus, bei dem sich unter Feuchte- und Spannungseinwirkung leitfähige Kupferfilamente entlang der Grenzflächen zwischen Glasfaser und Harz bilden. KB-6167F erreicht mehr als 1000 Stunden CAF-Beständigkeit bei 85°C, 85%RH und 50V DC, wodurch sich das Material für Fine-Pitch-Designs in feuchten Umgebungen eignet.
KB-6167F ist unter der UL-Datei E123995 gelistet und erfüllt die Anforderungen von IPC-4101E Slash Sheet /126.
Verifizierte KB-6167F-Datenblattwerte aus dem offiziellen Kingboard-PDF
Die folgenden Daten stammen aus dem offiziellen Produktdatenblatt von Kingboard. Die Prüfkörperdicke für die typischen Werte beträgt 1,6 mm bei einem 8×7628-Aufbau.
Thermische Eigenschaften
| Prüfkriterium | Testmethode (IPC-TM-650) | Bedingung | Vorgabe (IPC-4101E/126) | Typischer Wert |
|---|---|---|---|---|
| Thermal Stress | 2.4.13.1 | Float 288°C, ungeätzt | ≥10 sec | ≥240 sec |
| Glasübergangstemperatur (Tg) | 2.4.25 | E-2/105, DSC | ≥170°C | 175°C |
| Z-CTE (Alpha 1, unter Tg) | 2.4.24 | TMA | ≤60 ppm/°C | 40 ppm/°C |
| Z-CTE (Alpha 2, über Tg) | 2.4.24 | TMA | ≤300 ppm/°C | 230 ppm/°C |
| Z-Achsenausdehnung (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 (5% Gewichtsverlust) | 2.4.24.6 | TGA | >340°C | 349°C |
| Entflammbarkeit | UL94 | E-24/23 | V-0 | V-0 |
Elektrische Eigenschaften
| Prüfkriterium | Testmethode | Bedingung | Vorgabe | Typischer Wert |
|---|---|---|---|---|
| Oberflächenwiderstand | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | ≥10⁴ MΩ | 2×10⁸ MΩ |
| Volumenwiderstand | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | ≥10⁶ MΩ·cm | 6.5×10⁹ MΩ·cm |
| Durchschlagsfestigkeit | 2.5.6 | D-48/50+D0.5/23 | ≥40 kV | ≥45 kV |
| Dk bei 1 MHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | ≤5.4 | 4.8 |
| Dk bei 1 GHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | — | 4.6 |
| Df bei 1 MHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | ≤0.035 | 0.015 |
| Df bei 1 GHz | 2.5.5.2 | Etched, R/C 50% | — | 0.016 |
| CTI | IEC 60112 | — | — | >175V |
| Lichtbogenfestigkeit | 2.5.1 | D-48/50+D-0.5/23 | ≥60 sec | 129 sec |
Mechanische Eigenschaften
| Prüfkriterium | Testmethode | Bedingung | Vorgabe | Typischer Wert |
|---|---|---|---|---|
| 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 | Nach Prozesslösung | ≥0.80 N/mm | 1.1 N/mm |
| Biegefestigkeit längs | 2.4.4 | — | ≥415 N/mm² | 540 N/mm² |
| Biegefestigkeit quer | 2.4.4 | — | ≥345 N/mm² | 480 N/mm² |
| Feuchtigkeitsaufnahme | 2.6.2.1 | D-24/23 | ≤0.5% | 0.09% |
Analyse der thermischen Leistung: T-260 >60 min und Z-CTE 2,6% verifiziert
Die thermischen Daten von KB-6167F zeigen deutliche Reserven oberhalb der Mindestwerte von IPC-4101E/126. Der typische T-288-Wert von mehr als 35 Minuten liegt bei mehr als dem Doppelten der geforderten Mindestzeit von 15 Minuten. Damit entsteht großer Spielraum für komplexe Assembly-Prozesse mit mehreren Reflow-Durchläufen, selektivem Löten und Nacharbeit.
Besonders relevant ist die Z-Achsenausdehnung von 2,6% im Bereich von 50°C bis 260°C. Diese Ausdehnung umfasst den Übergang durch das Tg bei 175°C, bei dem der CTE von Alpha 1 mit 40 ppm/°C auf Alpha 2 mit 230 ppm/°C springt. Auf einer 1,6-mm-Leiterplatte entspricht das ungefähr 42 µm Gesamtbewegung in Z-Richtung während des Reflow-Prozesses, was direkt in die Berechnung der Via-Barrel-Belastung eingeht.
Im Vergleich zu Mid-Tg-Alternativen wie KB-6165 mit 3,1% Z-Ausdehnung verringert KB-6167F den Via-Stress um etwa 16%. Bei einer 16-lagigen Leiterplatte mit 2,0 mm Dicke entspricht das etwa 10 µm weniger Z-Bewegung pro Reflow-Zyklus, ein Unterschied, der darüber entscheiden kann, ob Vias nach 500 Temperaturzyklen reißen oder über 2.000 Zyklen überstehen.
Die X/Y-CTE-Werte von 12/15 ppm/°C passen zudem gut zu Kupferfolie mit etwa 17 ppm/°C. Das reduziert Spannungen in der Ebene zwischen Kupfer und Laminat und senkt damit das Risiko von Innenlagenrissen und Pad Cratering bei feinen BGA-Designs.
Elektrische Eigenschaften: Dk 4,6 und Df 0,016 bei 1 GHz
Die dielektrischen Eigenschaften von KB-6167F entsprechen einem leistungsfähigen Standard-FR-4. Ein Dk von 4,6 bei 1 GHz und ein Df von 0,016 bei 1 GHz reichen für impedanzkontrollierte Designs bis ungefähr 3 GHz gut aus. Für reale Impedanzberechnungen hängt das wirksame Dk jedoch vom Harzanteil des jeweils verwendeten Glasgewebes ab.
Bei Designs oberhalb von 5 GHz, etwa PCIe Gen 5 oder 10G Ethernet, verursacht ein Df von 0,016 bereits spürbare Einfügedämpfung. In solchen Fällen kann ein Hybrid-Stackup mit KB-6167GLD oder KB-6167GMD auf Hochgeschwindigkeitssignallagen sinnvoll sein, während KB-6167F-Kerne für Power- und Ground-Lagen genutzt werden. So lässt sich die thermische Zuverlässigkeit von KB-6167F mit verbesserten HF-Eigenschaften kombinieren.
Die sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme von 0,09% sorgt außerdem dafür, dass Dk und Df auch bei wechselnder Luftfeuchte relativ stabil bleiben. Das ist gerade für Outdoor-Telekom und Automotive-Elektronik wichtig.
KB-6067F-Prepreg-System: vollständige Dk-/Df-Daten nach Glasstil
KB-6167F wird in Multilayer-Aufbauten mit KB-6067F-Prepreg kombiniert. Dk und Df bei 1 GHz variieren je nach Glasstil und Harzgehalt:
| Glasstil | Harzgehalt (%) | Dk bei 1 GHz (±0.2) | Df bei 1 GHz (±10%) | Gepresste Dicke (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 |
Für Impedanzsimulationen muss der Dk-Wert des tatsächlich verwendeten Glasstils und Harzgehalts eingesetzt werden, nicht der Laminat-Dk von 4,6, der sich auf einen bestimmten 8×7628-Aufbau bezieht. Unser Stackup-Design-Service nutzt genau diese prepreg-spezifischen Werte.
Für die Lagerung gelten maximal 50%RH und maximal 23°C für 90 Tage oder gekühlt bei maximal 5°C für 180 Tage. Vor der Verarbeitung sollte das Material mindestens vier Stunden auf Raumtemperatur kommen.
Fertigungsanforderungen und High-Tg-Laminationsparameter
Kingboard empfiehlt für KB-6067F-Prepreg folgende Laminationsparameter:
- Aufheizrate: 1,5–2,5°C/min von 80°C bis 140°C
- Aushärtetemperatur: >190°C
- Aushärtezeit: >60 Minuten bei Aushärtetemperatur
- Aushärtedruck: 350±50 PSI im Vakuum-Hydraulikpressprozess
Die erhöhte Aushärtetemperatur zeigt, dass das High-Tg-Harzsystem mehr Energie für vollständige Vernetzung benötigt. Unvollständige Aushärtung senkt Tg, Td und thermische Belastbarkeit. Deshalb ist ein korrektes Pressprofil entscheidend, wenn Datenblattwerte in der Fertigung erreicht werden sollen.
Bei APTPCB folgen unsere Laminationsprozesse den Vorgaben von Kingboard und werden zusätzlich über SPC überwacht. Die Temperaturgleichmäßigkeit auf der Pressplatte wird auf ±3°C verifiziert.
Bohren: Das anorganische Füllstoffsystem erhöht den Werkzeugverschleiß gegenüber ungefülltem FR-4 wie KB-6165 um ungefähr 15–20%. Beim mechanischen Bohren sichern Hartmetallbohrer mit passendem Entry- und Backup-Material eine saubere Lochqualität. Für Microvias bleibt Laserbohren von den Füllstoffen unbeeinflusst.
Kupferfolie: KB-6167F ist mit HTE- und RTF-Folie in Gewichten von 1/3 oz bis 6 oz verfügbar. Für Hochfrequenzdesigns empfiehlt sich RTF oder VLP zur Reduzierung des Leiterverlusts.
Panelgrößen: Standardgrößen umfassen 37"×49", 41"×49", 43"×49", 74"×49", 82"×49" und 86"×49". Der Kernstärkenbereich reicht von 0,05 mm bis 3,20 mm.
Zielanwendungen: Server-, Automotive-, Telekom- und Aerospace-PCBs
Kingboard nennt Server, Instrumente, Consumer Electronics und Automotive-Elektronik als Einsatzgebiete für KB-6167F. In der Praxis geht das Anwendungsspektrum deutlich weiter:
Automotive-Elektronik: Steuergeräte, EV-Batteriemanagementsysteme, Powertrain-Controller und ADAS-Boards erfordern Temperaturbereiche von -40°C bis +125°C sowie 1.000+ thermische Schockzyklen. KB-6167F bietet mit Tg 175°C, T-288 >35 min und Z-CTE 2,6% einen komfortablen Spielraum. Unsere Automotive-PCB-Fertigung unterstützt PPAP und vollständige Materialrückverfolgbarkeit.
Enterprise Server und Data Center: Motherboards, RAID-Controller und Switch-Fabric-Boards mit 12 bis 20+ Lagen und erwarteten Lebensdauern von über zehn Jahren profitieren von der geringen Feuchtigkeitsaufnahme. Unsere Multilayer-Fertigung verarbeitet KB-6167F in Aufbauten mit über 30 Lagen.
Telekommunikationsinfrastruktur: Base-Station-Controller, optische Transportmodule und Carrier-Grade-Switches in Außenanlagen arbeiten oft bei großen Temperaturschwankungen. Unsere Telekom-PCB-Kompetenz umfasst kontrollierte Impedanz und Backdrilling auf KB-6167F.
Industrielle Steuerungen: SPS, Motorantriebe und Leistungselektronik in Fabrikumgebungen mit 60–85°C Umgebungstemperatur profitieren von der hohen Biegefestigkeit von 540 N/mm².
Designs mit hoher Lagenzahl: Bei Leiterplatten mit mehr als 12 Lagen sorgt das hohe Tg von KB-6167F dafür, dass sequenzielle Lamination innerhalb der thermischen Reserve bleibt. Die Innenlagen-Registriergenauigkeit profitiert dabei von der hohen Maßhaltigkeit des gefüllten Harzsystems.
Branchenvergleich: KB-6167F vs. Isola 370HR, Shengyi S1000-2 und ITEQ IT-180A
| Parameter | 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 bei 1 GHz | 4.6 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.5 |
| Df bei 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 |
Kingboards Preisvorteil ist hier besonders relevant. Als größter CCL-Hersteller weltweit kann Kingboard KB-6167F häufig günstiger anbieten als kleinere Anbieter vergleichbarer Materialien. Das Dk von 4,6 liegt etwas höher als bei manchen Alternativen, daher sollte bei impedanzkontrollierten Designs immer der materialgenaue Dk verwendet werden.
Cross-Qualifizierung zwischen diesen Materialien ist üblich, wenn der Dk-Unterschied in der Impedanzrechnung berücksichtigt wird. APTPCB verarbeitet alle großen Laminatmarken auf unseren Fertigungslinien mit jeweils materialspezifischen Pressprofilen.
Innerhalb von Kingboard: Wann KB-6167F statt Alternativen wählen
| Szenario | Empfohlenes Material | Warum |
|---|---|---|
| Standard-Multilayer bis 8 Lagen, Raumtemperatur | KB-6165 | Günstiger, Tg 153°C ausreichend |
| Nur lead-free, keine hohe thermische Belastung | KB-6164 | Günstiger, ausreichende lead-free Performance |
| Automotive / harsche Umgebung | KB-6167F | Höchste FR-4-Thermoreserve |
| Signalgeschwindigkeit >5 Gbps + High-Tg | KB-6167GMD oder KB-6167GLD | Niedrigeres Df |
| Extreme Temperaturwechsel, Aerospace | KB-6168LE | Noch niedrigerer Z-CTE |
| Dauerbetrieb >150°C | PI-515G oder PI-520G | Polyimid erforderlich |
Qualitätszertifizierung, IPC-Konformität und Bestellung bei APTPCB
KB-6167F wird unter den nach ISO 9001, ISO 14001 und IATF 16949 zertifizierten Qualitätssystemen von Kingboard hergestellt. Die UL-Anerkennung unter E123995 deckt den kompletten Bereich an Dicken und Kupfergewichten ab. Auch REACH-Konformitätsberichte werden von Kingboard gepflegt.
Bei APTPCB ergänzt unser Qualitätsmanagementsystem diese Materialbasis durch Wareneingangsprüfung, Erstmuster-Mikroschliff, In-Process-Impedanztests und Endprüfung jeder Produktionscharge. Für Automotive-Projekte liefern wir PPAP Level 3 inklusive Materialzertifikaten, Prozessfähigkeitsstudien und Zuverlässigkeitsdaten.
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