KB-6165F نسخه پرشده شرکت Kingboard از پلتفرم KB-6165 با Tg متوسط است. افزودن پرکننده‌های غیرآلی به سیستم رزین اپوکسی پخت‌شده با فنولیک، انبساط در محور Z را کاهش می‌دهد، جریان رزین در هنگام لمینیشن را کنترل می‌کند و پایداری ابعادی را بهبود می‌بخشد؛ سه ویژگی که با افزایش تعداد لایه‌ها به بیش از 8 لایه، اهمیت بسیار بیشتری پیدا می‌کنند. با Tg معمولی 157°C، مقدار Td برابر 346°C و T-288 بیش از 30 دقیقه، KB-6165F الزامات IPC-4101E/99 را با حاشیه اطمینان قابل توجه برآورده می‌کند و در عین حال هزینه مواد را بسیار پایین‌تر از جایگزین‌های با Tg بالا نگه می‌دارد.
KB-6165F یکی از پرکاربردترین لمینت‌های Tg متوسط در جهان است. ترکیب سازگاری با مونتاژ بدون سرب، قابلیت ضد CAF و قیمت رقابتی حاصل از مقیاس تولید گسترده Kingboard، آن را به انتخاب پیش‌فرض برای تولید اقتصادی بردهای چندلایه‌ای تبدیل کرده است که فراتر از FR-4 استاندارد به عملکرد بالاتر نیاز دارند.
در این راهنما
- سیستم مواد و ساختار
- مشخصات کامل دیتاشیت
- بررسی عمیق قابلیت اطمینان حرارتی
- خواص الکتریکی و طراحی امپدانس
- داده‌های پری‌پرگ KB-6065F
- پارامترهای فرایند لمینیشن
- مقایسه KB-6165F و KB-6165
- مهندسی کاربرد
- معادل‌های صنعتی
- شروع کار با APTPCB
سیستم مواد KB-6165F: چگونه پرکننده‌های غیرآلی قابلیت اطمینان را بهبود می‌دهند
KB-6165F از سیستم رزین اپوکسی با پخت غیر DICY (فنولیک) همراه با پرکننده‌های غیرآلی استفاده می‌کند که با پارچه شیشه‌ای E-glass تقویت شده است. مکانیزم پخت غیر DICY مشکلات مربوط به رطوبت و خروج گاز نیتروژن ناشی از مواد پخت‌کننده دی‌سیان‌دی‌آمید در دماهای بالا را کاهش می‌دهد؛ این موضوع برای فرایندهای ریفلو بدون سرب که دمای پیک آن‌ها به 245–260°C می‌رسد، یک مزیت کلیدی محسوب می‌شود.
میزان بارگذاری پرکننده غیرآلی سه هدف را دنبال می‌کند: با افزودن ذرات دارای CTE پایین به ماتریس رزین، انبساط حرارتی محور Z را محدود می‌کند؛ جریان رزین در هنگام لمینیشن را برای دستیابی به ضخامت دی‌الکتریک یکنواخت‌تر کاهش می‌دهد؛ و استحکام اتصال بین شیشه و رزین را برای عملکرد بهتر ضد CAF افزایش می‌دهد.
KB-6165F دارای تأییدیه UL تحت شماره فایل E123995 است و مشخصات IPC-4101E، برگه مشخصات /99 را برآورده می‌کند. پری‌پرگ متناظر با این ماده با نام KB-6065F شناخته می‌شود.
مشخصات تأییدشده دیتاشیت KB-6165F از PDF رسمی Kingboard
تمام داده‌ها از دیتاشیت رسمی محصول KB-6165F شرکت Kingboard استخراج شده‌اند. ضخامت نمونه برای مقادیر معمول: 1.6 mm (ساختار 8×7628).
خواص حرارتی
| آیتم آزمون | روش آزمون | شرایط | مشخصات (IPC-4101E/99) | مقدار معمول |
|---|---|---|---|---|
| تنش حرارتی | 2.4.13.1 | Float 288°C، بدون اچ | ≥10 sec | >240 sec |
| دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) | 2.4.25 | E-2/105، DSC | ≥150°C | 157°C |
| CTE محور Z آلفا 1 (زیر Tg) | 2.4.24 | TMA | ≤60 ppm/°C | 40 ppm/°C |
| CTE محور Z آلفا 2 (بالاتر از Tg) | 2.4.24 | TMA | ≤300 ppm/°C | 230 ppm/°C |
| انبساط محور Z (50–260°C) | 2.4.24 | TMA | ≤3.5% | 3.0% |
| CTE محور X/Y | 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 | ≥5 min | >30 min |
| Td (کاهش وزن 5%) | 2.4.24.6 | TGA | ≥325°C | 346°C |
| اشتعال‌پذیری | UL94 | E-24/23 | V-0 | V-0 |
خواص الکتریکی
| آیتم آزمون | روش آزمون | شرایط | مشخصات | مقدار معمول |
|---|---|---|---|---|
| مقاومت سطحی | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | ≥10⁴ MΩ | 2.6×10⁸ MΩ |
| مقاومت حجمی | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | ≥10⁶ MΩ·cm | 3.4×10⁹ MΩ·cm |
| شکست دی‌الکتریک | 2.5.6 | D-48/50+D0.5/23 | ≥40 kV | ≥45 kV |
| Dk در 1 MHz | 2.5.5.2 | اچ‌شده، R/C 50% | ≤5.4 | 4.8 |
| Dk در 1 GHz | 2.5.5.2 | اچ‌شده، R/C 50% | — | 4.6 |
| Df در 1 MHz | 2.5.5.2 | اچ‌شده، R/C 50% | ≤0.035 | 0.015 |
| Df در 1 GHz | 2.5.5.2 | اچ‌شده، R/C 50% | — | 0.016 |
| CTI | IEC 60112 | — | — | >175V |
| مقاومت قوس | 2.5.1 | D-48/50+D-0.5/23 | ≥60 sec | 127 sec |
خواص مکانیکی
| آیتم آزمون | روش آزمون | شرایط | مشخصات | مقدار معمول |
|---|---|---|---|---|
| استحکام کَنده‌شدن مس (1 oz) | 2.4.8 | 125°C | ≥0.70 N/mm | 1.3 N/mm |
| استحکام کَنده‌شدن مس (1 oz) | 2.4.8 | Float 288°C/10 sec | ≥1.05 N/mm | 1.5 N/mm |
| استحکام کَنده‌شدن مس (1 oz) | 2.4.8 | پس از محلول فرایندی | ≥0.80 N/mm | 1.1 N/mm |
| استحکام خمشی (MD) | 2.4.4 | — | ≥415 N/mm² | 540 N/mm² |
| استحکام خمشی (XD) | 2.4.4 | — | ≥345 N/mm² | 480 N/mm² |
| جذب رطوبت | 2.6.2.1 | D-24/23 | ≤0.5% | 0.10% |
تحلیل قابلیت اطمینان حرارتی: عملکرد T-260 بیش از 60 دقیقه و Z-CTE برابر 3.0%
تفاوت اصلی KB-6165F نسبت به FR-4 استاندارد و حتی مواد Tg متوسط بدون پرکننده، در عملکرد حرارتی تجمعی آن است. مقدار T-260 بیش از 60 دقیقه، برای مونتاژهای پیچیده‌ای که به چندین عملیات لحیم‌کاری نیاز دارند اهمیت ویژه‌ای دارد. یک برد SMT دوطرفه معمولی ممکن است 2 بار عبور از ریفلو (برای قطعات سمت بالا و پایین)، لحیم‌کاری موجی انتخابی برای قطعات Through-hole و همچنین تعمیرات احتمالی را تجربه کند؛ هرکدام از این مراحل برد را در معرض دماهای نزدیک به 260°C قرار می‌دهند.
با T-260 بیش از 60 دقیقه، KB-6165F حاشیه اطمینان بسیار مناسبی برای فرایندهای استاندارد مونتاژ فراهم می‌کند. حتی بردهایی که به بیش از 10 بار عبور از ریفلو نیاز دارند (مانند مونتاژ ترتیبی چند زیرمجموعه) همچنان در محدوده ایمن حرارتی باقی می‌مانند.
تعامل بین Tg و CTE محور Z نیازمند بررسی دقیق است. زیر Tg (157°C)، CTE محور Z برابر 40 ppm/°C است. بالاتر از Tg، این مقدار به 230 ppm/°C افزایش می‌یابد؛ یعنی تقریباً 6 برابر بیشتر. به همین دلیل مقدار کل انبساط محور Z (3.0% از 50–260°C) مهم‌ترین عدد برای قابلیت اطمینان ویاها محسوب می‌شود، زیرا اثر ترکیبی هر دو محدوده CTE را در کل بازه دمایی تجربه‌شده در ریفلو در نظر می‌گیرد.
خواص الکتریکی و طراحی امپدانس با سیستم‌های رزین پرشده
Dk برابر 4.6 در 1 GHz و Df برابر 0.016 در 1 GHz برای KB-6165F از نظر عملکردی مشابه KB-6167F است؛ سیستم‌های رزین پرشده در هر دو ماده، خواص دی‌الکتریک بسیار مشابهی ایجاد می‌کنند. بنابراین محاسبات امپدانس، طراحی استک‌آپ و شبیه‌سازی‌های یکپارچگی سیگنال بین این دو ماده قابل جایگزینی هستند.
برای یک میکرو‌استریپ تک‌انتهایی 50Ω معمولی روی دی‌الکتریک 4 mil (پری‌پرگ 2116، Dk برابر 4.5)، عرض ترک تقریباً 7.2 mil محاسبه می‌شود. برای جفت دیفرانسیلی 100Ω با فاصله 5 mil، عرض ترک تقریباً 4.5 mil است. ابزارهای طراحی امپدانس ما برای دستیابی به نتایج دقیق، از مقادیر Dk اختصاصی پری‌پرگ در جدول زیر استفاده می‌کنند.
سیستم پری‌پرگ KB-6065F: داده‌های Dk/Df بر اساس نوع شیشه در 1 GHz
| نوع شیشه | R/C (%) | Dk در 1 GHz (±0.2) | Df در 1 GHz (±10%) | ضخامت پرس‌شده (mil) |
|---|---|---|---|---|
| 1037 | 74±2 | 4.0 | 0.017 | 2.0±0.30 |
| 1037 | 76±2 | 4.0 | 0.017 | 2.1±0.30 |
| 106 | 70±2 | 4.1 | 0.017 | 1.9±0.30 |
| 106 | 73±2 | 4.0 | 0.017 | 2.2±0.40 |
| 106 | 75±2 | 3.9 | 0.018 | 2.3±0.40 |
| 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 | 52±2 | 4.5 | 0.016 | 4.6±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 |
| 3313 | 58±2 | 4.4 | 0.016 | 4.2±0.40 |
| 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 |
این داده‌ها مستقیماً از دیتاشیت رسمی Kingboard گرفته شده‌اند. تلورانس Dk برابر ±0.2 و تلورانس Df برابر ±10% باید در محاسبات امپدانس حالت بدترین شرایط در نظر گرفته شود.
پارامترهای فرایند لمینیشن و دستورالعمل‌های تولید
چرخه پرس پیشنهادی Kingboard برای پری‌پرگ KB-6065F:
- نرخ افزایش دما: 1.5–2.5°C/min (محدوده 80°C–140°C)
- دمای پخت: >180°C (کمتر از >190°C در KB-6167F)
- زمان پخت: >60 دقیقه در دمای پخت
- فشار پخت: 350±50 PSI (پرس هیدرولیک خلأ)
در APTPCB، خط ساخت چندلایه ما از برنامه‌های پرس اختصاصی برای KB-6165F استفاده می‌کند که با تحلیل میکروسکشن و آزمون استحکام کَنده‌شدن تأیید شده‌اند. خلأ کامل در تمام چرخه اعمال می‌شود تا از ایجاد حفره جلوگیری شود؛ موضوعی که در ساختارهای پری‌پرگ نازک (نوع شیشه 1037 و 106) اهمیت ویژه‌ای دارد.
ملاحظات سوراخ‌کاری: میزان پرکننده در KB-6165F نسبت به KB-6165 بدون پرکننده، سایندگی بیشتری ایجاد می‌کند. انتخاب ورودی سوراخ‌کاری و بک‌آپ باید این موضوع را در نظر بگیرد. تعداد ضربه معمول مته حدود 15–20% کمتر از گزینه‌های بدون پرکننده است. برای ساختارهای HDI با میکروویا، سوراخ‌کاری لیزری UV یا CO₂ تحت تأثیر پرکننده‌ها قرار نمی‌گیرد.
مقایسه فنی دقیق KB-6165F پرشده و KB-6165 بدون پرکننده
| ویژگی | KB-6165F (پرشده) | KB-6165 (بدون پرکننده) | اهمیت |
|---|---|---|---|
| Tg (مقدار معمول DSC) | 157°C | 153°C | تفاوت کم |
| Td (مقدار معمول TGA) | 346°C | 335°C | سقف حرارتی بهتر |
| T-260 (مقدار معمول) | >60 min | 50 min | دوام بهتر |
| T-288 (مقدار معمول) | >30 min | 23 min | بهبود قابل توجه |
| Z-CTE Alpha 1 | 40 ppm/°C | 55 ppm/°C | 27% کمتر — مهم |
| Z-CTE 50–260°C | 3.0% | 3.1% | بهبود متوسط |
| Dk در 1 GHz | 4.6 | 4.5 | افزایش جزئی به دلیل پرکننده‌ها |
| Df در 1 GHz | 0.016 | 0.016 | بدون تغییر |
| جذب رطوبت | 0.10% | 0.30% | 67% کمتر |
| برگه IPC | /99 | /124 | مشخصات متفاوت |
| عمر ابزار سوراخ‌کاری | کمتر (15–20%) | استاندارد | مصالحه هزینه |
مهم‌ترین بهبود مربوط به Z-CTE Alpha 1 است: 40 در برابر 55 ppm/°C. در زیر Tg، جایی که برد بیشتر عمر کاری خود را سپری می‌کند، این کاهش 27 درصدی در نرخ انبساط مستقیماً عمر سیکل حرارتی را افزایش می‌دهد.
کاربردهای هدف: زیرساخت مخابراتی و تجهیزات صنعتی
بردهای چندلایه با تعداد لایه بالا (10–20 لایه): جریان کنترل‌شده رزین، ضخامت یکنواخت دی‌الکتریک را در لایه‌های پری‌پرگ حفظ می‌کند و امپدانس را حتی در ساختارهای 16 لایه در محدوده تلورانس ±7% نگه می‌دارد. رجیستریشن لایه داخلی از پایداری ابعادی بهتر بهره می‌برد.
زیرلایه‌های BGA و µBGA با گام ریز: طراحی Via-in-pad همراه با پر کردن رزین و مسطح‌سازی، به کیفیت یکنواخت پرشدگی رزین نیاز دارد. ویژگی جریان کنترل‌شده سیستم پرشده، نتایج یکنواخت‌تری در پرشدگی ایجاد می‌کند.
الکترونیک بدنه خودرو: ماژول‌های کنترل تهویه، کنترل‌کننده‌های روشنایی و بردهای پردازشی سیستم اطلاعات سرگرمی که در دمای محیط تا 105°C کار می‌کنند. خدمات PCB خودرویی APTPCB شامل KB-6165F با قابلیت ردیابی کامل مواد است.
مخابرات و شبکه: بردهای سوئیچینگ و مسیریابی برای زیرساخت مخابراتی که در آن عمر سرویس 10 ساله و مونتاژ بدون سرب، نیازهای استاندارد محسوب می‌شوند.
مرجع تطبیقی صنعتی: KB-6165F در برابر Shengyi S1000-2M و Isola IS415
| پارامتر | KB-6165F | Shengyi S1000H | ITEQ IT-158 | Isola IS415 |
|---|---|---|---|---|
| Tg (DSC) | 157°C | 150°C | 150°C | 150°C |
| Dk در 1 GHz | 4.6 | 4.4 | 4.4 | 4.4 |
| Df در 1 GHz | 0.016 | 0.016 | 0.016 | 0.013 |
| Z-CTE (50–260°C) | 3.0% | 2.8% | 2.8% | 3.0% |
| برگه IPC | /99 | /99 | /99 | /99 |
APTPCB تمام برندهای اصلی را پردازش می‌کند و در طول بررسی DFM پیشنهادهای معادل‌سازی مواد را ارائه می‌دهد. برای پروژه‌هایی که نیازمند کمترین هزینه هستند، موجودی قابل دسترس از برندهای مختلف را ارزیابی می‌کنیم.
چگونه PCBهای KB-6165F را از APTPCB سفارش دهیم
فایل‌های Gerber و مشخصات استک‌آپ خود را برای بررسی رایگان DFM شامل تأیید مواد، شبیه‌سازی امپدانس با مقادیر Dk اختصاصی پری‌پرگ و قیمت‌گذاری رقابتی ارسال کنید. برای ساخت و مونتاژ کامل PCB به صورت یکپارچه، هر دو سرویس را به‌صورت هم‌زمان قیمت‌گذاری می‌کنیم تا زمان تحویل بهینه شود. تولید انبوه از موجودی اختصاصی KB-6165F در APTPCB بهره می‌برد.