Le PI-520G est le matériau PCB Kingboard destiné aux conceptions où un stratifié haute Tg classique atteint ses limites. Avec une Tg vérifiée de 204°C (DSC), une température de décomposition Td de 412°C et une expansion Z limitée à 1,9% entre 50 et 260°C, il apporte une marge thermique supérieure aux matériaux HF-170 et KB-6167F.
Malgré son préfixe « PI », le PI-515G et le PI-520G ne sont pas des polyimides traditionnels. Ils appartiennent à la famille des stratifiés FR-4 ultra-haute Tg sans halogène utilisant les spécifications IPC-4101E/127/128/130. Cette position est importante pour les ingénieurs qui recherchent une fiabilité thermique proche des matériaux avancés tout en conservant un coût et une fabricabilité compatibles avec une production PCB industrielle.
Le choix entre PI-515G, PI-520G, HF-170 ou un polyimide dépend principalement de quatre paramètres : température de fonctionnement, nombre de couches, cycles thermiques prévus et niveau de fiabilité attendu.
Pourquoi choisir PI-520G plutôt qu’un matériau FR-4 haute Tg standard ?
La gamme thermique Kingboard évolue progressivement :
| Matériau | Tg typique |
|---|---|
| KB-6150/6160 | 132–135°C |
| KB-6164 | 140°C |
| HF-140 | 141°C |
| KB-6165/6165F | 153–157°C |
| KB-6167F | 175°C |
| HF-170 | 180°C |
| PI-515G | ~190°C estimé |
| PI-520G | 204°C vérifié |
Le PI-520G apporte 24°C supplémentaires par rapport au HF-170 et 29°C par rapport au KB-6167F. Cette différence devient significative sur les cartes multicouches épaisses, les backplanes et les systèmes soumis à des cycles thermiques répétés.
Quelles sont les caractéristiques techniques vérifiées du PI-520G ?
Les valeurs suivantes proviennent de la fiche technique Kingboard PI-520G. Conditions d’essai : épaisseur 1,6 mm (8×7628). IPC-4101E/127/128/130. UL : E115974.
Propriétés thermiques
| Élément testé | Méthode | Condition | Valeur typique |
|---|---|---|---|
| Stress thermique | 2.4.13.1 | Float 288°C, non gravé | ≥240 sec |
| Tg DSC | 2.4.25 | DSC | 204°C |
| Tg DMA | 2.4.24.4 | DMA | 215°C |
| CTE Z Alpha 1 | 2.4.24 | TMA | 36 ppm/°C |
| CTE Z Alpha 2 | 2.4.24 | TMA | 210 ppm/°C |
| Expansion Z (50–260°C) | 2.4.24 | TMA | 1,9% |
| CTE X/Y | 2.4.24 | TMA | 12/15 ppm/°C |
| T-260 | 2.4.24.1 | TMA | >60 min |
| T-288 | 2.4.24.1 | TMA | >60 min |
| Td | 2.4.24.6 | TGA | 412°C |
| Inflammabilité | UL94 | E-24/125 | V-0 |
Propriétés électriques
| Élément testé | Méthode | Condition | Valeur typique |
|---|---|---|---|
| Résistivité surface | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | 5.0×10⁸ MΩ |
| Résistivité volume | 2.5.17.1 | C-96/35/90 | 6.2×10⁹ MΩ·cm |
| Rupture diélectrique | 2.5.6 | D-48/50+D-0.5/23 | ≥45 kV |
| Dk @1 GHz | IEC 61189-2-721 | Gravé R/C 50% | 4.6 |
| Dk @10 GHz | IEC 61189-2-721 | Gravé R/C 50% | 4.5 |
| Df @1 GHz | IEC 61189-2-721 | Gravé R/C 50% | 0.011 |
| Df @10 GHz | IEC 61189-2-721 | Gravé R/C 50% | 0.013 |
| CTI | IEC 60112 | NH₄Cl 0,1% | ≥200V |
| Résistance arc | 2.5.1 | D-48/50+D-0.5/23 | 124 sec |
Propriétés mécaniques
| Élément testé | Méthode | Valeur typique |
|---|---|---|
| Force pelage cuivre (1 oz) | 2.4.8 | 1.30 N/mm |
| Résistance flexion MD | 2.4.4 | 600 N/mm² |
| Résistance flexion XD | 2.4.4 | 530 N/mm² |
| Absorption humidité | 2.6.2.1 | 0.10% |
PI-515G ou PI-520G : quel matériau sélectionner pour votre PCB ?
Le PI-515G constitue une option intermédiaire lorsque la marge thermique nécessaire est inférieure au niveau maximal du PI-520G. Les données PI-515G restent estimées et doivent être confirmées par documentation officielle avant qualification industrielle.
| Critère | PI-515G estimé | PI-520G vérifié |
|---|---|---|
| Tg DSC | ~190°C | 204°C |
| Tg DMA | ~200°C | 215°C |
| Td TGA | ~400°C | 412°C |
| CTE Z Alpha 1 | ~38 ppm/°C | 36 ppm/°C |
| Expansion Z 50–260°C | ~2,1% | 1,9% |
| T-260/T-288 | >60 min | >60 min |
| Dk @1 GHz | ~4,6 | 4,6 |
| Df @1 GHz | ~0,012 | 0,011 |
| Sans halogène | Oui estimé | Oui |
| Anti-CAF | Oui estimé | Oui |
Quelle marge thermique apporte le PI-520G pendant les cycles de fabrication ?
Le Td de 412°C place le PI-520G au sommet des matériaux Kingboard comparés.
| Matériau | Td (°C) | Marge au-dessus de 260°C | Marge au-dessus de 288°C |
|---|---|---|---|
| KB-6160 | 305 | 45°C | 17°C |
| KB-6165 | 339 | 79°C | 51°C |
| KB-6167F | 349 | 89°C | 61°C |
| HF-170 | 385 | 125°C | 97°C |
| PI-520G | 412 | 152°C | 124°C |
Le temps T-288 supérieur à 60 minutes indique une excellente résistance à la délamination lors d’expositions prolongées à haute température.
Comment le CTE Z de 1,9% améliore la fiabilité des vias ?
Sur les PCB comportant 16 couches ou plus et des empilages dépassant 3,0 mm, les contraintes mécaniques sur les fûts de vias deviennent un facteur critique.
| Matériau | CTE Z 50-260°C | Expansion Z carte 3,2 mm | Contrainte relative |
|---|---|---|---|
| KB-6167F | 2,6% | 83 µm | 1,37× |
| HF-170 | 2,2% | 70 µm | 1,16× |
| PI-520G | 1,9% | 61 µm | 1,00× |
La réduction de 22 µm par rapport au KB-6167F améliore la durée de vie des vias dans les équipements nécessitant 15–20 ans de fonctionnement.
Matrice de décision pour choisir PI-515G ou PI-520G
| Besoin conception | Choix recommandé |
|---|---|
| Température continue supérieure à 150°C | PI-520G |
| Carte multicouche épaisse avec nombreux vias | PI-520G |
| Besoin sans halogène et anti-CAF | PI-515G ou PI-520G |
| Marge thermique maximale avant polyimide | PI-520G |
| Optimisation coût/performance autour de 190°C Tg | PI-515G |
Quelles applications utilisent les stratifiés PI-515G et PI-520G ?
Les applications typiques comprennent :
- Serveurs haut de gamme avec plus de 20 couches et forte densité de vias.
- Backplanes télécom pour commutateurs réseau et stockage.
- Infrastructure communication sans fil nécessitant une conformité sans halogène.
- Électronique automobile haute tension, BMS et modules ADAS.
- Systèmes industriels soumis à des températures ambiantes élevées.
- Applications défense et aéronautique lorsque les exigences ne nécessitent pas un polyimide Tg supérieur à 250°C.
Les capacités PCB automobile incluent le traitement des matériaux avancés comme le PI-520G : capacités PCB automobile.
Quels paramètres de fabrication faut-il vérifier avant production ?
Le PI-520G nécessite une adaptation du procédé PCB :
- Stratification : température de polymérisation supérieure à 200°C.
- Perçage : optimisation vitesse/avance nécessaire pour limiter l’usure outil.
- Cuivre : force de pelage 1,30 N/mm après float 288°C.
- Humidité : absorption d’eau limitée à 0,10%, avec pré-cuisson recommandée selon stockage.
- Finitions : les finitions standards restent compatibles ; ENIG est adaptée aux cartes multicouches haute fiabilité.
La conformité qualité peut être documentée avec les certificats sans halogène et les rapports associés : contrôle qualité PCB.
Checklist de qualification d’un fournisseur PCB PI-520G
| Élément à vérifier | Documentation attendue |
|---|---|
| Référence matériau | PI-520G Kingboard |
| Conformité | IPC-4101E/127/128/130 |
| Sans halogène | Certificat IEC 61249-2-21 |
| UL | E115974 |
| Empilage | Validation thermique complète |
| Fabrication | Paramètres laminage et perçage confirmés |
| Fiabilité | Analyse cycles thermiques et vias |
Comment commander un PCB PI-515G ou PI-520G ?
Envoyez vos fichiers de fabrication en précisant PI-515G ou PI-520G. L’équipe d’ingénierie analyse l’environnement thermique, le nombre de couches et les contraintes de conformité afin de confirmer le matériau adapté.
Pour les projets où la marge supplémentaire du PI-520G n’est pas nécessaire, HF-170 peut représenter une alternative économique. Pour les applications critiques, une fabrication complète avec documentation qualité et certificats de conformité permet de sécuriser la qualification.