[SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning

  • From: John Phillips <johndp@xxxxxxxx>
  • To: buenoshun@xxxxxxxxx
  • Date: Sun, 03 Jan 2016 20:28:06 +0000

Hi Istvan,
Confusingly there are two types of 1067, vanilla 1067 and 1067 "spread", check 
out:

http://www.isola-group.com/wp-content/uploads/2014/05/Developments-in-Glass-Yarns-and-Fabric-Constructions-PCB-Magazine-March-2014.PDF

Hopefully that will not get mangled.

Regards

John


On 3 Jan 2016 19:57, Istvan Nagy <buenoshun@xxxxxxxxx> wrote:


Hi, 

1067 seems to be spread only in one direction. This means you can only have 
low skew traces in one direction. In every big high-density board I had we 
needed traces on all layers in all directions. 
A table in an isola presentation shows that the glass yarn is more than 2x 
thinner for 1067 than it is for 2116, and the 2116 yard is almost as thick 
as the whole prepreg/core. So the glass in the 2116 can get a lot closer to 
the surface. This seemingly correlates to the 1067's higher resin content 
(75% vs 55%), and to Lee's test results. 
The 2116 has smaller gap and looks more uniform from the top, so contrary to 
this if the 1067 still has lower skew, then it can only be explained with 
it's thinner glass that is more away from the surface, or with the weave 
pitch matching with the diffpair pitch. In your design maybe the diffpair 
pich was luckily matching the 1067. My typical diffpairs have 10-11mil pich 
due to high density design. So, for me maybe the 1067 (14mil pitch) would be 
just as bad as 2116 (17mil pitch). 
Instead of anecdotes, I would like to understand the mechanism more. 
I thought the spreadness could be quantified bases on the glass 
measurements. From the isola presentation the dimensions are x1=yarn 
thickness, x2=yarn width, x3=pitch, then y1...y3 the same thing for the 
other direction. From this I would calculate spreadness[%]= MIN(x2/x3,y2/y3) 
. For 2116 it is 81.9%, for 1067 it is 61.8%. The 2116 is more spread, but 
according to Lee Ritchey it still has bigger skew. Maybe we should not 
bother with spread glass, just randomly test different fabrics? The diffpair 
pitch used for the tests and its effect was not quantified. Were there any 
tests with mismatching pitch conducted on 1067, or was the 1067 tested with 
matching pitch while the 2116 was tested with unmatched pitch? Then its not 
a fair comparison. Testing both with unmatched pitch like 10-11mil or both 
with their matching values would be better. If matching gives better result 
every case, then it has to be communicated as a pcb design rule. 
Any way to quantify the effect of the cross section quality? Maybe we can 
use this: The glass yarn distance from surface fluctuates along the weave. 
The copper traces are on (or embedded into) the surface. The less it 
fluctuates the better. Not in absolute terms (mils), but as percentage. Then 
cs_quality[%] = min_distance / max_distance. 
Then overall quality would be: quality[%] = (A*spreadness + B*cs_quality)/2. 
A and B are weight constants, choose them to match test results (conducted 
all with matched or all with unmatched pitch). 
I have only seen the yarn thickness table, I still yet to see any cross 
section photo. I want to get some cross section photos for each glass style 
so I can compare them, too see what exactly is going on. 

This above is my speculation, it is not from existing books or something. 

I am just trying to be more scientific, rather than using trial&error. 
Anyone interested in developing a scientific solution? 
Testing is one thing, raw test results is not what I am looking for, but 
rather a method that I can apply on any material in the future. The method 
has to be based on geometry-data from material vendors. Tests have too many 
variables at given values, that might be different in my designs (e.g 
diffpair pitch). 

regards, 
Istvan Nagy 


-----Original Message----- 
From: Lee Ritchey 
Sent: Sunday, January 03, 2016 10:29 AM 
To: zhangjun5960@xxxxxxxxx ; si-list@xxxxxxxxxxxxx 
Subject: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 

I have data, but it is not available for free.  Spend large amounts of money 
doing the testing. 

-----Original Message----- 
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of jun zhang 
Sent: Sunday, January 3, 2016 6:45 AM 
To: Lee Ritchey <leeritchey@xxxxxxxxxxxxx>; si-list@xxxxxxxxxxxxx 
Subject: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 

Hi Ritchey, 
Do you know how much extra skew they obtain? Do they have measurement datas 
for the skew? 

Hope to your reply 

Regards 

On Sun, Jan 3, 2016 at 3:31 AM, Lee Ritchey <leeritchey@xxxxxxxxxxxxx> 
wrote: 

I have a client who built 400 assemblies with 2116 glass that had 
dozens of 10G pairs on them.  All were scrapped due to excessive skew. 


Enough said! 



From: Istvan Nagy [mailto:buenoshun@xxxxxxxxx] ;
Sent: Friday, January 1, 2016 10:53 AM 
To: Scott McMorrow <scott@xxxxxxxxxxxxx> 
Cc: Lee Ritchey <leeritchey@xxxxxxxxxxxxx>; SI <si-list@xxxxxxxxxxxxx> 
Subject: Re: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 



Hi, 



I am aware of the 3 distinct regions. The ratio of those is better for 
2116 than it is for 1067, according to the 2D top view. In 
“Better” I mean the 2layer (double fiber region) portion is a lot 
bigger than the other 2 (gap and 1-layer) combined. Area measurements 
are sometimes provided by the material manufacturer, other times just 
I qualitatively compare the 2D photos. 



Although I don't know anything about the yarn cross section 
difference. I thought the â€œspread” was to reduce the 0L and 1L 
regions. Maybe it is also for yarn cross section uniformity. 



“modern mechanically spread fabrics.” 

My problem is that the same glass style from different material 
manufacturers (and even the same glass style for same manufacturer but 
different material names) has different mechanical spreading. And this 
spreading is not really quantified anywhere. Maybe that’s the missing 
link. 
For example 1080 is available with old style and new style. One vendor 
offers 1080 in 3 different spread varieties (standard, 
laser-drillable, ss-ultraspread), but the dielectric table does not 
really explain which is which. One vendor has distinction like 
NEA1080_N136 vs NEA1080_S013. 

Maybe we should refer to glass styles as â€œ1234-vendorA-spreadB”, 
instead of â€œ1234”. But then the fabs would not be able identify it. 







Istvan Nagy 







From: Scott McMorrow <mailto:scott@xxxxxxxxxxxxx

Sent: Friday, January 01, 2016 5:29 AM 

To: Istvan Nagy <mailto:buenoshun@xxxxxxxxx

Cc: Lee Ritchey <mailto:leeritchey@xxxxxxxxxxxxx>  ; SI <mailto: ;
si-list@xxxxxxxxxxxxx> 

Subject: Re: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 



It's not just the gap that is important for skew reduction.  What you 
do not see in a 2D view from above the weave is the thickness profile 
of the weave. It looks more like an elliptical bundle for older 
fabrics, and like a mush more spreadout and flattened bundle for 
modern mechanically spread fabrics.  Because of this, there are 3 
distinct regions of fabric that meld into each other, each with a 
different dielectric constant when viewed down the z-axis, A high 
resin region, or gap.  A single fiber region, with higher Er.  And a 
double fiber crossover region, or "knuckle", that has even higher Er.  Er 
variation is pretty bad when compared to modern fabrics. 







   <http://teraspeed.com/images/logo-02.png





Scott McMorrow 

R&D Consultant 

Teraspeed Consulting - A Division of Samtec 

16 Stormy Brook Rd 
Falmouth, ME 04105 
(401) 284-1827 Business 
http://www.teraspeed.com ;



On Thu, Dec 31, 2015 at 3:22 PM, Istvan Nagy <buenoshun@xxxxxxxxx <mailto: ;
buenoshun@xxxxxxxxx> > wrote: 

Gap is the area that is not covered with glass, there is only resin there. 
You can see on the photos (in my excel file, second tab) as rectangle 
empty areas. The 1067 has bigger gaps than 2116, very visible on the 
photos. 
So, you are saying the glass thread cross section is worse for one 
material than for another? Or is where the 2 diagonal threads cross 
and they somehow flatten? Do you have some drawing that explains it? 

-----Original Message----- From: Lee Ritchey 
Sent: Thursday, December 31, 2015 9:42 AM 
To: buenoshun@xxxxxxxxx <mailto:buenoshun@xxxxxxxxx>  ; 'SI' ; 
scott@xxxxxxxxxxxxx <mailto:scott@xxxxxxxxxxxxx
Subject: RE: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 

I don't know what you mean by "gap".  The reason that 2116 is not good 
is that the weave results in peaks and valleys where the valleys are 
filled with pure resin and the peaks are almost pure glass. 

-----Original Message----- 
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx ;
<mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
] On Behalf Of Istvan Nagy 
Sent: Wednesday, December 30, 2015 7:20 PM 
To: Lee Ritchey <leeritchey@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:leeritchey@xxxxxxxxxxxxx
; 'SI' <si-list@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list@xxxxxxxxxxxxx> >; 
scott@xxxxxxxxxxxxx <mailto:scott@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 

Lee, 
How come those fabrics yield better result than the 2116? 
I have a photo album of glass fabrics from different vendors. The 
1067, 
1035 seems more loose than the 2116. 
http://www.buenos.extra.hu/download/PCB_MATERIAL_LIBRARY.xls ;

For one vendor: 
Measured gaps and coverage: 
Fabric    Xgap%                  Ygap% 
106         74.05405405       50.48543689 
1067       38.11188811       9.48905109 
... 
3070       14.18918919       11.26760563 
2116       18.02325581       16.1849711 
... 
You see the 1067 has much bigger gaps than 2116. 

I followed my intuitive idea that the more dense the fabric on the 
photo, the more uniform it is and the least skew we get. Is there 
anything wrong with my concept? Am I missing something? The percentage 
of 2layer/1layer/0layer areas would determine the uniformity and density. 
Layer, I mean layer of glass thread on top of each other. The 0layer 
gaps have dimensions of 1.3…3mil (somewhat smaller than trace 
width), the weave pitch ranges from 14mil…26mil (several times the 
trace width & diffpair gap), while the impedance controlled PCB traces 
are 3.5mil…7mil (typically 
4.5mil) wide and gaps are like 5-8mil (signal pitch 10mil). Typical 
high-density high layer count designs I have seen are like this. So, 
none of the fabrics have small enough dimensions to appear smooth to 
the traces while having large % gaps. Therefore I relied on the gap 
percentage. 



Scott, 
To achieve the 14mil-18mil signal pitch, you need thick prepreg/core 
layers like 6-8mil thick, then the whole stackup is thicker and needs 
more layers due to lower density (18mil diffpairs vs 10 mil ones take 
more space). So my 
18 layer 93mil stackup would become 26 layer and 200mil thick. Is this 
what you are suggesting? pitch-matching would need 2x thick PCBs. Nice 
theory, but I am not sure about the practicality. On the other hand... 
if this is proven practice, I might consider it for my next designs. 
Some form factors like ATCA have fixed board thickness, and increasing 
layer count by 50% might be hard to justify. We have 200-300 10Gig 
diffpairs on my latest board design, although we did not measure skew 
on it, just on-die captured eye diagrams. Small company, no SI-team... 

"know the fill direction of the laminate that... " 
- I will keep that in mind. Somehow it has to go into the fab drawing 
gerber file I guess. 



So, gap-percentage, pitch-matching, documenting fill direction and 
12+deg rotation... 


Best regards, 
Istvan Nagy 
Principal Hardware Engineer 

-----Original Message----- From: Lee Ritchey 
Sent: Wednesday, December 30, 2015 2:05 PM 
To: 'Istvan Nagy' ; 'SI' ; bbakshan@xxxxxxxxx 
<mailto:bbakshan@xxxxxxxxx

Subject: RE: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 

Scott listed my preferred weave styles in another reply.  And, yes we 
do very well when we control the weave type.  Better than any of the 
other methods that have been proposed. 

Just had a PCB with 200+ 10 Gb/S paths with  the worst skew being 2 pSEC. 

-----Original Message----- 
From: Istvan Nagy [mailto:buenoshun@xxxxxxxxx ;
<mailto:buenoshun@xxxxxxxxx> ] 
Sent: Wednesday, December 30, 2015 1:35 PM 
To: SI <si-list@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list@xxxxxxxxxxxxx> >; 
bbakshan@xxxxxxxxx <mailto:bbakshan@xxxxxxxxx> ; Lee Ritchey 
<leeritchey@xxxxxxxxxxxxx <mailto:leeritchey@xxxxxxxxxxxxx> > 
Subject: RE: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 

Lee, 
What is on your list of good enough weaves? Are those provide much 
better results than 2116? The nicer weaves are not as available as 
2116, i am talking about series production of networking and computing 
boards, not test boards. 
Do you expect the skew problem to be resolved mainly by glass style 
selection? 

Regards, Istvan, mobile 

*** Sent from my BLU smartphone device *** On Dec 30, 2015 9:07 AM, 
Lee Ritchey <leeritchey@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:leeritchey@xxxxxxxxxxxxx> > 
wrote: 


I have had severe skew problems with 2116 at 10 Gb/S.   It is not on 
my list of good weaves. 

-----Original Message----- 
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
<mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx ;
<mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
] On Behalf Of Istvan Nagy 
Sent: Monday, December 28, 2015 10:53 PM 
To: bbakshan@xxxxxxxxx <mailto:bbakshan@xxxxxxxxx> ; 
si-list@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [SI-LIST] Re: Glass Weave effects and Cross sectioning 

Hello, 

First getting on this topic of spread glass, everyone is looking for 
the miracle spread that has no skew issues. 
You can choose the glass style as a number, or to take it further and 
choose a material manufacturer who promises mechanical spread or 
square wave or other features too. 
In reality the traditional glass styles (106, 1080) were kind of 
"bad", newer more denser weaves (2116, 1501) are "better", but there 
is no "excellent" fabric. 
I just try to use 2116 for layers with 2Gig+ signals. So you specify 
glass style, and material name, that's mainly what you can do about 
it, before building the stackup for design and manufacturing. 
You need to have the detailed datasheets listing all available glass 
styles of your chosen material. Get glass fabric photos from your 
material vendor (like Bill from NanYa), so you can see how much 
difference those different fabrics (numbers) have in covered/uncovered 
areas. The board area consists of "no glass", "1-layer glass", 
"2-layer glass" parts. If you imagine a simple cloth fabric, you would 
know what I mean. The best material has the smallest percentage of "no 
glass" area and the largest percentage of "2-layer glass" area, that 
would be the most uniform (logically thinking). 

"If not, how can I guarantee that the right type of weave was indeed 
selected when building my board?" 
- instead of "they" building your stackup and board, you have to 
determine the stackup before they manufacture it. If you just let fabs 
and who knows who manufacture whatever for your board designs, then 
many things can go wrong. 

Regards, 
Istvan Nagy 



-----Original Message----- From: Boris Bakshan 
Sent: Sunday, December 27, 2015 10:16 PM 
To: si-list@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [SI-LIST] Glass Weave effects and Cross sectioning 

Hi experts, 
I've been reading much on glass weave effects and its contribution on 
skew. 
If I encounter a skew problem, can I say anything on weave type 
,whether it is mechanically spread or not by doing a cross section of 
my traces? 
If not, how can I guarantee that the right type of weave was indeed 
selected when building my board? 

Thank you all! 


------------------------------------------------------------------ To 
unsubscribe from si-list: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx
with 'unsubscribe' in the Subject field 

or to administer your membership from a web page, go to: 
//www.freelists.org/webpage/si-list ;

For help: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx
with 'help' in the Subject field 


List forum  is accessible at: 
                http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list ;

List archives are viewable at: 
//www.freelists.org/archives/si-list ;

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at: 
   http://www.qsl.net/wb6tpu ;



--- This email has been checked for viruses by Avast antivirus software. 
https://www.avast.com/antivirus ;

------------------------------------------------------------------ To 
unsubscribe from si-list: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx
with 'unsubscribe' in the Subject field 

or to administer your membership from a web page, go to: 
//www.freelists.org/webpage/si-list ;

For help: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx
with 'help' in the Subject field 


List forum  is accessible at: 
                http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list ;

List archives are viewable at: 
//www.freelists.org/archives/si-list ;

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at: 
http://www.qsl.net/wb6tpu ;






--- 
This email has been checked for viruses by Avast antivirus software. 
https://www.avast.com/antivirus ;

------------------------------------------------------------------ 
To unsubscribe from si-list: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx
with 'unsubscribe' in the Subject field 

or to administer your membership from a web page, go to: 
//www.freelists.org/webpage/si-list ;

For help: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx <mailto:si-list-request@xxxxxxxxxxxxx
with 'help' in the Subject field 


List forum  is accessible at: 
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list ;

List archives are viewable at: 
//www.freelists.org/archives/si-list ;

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at: 
  http://www.qsl.net/wb6tpu ;



--- 
This email has been checked for viruses by Avast antivirus software. 
https://www.avast.com/antivirus ;





   _____ 


  <https://www.avast.com/antivirus

This email has been checked for viruses by Avast antivirus software. 
www.avast.com <https://www.avast.com/antivirus




------------------------------------------------------------------ 
To unsubscribe from si-list: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field 

or to administer your membership from a web page, go to: 
//www.freelists.org/webpage/si-list ;

For help: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field 


List forum  is accessible at: 
                http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list ;

List archives are viewable at: 
                 //www.freelists.org/archives/si-list ;

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at: 
                 http://www.qsl.net/wb6tpu ;





-- 
best wishes, 

Jun Zhang 

------------------------------------------------------------------ 
To unsubscribe from si-list: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field 

or to administer your membership from a web page, go to: 
//www.freelists.org/webpage/si-list ;

For help: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field 


List forum  is accessible at: 
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list ;

List archives are viewable at: 
//www.freelists.org/archives/si-list ;

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at: 
  http://www.qsl.net/wb6tpu ;



------------------------------------------------------------------ 
To unsubscribe from si-list: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field 

or to administer your membership from a web page, go to: 
//www.freelists.org/webpage/si-list ;

For help: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field 


List forum  is accessible at: 
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list ;

List archives are viewable at: 
//www.freelists.org/archives/si-list ;

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at: 
  http://www.qsl.net/wb6tpu ;



--- 
This email has been checked for viruses by Avast antivirus software. 
https://www.avast.com/antivirus ;

------------------------------------------------------------------ 
To unsubscribe from si-list: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field 

or to administer your membership from a web page, go to: 
//www.freelists.org/webpage/si-list ;

For help: 
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field 


List forum  is accessible at: 
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list ;

List archives are viewable at:     
//www.freelists.org/archives/si-list ;

Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at: 
http://www.qsl.net/wb6tpu ;
  

------------------------------------------------------------------
To unsubscribe from si-list:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'unsubscribe' in the Subject field

or to administer your membership from a web page, go to:
//www.freelists.org/webpage/si-list

For help:
si-list-request@xxxxxxxxxxxxx with 'help' in the Subject field


List forum  is accessible at:
               http://tech.groups.yahoo.com/group/si-list

List archives are viewable at:     
                //www.freelists.org/archives/si-list
 
Old (prior to June 6, 2001) list archives are viewable at:
                http://www.qsl.net/wb6tpu
  

Other related posts: