[SI-LIST] There are not 2, there are six ... How to specify via hole sizes

  • From: Walter Katz <wkatz@xxxxxxxxxx>
  • To: <jeff.loyer@xxxxxxxxxx>, <Gert.Havermann@xxxxxxxxxxx>, "'SI'" <si-list@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Wed, 6 Jan 2016 13:20:10 -0500 (EST)

Jeff,

If your design is limited to simple through hole vias, then two hole sizes 
are required - finished hole size to make sure components can be inserted 
and drill hole size to insure required signal integrity performance.

But there is more!

Dual Diameter drilling is being evaluated to insure sufficiently large holes 
to allow component insertion, and smaller hole size on the other layers to 
improve impedance characteristics to insure required signal integrity 
performance. This adds a finished and drill diameter for the send hole size 
and a transition depth.

Back drilling is now being done on both sides of a board. So one needs to be 
able to define the drill diameter and depth of back drilling the Top and 
Bottom side of the board.

IPC-2581 already supports finished and drill hole and the back drilling on 
top and bottom of a board. It would be straightforward for them to enhance 
IPC-2581 to support in a standard way Dual Diameter drilling.

Walter


-----Original Message-----
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Jeff Loyer
Sent: Wednesday, January 6, 2016 10:24 AM
To: Gert.Havermann@xxxxxxxxxxx; SI <si-list@xxxxxxxxxxxxx>
Subject: [SI-LIST] Re: AW: AW: Re: AW: AW: Re: How to specify via hole sizes

Thanks for all the great replies.  Based on this and other research, my 
current thinking is that:
1)      Yes, we should specify O.D. and I.D., but I’m told manufacturing
folks probably won’t understand it well in those terms.  Instead we might 
use the term â€œdrill size” to represent O.D. and â€œfinished hole size” 
for I.D., each with its corresponding tolerance.

a.       I’m not sure how well the various tools support this, I believe
most assume a single size for vias.  Like Alexander, I’ve had to build 
unambiguous drill charts manually in order to know exactly what I was 
getting.

2)      I don’t think the exchange formats support multiple drill sizes.
In ODB++, for instance, I think there’s only a single value for hole size; 
I believe that’s assumed to be â€œdrill size”.

a.       Resolving this might help our 3-D simulations.

3)      I believe the industry needs to gain consensus on exactly how we
should specify these two dimensions in an unambiguous manner.  I’m still 
not sure who in IPC I might approach about this.



Interesting comment about anti-pads.  Like Gert, I’ve had documentation 
indicating that’s not allowed to be modified without informing me, but 
it’s probably a good thing to reiterate in a fab drawing when vias are 
carefully constructed.



Jeff Loyer

Signal and Power Integrity Product Manager, Altium



-----Original Message-----
From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Havermann, Gert
Sent: Wednesday, January 6, 2016 1:51 AM
To: SI
Subject: [SI-LIST] AW: AW: Re: AW: AW: Re: How to specify via hole sizes



Hi Alex,

1) I have made bad experience with defining OD and ID in the same Drill 
Document. When I separate the Drill files, each drill will be in either one 
or the other drill file, not in both. This process is also used for blind 
and buried vias. The EDA software creates a thru drill file (with oly thru 
vias being present), and a bolind via drill file (with only the blind vias 
of the selected Layer being present)...

But I believe that PCB-Houses also have different preferences and maybe they 
would prefer ddifferent data, but since I define separate files, there have 
been no errors.



2) When I define OD for a via, then I design the Pad accordingly. I would 
never allow the PCB House to change Pad sizes, tracewidth or Stack-up 
without prior notice and my written conformation. That’s one of the 
important notes in my specification.

But you are correct that by just defining the drills to be OD without taking 
care of the Pads can result in Problems.



BR

Gert





----------------------------------------

Absender ist HARTING KGaA; Marienwerderstraße 3, D-32339 Espelkamp;
Registergericht: Bad Oeynhausen; Register-Nr.: HRB 8809; Vorsitzender des
Aufsichtsrats: Dipl.-Kfm. Jörg Selchow; persönlich haftende 
Gesellschafter:
Dipl.-Kfm. Dr.-Ing. E.h. Dietmar Harting, Philip F.W. Harting, Maresa 
Harting-Hertz; HARTING WiMa AG (Luxemburg) & Co. KG, HARTING Beteiligungs 
GmbH & Co. KG; Generalbevollmächtigte Gesellschafterin: Dipl.-Hdl. Margrit 
Harting



-----Ursprüngliche Nachricht-----

Von: Alexander Ippich [mailto:alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx
<alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx>]

Gesendet: Mittwoch, 6. Januar 2016 10:29

An: Havermann, Gert; SI

Cc: Alexander Ippich

Betreff: AW: [SI-LIST] AW: Re: AW: AW: Re: How to specify via hole sizes



Gert,



Agree with most of your statements. But wanted to state two additions /

modifications:



1) generating two drill files, one for outer diamteter (drilled hole size) 
and one for inner diameter (finished hole size).

I would discourage this. As both files should show the same x/y-coordinates, 
why have them twice? Typically the hole sizes are listed in a table on the 
fab drawing. My recommendation would be to use only one drill file and have 
both, ID and OD in the drill table on the fab drawing where needed. For 
those tools, where it is not necessary, just state ID.
The same table would also show the diameter tolerances, making it very easy 
for the PCB shop to understand your requirements.



2) definining OD to control capacitive load Please be aware, that (if not 
explicitly forbidden) many PCB shops will adapt the antipad sizes to 
optimize their process. The larger the antipads, the less risk for a PWR/GND 
to via short. On the other hand, the smaller the antipads, the larger the 
copper web inbetween the vias of an array component. Also, most PCB shops 
control the feature sizes for signal layers but for PWR/GND layers, very 
often it is only checked, that there are no copper residues / shorts. So 
clerances tend to be larger than nominal.

So if you define the drill bit but don't take care about the antipad sizes 
(in the finished board), this will not help.



Best regards,

alex



----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Alexander Ippich

Senior Signal Integrity Engineer

OEM Marketing Europe



Tel.:    +49 170 / 63 68 571

e-mail:  alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx



web:     www.isola-group.com







-----Ursprüngliche Nachricht-----

Von: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
<si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx>] Im Auftrag von Havermann, Gert

Gesendet: January 06, 2016 09:47 AM

An: 'SI'

Betreff: [SI-LIST] AW: Re: AW: AW: Re: How to specify via hole sizes



Happy new year everyone.

Back to the initial question I would like to add that there are very good 
reasons to define the inner diameter, and that’s why this has become 
widely accepted practice (unfortunately it isn't standardized, thus you have 
to make shure to specify it in the fab notes). Press-Fit connections (aka 
compliant pin, aka eye of a needle pin) need a tight tolerance inner 
diameter of the via.

For impedance controlled vias I prefer to define the drillbit diameter as 
this is important for the capacitive load of the via. When I have both in 
the same design, then I create two separate drillfiles and drilltables and 
define one to be ID and the other to be OD (same Documentation process as 
for HDI). Every EDA tool can do this.



BR

Gert





----------------------------------------

Absender ist HARTING KGaA; Marienwerderstraße 3, D-32339 Espelkamp;

Registergericht: Bad Oeynhausen; Register-Nr.: HRB 8809; Vorsitzender des

Aufsichtsrats: Dipl.-Kfm. Jörg Selchow; persönlich haftende 
Gesellschafter:

Dipl.-Kfm. Dr.-Ing. E.h. Dietmar Harting, Philip F.W. Harting, Maresa 
Harting-Hertz; HARTING WiMa AG (Luxemburg) & Co. KG, HARTING Beteiligungs 
GmbH & Co. KG; Generalbevollmächtigte Gesellschafterin: Dipl.-Hdl. Margrit 
Harting



-----Ursprüngliche Nachricht-----

Von: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
<si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx>] Im Auftrag von Lee Ritchey

Gesendet: Dienstag, 5. Januar 2016 18:11

An: alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx; 'Istvan Nagy'; saardrimer@xxxxxxxxx

Cc: 'SI'; 'Jeff Loyer'

Betreff: [SI-LIST] Re: AW: AW: Re: How to specify via hole sizes



My fabricators always add thieving to even out the plating in holes that are 
close together and far apart.  I don't have problems with large variations 
in plating thickness.



-----Original Message-----

From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
<si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx>] On Behalf Of Alexander Ippich

Sent: Monday, January 4, 2016 11:17 PM

To: Istvan Nagy <buenoshun@xxxxxxxxx>; Lee Ritchey 
<leeritchey@xxxxxxxxxxxxx>; saardrimer@xxxxxxxxx

Cc: SI <si-list@xxxxxxxxxxxxx>; Jeff Loyer <jeff.loyer@xxxxxxxxxx>; 
Alexander Ippich <alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx>

Subject: [SI-LIST] AW: AW: Re: How to specify via hole sizes



Hi Istvan,



Without knowing more about the particular process that European PCB shop was 
using, it is very hard to tell, what exactly they did. They may have used a 
double pass plating process, where the small vias got plated twice and the 
larger vias plated only once (by drilling them between the 1st and 2nd 
plating step). But I would not understand why anyone would do this.



All PCB shops are driven by cost, cost, cost. So they try to use the most 
cost effective process. Any additional process steps, longer plating 
exposure times,... cost more money, so everybody tries to avoid them.



As explained in my original statement, it is most difficult to get the 
copper in the small vias. The larger vias are easier (unless we talk about a 
single, isolated small hole compared to a large number of bigger holes that 
are very close together). So PCB shops will try to get enough copper in the 
small holes (to satisfy OEM specs regarding Cu plating). This typically 
automatically guarantees that enough copper is in the larger holes.



One limitation are larger press fit holes with very tight tolerances. With 
this approach, the plating in the larger holes may already exceed what is 
acceptable for FHS minimum sizes. Because of this, it may be necessary to 
use a special plating process that limits the plating into the larger 
pressfit holes but still get enough copper in the small via holes.



But then again, after 20 years on the PCB manufacturing side, I can 
definitively say, we always had less copper in small vias compared to large 
PTHs.



Best regards,

alex



----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Alexander Ippich

Senior Signal Integrity Engineer

OEM Marketing Europe



Tel.:    +49 170 / 63 68 571

e-mail:  alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx



web:     www.isola-group.com







-----Ursprüngliche Nachricht-----

Von: Istvan Nagy [mailto:buenoshun@xxxxxxxxx ;<buenoshun@xxxxxxxxx>]

Gesendet: January 05, 2016 04:58 AM

An: Lee Ritchey; alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx; saardrimer@xxxxxxxxx

Cc: 'SI'; 'Jeff Loyer'

Betreff: Re: [SI-LIST] AW: Re: How to specify via hole sizes



Hi,



Several years ago I was working in Europe and with local PCB fabs. One of 
them told me that data with the thinner hole more copper. I didn't 
misunderstand it.

Today I asked my current Taiwanese fab and they said:

10mil-drill vias: copper thickness is 1.0mil, larger PTH holes: copper 
thickness is 1.1mil.

Either the data was inaccurate (I doubt it) or their process is different.



Regards,

Istvan Nagy



-----Original Message-----

From: Lee Ritchey

Sent: Monday, January 04, 2016 9:00 AM

To: alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx ; buenoshun@xxxxxxxxx ; 
saardrimer@xxxxxxxxx

Cc: 'SI' ; 'Jeff Loyer'

Subject: RE: [SI-LIST] AW: Re: How to specify via hole sizes



Well said!



-----Original Message-----

From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
<si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx>] On Behalf Of Alexander Ippich

Sent: Sunday, January 3, 2016 11:47 PM

To: buenoshun@xxxxxxxxx; saardrimer@xxxxxxxxx; Lee Ritchey < 
leeritchey@xxxxxxxxxxxxx>

Cc: SI <si-list@xxxxxxxxxxxxx>; Jeff Loyer <jeff.loyer@xxxxxxxxxx>; 
Alexander Ippich <alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx>

Subject: [SI-LIST] AW: Re: How to specify via hole sizes



Istvan,



This looks like some wrong information. Smaller vias are always getting less 
copper plating than larger vias (in the same plating step). Think about the 
electrical fields in a narrow tunnel that has metalized side walls. You will 
get a much lower current density in the small vias, and as a result less 
plating deposition. In addition, the exchange of the plating fluid is worse 
in small vias.



Bottom line, if small and large vias are plated in the same step, PCB 
manufacturers will adapt their plating process to get the minimum copper 
requirement fulfilled for the small vias and you will see thicker copper in 
the larger vias.



And as Lee already pointed out, there are some fabricators that have better 
uniformity and some with worse uniformity. Design is already playing a role 
(dense areas get less copper than isolated features) and there are ways to 
optimize like thieving patterns.



But in general, if somebody is claiming more copper in small vias and less 
copper in large vias, something is very very strange (unless you talk about 
copper filling of vias).



Best regards,

alex



----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Alexander Ippich

Senior Signal Integrity Engineer

OEM Marketing Europe



Tel.:    +49 170 / 63 68 571

e-mail:  alexander.ippich@xxxxxxxxxxxxxxx



web:     www.isola-group.com









-----Ursprüngliche Nachricht-----

Von: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx
<si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx>] Im Auftrag von Istvan Nagy

Gesendet: December 30, 2015 10:46 PM

An: saardrimer@xxxxxxxxx; Lee Ritchey

Cc: SI; Jeff Loyer

Betreff: [SI-LIST] Re: How to specify via hole sizes



Different hole sizes get different amount of copper. One fab told me that 
with their process the smallest via holes get 2mils on the walls, while the 
larger holes get only 1mil.

Regards, Istvan Nagy, mobile



*** Sent from my BLU smartphone device *** On Dec 30, 2015 9:04 AM, Lee 
Ritchey <leeritchey@xxxxxxxxxxxxx> wrote:



I always  specify drill size.  If there is a hole that requires a

finished hole size, I add 4 mils to get the drill size.  This allows a

minimum of 1 mil copper in the hole wall which is what most of require.

Works great!



-----Original Message-----

From: si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx

[mailto:si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx ;<si-list-bounce@xxxxxxxxxxxxx>]
On
Behalf Of saar drimer

Sent: Tuesday, December 29, 2015 12:55 PM

To: buenoshun@xxxxxxxxx

Cc: SI <si-list@xxxxxxxxxxxxx>; Jeff Loyer <jeff.loyer@xxxxxxxxxx>

Subject: [SI-LIST] Re: How to specify via hole sizes



This is a great example where tools actively limit design creativity.

What possibly led to a situation where only specifying one dimension

is satisfactory? This isn't a manufacturing limitation.

It's worse when you want to do something more creative, like having

vias that have different ODs for each layer. I've done this for visual

reasons (using PCBmodE where vias are components), and I'm not sure

there's a legitimate functional reason to do that (is there?)



Cheers,

Saar.









On Tuesday, December 29, 2015, Istvan Nagy <buenoshun@xxxxxxxxx> wrote:



Jeff,

most fabs will manufacture to your ID or OD if you tell them which

one you want. The design tools like allegro and altium works best

wit OD, and you can only specify one or the other. Tools drill file

formats and drill tables only support one diameter per hole. For

designing better use OD as it helps the drc to make sure no pads

drilled away and no drill to xx clearances were violated. The wall

thickness depends on the fab and the hole size, an even the same fab

will give you different numbers each time.

i think the safest is to specify OD and use worst case thin for PI

while worst case thick wall for PTH component pins.

Regards, Istvan, mobile



*** Sent from my BLU smartphone device *** On Dec 29, 2015 11:15 AM,

Jeff Loyer <jeff.loyer@xxxxxxxxxx <javascript:;>>

wrote:



One thing that has bothered me forever is the ambiguity in

specifying via hole sizes.  To my mind, there are instances where

I might want to carefully specify either, or both of, the outer

and inner diameters

(O.D.,

I.D., respectively) of the via Ã¢â‚¬Å“column”.  But, that
seems

difficult (if

not

impossible) to do with current common drill specifications (what a

“finished hole size” is seems to depend on context,
some folks

enter the approximate drill size here).  Can folks tell me how

they ensure they get the correct diameters for the following cases:

1)      Signal integrity: I care about the O.D.  This is going to

be

(approximately) the size of actual drill used.



2)      Mounting holes: I care about the O.D.  This is going to be

(approximately) the size of actual drill used.



3)      Press Fit connectors: I care about the I.D.  This is the

actual drill size minus plating thickness.



4)      Power Integrity: I care about both, I want to know the

total

copper

connecting my layers.







What does your drill chart look like that ensures you get what you

need?

I’ve used Ã¢â‚¬Å“drill size” with some tolerance plus
a

“finished hole size”

with

its tolerance, but that seems ambiguous.  At this point, I think

we need

to

specify a Ã¢â‚¬Å“hole diameter” with a corresponding
tolerance, and

a plating thickness range.  While I would prefer to specify both O.D.

and I.D.,

each

with its corresponding tolerance, I’m told that folks in
the

industry

won’t

know what I’m talking about if we do it that way.  What has

worked best

for

folks?







Also, if someone has a key contact within IPC that I should be

talking

to,

I welcome that information too (please send it to me only to limit

unwanted

distribution of anyone’s e-mail).







Thanks,



*Jeff Loyer*



Signal and Power Integrity Product Manager, Altium



------------------------------------------------------------------

To unsubscribe from si-list:

si-list-request@xxxxxxxxxxxxx <javascript:;> 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 <javascript:;> 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,

2-----------------------------------------------------------------

-

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





------------------------------------------------------------------

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

------------------------------------------------------------------
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:

  • » [SI-LIST] There are not 2, there are six ... How to specify via hole sizes - Walter Katz