[SI-LIST] Re: Variation of PCB Dielectric Properties

  • From: "heyfitch" <dmarc-noreply@xxxxxxxxxxxxx> (Redacted sender "heyfitch" for DMARC)
  • To: "richard.allred@xxxxxxxxx" <richard.allred@xxxxxxxxx>
  • Date: Tue, 31 May 2016 00:46:22 -0700

Hi Richard -

I may not exactly be answering your question here..... 
The more you specify to a fab house the less you leave to chance.  You  can 
pick a specific dielectric from a menu of offerings with a known thickness and 
a RC (resin content).  The so called "pressed out  thickness" would depend on 
the % of copper fill. The default number is usually given for 50%, but you can 
ask a fab for the number for your design before you give'em a go. The trace 
width is what a fab adjusts to hit the target Z.  They don't tweak RC for this 
purpose.  Higher RC dielectric usually has lower Dk and higher Df.  Some 
dielectric vendors show explicitly in their datasheets the Dk values for each 
available option of RC.  The effective Df is very strongly affected by the 
choice of copper foil (RTF, VLP, HVLP).  That is if you roll the loss due to 
copper surface roughness into the dielectric's Df parameter.  It's not 
necessary to do so if you have built enough many coupons to unambiguously 
separate Df and copper surface roughness parameters in you simulation model (by 
way of deembeding generalized model s-parameters.) 

This is all good but here comes a reality check... 
I have seen internal data from a reputable fab of their own impedance coupon 
measurement. To my surprise, the impedance values were distributed almost 
uniformly between -10% and +10% of the target.  They did not show any outliers, 
which made me think the fab used this coupon measurement - one per panel - for 
sorting.  
With such a uniform distribution their yield must have been quite low. 

(For microstrips, the actual Z is also affected by the amount of over-plating 
and the solder mask, changing it by up to 3-4 Ohms.).  

To muddy up this already confusing picture, one should consider how fabs use 
Polar Instrument HW and SW - the de-facto standard with them - to determine 
impedance of a panel coupon, which leads to a systematic error.  But that is a 
whole other can of worms that I will not get into here.

My recommendation, if you asked for one, is to include you own connectorized 
coupons in your design, and measure them; then fit GMS-parameters with the 
model. And, yes, "waste" space on the panel for the coupons; this will make you 
many friends among project managers left and right. ;).  But, in the end, you 
will know exactly the impedance, the dielectric, and surface roughness model 
parameters.  If you stay with the same fab thru many designs - and avoid fab 
brokers - you may even collect useful data on how consistent this fab is.  

Best regards,
Vadim Heyfitch 

Sent from my phone 



On May 29, 2016, at 6:03, Richard Allred <richard.allred@xxxxxxxxx> wrote:

Greetings,
I am aware that typical PCB manufacturers usually guarantee some impedance
target (+/- 10 or 15%) for high speed traces and that they may use any
number of manufacturing controls to achieve this.  The result is that the
only way to know the geometric dimensions of a given sample is to
cross-section it.

What I am interested in is, what kind of variation can be expected in the
effective dielectric properties due to the PCB manufacturers tweaking of
the glass/resin ratio and the geometrical variation?  Is anyone aware of a
published study that reports this?

Kind regards,

Richard Allred
www.SiSoft.com


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