스트라이프라인 대 마이크로스트립: PCB 라우팅 차이점 및 지침

PCB 스택업에서의 위치에 따라 PCB의 트레이스는 스트립라인과 마이크로스트립이라는 두 가지 가능한 이름을 가집니다. PCB에서 스트립라인과 마이크로스트립은 PCB 레이아웃에서 사용되는 두 가지 다른 전송선 구조입니다. 마이크로스트립과 스트립라인은 공통면과 차동의 다양한 형태로 제공되며, 이 모든 것들은 고속 또는 고주파 신호에 사용될 때 특정한 장점을 가집니다. 고속 PCB 레이아웃 및 라우팅에서 사용될 때 각 라우팅 스타일의 장점을 비교하여 마이크로스트립과 스트립라인에 대한 철저한 비교를 찾고 있다면, 저는 여기서 각각의 라우팅 스타일의 장점을 제시할 것입니다.

시작하기 전에, 마이크로스트립과 스트립라인 사이의 차이를 만드는 주요 요소가 PCB 스택업에서의 위치라는 것을 알아두는 것이 중요합니다. PCB 스택업 내부에 배치된 스트립라인의 경우, 트레이스는 유전체 재료에 완전히 노출되며, 유전체의 재료 특성이 스트립라인을 따라 전파되는 신호에 더 큰 영향을 미칠 것입니다. 아래에서 스트립라인과 마이크로스트립의 기본 사항을 논의할 것이며, 이 두 트레이스 라우팅 스타일에서 특정 차이가 발생하는 이유를 이해할 수 있기를 바랍니다.

스트립라인과 마이크로스트립 - 그것들은 무엇인가?

스트립라인과 마이크로스트립은 회로 기판 레이아웃에서 PCB 전송선의 유형입니다. 이러한 유형의 트레이스는 고속 신호를 전달하는 것뿐만 아니라, 느린 신호나 직류 신호, 또는 고주파 신호를 전달할 수 있습니다. 스트립라인이나 마이크로스트립을 설계할 때의 목표는 먼저 목표 임피던스가 필요한지 결정한 다음, 트레이스 임피던스가 목표 값을 달성하도록 트레이스 폭을 결정하는 것입니다. 목표 임피던스는 일반적으로 단일 종단 트레이스의 경우 50 옴이지만, 사용하는 구성 요소의 인터페이스나 신호 표준에 따라 다를 수 있습니다.

이러한 유형의 트레이스 사이의 주요 차이점은 PCB 내의 위치입니다: 마이크로스트립은 표면층에 있고, 스트립라인은 두 개의 참조 평면 사이의 내부층에 있습니다. 참조 평면의 배치는 마이크로스트립이나 스트립라인 트레이스를 만드는 데 중요합니다. 현대의 설계에서는 층 스택 내부의 참조 평면이 서로 다른 층의 신호를 격리하기 때문에 고속 신호를 라우팅하기 위해 이러한 구성을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 모든 것이 저속으로 작동하는 것이 아니라면, PCB 층 스택업에서 두 신호 층을 인접하게 두는 것은 피하고 대신 마이크로스트립과 스트립라인을 가능하게 하는 스택업 설계에 집중하는 것이 가장 좋습니다.

제조 측면에서 관련된 과정은 기본적으로 동일합니다: 포토레지스트를 코팅하고, 노출시키고, 식각합니다. 개발된 층은 PCB의 다른 층처럼 층 구성에 통합됩니다. 스트립라인 제작에 드는 추가 비용은 스트립라인이 다층 PCB에서만 존재하기 때문에 발생하며, 추가 비용은 실제 스트립라인을 형성하는 식각 과정이 아닌 층 구성을 구축하는 데 필요한 조립 단계에서 발생합니다.

스트립라인 및 마이크로스트립 라우팅 스타일 예시

다음은 스트립라인 및 마이크로스트립 라우팅 기술의 몇 가지 예시와 그 기본적인 특성입니다:

1. 마이크로스트립. 외부 층에 라우팅된 전송선을 마이크로스트립이라고 합니다. 이들은 항상 인접한 층에 있는 큰 참조면 위에 라우팅됩니다.

2. 엣지 커플드 마이크로스트립. 이는 병렬로 라우팅된 두 개의 마이크로스트립을 의미하며, 차동 쌍을 라우팅하는 데 사용됩니다. 이는 일반 마이크로스트립에서 사용되는 동일한 구조입니다.

3. 대칭 스트립라인. 이 트레이스들은 두 참조면 사이의 내부 층에 라우팅됩니다. 대칭 스트립라인은 두 참조면 사이 중앙에 위치하며, 단순히 "스트립라인"이라고도 합니다.

4. 비대칭 스트립라인.대칭 스트리플라인과 구조가 비슷하지만, 트레이스는 두 참조 평면 사이에 중앙에 위치하지 않습니다.

5. 엣지 커플드 스트리플라인. 엣지 커플드 마이크로스트립과 마찬가지로, 이 트레이스들은 평행하게 배선되며 보통 차동 쌍으로 사용됩니다. 이 트레이스들은 대칭적이거나 비대칭적일 수 있습니다.

6. 브로드사이드 커플드 스트리플라인. 이 기술은 내부 레이어에서 차동 쌍을 배선하는 데에도 사용되지만, 쌍이 나란히 배선되는 대신 서로 위에 쌓입니다.

7. 임베디드 마이크로스트립. 임베디드 마이크로스트립은 현대 PCB에서는 거의 사용되지 않지만, 일부 HDI PCB에서는 사용됩니다. 이 경우, 상위 두 레이어에 두 그룹의 트레이스가 배치될 수 있기 때문에, 트레이스는 고속 신호를 전달하지 않고, 대신 느린 GPIO용으로 사용될 수 있습니다. 그러나, 이러한 라우팅 유형에 대한 임피던스 및 손실 모델은 마이크로스트립에 솔더마스크의 영향을 검토하는 데 사용될 수 있습니다.

이들 각각은 공통 평면 구성에서 배치될 수 있으며, 이때 접지는 트레이스 주변에 부어져 원하는 값으로 임피던스를 설정하고 특정 RF 주파수에서 트레이스 주변에 일부 차폐를 제공합니다. 아래 이미지는 이러한 트레이스 구성에서 사용된 기하학적 형태를 보여줍니다.

각 유형의 트레이스의 기하학적 형태는 그 임피던스를 결정합니다. 전송선이 배치된 PCB의 레이어와 PCB 재료의 유전 상수도 이러한 유형의 트레이스의 임피던스를 계산하는 데 사용됩니다. 스트립라인과 마이크로스트립 모델을 사용하는 임피던스 계산기가 많이 있어 이러한 계산을 수행할 수 있습니다. 임피던스가 어떻게 계산되는지 보고 트레이스 임피던스의 대략적인 추정치를 얻으려면 다음과 같은 계산기 애플리케이션 중 하나를 사용할 수 있습니다:

• 마이크로스트립 임피던스 계산기
• 스트립라인 임피던스 계산기
• 차동 마이크로스트립 임피던스 계산기
• 차동 스트립라인 임피던스 계산기

더 정확한 계산을 원하고 구리 거칠기와 같은 더 고급 문제를 고려하려면 더 고급 계산기가 필요합니다. 최고의 ECAD 소프트웨어는 스택업을 구축함에 따라 이러한 계산을 수행할 수 있는 필드 솔버 기반 모델을 포함할 것입니다.

스트립라인과 마이크로스트립 비교

이러한 트레이스 배치가 현대 전자 제품의 기판을 라우팅하는 표준 방법이므로, 이러한 유형의 PCB 트레이스의 상대적인 장점은 무엇일까요? 스트립라인과 마이크로스트립 주변의 전자기장은 여행 신호가 주변 유전체 재료와 상호 작용하는 방식을 결정하며, 이는 구조에서의 손실과 방사량을 결정할 것입니다. 아래 표는 스트립라인과 마이크로스트립의 이러한 특성을 비교합니다.

스트립라인과 마이크로스트립에 대한 이 튜토리얼이 이 라우팅 스타일이 어떻게 설계되는지에 대한 혼란을 명확히 해주기를 바랍니다. 기억해야 할 가장 중요한 점은 이 트레이스들이 고속 보드에서만 사용될 필요는 없으며, 어떤 유형의 신호에서든 참조 평면이 제공하는 차폐를 활용할 수 있다는 것입니다.

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