Стриплайн против Микрострипа: Различия в трассировке печатных плат и рекомендации

Дорожки на печатной плате получают два возможных названия в зависимости от их расположения в стеке печатной платы: стриплайны и микрополоски. На печатной плате стриплайн и микрополоска представляют собой две различные структуры передачи сигналов, используемые в разводке печатной платы. Микрополоски и стриплайны также бывают сопланарными и дифференциальными, и каждый из этих видов имеет определенные преимущества при использовании для сигналов высокой скорости или высокой частоты. Если вы ищете подробное сравнение микрополосок и стриплайнов в разводке печатной платы, я представлю преимущества каждого стиля трассировки, как они используются в разводке и трассировке печатных плат высокой скорости.

Прежде чем начать, важно знать, что основным фактором, создающим различия между микрополосками и стриплайнами, является их расположение в стеке печатной платы. Для стриплайна, размещенного внутри стека печатной платы, дорожка полностью подвергается воздействию диэлектрического материала, и свойства материала диэлектрика будут оказывать большее влияние на сигнал, распространяющийся вдоль стриплайна. Мы обсудим основы стриплайнов и микрополосок ниже, и, надеюсь, вы сможете понять, почему возникают определенные различия в этих двух стилях трассировки дорожек.

Стриплайны и микрополоски - что это такое?

Стриплайны и микрополоски являются типами линий передачи на печатных платах в компоновке схемы. Эти типы дорожек не только должны передавать высокоскоростные сигналы, они могут передавать любые медленные или постоянные сигналы, или сигналы высокой частоты. Цель проектирования стриплайна или микрополоски - сначала определить, нужен ли целевой импеданс, а затем определить ширину дорожки, которая обеспечит достижение целевого значения импеданса. Нормальным целевым импедансом является 50 Ом для однопроводных дорожек, но он может отличаться в зависимости от используемого интерфейса или стандарта сигнализации в ваших компонентах.

Основное отличие между этими типами дорожек заключается в их расположении на печатной плате: микрополоски находятся на поверхностном слое, в то время как стриплайны расположены на внутреннем слое между двумя опорными плоскостями. Расположение опорных плоскостей важно, поскольку именно это и делает дорожку микрополоской или стриплайном. В современных конструкциях лучше всего использовать эти конфигурации для маршрутизации высокоскоростных сигналов, поскольку опорные плоскости внутри стека слоев будут изолировать сигналы на разных слоях друг от друга. Если не все работает на низкой скорости, лучше не размещать два слоя сигналов рядом в стеке слоев печатной платы, а вместо этого сосредоточиться на проектировании стека для использования микрополосок и стриплайнов.

В терминах производства процессы, в целом, одинаковы: покрытие фоторезистом, экспонирование и травление. Полученный разработанный слой будет включен в стек слоев так же, как и любой другой слой в печатной плате. Дополнительные затраты на изготовление стриплайнов возникают из-за того, что стриплайны существуют только в многослойных печатных платах, так что дополнительные затраты связаны с этапами сборки, необходимыми для создания стека, а не с процессом травления, используемым для формирования самих стриплайнов.

Примеры стилей маршрутизации стриплайнов и микрополосковых линий

Ниже приведены некоторые примеры техник маршрутизации стриплайнов и микрополосковых линий, а также некоторые их основные характеристики:

1. Микрополосковая линия. Линии передачи, которые прокладываются на внешних слоях, называются микрополосковыми линиями. Они всегда прокладываются над большой опорной плоскостью на соседнем слое.

2. Микрополосковая линия с краевой связью. Это относится к двум микрополосковым линиям, проложенным параллельно, которые используются для маршрутизации дифференциальных пар. Это та же структура, что и в обычных микрополосковых линиях.

3. Симметричный стриплайн. Эти дорожки прокладываются на внутренних слоях между двумя опорными плоскостями. Симметричный стриплайн расположен центрально между двумя опорными плоскостями, также просто называемый "стриплайн".

4. Асимметричный стриплайн.Хотя по структуре похож на симметричную полосковую линию, проводник не расположен центрально между двумя опорными плоскостями.

5. Краевая полосковая линия. Как и краевые микрополоски, эти проводники прокладываются параллельно и обычно используются как дифференциальные пары. Эти проводники могут быть симметричными или асимметричными.

6. Полосковая линия с широкосторонним соединением. Этот метод также используется для прокладки дифференциальных пар на внутренних слоях, но пары укладываются одна на другую, а не рядом друг с другом.

7. Встроенная микрополоска. Встроенные микрополоски на самом деле не используются в современных печатных платах, за исключением некоторых HDI плат. В этом случае, поскольку две группы проводников могут быть размещены на двух верхних слоях, проводники могут не передавать высокоскоростные сигналы, вместо этого они используются для медленных GPIO. Однако модель импеданса и потерь для этого типа прокладки может быть использована для изучения влияния паяльной маски на микрополоску.

Каждая из этих конфигураций может быть размещена в копланарной конфигурации, где земля заливается вокруг проводников для установления импеданса до желаемого значения, а также для обеспечения некоторой защиты вокруг проводника на определенных РЧ частотах. Ниже приведено изображение, показывающее геометрию, используемую в этих конфигурациях проводников.

Геометрия каждого типа дорожки определяет ее импеданс. Для расчета импеданса этих типов дорожек также используются слой печатной платы, по которому прокладывается линия передачи, и диэлектрическая постоянная материалов печатной платы. Существует множество калькуляторов импеданса с моделями стриплайна и микрополоски, доступных для выполнения этих расчетов. Чтобы увидеть, как рассчитывается импеданс и быстро оценить импеданс дорожки, вы можете использовать одно из наших приложений-калькуляторов:

• Калькулятор импеданса микрополоски
• Калькулятор импеданса стриплайна
• Калькулятор дифференциального импеданса микрополоски
• Калькулятор дифференциального импеданса стриплайна

Если вам нужны более точные расчеты, и вы хотите учесть более сложные проблемы, такие как шероховатость меди, вам потребуется более продвинутый калькулятор. Лучшее программное обеспечение ECAD будет включать в себя модель на основе решателя поля, которая может выполнять эти расчеты за вас, пока вы формируете ваш стек.

Сравнение стриплайнов и микрополосок

Поскольку эти варианты прокладки дорожек являются стандартным способом маршрутизации плат для современной электроники, каковы относительные преимущества этих типов дорожек печатных плат? Электромагнитное поле вокруг стриплайнов и микрополосок определяет, как передвигающийся сигнал взаимодействует с окружающим диэлектрическим материалом, что, в свою очередь, определяет количество потерь и излучения от структуры. В таблице ниже сравниваются эти характеристики для стриплайнов и микрополосок.

Я надеюсь, что этот учебник по полосковым линиям и микрополоскам поможет развеять некоторые заблуждения о том, как спроектированы эти стили трассировки. Самое важное, что нужно помнить, это то, что эти дорожки не обязательно должны использоваться только в высокоскоростных платах, вы можете воспользоваться преимуществами экранирования, предоставляемыми опорными плоскостями, для любого типа сигнала.

Когда вы ищете лучший пакет программного обеспечения ECAD для расчета импеданса трасс для стриплайнов и микрополосков, используйте Менеджер стека слоев и функции трассировки печатных плат в Altium Designer^®. Интегрированный движок проектных правил и лучшие в отрасли функции трассировки гарантируют, что ваши трассы всегда будут точно размерены и размещены на вашей плате. Когда вы закончили проектирование и хотите отправить файлы вашему производителю, платформа Altium 365^™ упрощает сотрудничество и обмен проектами.

Мы только коснулись поверхности возможностей Altium Designer на Altium 365. Начните свою бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.