マイクロストリップとストリップライン
マイクロストリップとストリップラインは、PCB設計における2つの主要な伝送線路構造です。マイクロストリップは製造や探査が容易ですが、ストリップラインはシールド性が高く、放射損失が小さくなります。適切な選択は、周波数、絶縁要件、およびPCB層の予算によって異なります。
マイクロストリップ
マイクロストリップはPCBの外層にある導体で、その下にグランドプレーンがあり、基板の誘電体によって分離されています。電界の一部はトレース上方の空気中に広がっているため、実効誘電率は基板よりも低くなります。
Advantages
- プロービングやリワークのためのアクセスが容易
- 製造コストの削減 — 外側の層、埋め込みビアは不要
- 部分的な空気場による高周波での誘電損失の低減
- エンドローンチコネクタとのマッチングが容易
Disadvantages
- ストリップラインよりも放射性が高く、上部はシールドされていません
- 外部フィールドからの結合や干渉の影響を受けやすい
- 実効誘電率は周波数によって変化する (分散)
- ソルダーマスクの厚さに対する高いインピーダンス感度
When to use
プロービングアクセスが必要な外層のRFトレースにはマイクロストリップを使用し、コネクタは外層に着地し、EMIシールドはボードまたはエンクロージャレベルで処理されます。
ストリップライン
ストリップラインは、PCBスタックアップ内の2つのグランドプレーンの間に埋め込まれた導体です。電界は誘電体に完全に封じ込められているため、周波数的に安定した特性インピーダンスを明確に定義できます。
Advantages
- 完全シールド — 放射と隣接層への結合を最小限に抑える
- 安定したインピーダンス — 空気誘電体インターフェースなし、分散なし
- 高感度の RF 信号を使用する高密度設計に適しています
- 隣接線間のクロストークを低減
Disadvantages
- 少なくとも 4 層の PCB が必要 — コストが増える
- 直接検査できない — テストビアが必要
- 同じ周波数でマイクロストリップよりも高い誘電損失
- ビア遷移によって寄生インダクタンスと反射が増える
When to use
絶縁を必要とする高周波信号 (PLL、クロック、RF 分配)、感度の高い差動ペア、および放射したり干渉を受けたりしてはならないトレースには、ストリップラインを使用してください。
Key Differences
- ▸マイクロストリップは外側のPCB層にあり、ストリップラインはグランドプレーンの間に埋め込まれています
- ▸ストリップラインは電磁波を完全に遮蔽します。マイクロストリップは上部が開いていて放射します。
- ▸マイクロストリップは部分的なエア界面により誘電損失が低く、ストリップラインは安定したδrを備えています
- ▸ストリップラインには4層以上のPCBが必要です。マイクロストリップは2層基板で動作します
- ▸マイクロストリップはプロービングに使用できます。ストリップラインにはテストビアが必要です
Summary
コスト重視の設計、外層コネクタ、およびプロービングアクセスが必要な場合には、マイクロストリップをお選びください。高周波アイソレーション、高感度信号、および EMI とクロストークの制御が必要な高密度の多層基板には、ストリップラインを選択してください。多くのRF PCB設計では、マイクロストリップをコネクタに、ストリップラインを内部配線に使用しています。
Frequently Asked Questions
10 GHz で損失が小さいのはマイクロストリップとストリップラインのどちらですか。
マイクロストリップは、フィールドの一部が空気中を伝わる（μrが低い）ため、通常、高周波での総損失が低くなり、誘電損失が減少します。ただし、マイクロストリップの場合、放射損失は周波数が高くなるにつれて増加します。ストリップライン損失の大部分は PCB 材料の誘電損失です。
マイクロストリップは77 GHzで使用できますか？
はい。ただし、表面の粗さ、ソルダーマスクの取り外し、コネクタの遷移には十分注意してください。20 GHz を超えると、銅の表面粗さが大きな損失要因になります。マイクロストリップには、通常 10 GHz を超える低損失ラミネート (Rogers、Isola) が必要です。
コプレーナ導波管 (CPW) とは？
CPWは、同じ層のマイクロストリップトレースの両側にグランドプレーンを追加します。これにより、外層に留まりながらマイクロストリップよりも優れたシールドが得られます。これは、RF IC、アンテナフィード、および高周波 PCB で使用されるハイブリッドアプローチです。
マイクロストリップとストリップラインを切り替えるにはどうすればいいですか？
ビアを使用してレイヤー間を遷移します。ビアの直径、ドリル、パッドのサイズは、寄生容量とインダクタンスを最小限に抑えるように注意深く設計する必要があります。共振を避けるために、10 GHz 以上ではバックドリル (ビア・スタブの取り外し) が必要になることがよくあります。