Les concepteurs peuvent créer des circuits imprimés (PCB) avec un nombre impair de couches. Si le routage ne nécessite pas de couche supplémentaire, pourquoi en utiliser une ? Réduire le nombre de couches ne rendrait-il pas le circuit imprimé plus fin ? Un circuit imprimé avec une couche en moins ne coûterait-il pas moins cher ? Pourtant, dans certains cas, l’ajout d’une couche supplémentaire peut effectivement réduire les coûts.

structure du circuit imprimé

Les cartes de circuits imprimés possèdent deux structures différentes : la structure du noyau et la structure de la feuille métallique.
 
Dans la structure à noyau, toutes les couches conductrices du circuit imprimé sont déposées sur le matériau du noyau ; dans la structure à feuille métallique, seule la couche conductrice interne du circuit imprimé est déposée sur le matériau du noyau, la couche conductrice externe étant un circuit imprimé diélectrique recouvert d'une feuille métallique. Toutes les couches conductrices sont liées entre elles par un diélectrique grâce à un procédé de lamination multicouche.  
Le matériau nucléaire est un circuit imprimé double face recouvert d'une feuille d'aluminium. Chaque noyau possédant deux faces, le nombre de couches conductrices du circuit imprimé est pair lorsque toutes les couches sont utilisées. Pourquoi ne pas utiliser une feuille d'aluminium sur une face et la structure du noyau sur l'autre ? Les principales raisons sont le coût du circuit imprimé et sa courbure.  
       

Avantage économique des circuits imprimés à couches paires

Du fait de la présence d'une couche diélectrique et d'une feuille de moins, le coût des matières premières des circuits imprimés à nombre impair de couches est légèrement inférieur à celui des circuits imprimés à nombre pair de couches. Cependant, le coût de fabrication des circuits imprimés à nombre impair de couches est nettement supérieur à celui des circuits imprimés à nombre pair de couches. Le coût de fabrication de la couche interne reste inchangé ; en revanche, la structure feuille/noyau augmente considérablement le coût de fabrication de la couche externe.  
Les circuits imprimés multicouches nécessitent un procédé de collage de la couche centrale laminée non standard, basé sur le procédé de fabrication de la structure centrale. Les usines qui ajoutent une feuille métallique à l'extérieur de la structure centrale constateront une baisse de productivité par rapport à celles qui utilisent uniquement la structure centrale. La couche externe du noyau requiert un traitement supplémentaire avant le collage de la lamination, ce qui augmente le risque de rayures et d'erreurs de gravure sur cette couche.  
 
       

Une structure équilibrée évite la flexion

La principale raison de ne pas concevoir de circuits imprimés avec un nombre impair de couches est la suivante : ces circuits ont tendance à se déformer. Lors du refroidissement du circuit imprimé après le processus de collage multicouche, les différentes tensions de stratification des structures du noyau et du film peuvent entraîner une déformation du circuit imprimé. Plus l'épaisseur du circuit imprimé augmente, plus le risque de déformation d'un circuit imprimé composite à deux structures différentes s'accroît. La solution pour éliminer la flexion du circuit imprimé réside dans l'utilisation d'un empilement équilibré.  
Bien que les circuits imprimés légèrement courbés répondent aux spécifications, l'efficacité des traitements ultérieurs s'en trouve réduite, entraînant une augmentation des coûts. L'assemblage nécessitant des équipements et des procédés spécifiques, la précision du placement des composants est moindre, ce qui compromet la qualité.  
       

Utilisez un circuit imprimé à couches paires.

Lorsque la conception d'un circuit imprimé comporte un nombre impair de couches, les méthodes suivantes permettent d'obtenir un empilement équilibré, de réduire les coûts de production et d'éviter la flexion des circuits imprimés. Ces méthodes sont présentées ci-dessous par ordre de préférence.  
Une couche de signal peut être exploitée. Cette méthode est applicable si le circuit imprimé comporte un nombre pair de couches d'alimentation et un nombre impair de couches de signal. L'ajout de ces couches n'entraîne pas de surcoût, mais permet de réduire les délais de livraison et d'améliorer la qualité du circuit imprimé.  
Ajoutez un plan de masse supplémentaire. Cette méthode est applicable si le circuit imprimé comporte un nombre impair de couches d'alimentation et un nombre pair de couches de signal. Une solution simple consiste à ajouter une couche de masse au centre de l'empilement sans modifier les autres paramètres. Commencez par disposer les couches impaires sur le circuit imprimé, puis copiez les couches de masse au centre et marquez les couches restantes. Ceci correspond aux caractéristiques électriques d'une feuille métallique épaissie.  
Ajoutez une couche de signal vierge près du centre de l'empilement du circuit imprimé. Cette méthode minimise le déséquilibre de l'empilement et améliore la qualité du circuit imprimé. Commencez par router les couches impaires, puis ajoutez la couche de signal vierge et étiquetez les couches restantes. Cette technique est utilisée dans les circuits micro-ondes et les circuits à milieux mixtes (milieux ayant des constantes diélectriques différentes).  
       

Avantages des circuits imprimés empilés équilibrés

Faible coût, difficile à plier, délai de livraison réduit et qualité garantie.