I progettisti possono realizzare circuiti stampati (PCB) con un numero dispari di strati. Se il routing non richiede uno strato aggiuntivo, perché utilizzarlo? Ridurre il numero di strati non renderebbe il circuito stampato più sottile? Se il circuito stampato avesse uno strato in meno, il costo non sarebbe inferiore? Tuttavia, in alcuni casi, l'aggiunta di uno strato extra può effettivamente ridurre i costi.

Struttura del circuito stampato

I circuiti stampati hanno due strutture diverse: struttura a nucleo e struttura a lamina.
 
Nella struttura a nucleo, tutti gli strati conduttivi del circuito stampato sono rivestiti sul materiale del nucleo; nella struttura a lamina, solo lo strato conduttivo interno del circuito stampato è rivestito sul materiale del nucleo, mentre lo strato conduttivo esterno è costituito da un dielettrico rivestito di lamina. Tutti gli strati conduttivi sono uniti tra loro tramite un dielettrico utilizzando un processo di laminazione multistrato.  
Il materiale di base è il circuito stampato rivestito con lamina su entrambi i lati, prodotto in fabbrica. Poiché ogni nucleo ha due lati, quando completamente sfruttato, il numero di strati conduttivi del PCB è pari. Perché non utilizzare la lamina su un lato e la struttura del nucleo sull'altro? I motivi principali sono: il costo del PCB e la curvatura del PCB.  
       

Vantaggio in termini di costi dei circuiti stampati a strati pari

Poiché vi è uno strato dielettrico e di lamina in meno, il costo delle materie prime per i PCB con un numero dispari di strati è leggermente inferiore a quello dei PCB con un numero pari di strati. Tuttavia, il costo di lavorazione dei PCB con un numero dispari di strati è significativamente più elevato rispetto a quello dei PCB con un numero pari di strati. Il costo di lavorazione dello strato interno è lo stesso, ma la struttura lamina/nucleo aumenta notevolmente il costo di lavorazione dello strato esterno.  
I PCB a strati dispari richiedono un processo di incollaggio dello strato centrale laminato non standard, basato sul processo di struttura del nucleo. Gli impianti che aggiungono la lamina esterna alla struttura del nucleo registreranno una produttività inferiore rispetto a quelli che la aggiungono all'interno della struttura del nucleo. Il nucleo esterno richiede un'ulteriore lavorazione prima che la laminazione possa essere incollata, il che aumenta il rischio di graffi ed errori di incisione sullo strato esterno.  
 
       

La struttura bilanciata evita la flessione

Il motivo principale per cui è sconsigliabile progettare PCB con un numero dispari di strati è il seguente: i circuiti stampati con un numero dispari di strati tendono a piegarsi. Quando il PCB si raffredda dopo il processo di incollaggio dei circuiti multistrato, le diverse tensioni di laminazione delle strutture del nucleo e della lamina possono causare la deformazione del PCB. Con l'aumentare dello spessore del circuito, aumenta anche il rischio di flessione di un PCB composito con due strutture diverse. La chiave per eliminare la flessione del circuito stampato è utilizzare una stratificazione bilanciata.  
Sebbene i PCB piegati entro certi limiti soddisfino i requisiti di specifica, l'efficienza della successiva lavorazione risulterà ridotta, con conseguente aumento dei costi. Poiché l'assemblaggio richiede attrezzature e processi speciali, la precisione del posizionamento dei componenti si riduce, compromettendo quindi la qualità.  
       

Utilizzare un PCB con strati di numero pari

Quando nel progetto di un PCB sono presenti strati dispari, è possibile utilizzare i seguenti metodi per ottenere un impilamento bilanciato, ridurre i costi di produzione del PCB ed evitare la flessione del circuito stampato. I metodi seguenti sono elencati in ordine di preferenza.  
Un livello di segnale e sfruttarlo. Questo metodo può essere utilizzato se il PCB è progettato con un numero pari di strati di alimentazione e un numero dispari di strati di segnale. Gli strati aggiunti non aumentano i costi, ma possono ridurre i tempi di consegna e migliorare la qualità del PCB.  
Aggiungere un ulteriore piano di alimentazione. Questo metodo può essere utilizzato se il PCB è progettato con un numero dispari di strati di alimentazione e un numero pari di strati di segnale. Un modo semplice per farlo è aggiungere uno strato di massa al centro della pila senza modificare altre impostazioni. Per prima cosa, disporre gli strati dispari sul PCB, quindi copiare gli strati di massa al centro e contrassegnare gli strati rimanenti. Questa soluzione offre le stesse caratteristiche elettriche di una lamina ispessita.  
Aggiungere uno strato di segnale vuoto vicino al centro della pila di circuiti stampati. Questo approccio riduce al minimo lo squilibrio della pila e migliora la qualità del PCB. Instradare prima gli strati dispari, quindi aggiungere uno strato di segnale vuoto ed etichettare gli strati rimanenti. Utilizzato nei circuiti a microonde e nei circuiti a media misti (mezzi con diverse costanti dielettriche).  
       

Vantaggi dei PCB impilati bilanciati

Basso costo, non si piega facilmente, riduce i tempi di consegna e garantisce la qualità.