設計者は、奇数層のプリント基板（PCB）を設計することがあります。配線に余分な層が必要ないのであれば、なぜわざわざその層を使う必要があるのでしょうか？層数を減らせば基板は薄くなるのではないでしょうか？基板の層数が1つ減れば、コストは下がるのではないでしょうか？しかし、場合によっては、余分な層を追加することでコストを削減できることもあります。

回路基板の構造

回路基板には、コア構造とフォイル構造という2種類の構造がある。
 
コア構造では、回路基板のすべての導電層がコア材上にコーティングされています。一方、フォイル構造では、回路基板の内側導電層のみがコア材上にコーティングされ、外側導電層はフォイル被覆誘電体基板となっています。すべての導電層は、多層積層プロセスを用いて誘電体を介して接合されています。  
核となる材料は、工場で両面箔コーティングされた基板です。各コアは両面を持つため、完全に利用した場合、PCBの導電層の数は偶数になります。片面に箔を使用し、残りの面にコア構造を使用しないのはなぜでしょうか？主な理由は、PCBのコストとPCBの曲率です。  
       

均一層回路基板のコスト優位性

誘電体層と箔層が1層少ないため、奇数層基板の原材料費は偶数層基板よりも若干低くなります。しかし、奇数層基板の加工コストは偶数層基板よりも大幅に高くなります。内層の加工コストは同じですが、箔／コア構造のため外層の加工コストが大幅に増加します。  
奇数層基板は、コア構造プロセスに基づいた非標準的な積層コア層接合プロセスを必要とします。コア構造の外側に箔を追加する工場では、コア構造の場合と比較して生産性が低下します。外側のコアは、積層接合前に追加の処理が必要となるため、外層に傷やエッチングエラーが発生するリスクが高まります。  
 
       

バランスの取れた構造により、曲がりを防ぎます。

奇数層のプリント基板を設計しない方が良い最大の理由は、奇数層の回路基板は曲がりやすいからです。多層回路の接合工程後、基板が冷却される際に、コア層と箔層の積層張力の違いによって基板が反ってしまうことがあります。基板の厚みが増すほど、異なる構造を持つ複合基板の曲がりリスクは高まります。基板のたわみを解消する鍵は、バランスの取れた積層構造を採用することです。  
ある程度曲げられたプリント基板は仕様要件を満たすものの、その後の加工効率が低下し、コスト増につながります。また、組み立てには特殊な設備と工程が必要となるため、部品配置の精度が低下し、品質が損なわれることになります。  
       

偶数層のPCBを使用する

設計に奇数層のPCB層が含まれる場合、バランスの取れた積層を実現し、PCB製造コストを削減し、PCBの曲がりを回避するために、以下の方法を用いることができます。以下の方法は、推奨順に並べられています。  
信号層を追加して活用する。この方法は、PCBが偶数個の電源層と奇数個の信号層で設計されている場合に有効である。層を追加してもコストは増加せず、納期短縮とPCB品質の向上につながる。  
追加の電源プレーンを追加します。この方法は、PCBが奇数個の電源層と偶数個の信号層で設計されている場合に使用できます。これを行う簡単な方法は、他の設定を変更せずにスタックの中央にグランド層を追加することです。まず、PCBに奇数番目の層を配置し、次に中央のグランド層をコピーして、残りの層をマークします。これは、厚みのある箔と同じ電気的特性です。  
基板積層構造の中央付近にブランク信号層を追加します。この方法により、積層構造の不均衡を最小限に抑え、基板の品質を向上させます。まず奇数層を配線し、次にブランク信号層を追加して、残りの層にラベルを付けます。マイクロ波回路や、誘電率の異なる媒体を組み合わせた混合媒体回路で使用されます。  
       

バランス型積層基板の利点

低コスト、曲がりにくい、納期短縮、そして品質保証。