印刷電路板埋嵌銅專利技術(shù)分析

孫保玉

（深圳崇達多層線路板有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

電子設(shè)備在工作期間所消耗的電能，除有用功外，大部分會轉(zhuǎn)化成熱量，這些熱量會使電子設(shè)備內(nèi)的溫度迅速上升，如果不及時將這些熱量散發(fā)出去，某些元器件可能會因為過熱失效，進而影響電子設(shè)備的可靠性［1］。有研究表明［2］，電子元器件工作溫度在70～80 ℃范圍內(nèi)每升高1 ℃，其可靠性將下降5%。

印刷電路板（PCB）作為電子元器件的承載體，有著“電子產(chǎn)品之母”的美譽。為解決散熱問題，印刷電路板埋嵌銅技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)方法提供了高效率散熱技術(shù)，具有散熱性強、占用位置小的特點，解決了傳統(tǒng)散熱方法難以解決的小型化、高集成度電子產(chǎn)品的散熱問題，在通訊和汽車電子領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用［3］。

目前常見的印刷電路板埋嵌銅設(shè)計主要包含4種［4］類型：①銅塊半埋型，埋入銅塊厚度小于板件總厚度，銅塊一面與板面齊平，另一面與內(nèi)層的某一面齊平；②銅塊貫穿型，埋入的銅塊厚度與板件總厚度接近或相當，銅塊貫穿兩面；③銅塊階梯貫穿型，此種設(shè)計階梯形狀的銅塊貫穿兩面；④內(nèi)埋型銅塊，將銅塊埋置于內(nèi)層，內(nèi)埋銅塊通過與之相連導通的盲孔與外層導熱、傳導電流。

1 專利檢索策略

本研究檢索專利數(shù)據(jù)主要來源于incoPat，其為科技創(chuàng)新情報平臺，是一個涵蓋世界范圍海量專利信息的檢索系統(tǒng)。參照《數(shù)字經(jīng)濟核心產(chǎn)業(yè)分類與國際專利分類參照關(guān)系表（2023）》之010513電子電路制造確定IPC 主分類號：H05K1/* OR H05K3/* OR G01R*OR H01L*，關(guān)鍵詞采用：（電路板OR 線路板OR 電子電路OR PCB）AND（“buried copper”O(jiān)R“Embedded copper block”O(jiān)R 埋銅OR 嵌銅OR 埋嵌銅OR 銅塊），檢索截止日期為2023年7月。由于中國發(fā)明專利一般自申請日起18月后公開，故2022—2023年公開的數(shù)據(jù)不全，對應(yīng)年份的專利數(shù)據(jù)下降的部分原因歸結(jié)于此，并不完全反映實際趨勢。

2 全球印刷電路板埋嵌銅專利技術(shù)分析

2.1 全球?qū)＠暾堏厔?/h3>

對全球印刷電路板埋嵌銅專利按照申請年份進行統(tǒng)計，累計專利申請共計715 件。2001—2023年各全球印刷電路板埋嵌銅專利申請量變化情況如圖1 所示。由圖1 可知，全球印刷電路板埋嵌銅專利申請呈現(xiàn)逐年上升趨勢，大致可分為三個增長階段。第一階段，2001—2009年專利申請?zhí)幱诰徛鲩L階段；第二階段，2010—2015 年專利申請?zhí)幱谳^快增長階段；第三階段，2016—2023 年專利申請?zhí)幱诳焖僭鲩L階段，其中2022 年專利申請量達到峰值97 件。近年來，專利申請增速較為明顯，預(yù)計未來幾年本領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量還將迎來新高，整體看全球印刷電路板埋嵌銅技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新仍處于快速增長時期。

圖1 2001—2023年全球印刷電路板埋嵌銅專利申請量變化趨勢

2.2 全球?qū)＠鲊业赜蚍植?/h3>

對全球?qū)＠_國家進行統(tǒng)計，全球印刷電路板埋嵌銅專利主要公開國家對比和占比如圖2、圖3 所示。由圖2、圖3 可知，全球?qū)＠饕_國家重點集中在中國、美國、韓國、日本，前4 大主要公開國家累計占比逾96%。其中第一大公開國中國占比為83.80%，占據(jù)絕對優(yōu)勢，為第一梯隊；第二大公開國為美國，數(shù)量占比7.40%，為第二梯隊；韓國、日本分別為第三、第四大專利公開國家，占比分別為2.65%、2.23%，為第三梯隊。

圖2 全球印刷電路板埋嵌銅專利主要公開國家申請量對比

圖3 全球印刷電路板埋嵌銅專利主要公開國家申請量占比

2.3 全球?qū)＠饕暾埲?/h3>

對全球?qū)＠饕暾埲诉M行統(tǒng)計，全球印刷電路板埋嵌銅專利申請量前20的申請人如圖4所示。由圖4 可知，看全球前20 的申請人均為企業(yè)單位，分別來中國、日本，其中中國企業(yè)數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢。

圖4 全球印刷電路板埋嵌銅專利前20大申請人

專利申請量超15 件的企業(yè)分別為臺達電子、勝宏科技、深南電路、深圳崇達，分列第1至第4名，為該領(lǐng)域第一梯隊企業(yè)。專利申請量超10 件的企業(yè)分別為景旺電子、生益電子、興森科技、北大方正，分列第五至第八名，為該領(lǐng)域第二梯隊企業(yè)。

3 中國印刷電路板專利技術(shù)分析

3.1 中國專利申請趨勢

對中國印刷電路板埋嵌銅專利按照申請年份進行統(tǒng)計，如圖5 所示，2001—2023 年中國印刷電路板埋嵌銅專利申請量變化情況。整體上看，中國印刷電路板埋嵌銅專利申請呈現(xiàn)逐年上升趨勢，大致可分為4 個增長階段。第一階段，2001—2007 年專利申請?zhí)幱诿妊科冢撾A段專利申請量較少；第二階段，2008—2012年專利申請出現(xiàn)第一波小幅增長；第三階段，2012—2015年專利申請?zhí)幱谄椒€(wěn)期；第四階段，2015—2023年專利申請?zhí)幱诘诙焖僭鲩L階段，其中2022年專利申請量達到峰值95件。近年來，專利申請增速較為明顯，預(yù)計未來幾年本領(lǐng)域國內(nèi)專利數(shù)量還將迎來新高。

圖5 中國印刷電路板埋嵌銅專利申請量年度變化趨勢

3.2 中國各省市專利申請對比分析

中國印刷電路板埋嵌銅專利領(lǐng)域各省市申請量對比如圖6 所示。整體上看，各省市間專利量分化較為嚴重，主要集中在廣東、江蘇、江西、上海、浙江等幾個省市。第一大申請量省份為廣東，申請量超300 件，大幅超過第二名江蘇，是唯一的申請量300 件以上省份，為第一檔省份。申請量超過50 件的省份共1 個，為第二名的江蘇，為第二檔省份。廣東和江蘇兩省申請量合計占據(jù)絕對優(yōu)勢，為中國印刷電路板埋嵌銅專利高集中度省份。

圖6 中國印刷電路板埋嵌銅專利各省市申請量對比

4 重點專利技術(shù)發(fā)展路線

綜合考慮專利引證次數(shù)、被引證次數(shù)以及incoapt 合享價值度等，識別印刷電路板埋嵌銅領(lǐng)域重點專利并以5 年為小周期繪制技術(shù)發(fā)展路線如圖7所示。2000 年之前，美國Allen Bradley（艾倫-布拉德利）公司提出US5641944A的專利申請，描述了一種用于電機控制器中的多層電路板或疊層電路板。2001—2005 年期間，德國Korstens Goossens Gmbh公司提出EP1639869B1專利，其發(fā)明涉及一種印刷電路板。2006—2010 年期間，日本Meltex Inc 公司提出JP2009021581A 專利，提供電鍍通孔的內(nèi)部埋入所述的方法和一種通過孔采用電解方法。2011—2015 年，深圳崇達公司提出CN105472869A專利，公開一種半埋式埋入導熱塊的印制電路板；東莞森瑪仕格里菲公司提出CN204217201U 專利，公開了一種埋銅塊散熱PCB 結(jié)構(gòu)；開平依利安達公司提出CN104105357A 專利，公開一種將銅塊壓入PCB 電路板的方法及其應(yīng)用；景旺電子公司提出CN103987187A專利，其發(fā)明公開一種嵌埋銅塊PCB板及其制作方法。2016—2020年，深圳崇達公司提出CN110933875A 專利，提供一種埋銅塊PCB 的制作方法；惠州特創(chuàng)電子公司提出CN109936916A 專利，提供一種孔內(nèi)塞銅塊5G高頻線路板及其制備方法；景旺電子公司提出CN109561572A專利，提供了一種多凸臺型半嵌入銅塊印制板及其制作方法，興森快捷公司提出了CN207589267U 專利，公開一種埋金屬塊PCB；五株電子公司提出了CN106255350A專利，提供了一種埋銅板制作方法。2021 至今，英創(chuàng)力電子公司提出CN115250586B 專利，公開一種嵌銅印制電路板加工方法及嵌銅印制電路板；蘇州浪潮智能公司提出了CN114945253A 專利，提供一種PCB埋銅塊的方法及PCB板；英創(chuàng)力電子公司提出CN113630969B 專利，提供一種印制電路板嵌銅裝置及印制電路板加工方法；上海移遠通信公司提出CN113709968A專利，提供一種PCB散熱組件；東莞市五株電子公司提出CN113271717A 專利，公開一種應(yīng)用于5G通信基站的印制電路板的制作方法。

圖7 印刷電路板埋嵌銅領(lǐng)域重點專利技術(shù)發(fā)展路線

5 結(jié)論

①印刷電路板埋嵌銅領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)持續(xù)發(fā)展20 余年，近幾年專利申請增速較為明顯，預(yù)計未來幾年本領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量還將迎來新高，中國為該領(lǐng)域最大的專利申請國和公開國。

②全球印刷電路板埋嵌銅專利頭部申請人集中在中國、日本，其中，中國企業(yè)數(shù)量優(yōu)勢明顯；在中國各省市中，印刷電路板埋嵌銅領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)高度集中在廣東和江蘇兩省。

③全球印刷電路板埋嵌銅領(lǐng)域重點專利技術(shù)，以2010 年為重要分水嶺，在此之前多集中在美國、德國、日本企業(yè)，且重點專利數(shù)量較少；在此之后，該領(lǐng)域涌現(xiàn)出大量中國企業(yè)如景旺、崇達、英創(chuàng)力、五株等，且重點專利數(shù)量呈成倍增長趨勢。