王欣

摘 要：埋入無(wú)源元件印制電路板可以顯著提高印制電路板的集成度。本文對(duì)埋入無(wú)源元件印制電路板的相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行分析，從申請(qǐng)趨勢(shì)、地域分布、重要?jiǎng)?chuàng)新主體等多個(gè)角度進(jìn)行深入挖掘，梳理埋入無(wú)源元件印制電路板技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：埋入無(wú)源元件;印制電路板;專(zhuān)利分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TN41? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2021）24-0047-03

Patent Application Situation Analysis in Embedded Passive Printed Circuit Boards

WANG Xin

（Patent Examination Cooperation Tianjin Center of the Patent Office， CNIPA， Tianjin 300304）

Abstract： Embedded passive printed circuit boards can significantly improve the integration of the printed circuit boards. This article analyzes the patent applications related to embedded passive printed circuit boards， and conducts in-depth exploration from multiple aspects such as the trend in patent application development， geographical distribution and important innovation subjects， thus to sort out the current status and development trend of embedded passive printed circuit boards.

Keywords： embedded passive component; printed circuit board;patent analysis

將元件嵌入印制電路板中，可使印制電路板的面積比SMT設(shè)計(jì)縮小多達(dá)40%，埋入無(wú)源元件印制電路板的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)。無(wú)源元件可分為電阻器、電容器和電感器，按埋入的元件不同，埋入無(wú)源元件印制電路板可分為埋入電阻印制電路板、埋入電容印制電路板和埋入電感印制電路板。埋入電阻印制電路板中，電阻的類(lèi)型可分為現(xiàn)有的無(wú)源電阻、金屬薄膜（如NiP薄膜）電阻和絲網(wǎng)印刷電阻，其中最常見(jiàn)的是絲網(wǎng)印刷電阻，將固定的電阻漿料用網(wǎng)印方法印在板面，固化后表面印絕緣層或阻焊層，還可以在絕緣層或阻焊層上再次網(wǎng)印第二層或更多，這種方法很容易實(shí)現(xiàn)，內(nèi)埋電阻的方阻值誤差在10%時(shí)均可采用網(wǎng)印的方法加工。埋入電容印制電路板中，埋入電容的類(lèi)型有用電極夾住高介電常數(shù)樹(shù)脂材料的厚膜電容和用電極夾住高介電常數(shù)薄膜的薄膜電容。為了形成埋入電容元件，可采用厚50μm左右的覆薄銅箔的積層板，對(duì)銅箔進(jìn)行蝕刻形成上下電極，并由此形成埋入電容的多層基板。埋入電感印制電路板是將鐵磁性粉體加入樹(shù)脂中，制成膜片或漿料，通過(guò)銅箔及導(dǎo)電漿料形成電極，用以制作電感元件，或者在通常的絕緣膜片上通過(guò)濺射鍍膜或化學(xué)氣相沉積制備無(wú)源電感元件。把大量可埋入的無(wú)源元件埋入到PCB中，可以使PCB向高密度化發(fā)展，提高PCB組裝的可靠性，改善PCB組裝件的電氣性能，并且節(jié)省成本[1]。本文從專(zhuān)利角度對(duì)埋入無(wú)源元件印制電路板技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，為相關(guān)從業(yè)人員提供技術(shù)參考。

1 埋入無(wú)源元件印制電路板專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

截至2020年12月31日，全球范圍內(nèi)的埋入無(wú)源元件印制電路板的專(zhuān)利申請(qǐng)量為1 621項(xiàng)，其中與埋入電容、埋入電阻和埋入電感相關(guān)的專(zhuān)利申請(qǐng)量分別為1 048項(xiàng)、441項(xiàng)和240項(xiàng)（部分專(zhuān)利申請(qǐng)中同時(shí)涉及至少兩種埋入無(wú)源元件相關(guān)技術(shù)）。可見(jiàn)，埋入電容印制電路板技術(shù)是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。這是由于PCB的無(wú)源元件中電容器的用量最多，而且隨著數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)的高速化與復(fù)雜化發(fā)展，有源元件的工作電壓持續(xù)下降與功能的不斷強(qiáng)化，加上信號(hào)傳輸線不斷增加與密集化，其I/O數(shù)量也隨之增加，更需要增加大量低電容值的旁路電容器來(lái)消除電磁耦合和雜信串?dāng)_。

圖1顯示了埋入無(wú)源元件印制電路板專(zhuān)利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)（由于2018—2020年的部分專(zhuān)利申請(qǐng)尚未公開(kāi)，因此這三年的專(zhuān)利申請(qǐng)量?jī)H供參考），從中可以看出，全球范圍內(nèi)的埋入無(wú)源元件印制電路板相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)始于20世紀(jì)60年代初，但是直至20世紀(jì)90年代末期相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量才出現(xiàn)較為明顯的增長(zhǎng)，到2007年專(zhuān)利申請(qǐng)量出現(xiàn)106項(xiàng)的峰值，而后在2008—2009年中又經(jīng)歷了申請(qǐng)量的大幅下降。雖然2010年開(kāi)始申請(qǐng)量重新上升，但每年的申請(qǐng)量也僅有60項(xiàng)左右?？梢?jiàn)，近十年來(lái)，埋入無(wú)源元件印制電路板技術(shù)發(fā)展熱度呈現(xiàn)減退趨勢(shì)，而這其中，對(duì)于埋入無(wú)源元件印制電路板專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)影響最大的顯然是埋入電容印制電路板專(zhuān)利申請(qǐng)量的變化。

2 埋入無(wú)源元件印制電路板專(zhuān)利申請(qǐng)地域分析

從專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)家分布可以獲知各個(gè)國(guó)家對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)研發(fā)的重視程度。通過(guò)圖2的埋入無(wú)源元件印制電路板的專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)家分布可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)研發(fā)最為活躍的國(guó)家依次為美國(guó)、中國(guó)、日本和韓國(guó)。由于1980年前該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量很少，我們接下來(lái)對(duì)1980年以來(lái)上述四個(gè)國(guó)家在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。從中能夠明顯得出，2000年前后的一段時(shí)期內(nèi)，美國(guó)、中國(guó)、日本和韓國(guó)在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量均處于增長(zhǎng)狀態(tài);2008年以后，美國(guó)、日本和韓國(guó)在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量出現(xiàn)明顯下降，而中國(guó)在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量仍處于波動(dòng)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，并在此后每年的專(zhuān)利申請(qǐng)量基本保持領(lǐng)先地位。這也從側(cè)面反映出上文所提到的全球?qū)＠暾?qǐng)量從2010年開(kāi)始重新上升的原因，正是由于近年越來(lái)越多的中國(guó)創(chuàng)新主體參與到該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)中，才推動(dòng)了全球?qū)＠暾?qǐng)量的第二次增長(zhǎng)。

從專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)家和目標(biāo)國(guó)家的流向分布可以獲知每個(gè)國(guó)家對(duì)于其他國(guó)家在該項(xiàng)技術(shù)未來(lái)市場(chǎng)的重視程度。圖3顯示了作為埋入無(wú)源元件印制電路板專(zhuān)利申請(qǐng)量排名前四位的國(guó)家在其他國(guó)家的專(zhuān)利布局?jǐn)?shù)量分布。從中可以發(fā)現(xiàn)，美國(guó)、日本和韓國(guó)除了在本國(guó)進(jìn)行專(zhuān)利申請(qǐng)外，在另外的三個(gè)國(guó)家也均有大量的專(zhuān)利布局，表明這三個(gè)國(guó)家非常重視自身的專(zhuān)利技術(shù)，并且希望通過(guò)專(zhuān)利布局的方式搶占他國(guó)市場(chǎng)。而中國(guó)雖然是該領(lǐng)域的全球第二大專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)家，但其僅集中在本國(guó)進(jìn)行專(zhuān)利布局，在其他國(guó)家的專(zhuān)利布局?jǐn)?shù)量相對(duì)較少。這一方面表明中國(guó)的創(chuàng)新主體對(duì)自身專(zhuān)利技術(shù)重視程度不足，另一方面也反映出中國(guó)的創(chuàng)新主體海外專(zhuān)利布局意識(shí)有待提升。

3 埋入無(wú)源元件印制電路板重要?jiǎng)?chuàng)新主體分析

全球范圍內(nèi)埋入無(wú)源元件印制電路板專(zhuān)利申請(qǐng)量排名前八位的申請(qǐng)人依次為杜邦公司（美國(guó)）、臺(tái)灣地區(qū)的工業(yè)技術(shù)研究院（中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)）、大德電子有限公司（韓國(guó)）、TDK株式會(huì)社（日本）、全懋精密科技股份有限公司（中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)）、新光電氣工業(yè)株式會(huì)社（日本）、深圳崇達(dá)多層線路板有限公司（中國(guó)大陸地區(qū)）和日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社（日本）。杜邦公司是全球最大的埋入電容印制電路板技術(shù)壟斷企業(yè)之一，結(jié)合圖2所示的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)來(lái)看，美國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)起步相對(duì)較早，技術(shù)發(fā)展較為成熟，因此市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的工業(yè)技術(shù)研究院和全懋精密科技股份有限公司、大陸地區(qū)的深圳崇達(dá)多層線路板有限公司是國(guó)內(nèi)印制電路板領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，國(guó)內(nèi)較大終端用戶對(duì)于埋容技術(shù)越來(lái)越強(qiáng)烈的需求推動(dòng)了國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，相信這些企業(yè)在未來(lái)市場(chǎng)中必然占據(jù)一席之地。

4 結(jié)語(yǔ)

埋入無(wú)源元件印制電路板技術(shù)，尤其是埋入電容印制電路板技術(shù)是未來(lái)高頻高速印制電路板發(fā)展的必然趨勢(shì)。雖然目前我國(guó)在專(zhuān)利申請(qǐng)量方面排在全球第二位，但總體來(lái)看我國(guó)在海外專(zhuān)利布局并不占優(yōu)勢(shì)。如何沖破國(guó)外企業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)、形成核心技術(shù)、搶占市場(chǎng)份額仍是國(guó)內(nèi)企業(yè)急需解決的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張懷武.現(xiàn)代印制電路原理與工藝：第2卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：267-286.