孫保玉

（深圳崇達(dá)多層線(xiàn)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(huì)轉(zhuǎn)化成熱量，這些熱量會(huì)使電子設(shè)備內(nèi)的溫度迅速上升，如果不及時(shí)將這些熱量散發(fā)出去，某些元器件可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱失效，進(jìn)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(yù)。為解決散熱問(wèn)題，印刷電路板埋嵌銅技術(shù)應(yīng)運(yùn)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(qiáng)、占用位置小的特點(diǎn)，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(wèn)題，在通訊和汽車(chē)電子領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用［3］。

目前常見(jiàn)的印刷電路板埋嵌銅設(shè)計(jì)主要包含4種［4］類(lèi)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(dāng)，銅塊貫穿兩面；③銅塊階梯貫穿型，此種設(shè)計(jì)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(guò)與之相連導(dǎo)通的盲孔與外層導(dǎo)熱、傳導(dǎo)電流。

1 專(zhuān)利檢索策略

本研究檢索專(zhuān)利數(shù)據(jù)主要來(lái)源于incoPat，其為科技創(chuàng)新情報(bào)平臺(tái)，是一個(gè)涵蓋世界范圍海量專(zhuān)利信息的檢索系統(tǒng)。參照《數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)分類(lèi)與國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)參照關(guān)系表（2023）》之010513電子電路制造確定IPC 主分類(lèi)號(hào)：H05K1/* OR H05K3/* OR G01R*OR H01L*，關(guān)鍵詞采用：（電路板OR 線(xiàn)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(guó)發(fā)明專(zhuān)利一般自申請(qǐng)日起18月后公開(kāi)，故2022—2023年公開(kāi)的數(shù)據(jù)不全，對(duì)應(yīng)年份的專(zhuān)利數(shù)據(jù)下降的部分原因歸結(jié)于此，并不完全反映實(shí)際趨勢(shì)。

2 全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利技術(shù)分析

2.1 全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)

對(duì)全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利按照申請(qǐng)年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，累計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)共計(jì)715 件。2001—2023年各全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利申請(qǐng)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(zhuān)利申請(qǐng)呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，大致可分為三個(gè)增長(zhǎng)階段。第一階段，2001—2009年專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱诰徛鲩L(zhǎng)階段；第二階段，2010—2015 年專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱谳^快增長(zhǎng)階段；第三階段，2016—2023 年專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱诳焖僭鲩L(zhǎng)階段，其中2022 年專(zhuān)利申請(qǐng)量達(dá)到峰值97 件。近年來(lái)，專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)鏊佥^為明顯，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年本領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量還將迎來(lái)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(zhǎng)時(shí)期。

圖1 2001—2023年全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利申請(qǐng)量變化趨勢(shì)

2.2 全球?qū)＠鲊?guó)家地域分布

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

圖2 全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利主要公開(kāi)國(guó)家申請(qǐng)量對(duì)比

圖3 全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利主要公開(kāi)國(guó)家申請(qǐng)量占比

2.3 全球?qū)＠饕暾?qǐng)人

對(duì)全球?qū)＠饕暾?qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利申請(qǐng)量前20的申請(qǐng)人如圖4所示。由圖4 可知，看全球前20 的申請(qǐng)人均為企業(yè)單位，分別來(lái)中國(guó)、日本，其中中國(guó)企業(yè)數(shù)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

圖4 全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利前20大申請(qǐng)人

專(zhuān)利申請(qǐng)量超15 件的企業(yè)分別為臺(tái)達(dá)電子、勝宏科技、深南電路、深圳崇達(dá)，分列第1至第4名，為該領(lǐng)域第一梯隊(duì)企業(yè)。專(zhuān)利申請(qǐng)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(duì)企業(yè)。

3 中國(guó)印刷電路板專(zhuān)利技術(shù)分析

3.1 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)

對(duì)中國(guó)印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利按照申請(qǐng)年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖5 所示，2001—2023 年中國(guó)印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利申請(qǐng)量變化情況。整體上看，中國(guó)印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利申請(qǐng)呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，大致可分為4 個(gè)增長(zhǎng)階段。第一階段，2001—2007 年專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱诿妊科?，該階段專(zhuān)利申請(qǐng)量較少；第二階段，2008—2012年專(zhuān)利申請(qǐng)出現(xiàn)第一波小幅增長(zhǎng)；第三階段，2012—2015年專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱谄椒€(wěn)期；第四階段，2015—2023年專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱诘诙焖僭鲩L(zhǎng)階段，其中2022年專(zhuān)利申請(qǐng)量達(dá)到峰值95件。近年來(lái)，專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)鏊佥^為明顯，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年本領(lǐng)域國(guó)內(nèi)專(zhuān)利數(shù)量還將迎來(lái)新高。

圖5 中國(guó)印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利申請(qǐng)量年度變化趨勢(shì)

3.2 中國(guó)各省市專(zhuān)利申請(qǐng)對(duì)比分析

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

圖6 中國(guó)印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利各省市申請(qǐng)量對(duì)比

4 重點(diǎn)專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)

綜合考慮專(zhuān)利引證次數(shù)、被引證次數(shù)以及incoapt 合享價(jià)值度等，識(shí)別印刷電路板埋嵌銅領(lǐng)域重點(diǎn)專(zhuān)利并以5 年為小周期繪制技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)如圖7所示。2000 年之前，美國(guó)Allen Bradley（艾倫-布拉德利）公司提出US5641944A的專(zhuān)利申請(qǐng)，描述了一種用于電機(jī)控制器中的多層電路板或疊層電路板。2001—2005 年期間，德國(guó)Korstens Goossens Gmbh公司提出EP1639869B1專(zhuān)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(zhuān)利，提供電鍍通孔的內(nèi)部埋入所述的方法和一種通過(guò)孔采用電解方法。2011—2015 年，深圳崇達(dá)公司提出CN105472869A專(zhuān)利，公開(kāi)一種半埋式埋入導(dǎo)熱塊的印制電路板；東莞森瑪仕格里菲公司提出CN204217201U 專(zhuān)利，公開(kāi)了一種埋銅塊散熱PCB 結(jié)構(gòu)；開(kāi)平依利安達(dá)公司提出CN104105357A 專(zhuān)利，公開(kāi)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(zhuān)利，其發(fā)明公開(kāi)一種嵌埋銅塊PCB板及其制作方法。2016—2020年，深圳崇達(dá)公司提出CN110933875A 專(zhuān)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(zhuān)利，提供一種孔內(nèi)塞銅塊5G高頻線(xiàn)路板及其制備方法；景旺電子公司提出CN109561572A專(zhuān)利，提供了一種多凸臺(tái)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(zhuān)利，公開(kāi)一種埋金屬塊PCB；五株電子公司提出了CN106255350A專(zhuān)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(zhuān)利，公開(kāi)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(zhuān)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(zhuān)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(yuǎn)通信公司提出CN113709968A專(zhuān)利，提供一種PCB散熱組件；東莞市五株電子公司提出CN113271717A 專(zhuān)利，公開(kāi)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(diǎn)專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)

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(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)鏊佥^為明顯，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年本領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量還將迎來(lái)新高，中國(guó)為該領(lǐng)域最大的專(zhuān)利申請(qǐng)國(guó)和公開(kāi)國(guó)。

②全球印刷電路板埋嵌銅專(zhuān)利頭部申請(qǐng)人集中在中國(guó)、日本，其中，中國(guó)企業(yè)數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)明顯；在中國(guó)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(diǎn)專(zhuān)利技術(shù)，以2010 年為重要分水嶺，在此之前多集中在美國(guó)、德國(guó)、日本企業(yè)，且重點(diǎn)專(zhuān)利數(shù)量較少；在此之后，該領(lǐng)域涌現(xiàn)出大量中國(guó)企業(yè)如景旺、崇達(dá)、英創(chuàng)力、五株等，且重點(diǎn)專(zhuān)利數(shù)量呈成倍增長(zhǎng)趨勢(shì)。