埋入無源元件印制電路板專利分析

王欣

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

關(guān)鍵詞：埋入無源元件;印制電路板;專利分析

中圖分類號：TN41? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號：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)計縮小多達(dá)40%，埋入無源元件印制電路板的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。無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，電阻的類型可分為現(xiàn)有的無源電阻、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，這種方法很容易實現(xiàn)，內(nèi)埋電阻的方阻值誤差在10%時均可采用網(wǎng)印的方法加工。埋入電容印制電路板中，埋入電容的類型有用電極夾住高介電常數(shù)樹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脂中，制成膜片或漿料，通過銅箔及導(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濺射鍍膜或化學(xué)氣相沉積制備無源電感元件。把大量可埋入的無源元件埋入到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]。本文從專利角度對埋入無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 埋入無源元件印制電路板專利申請趨勢分析

截至2020年12月31日，全球范圍內(nèi)的埋入無源元件印制電路板的專利申請量為1 621項，其中與埋入電容、埋入電阻和埋入電感相關(guān)的專利申請量分別為1 048項、441項和240項（部分專利申請中同時涉及至少兩種埋入無源元件相關(guān)技術(shù)）?？梢?，埋入電容印制電路板技術(shù)是該領(lǐng)域的研究熱點。這是由于PCB的無源元件中電容器的用量最多，而且隨著數(shù)字信號傳輸系統(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化，加上信號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消除電磁耦合和雜信串?dāng)_。

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

2 埋入無源元件印制電路板專利申請地域分析

從專利申請來源國家分布可以獲知各個國家對于該項技術(shù)研發(fā)的重視程度。通過圖2的埋入無源元件印制電路板的專利申請來源國家分布可以發(fā)現(xiàn)，該項技術(shù)研發(fā)最為活躍的國家依次為美國、中國、日本和韓國。由于1980年前該領(lǐng)域?qū)＠暾埩亢苌?，我們接下來?980年以來上述四個國家在該領(lǐng)域的專利申請趨勢進(jìn)行統(tǒng)計。從中能夠明顯得出，2000年前后的一段時期內(nèi)，美國、中國、日本和韓國在該領(lǐng)域的專利申請量均處于增長狀態(tài);2008年以后，美國、日本和韓國在該領(lǐng)域的專利申請量出現(xiàn)明顯下降，而中國在該領(lǐng)域的專利申請量仍處于波動增長的態(tài)勢，并在此后每年的專利申請量基本保持領(lǐng)先地位。這也從側(cè)面反映出上文所提到的全球?qū)＠暾埩繌?010年開始重新上升的原因，正是由于近年越來越多的中國創(chuàng)新主體參與到該項技術(shù)的研發(fā)中，才推動了全球?qū)＠暾埩康牡诙卧鲩L。

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

3 埋入無源元件印制電路板重要創(chuàng)新主體分析

全球范圍內(nèi)埋入無源元件印制電路板專利申請量排名前八位的申請人依次為杜邦公司（美國）、臺灣地區(qū)的工業(yè)技術(shù)研究院（中國臺灣地區(qū)）、大德電子有限公司（韓國）、TDK株式會社（日本）、全懋精密科技股份有限公司（中國臺灣地區(qū)）、新光電氣工業(yè)株式會社（日本）、深圳崇達(dá)多層線路板有限公司（中國大陸地區(qū)）和日本特殊陶業(yè)株式會社（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所示的美國專利申請趨勢來看，美國在該領(lǐng)域的技術(shù)起步相對較早，技術(shù)發(fā)展較為成熟，因此市場競爭力強。中國臺灣地區(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內(nèi)印制電路板領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，國內(nèi)較大終端用戶對于埋容技術(shù)越來越強烈的需求推動了國內(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)在未來市場中必然占據(jù)一席之地。

4 結(jié)語

埋入無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)是未來高頻高速印制電路板發(fā)展的必然趨勢。雖然目前我國在專利申請量方面排在全球第二位，但總體來看我國在海外專利布局并不占優(yōu)勢。如何沖破國外企業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢、形成核心技術(shù)、搶占市場份額仍是國內(nèi)企業(yè)急需解決的問題。

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：機械工業(yè)出版社，2009：267-286.