印刷电路板埋嵌铜专利技术分析

孙保玉

（深圳崇达多层线路板有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

电子设备在工作期间所消耗的电能，除有用功外，大部分会转化成热量，这些热量会使电子设备内的温度迅速上升，如果不及时将这些热量散发出去，某些元器件可能会因为过热失效，进而影响电子设备的可靠性［1］。有研究表明［2］，电子元器件工作温度在70～80 ℃范围内每升高1 ℃，其可靠性将下降5%。

印刷电路板（PCB）作为电子元器件的承载体，有着“电子产品之母”的美誉。为解决散热问题，印刷电路板埋嵌铜技术应运而生，该技术方法提供了高效率散热技术，具有散热性强、占用位置小的特点，解决了传统散热方法难以解决的小型化、高集成度电子产品的散热问题，在通讯和汽车电子领域已广泛应用［3］。

目前常见的印刷电路板埋嵌铜设计主要包含4种［4］类型：①铜块半埋型，埋入铜块厚度小于板件总厚度，铜块一面与板面齐平，另一面与内层的某一面齐平；②铜块贯穿型，埋入的铜块厚度与板件总厚度接近或相当，铜块贯穿两面；③铜块阶梯贯穿型，此种设计阶梯形状的铜块贯穿两面；④内埋型铜块，将铜块埋置于内层，内埋铜块通过与之相连导通的盲孔与外层导热、传导电流。

1 专利检索策略

本研究检索专利数据主要来源于incoPat，其为科技创新情报平台，是一个涵盖世界范围海量专利信息的检索系统。参照《数字经济核心产业分类与国际专利分类参照关系表（2023）》之010513电子电路制造确定IPC 主分类号：H05K1/* OR H05K3/* OR G01R*OR H01L*，关键词采用：（电路板OR 线路板OR 电子电路OR PCB）AND（“buried copper”OR“Embedded copper block”OR 埋铜OR 嵌铜OR 埋嵌铜OR 铜块），检索截止日期为2023年7月。由于中国发明专利一般自申请日起18月后公开，故2022—2023年公开的数据不全，对应年份的专利数据下降的部分原因归结于此，并不完全反映实际趋势。

2 全球印刷电路板埋嵌铜专利技术分析

2.1 全球专利申请趋势

对全球印刷电路板埋嵌铜专利按照申请年份进行统计，累计专利申请共计715 件。2001—2023年各全球印刷电路板埋嵌铜专利申请量变化情况如图1 所示。由图1 可知，全球印刷电路板埋嵌铜专利申请呈现逐年上升趋势，大致可分为三个增长阶段。第一阶段，2001—2009年专利申请处于缓慢增长阶段；第二阶段，2010—2015 年专利申请处于较快增长阶段；第三阶段，2016—2023 年专利申请处于快速增长阶段，其中2022 年专利申请量达到峰值97 件。近年来，专利申请增速较为明显，预计未来几年本领域专利数量还将迎来新高，整体看全球印刷电路板埋嵌铜技术研发创新仍处于快速增长时期。

图1 2001—2023年全球印刷电路板埋嵌铜专利申请量变化趋势

2.2 全球专利各国家地域分布

对全球专利公开国家进行统计，全球印刷电路板埋嵌铜专利主要公开国家对比和占比如图2、图3 所示。由图2、图3 可知，全球专利主要公开国家重点集中在中国、美国、韩国、日本，前4 大主要公开国家累计占比逾96%。其中第一大公开国中国占比为83.80%，占据绝对优势，为第一梯队；第二大公开国为美国，数量占比7.40%，为第二梯队；韩国、日本分别为第三、第四大专利公开国家，占比分别为2.65%、2.23%，为第三梯队。

图2 全球印刷电路板埋嵌铜专利主要公开国家申请量对比

图3 全球印刷电路板埋嵌铜专利主要公开国家申请量占比

2.3 全球专利主要申请人

对全球专利主要申请人进行统计，全球印刷电路板埋嵌铜专利申请量前20的申请人如图4所示。由图4 可知，看全球前20 的申请人均为企业单位，分别来中国、日本，其中中国企业数量占据绝对优势。

图4 全球印刷电路板埋嵌铜专利前20大申请人

专利申请量超15 件的企业分别为台达电子、胜宏科技、深南电路、深圳崇达，分列第1至第4名，为该领域第一梯队企业。专利申请量超10 件的企业分别为景旺电子、生益电子、兴森科技、北大方正，分列第五至第八名，为该领域第二梯队企业。

3 中国印刷电路板专利技术分析

3.1 中国专利申请趋势

对中国印刷电路板埋嵌铜专利按照申请年份进行统计，如图5 所示，2001—2023 年中国印刷电路板埋嵌铜专利申请量变化情况。整体上看，中国印刷电路板埋嵌铜专利申请呈现逐年上升趋势，大致可分为4 个增长阶段。第一阶段，2001—2007 年专利申请处于萌芽期，该阶段专利申请量较少；第二阶段，2008—2012年专利申请出现第一波小幅增长；第三阶段，2012—2015年专利申请处于平稳期；第四阶段，2015—2023年专利申请处于第二波快速增长阶段，其中2022年专利申请量达到峰值95件。近年来，专利申请增速较为明显，预计未来几年本领域国内专利数量还将迎来新高。

图5 中国印刷电路板埋嵌铜专利申请量年度变化趋势

3.2 中国各省市专利申请对比分析

中国印刷电路板埋嵌铜专利领域各省市申请量对比如图6 所示。整体上看，各省市间专利量分化较为严重，主要集中在广东、江苏、江西、上海、浙江等几个省市。第一大申请量省份为广东，申请量超300 件，大幅超过第二名江苏，是唯一的申请量300 件以上省份，为第一档省份。申请量超过50 件的省份共1 个，为第二名的江苏，为第二档省份。广东和江苏两省申请量合计占据绝对优势，为中国印刷电路板埋嵌铜专利高集中度省份。

图6 中国印刷电路板埋嵌铜专利各省市申请量对比

4 重点专利技术发展路线

综合考虑专利引证次数、被引证次数以及incoapt 合享价值度等，识别印刷电路板埋嵌铜领域重点专利并以5 年为小周期绘制技术发展路线如图7所示。2000 年之前，美国Allen Bradley（艾伦-布拉德利）公司提出US5641944A的专利申请，描述了一种用于电机控制器中的多层电路板或叠层电路板。2001—2005 年期间，德国Korstens Goossens Gmbh公司提出EP1639869B1专利，其发明涉及一种印刷电路板。2006—2010 年期间，日本Meltex Inc 公司提出JP2009021581A 专利，提供电镀通孔的内部埋入所述的方法和一种通过孔采用电解方法。2011—2015 年，深圳崇达公司提出CN105472869A专利，公开一种半埋式埋入导热块的印制电路板；东莞森玛仕格里菲公司提出CN204217201U 专利，公开了一种埋铜块散热PCB 结构；开平依利安达公司提出CN104105357A 专利，公开一种将铜块压入PCB 电路板的方法及其应用；景旺电子公司提出CN103987187A专利，其发明公开一种嵌埋铜块PCB板及其制作方法。2016—2020年，深圳崇达公司提出CN110933875A 专利，提供一种埋铜块PCB 的制作方法；惠州特创电子公司提出CN109936916A 专利，提供一种孔内塞铜块5G高频线路板及其制备方法；景旺电子公司提出CN109561572A专利，提供了一种多凸台型半嵌入铜块印制板及其制作方法，兴森快捷公司提出了CN207589267U 专利，公开一种埋金属块PCB；五株电子公司提出了CN106255350A专利，提供了一种埋铜板制作方法。2021 至今，英创力电子公司提出CN115250586B 专利，公开一种嵌铜印制电路板加工方法及嵌铜印制电路板；苏州浪潮智能公司提出了CN114945253A 专利，提供一种PCB埋铜块的方法及PCB板；英创力电子公司提出CN113630969B 专利，提供一种印制电路板嵌铜装置及印制电路板加工方法；上海移远通信公司提出CN113709968A专利，提供一种PCB散热组件；东莞市五株电子公司提出CN113271717A 专利，公开一种应用于5G通信基站的印制电路板的制作方法。

图7 印刷电路板埋嵌铜领域重点专利技术发展路线

5 结论

①印刷电路板埋嵌铜领域专利技术持续发展20 余年，近几年专利申请增速较为明显，预计未来几年本领域专利数量还将迎来新高，中国为该领域最大的专利申请国和公开国。

②全球印刷电路板埋嵌铜专利头部申请人集中在中国、日本，其中，中国企业数量优势明显；在中国各省市中，印刷电路板埋嵌铜领域专利技术高度集中在广东和江苏两省。

③全球印刷电路板埋嵌铜领域重点专利技术，以2010 年为重要分水岭，在此之前多集中在美国、德国、日本企业，且重点专利数量较少；在此之后，该领域涌现出大量中国企业如景旺、崇达、英创力、五株等，且重点专利数量呈成倍增长趋势。