PCB及材料专利报告(译文).doc

平成20年（2008年）日本专利申请技术动向调查报告多层印制线路基板作者：崔春梅（译）2009年10月第一章：调查目的若没有情报通讯等电子技术，就难以想象目前的高科技社会，特别以手机和数码相机为首的民生用电子机器的普及。因此对电子设备的小型化的要求越来越严格。为了满足当前的电子设备的小型化、轻量化等要求，开发了大规模集成电路（LSI）等能动素子、记忆素子等向高技能化、小型化技术。但，此些高性能电子零件无法单独发挥它的技能，必须在印制线路基板中的电气连接的基础上发挥它的功能，因此不可忽略印制线路基板的高密度化和小型化技术，印制线路基板是支持高密度化的电子设备的最重要的部件之一。因此目前对多层印制线路基板的要求有小型化、线路高密度化、线路短距离化、高传输化等。不限定板材的层数，1999年至2005年，印制线路板的生产量日本占首位，2006年为中国占首位，其次是日本，但日本的印制线路板技术水平依然还占龙头位子。生产量方面中国第一，但技术方面近几年韩国和台湾发展较快，但日本还是保持首位。根据目前状况，为了提供日本的多层印制线路基板技术的现状及今后的发展方向等方面的情报信息，并了解全球中的多层印制线路板的技术状况及日本的位子，调查分析行业中的专利技术并确定了今后的技术发展路线。第二章：调查技术范围概要第一节 印制线路基板的发展20世纪初，人们已经对印刷线路可以提高线路的可靠性、缩短线路制造的时间的想法，1936年，在英国发表了与现在的印制线路基板形态相似的基板材料。但是，英国当初条件上的不足，没有实现，后来1950年左右随着托兰吉斯电脑的实用，正式实用了单面印制线路板。此后，随着托兰吉斯电脑往小型化方向发展，单面印制线路板面临了线路较差问题，从而开始开发了双面印制线路基板。 1960年以后，开始出现集成线路（IC），并且线路板的线路数量飞跃增大，同时随着电子产品的小型化，线路的密度越来越大。结果，双面线路板无法满足当初的要求。因此，人们又开发了图1-1所示，单面板或双面板积层后采用贯通孔后采用上下焊接的方法来连接上下两面的链路技术，从而开发了多层印制线路基板。此后，对材料、生产工艺上的改善，提高线路的可靠性及实现了生产工艺的合理化。因此，单面/双面印制线路基板和多层基板根据用途现在广泛应用。图1-1多层印制线路基板的断面图第二节 对多层印制线路板的要求 目前已手机为代表的所有的电子产品均往高性能化，高机能化，小型化方向发展。因此对基板的要求越来越严格，已广泛使用封装基板或模块基板，并且不断增加汽车电子机器上的应用，同时还大量应用于大功率电子机器领域。下面介绍对多层印制线路基板的要求。（1） 小型化所谓的小型化为不是单一的小型化，是高性能化和高机能化的基础上增加配线密度，同时减小产品的体积，称小型化。目前为了达到产品的小型化开发的现有技术有几种，通过核心通孔线路，减少不必要的空间，达成高密度配线盒薄型化要求的全程积层方法，刚性板和挠性板的一体化制造方法；在狭窄的空间中以折叠配线方法制造挠性板；还有2000年以后开始开发LSI等把一些部件隐藏在多层印制基板中内藏基板。（2） 电气特性-高频特性提高电气特性时必须要考虑确保绝缘可靠性、电流的导通、导体的阻抗等等，但是最重要的是提高高频特性。特别对LSI等素子来说，必须考虑高频化，但是还需要防止阻抗匹配的信号波形的劣化，同时绝缘材料的介电常数和介质损耗的降低，此现象会带来信号衰减和信号传输。在高频领域中电流通过导体的表面，因此需要平滑的导体面，但平滑的导体面必须满足较强的粘结性。（3） 传热特性和大电流随着前述的小型化和高频化的发展，不得不考虑基板内部的发热密度，印制线路板中传热指标是基板评判指标中的重要因素。印制线路基板的评判指标中热特性指标有耐热性，高温下的基板的形态变化及绝缘材料的热膨胀性。基板散热技术中有金属基板技术及金属粘结片等。（4） 单层高速化，光线路混载 不受外界影响能够把大量信息传送的方法只有光纤。考虑将来的光集成线路的实用化中的应用，开发电气线路和光线路混载的印制线路基板。（5） 制造技术 印制线路基板的制造厂商主要分布在中国、韩国、台湾，但是制造技术上日本的印制线路基板产业一直保持首位。提高产品的制造技术，可以降低生产成本及产品不良率，以及进一步提高产品的综合性能。（6） 环境影响 印制线路基板制造过程中采用各种化学物质，如绝缘树脂材料、电镀液、蚀刻液及表面处理液等等。为了防止此些物质对环境的污染，进一步开发无有害物质的基板材料，如无卤无铅基板。第三节 调查对象图1-2所示印制线路基板的上下游技术破解图，图中以印制线路基板的模式图为代表例。本论文中主要分析图中所示的多层印制线路基板的技术、材料有关的信息。另外，调查范围中还含有模块基板，但不含多层印制线路基板的设计技术。图1-2印制线路基板的上下游技术破解图第三章 专利申请动向第一节 分析方法（1） 基本数据来源本文中所用的数据来源为主要日本专利是PATOLIS、外国专利是DWPI，检索时间为1997年至2006年申请的专利。检索式为多层印制电路基板有关的IP分类号和国内FI分类为基础，结合相关的关键词以及DWPI的检索方法。（2） 申请数量的计算方法PATOLIS数据库和DWPI数据库中的每一篇申请作为一篇专利，同一种发明多国家申请数是根据申请国家数来计算。（3） 调查国家日本，美国，欧洲，中国，韩国，台湾。（4） 主要研究题目、重要专利、基本专利主要研究题目是根据现在和未来的技术发展方向以及各委员会的委员决定。重要专利为技术方案满足所选的研究方向，并且引用次数超过5%的为重要专利。基本专利为围绕着重要专利申请的相关专利为基本专利。第二节 基本申请动向1、日美欧中韩的申请情况内容范围：多层印制线路板数据来源：日本公开专利数据库申请时间范围：1997年2006年专利权的国籍范围：日本，美国，中国，韩国，台湾，欧洲全世界申请数：26188篇日美中韩泰欧申请数：24635篇图2-1是日美欧中韩的根据国家来统计的申请数，图2-2是随时间统计申请量的图。图2-1所知，日美欧中韩的申请总量的78.3%为日本申请，其次是美国占9.6%，然后韩国占4.9%，此结果可以反映图2-2中日美欧中韩申请总量的趋势与日本申请量的趋势几乎一致。图2-2所知，日美欧中韩的申请总量从2000年开始增加，但2004年以后申请量下降趋势。但，其中韩国的申请量是2004年以后增加。19972006之前全世界有关多层印制线路基板相关的授权的专利共有7867篇，其中日美欧中韩授权的有7319篇。图2-1：各国专利申请量分布其中78.3%（19296篇）为日本申请，其次是美国9.6%（2366篇），韩国4.9%（1214篇）。图2-2：各国专利申请量与申请时间关系图根据图2-3所知，日美欧中韩授权总量的68.5%为日本授权，专利授权量也是日本占首位。图2-4所知，总授权量的趋势和日本专利授权量的趋势基本相近，日本专利授权量从2002年开始大幅下降，原因可能是日本国内专利审查步骤严格，但韩国的专利授权量继续上升。图2-3：各国专利授权量分布图2-4：各国专利授权量与时间关系图2、各国相互申请情况由图2-5所知，日本国籍申请人在日本申请专利数达93.7%，在美国占56%，在中国占66.3%，在韩国占54.9%，在欧洲占49.1%。因此可以说明日本国籍申请人申请的专利在其他4个国家总申请量的一半以上，并说明多层印制线路板的技术大部分都掌握在日本企业中。（比如在中国申请专利的总量中66.3%为日本国专利）。另外，日本和日本以外的其他国家质检申请件数收支情况来看，任何国家之间日本国籍申请人申请的专利数超过在日本申请专利。图2-5各国相互申请情况3、其他国家申请情况日美中欧韩国申请情况可以通过图2-5得知，但除前述五国之外的其他国家申请情况为如下，图2-6表示台湾申请情况，图2-7表示除台湾以外的其他国家（新加坡、菲律宾、印度等），其中印度的申请量是2004年以后的。由图2-6所知，在台湾申请专利情况来看，62.4%为日本国籍申请人，其次是17.7%台湾申请，美国为13.3%。由图2-7所知，日本国籍申请人占46.3%，美国占39.7%。图2-6台湾地区申请 2-7其他地区申请 4、申请人情况（1）申请人与申请件数由表2-8得知，每个国家的每一申请人申请的平均申请量，日本为一个申请人平均申请量为11件以上，其他国家是每一申请人平均申请量为2-6件，相差较大。表2-8每一申请人申请的平均申请量下面是每个国家根据时间，申请量，申请人数统计结果，见图2-9.由图2-9得知，日本、美国、欧洲各国申请动向来看1997年至2000年之间申请量及申请人数逐渐增大，但2006年以后申请件数和申请人数逐渐下降；但中韩台的申请人数及申请量几乎没有很大变化。日美欧与中韩台相比申请量、申请人数相差非常大。图2-9申请人，申请数，时间的统计表（2）申请件数排行旁由表2-10得知，前20位企业申请人中，第八位为韩国三星电机和低十二位美国IBM以外其他18为都是日本国企业申请人，前三位合计申请量达4251件，这是日美欧中韩总申请件数的17.3%。表2-10申请件数排行旁顺序申请人所属申请数量1京（KYOCERA）企业16312松下企业14893（IBIDEN）企业11314村田制作所企业9335日本特殊陶业企业8476日立化成企业6687新光电气工业企业6268三星电机（韩国）企业5799富士通企业5.310索尼企业45811TDK企业41112IBM（美国）企业41013日本电气企业38914Seiko Epson企业38615（DENSO）企业38316东芝企业37717TNCSI（）企业37318日立制作所企业37119松下电工企业36220日东电工企业354（3）主申请人的具体申请情况 由图2-11得知IBIDEN从1999年开始申请件数逐渐下降，但京瓷和松下的同一时间申请量明显逐渐上升。但20012003年之间三家公司的申请量逐渐下降。另外，三星是2004年以后逐渐上升。5、外国申请情况外国申请指除本国申请外其他国家申请情况。由表2-12得知，日本国向外国申请的申请比率为32%，在六国中中国向外国申请的申请比率最低，除日本和中国以外的其他国家向外国申请的申请比率超过50%。由图2-13得知，韩国和台湾向国外申请的专利件数逐渐增大。表2-12外国申请比率国籍外国平均申请比率（%）日本32美国56.6欧洲50.7中国23.6韩国54.8台湾69.2图2-13外国申请分析第三节 技术动向1、 技术分类图2-14和2-15表述各个技术上的申请情况。由图2-14得知【提高工艺性和降低成本】技术占37.6%，【提高电气特性】技术占28.2%，【小型化】技术20.9%，【提高热特性】技术占8.1%。下一代新型基板中比较关注的是光-电气线路混合技术，虽然相关的专利申请较少，但近几年业界中比较关注的方向。专利申请量较少的原因可能目前研发中或还未公开。申请趋势来看，【提高工艺性和降低成本】技术上的申请量2000年达到最高，到2003年之前一直下降趋势，后来2004年开始又增长趋势。【提高电气特性】技术和【小型化】技术在2004年达到最高峰，之后稍微降低趋势。【提高热特性】技术在2000年达到最高峰。图2-14 各技术类申请情况图2-15各个技术申请趋势图2、 技术分类情况由图2-16和2-17得知，具体技术分类中材料类技术申请量最多，达23.5%，其次是层间粘结技术，然后是线路图形制作技术。材料类技术2000年达到最高峰，之后稍下降趋势，后来2004年又增长。图2-16具体技术分类情况图2-17各个技术发展趋势3、 各个国家的申请状况图2-18中所示，每个国家对技术分类中申请量比较多的【材料】，【层间接续】，【线路配线】技术上申请的情况.图2-19中所示，近几年比较关注的【部品内藏】技术和【光线路】技术上每个国家申请的专利情况。 由图2-18得知，三项技术均日本申请量最多，达81%85%。另外图2-19中的【部品内藏】技术和【光线路】技术上也日本申请量最高，达75%85%。图2-18三项技术每个国家申请情况图2-19【部品内藏】技术和【光线路】技术申请情况第四节 主要关注的研发动向1、 主要关注的研发动向考虑多层印制线路基板的发展，调查委员会选定了三项重要技术课题。主要有【部品内藏】、【高频特性】、【大电流】。日美欧中韩国在【部品内藏】技术上申请了1829件，【高频】技术上申请了2677件，【大电流】技术上申请了136件。下面详细介绍三项课题的申请状况。2、 部品内藏技术申请情况由图2-20得知，2000年2003年之间申请件数稍微增加。但韩国的申请件数从2004年开始明显增大。五个国家中日本的申请量占71.5%。图2-20部品内藏技术申请情况3、 高频技术申请情况由图2-21得知，高频类技术上的申请只有2002年有变化，从1997年开始一直增长趋势，但韩国在此方面申请量从2003年开始明显增大。日本申请量达75.2%。图2-21高频技术申请情况4、【大电流】技术申请情况 由图2-22得知，在【大电流】技术上的申请量从1999年开始下降，之后又开始增大。日本在此方面的申请量占83.8%。图2-22 大电流技