PCB及材料專利報告(譯文)

平成20年（2008年）

日本專利申請技術(shù)動向調(diào)查報告多層印制線路基板作者：崔春梅（譯）2009年10月第一章：調(diào)查目的若沒有情報通訊等電子技術(shù)，就難以想象目前的高科技社會，特別以手機和數(shù)碼相機為首的民生用電子機器的普及。因此對電子設(shè)備的小型化的要求越來越嚴格。為了滿足當前的電子設(shè)備的小型化、輕量化等要求，開發(fā)了大規(guī)模集成電路（LSI）等能動素子、記憶素子等向高技能化、小型化技術(shù)。但，此些高性能電子零件無法單獨發(fā)揮它的技能，必須在印制線路基板中的電氣連接的基礎(chǔ)上發(fā)揮它的功能，因此不可忽略印制線路基板的高密度化和小型化技術(shù)，印制線路基板是支持高密度化的電子設(shè)備的最重要的部件之一。因此目前對多層印制線路基板的要求有小型化、線路高密度化、線路短距離化、高傳輸化等。不限定板材的層數(shù)，1999年至2005年，印制線路板的生產(chǎn)量日本占首位，2006年為中國占首位，其次是日本，但日本的印制線路板技術(shù)水平依然還占龍頭位子。生產(chǎn)量方面中國第一，但技術(shù)方面近幾年韓國和臺灣發(fā)展較快，但日本還是保持首位。根據(jù)目前狀況，為了提供日本的多層印制線路基板技術(shù)的現(xiàn)狀及今后的發(fā)展方向等方面的情報信息，并了解全球中的多層印制線路板的技術(shù)狀況及日本的位子，調(diào)查分析行業(yè)中的專利技術(shù)并確定了今后的技術(shù)發(fā)展路線。第二章：調(diào)查技術(shù)范圍概要第一節(jié)印制線路基板的發(fā)展20世紀初，人們已經(jīng)對印刷線路可以提高線路的可靠性、縮短線路制造的時間的想法，1936年，在英國發(fā)表了與現(xiàn)在的印制線路基板形態(tài)相似的基板材料。但是，英國當初條件上的不足，沒有實現(xiàn)，后來1950年左右隨著托蘭吉斯電腦的實用，正式實用了單面印制線路板。此后，隨著托蘭吉斯電腦往小型化方向發(fā)展，單面印制線路板面臨了線路較差問題，從而開始開發(fā)了雙面印制線路基板。I960年以后，開始出現(xiàn)集成線路（IC）,并且線路板的線路數(shù)量飛躍增大，同時隨著電子產(chǎn)品的小型化，線路的密度越來越大。結(jié)果，雙面線路板無法滿足當初的要求。因此，人們又開發(fā)了圖1-1所示，單面板或雙面板積層后采用貫通孔后采用上下焊接的方法來連接上下兩面的鏈路技術(shù)，從而開發(fā)了多層印制線路基板。此后，對材料、生產(chǎn)工藝上的改善，提高線路的可靠性及實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝的合理化。因此，單面/雙面印制線路基板和多層基板根據(jù)用途現(xiàn)在廣泛應(yīng)用。圖1-1多層印制線路基板的斷面圖內(nèi)層線路外層線路焊接孔壁絕緣基板外層線路內(nèi)層線路外層線路焊接孔壁絕緣基板外層線路第二節(jié)對多層印制線路板的要求目前已手機為代表的所有的電子產(chǎn)品均往高性能化，高機能化，小型化方向發(fā)展。因此對基板的要求越來越嚴格，已廣泛使用封裝基板或模塊基板，并且不斷增加汽車電子機器上的應(yīng)用，同時還大量應(yīng)用于大功率電子機器領(lǐng)域。下面介紹對多層印制線路基板的要求。（1） 小型化所謂的小型化為不是單一的小型化，是高性能化和高機能化的基礎(chǔ)上增加配線密度，同時減小產(chǎn)品的體積，稱小型化。目前為了達到產(chǎn)品的小型化開發(fā)的現(xiàn)有技術(shù)有幾種，通過核心通孔線路，減少不必要的空間，達成高密度配線盒薄型化要求的全程積層方法，剛性板和撓性板的一體化制造方法；在狹窄的空間中以折疊配線方法制造撓性板；還有2000年以后開始開發(fā)LSI等把一些部件隱藏在多層印制基板中內(nèi)藏基板。（2） 電氣特性 高頻特性提高電氣特性時必須要考慮確保絕緣可靠性、電流的導通、導體的阻抗等等，但是最重要的是提高高頻特性。特別對LSI等素子來說，必須考慮高頻化，但是還需要防止阻抗匹配的信號波形的劣化，同時絕緣材料的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗的降低，此現(xiàn)象會帶來信號衰減和信號傳輸。在高頻領(lǐng)域中電流通過導體的表面，因此需要平滑的導體面，但平滑的導體面必須滿足較強的粘結(jié)性。（3） 傳熱特性和大電流隨著前述的小型化和高頻化的發(fā)展，不得不考慮基板內(nèi)部的發(fā)熱密度，印制線路板中傳熱指標是基板評判指標中的重要因素。印制線路基板的評判指標中熱特性指標有耐熱性，高溫下的基板的形態(tài)變化及絕緣材料的熱膨脹性?；迳峒夹g(shù)中有金屬基板技術(shù)及金屬粘結(jié)片等。（4） 單層高速化，光線路混載不受外界影響能夠把大量信息傳送的方法只有光纖?？紤]將來的光集成線路的實用化中的應(yīng)用，開發(fā)電氣線路和光線路混載的印制線路基板。

5)制造技術(shù)印制線路基板的制造廠商主要分布在中國、韓國、臺灣，但是制造技術(shù)上日本的印制線路基板產(chǎn)業(yè)一直保持首位。提高產(chǎn)品的制造技術(shù)，可以降低生產(chǎn)成本及產(chǎn)品不良率，以及進步提高產(chǎn)品的綜合性能。6)環(huán)境影響印制線路基板制造過程中采用各種化學物質(zhì)，如絕緣樹脂材料、電鍍液、蝕刻液及表面處理液等等。為了防止此些物質(zhì)對環(huán)境的污染，進一步開發(fā)無有害物質(zhì)的基板材料，如無鹵無鉛基板。第三節(jié)調(diào)查對象圖1-2所示印制線路基板的上下游技術(shù)破解圖，圖中以印制線路基板的模式圖為代表例。本論文中主要分析圖中所示的多層印制線路基板的技術(shù)、材料有關(guān)的信息。另外，調(diào)查范圍中還含有模塊基板，但不含多層印制線路基板的設(shè)計技術(shù)。0丿T業(yè)柑喪奉理tt間上宵廿苗岡上丄曜産冏上疊E丿圖1-2印制線路基板的上下游技術(shù)破解圖0丿T業(yè)柑喪奉理tt間上宵廿苗岡上丄曜産冏上疊E丿圖1-2印制線路基板的上下游技術(shù)破解圖?Q凰少』AHatWMT/.丨1「VI?riWO.TT^W^WJftfL Akaias(3h<Il⑴些*孔7U+>^,Xmri.->r—dSk!7 i.-■.j-jV；?-.^.■:i□；-■第三章專利申請動向第一節(jié)分析方法1)基本數(shù)據(jù)來源本文中所用的數(shù)據(jù)來源為主要日本專利是PATOLI&外國專利是DWPI，檢索時間為1997年至2006年申請的專利。檢索式為多層印制電路基板有關(guān)的IP分類號和國內(nèi)FI分類為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)的關(guān)鍵詞以及DWPI的檢索方法。（2） 申請數(shù)量的計算方法PATOLIS數(shù)據(jù)庫和DWPI數(shù)據(jù)庫中的每一篇申請作為一篇專利，同一種發(fā)明多國家申請數(shù)是根據(jù)申請國家數(shù)來計算。（3） 調(diào)查國家日本，美國，歐洲，中國，韓國，臺灣。（4） 主要研究題目、重要專利、基本專利主要研究題目是根據(jù)現(xiàn)在和未來的技術(shù)發(fā)展方向以及各委員會的委員決定。重要專利為技術(shù)方案滿足所選的研究方向，并且引用次數(shù)超過5%的為重要專利?；緦＠麨閲@著重要專利申請的相關(guān)專利為基本專利。第二節(jié)基本申請動向1、日美歐中韓的申請情況內(nèi)容范圍：多層印制線路板數(shù)據(jù)來源：日本公開專利數(shù)據(jù)庫申請時間范圍：1997年~2006年專利權(quán)的國籍范圍：日本，美國，中國，韓國，臺灣，歐洲全世界申請數(shù)：26188篇日美中韓泰歐申請數(shù)：24635篇圖2-1是日美歐中韓的根據(jù)國家來統(tǒng)計的申請數(shù)，圖2-2是隨時間統(tǒng)計申請量的圖。圖2-1所知，日美歐中韓的申請總量的78.3%為日本申請，其次是美國占9.6%，然后韓國占4.9%，此結(jié)果可以反映圖2-2中日美歐中韓申請總量的趨勢與日本申請量的趨勢幾乎一致。圖2-2所知，日美歐中韓的申請總量從2000年開始增加，但2004年以后申請量下降趨勢。但，其中韓國的申請量是2004年以后增加。1997~2006之前全世界有關(guān)多層印制線路基板相關(guān)的授權(quán)的專利共有7867篇，其中日美歐中韓授權(quán)的有7319篇。圖2-1：各國專利申請量分布

2.366件一一一&.6S 12.366件一一一&.6S 1中國編暑常毆轉(zhuǎn)國翳 \|皿歸杵、^\I4JS 、□D他5帖件2.0%日本國籍19衛(wèi)9&件7^.3%其中78.3%（19296篇）為日本申請，其次是美國9.6%（2366篇），韓國4.9%（1214篇）。圖2-2：各國專利申請量與申請時間關(guān)系圖申請數(shù)申請數(shù)根據(jù)圖2-3所知，日美歐中韓授權(quán)總量的68.5%為日本授權(quán)，專利授權(quán)量也是日本占首位。圖2-4所知，總授權(quán)量的趨勢和日本專利授權(quán)量的趨勢基本相近，日本專利授權(quán)量從2002年開始大幅下降，原因可能是日本國內(nèi)專利審查步驟嚴格，但韓國的專利授權(quán)量繼續(xù)上升。圖2-3：各國專利授權(quán)量分布

515杵7.0%亡㈢世1A5#2J%米網(wǎng)篩門柏件一一15.7%中國戟515杵7.0%亡㈢世1A5#2J%米網(wǎng)篩門柏件一一15.7%中國戟4$件06%歐州國轉(zhuǎn)躲■-日本國乳5.015^ABJ9%1M7 忖的2000 2M2 2M3 2004 2005 2C06時間|=1日本 國^歐州匚二1中國^麒國匚二1壬①悝Y-合計出戲人國蒔圖2-4：各國專利授權(quán)量與時間關(guān)系圖2、各國相互申請情況由圖2-5所知，日本國籍申請人在日本申請專利數(shù)達93.7%，在美國占56%，在中國占66.3%，在韓國占54.9%，在歐洲占49.1%。因此可以說明日本國籍申請人申請的專利在其他4個國家總申請量的一半以上，并說明多層印制線路板的技術(shù)大部分都掌握在日本企業(yè)中。（比如在中國申請專利的總量中66.3%為日本國專利）。另外，日本和日本以外的其他國家質(zhì)檢申請件數(shù)收支情況來看，任何國家之間日本國籍申請人申請的專利數(shù)超過在日本申請專利。圖2-5各國相互申請情況

斗54件1.20W183ft"牛日本國超13,629|t來國ii34614.5K1.03lit346ftI4杵I日T件142^MWD.6t6.6hiOft三衛(wèi)工第lj024ft54加三衛(wèi)工餡1㈣件49.^*S4斗54件1.20W183ft"牛日本國超13,629|t來國ii34614.5K1.03lit346ftI4杵I日T件142^MWD.6t6.6hiOft三衛(wèi)工第lj024ft54加三衛(wèi)工餡1㈣件49.^*S41fl7fr10加來國迅?4fr3.1■6064I2B.Si*8?27.7JI日卒ftn出舉1433杵三￡工笛1期4件flCJSX跌岬出朋2.100件豪■“出H輯國f力岀霜1.36+ft中國f力出願1.HI6ft來國迅1-1的件lO.lh壬①他，-的丼L3.5^中國J*5tt02%ttSU5fr（WN30.QU■中國抽.沖-戈0.4\/f酉酣國科靜件3耿3￡%/軻件\I/ 2.1S中國科23&件167^3齡中國豈歐州旦科16H韓國押156ft-y0.H/-208fr114 \ il■?1J024W：fg/L142ft/中國崔7SWA3加 一■//、 1機件日本旨軸、12她件L為辨,3、其他國家申請情況日美中歐韓國申請情況可以通過圖2-5得知，但除前述五國之外的其他國家申請情況為如下，圖2-6表示臺灣申請情況，圖2-7表示除臺灣以外的其他國家（新加坡、菲律賓、印度等），其中印度的申請量是2004年以后的。由圖2-6所知，在臺灣申請專利情況來看，62.4%為日本國籍申請人，其次是17.7%臺灣申請，美國為13.3%。由圖2-7所知，日本國籍申請人占46.3%，美國占39.7%。2-7其他地區(qū)申請圖2-62-7其他地區(qū)申請日本國SSaim62.4S會港輻175ft17.7^壬6他Sft0.9%中國盤0.6S日本國SSaim62.4S會港輻175ft17.7^壬6他Sft0.9%中國盤0.6S陵州國IS32件3.2%1訃中國■0件一‘0.0%陳蝴國林耐--....T4h >障國縮1件0."右7）他8杵5.9\日本國旃閃杵463%Mfr39於4、申請人情況（1）申請人與申請件數(shù)由表2-8得知，每個國家的每一申請人申請的平均申請量，日本為一個申請人平均申請量為11件以上，其他國家是每一申請人平均申請量為2-6件，相差較大。表2-8每一申請人申請的平均申請量出願人國籍出讀件數(shù)岀扉人人數(shù)1出願人①平均出願井數(shù)日本19,2961-17211121集國2,3664914.&2歐州1.0593173.31中國197902.1S韓國1,2142055.92乞仍他M32122.37全體24,6353.0368.11下面是每個國家根據(jù)時間，申請量，申請人數(shù)統(tǒng)計結(jié)果，見圖2-9.由圖2-9得知，日本、美國、歐洲各國申請動向來看1997年至2000年之間申請量及申請人數(shù)逐漸增大，但2006年以后申請件數(shù)和申請人數(shù)逐漸下降；但中韓臺的申請人數(shù)及申請量幾乎沒有很大變化。日美歐與中韓臺相比申請量、申請人數(shù)相差非常大。

幾乎沒有很大變化。日美歐與中韓臺相比申請量、申請人數(shù)相差非常大。40160占歐州國籍出朋件數(shù)oO6400DW20304050U01040160占歐州國籍出朋件數(shù)oO6400DW20304050U010203040出廂人人數(shù) 出願人人數(shù)（2）申請件數(shù)排行旁由表2-10得知，前20位企業(yè)申請人中，第八位為韓國三星電機和低十二位美國IBM以外其他18為都是日本國企業(yè)申請人，前三位合計申請量達4251件，這是日美歐中韓總申請件數(shù)的17.3%。表2-10申請件數(shù)排行旁順序申請人所屬申請數(shù)量1京七^(KYOCERA)企業(yè)16312松下企業(yè)14893彳H(IBIDEN)企業(yè)11314村田制作所企業(yè)9335日本特殊陶業(yè)企業(yè)8476日立化成企業(yè)6687新光電氣工業(yè)企業(yè)6268三星電機（韓國）企業(yè)5799富士通企業(yè)5.310索尼企業(yè)45811TDK企業(yè)41112IBM（美國）企業(yè)41013日本電氣企業(yè)38914SeikoEpson企業(yè)38615f(DENSO)企業(yè)38316東芝企業(yè)37717TNCSI(b^^>)企業(yè)37318日立制作所企業(yè)37119松下電工企業(yè)36220日東電工企業(yè)3543）主申請人的具體申請情況由圖2-11得知IBIDEN從1999年開始申請件數(shù)逐漸下降，但京瓷和松下的同一時間申請量明顯逐漸上升。但2001~2003年之間三家公司的申請量逐漸下降。另外，三星是2004年以后逐漸上升。

岀顱件數(shù)100京甕T-松下-?-IBIDEN—:岀顱件數(shù)100京甕T-松下-?-IBIDEN—:；—三星―—EMI米）西門子O30O52O2050505、外國申請情況外國申請指除本國申請外其他國家申請情況。由表2-12得知，日本國向外國申請的申請比率為32%，在六國中中國向外國申請的申請比率最低，除日本和中國以外的其他國家向外國申請的申請比率超過50%。由圖2-13得知，韓國和臺灣向國外申請的專利件數(shù)逐漸增大。表2-12外國申請比率100-r b100-r b1997199& 1997199& 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006出單年■: 主張年）—O—O-日本米國歐州f—中國一?一㈱國-*-國籍外國平均申請比率（％）日本32美國56.6歐洲50.7中國23.6韓國54.8臺灣69.2圖2-13外國申請分析

第三節(jié)技術(shù)動向第三節(jié)技術(shù)動向1、技術(shù)分類圖2-14和2-15表述各個技術(shù)上的申請情況。由圖2-14得知【提高工藝性和降低成本】技術(shù)占37.6%，【提高電氣特性】技術(shù)占28.2%，【小型化】技術(shù)20.9%，【提高熱特性】技術(shù)占8.1%。下一代新型基板中比較關(guān)注的是光-電氣線路混合技術(shù)，雖然相關(guān)的專利申請較少，但近幾年業(yè)界中比較關(guān)注的方向。專利申請量較少的原因可能目前研發(fā)中或還未公開。申請趨勢來看，【提高工藝性和降低成本】技術(shù)上的申請量2000年達到最高，到2003年之前一直下降趨勢，后來2004年開始又增長趨勢。【提高電氣特性】技術(shù)和【小型化】技術(shù)在2004年達到最高峰，之后稍微降低趨勢?！咎岣邿崽匦浴考夹g(shù)在2000年達到最高峰。圖2-14各技術(shù)類申請情況i,aoo,513件20.鶉黑轉(zhuǎn)性向上2.921#8.1*其他?B4件13,491#37.W工莒性/降低成本技術(shù)圖i,aoo,513件20.鶉黑轉(zhuǎn)性向上2.921#8.1*其他?B4件13,491#37.W工莒性/降低成本技術(shù)圖2-15各個技術(shù)申請趨勢圖出箱年（侵先椎主彊年）2、 技術(shù)分類情況由圖2-16和2-17得知，具體技術(shù)分類中材料類技術(shù)申請量最多，達23.5%，其次是層間粘結(jié)技術(shù)，然后是線路圖形制作技術(shù)。材料類技術(shù)2000年達到最高峰，之后稍下降趨勢后來2004年又增長。圖2-16具體技術(shù)分類情況2.iaott唐間接統(tǒng)人關(guān)3杵17.亂部品內(nèi)餐2.ROW6.3\材斜10,475#235S試験?検査?圖2-16具體技術(shù)分類情況2.iaott唐間接統(tǒng)人關(guān)3杵17.亂部品內(nèi)餐2.ROW6.3\材斜10,475#235S試験?検査?376^0瞄榕正苴他152#0.3%光回路旳咸316#0.7\ :共通___一翦杵0.1%線路團形 /1.朋4件丿158S多IW比方式2.27S#5.1%層配盧5.蘭了杵132^表面處理363^08KSolderR亡引亞成形45ft#1.0%層壓構(gòu)造■鏗館3.809^8.5%機摭加工741#1.7%圖2-17各個技術(shù)發(fā)展趨勢出朧年;屢先権主機年）出朧年;屢先権主機年）—<=^共通T^tr料--?--播追?形態(tài)X 備FW4匕方式 路圖那一?一Stu—O",?間接誹—A—SolderReskt成形—?■■表面處理Y—機械力口工部品內(nèi)HE光回路務(wù)成―■—其他3、各個國家的申請狀況圖2-18中所示，每個國家對技術(shù)分類中申請量比較多的【材料】，【層間接續(xù)】，【線路配線】技術(shù)上申請的情況.圖2-19中所示，近幾年比較關(guān)注的【部品內(nèi)藏】技術(shù)和【光

線路】技術(shù)上每個國家申請的專利情況。由圖2-18得知，三項技術(shù)均日本申請量最多，達81%~85%。另外圖2-19中的【部品內(nèi)藏】技術(shù)和【光線路】技術(shù)上也日本申請量最高，達75%~85%。圖2-18三項技術(shù)每個國家申請情況線路配線(k：=7064}材料i.n=10475)懺歐州國鋪0.8%219件29%層間接続tn=7683)中國獅韓國循線路配線(k：=7064}材料i.n=10475)懺歐州國鋪0.8%219件29%層間接続tn=7683)中國獅韓國循643#3.4S壬CD他152杵Z.0%歐州國藉2563.6\井國鄆491ft7OH1聽件2.4%中國飾36ft305杵圖2-19【部品內(nèi)藏】技術(shù)和【光線路】技術(shù)申請情況133#4刖米闔乳378 -13.5%中國翳07^韓國托133#4刖米闔乳378 -13.5%中國翳07^韓國托壬①他75#2.7\申國旳韓國旳毛?世歐州國廂2BW8.9S16.H第四節(jié)主要關(guān)注的研發(fā)動向1、 主要關(guān)注的研發(fā)動向考慮多層印制線路基板的發(fā)展，調(diào)查委員會選定了三項重要技術(shù)課題。主要有【部品內(nèi)藏】、【高頻特性】、【大電流】。日美歐中韓國在【部品內(nèi)藏】技術(shù)上申請了1829件，【高頻】技術(shù)上申請了2677件，【大電流】技術(shù)上申請了136件。下面詳細介紹三項課題的申請狀況。2、 部品內(nèi)藏技術(shù)申請情況由圖2-20得知，2000年~2003年之間申請件數(shù)稍微增加。但韓國的申請件數(shù)從2004年開始明顯增大。五個國家中日本的申請量占71.5%。圖2-20部品內(nèi)藏技術(shù)申請情況

503出緬禪數(shù)zn92|匚二!日本^■菲國匚二503出緬禪數(shù)zn92|匚二!日本^■菲國匚二1歐州^=1中國 國匚二!無elte——合jf出編人國廂3、高頻技術(shù)申請