专利分析视域下的竞争情报研究——以菏泽市压延铜箔产业为例

董传民，张乾，于连生



专利分析视域下的竞争情报研究——以菏泽市压延铜箔产业为例

董传民，张乾，于连生

（菏泽市科学技术情报研究所，山东 菏泽 274000）

专利信息分析作为产业竞争情报与专利竞争战略研究的重要工具，是情报工作和科技工作结合的产物。利用专利分析中的专利集聚方法来研究技术所处的发展阶段和产业策略，并以菏泽市压延铜箔产业为例，对国际与我国相关申请技术进行横向对比，根据技术生命周期相关系数分析我国压延铜箔技术发展时期，揭示了菏泽市在该领域技术的现状及发展趋势。

压延铜箔；专利分析；竞争情报；产业链

1 压延铜箔概况

压延铜箔是以铜带坯为母材，通过熔炼铸造、热轧开坯、铣面、轧制、退火、脱脂清洗及表面功能性处理等工艺制造而成，其组织结构为层片重叠状加工组织；具有高强度、高延展性、高导电性、优异的挠曲性以及稳定的化学性能等特点，用于制造挠性电路板（FPC）、新能源汽车动力电池、节能产品LED、电磁屏蔽等产品，广泛应用于电子通讯、航空航天、智能医疗、智能机器人、新能源汽车和军事军工等领域；是实现智能化、信息化、网络化发展的高端电子产品的核心基础材料。

1.1 生产工艺流程

工业用铜箔按生产方式的不同，分为电解铜箔和压延铜箔两大类。电解铜箔是利用电化学原理通过铜电解而制成的，制成生箔的内部组织结构为垂直针状结晶组织，其生产成本相对较低。压延铜箔是利用塑性加工原理，通过对铜锭的反复轧制-退火工艺而成的，其内部组织结构为片状结晶组织，压延铜箔产品的延展性较好。

压延铜箔的主要生产流程为：熔化→铸锭→铸锭加热→热轧→铣面→冷粗轧→退火→铜箔预精轧→退火→精轧→脱脂→表面功能化处理→检验→分切包装。

压延铜箔是以阴极铜等为主要原料，在1 200 ℃以下熔化、保温后，采用立式半连续工艺铸造成铸锭，经过800 ℃以上高温下反复多次热轧、铣面后经冷粗轧，经清洗和退火后，获得压延铜箔生产所需的1.5～2 mm带坯；经过铜箔预精轧、退火、精轧、脱脂、表面功能化处理、分切等工序获得成品。

1.2 生产关键技术

1.2.1 压延铜箔轧制技术

铜箔轧制属于极限压延，在0.035 mm以下厚度轧制时，使用无（负）辊缝为主体的AGC控制方式。在无（负）辊缝状态下，轧辊已变形为一个非圆轮廓，接触弧长等于轧辊压扁，辊缝已经全部压靠，其压下量与轧制压力大小已经没有绝对关系，即轧制力的增强变化对箔材厚度的变化影响已经很小，轧制过程完全由控制张力和轧制速度的大小来完成。铜箔轧机的厚度控制主要通过张力控制环和速度控制环来实现。

1.2.2 脱脂清洗技术

目前，压延铜箔脱脂主要采用烃系油为脱脂剂，根据相似相溶原理，去除压延铜箔表面的轧制油；与碱性及其他水系脱脂相比，其优点为油的浸润性好，与轧制油的互溶性强，且易于蒸馏，在保证脱脂效果的同时，可进行回收利用，且不产生废水废气等污染排放物。

1.2.3 压延铜箔表面功能化处理技术

为了满足压延铜箔在使用过程中具有更好的与印制基板结合力及耐热性、耐蚀性、可焊性和高温抗氧化性等要求，需对压延铜箔表面进行粗化、固化、黑化或红化、钝化功能化处理。主要核心技术包括压延铜箔黑化处理技术、压延铜箔镀层超精细颗粒控制技术及高温防氧化技术等。

1.3 压延铜箔的应用

1.3.1 挠性印制电路板（FPC）用压延铜箔

FPC是一种利用挠性基材制成的具有图形的印刷电路板，由绝缘基材与导电层构成，绝缘基材与导电层之间可以有黏结剂，导电层使用的原材料为高精电子压延铜箔。压延铜箔的耐挠曲性可以达到数万次甚至上亿次，这与电解铜箔相比具有明显的优势，被广泛应用在挠性覆铜板的制造中。据不完全统计，压延铜箔有80%以上应用在此领域。目前，市场成熟商品主要有规格为厚度12 μm、18 μm、35 μm及70 μm的黑化处理箔。2016年中国覆铜板行业调查统计分析报告表明，2016全国FPC产能为1.296 6×109m2，比2015年增长20%；产量为5.464×107m2，比2015年增长4%.随着FPC的快速发展，压延铜箔的需求不断增加，预测2020年FPC用压延铜箔需求量1.0×108m2以上（约20 000 t）。

1.3.2 锂离子电池用压延铜箔

压延铜箔是锂离子电池的负极集流体用材料之一，它具有良好的导电性、柔韧性和适中的电位，在锂电池中，充当负极材料的集流体，担任负极电子收集与传输的载体，是锂离子电池负极集流体的首选材料。主要产品厚度6 μm、8 μm和10 μm。据中汽协数据统计，2016年新能源汽车生产517 000辆，销售50 7000辆，比2015年分别增长51.7%和53%，呈现出高速增长，预计到2020年，新能源汽车动力电池用压延铜箔需求量将达1.6×104t以上。

1.3.3 电磁屏蔽用压延铜箔

以压延铜箔作为基材制作的电磁屏蔽材料广泛应用于无线电通信设备、汽车电子设备、电磁信号传输线路等，防止电磁波辐射污染以保护环境和人体健康，防止电磁波泄漏以保障信息安全。压延铜箔作为电磁屏蔽体的主要材料，主要作用为屏蔽和散热。制造电磁屏蔽材料所需压延铜箔厚度为10～70 μm，状态为完全退火态。

2 国外压延铜箔行业发展现状

2.1 国外压延铜箔主要企业

由于压延铜箔生产技术门槛高，因此，长期以来压延铜箔的生产高度集中，其核心生产技术被日本和美国少数几个生产商掌握，并且占据了压延铜箔的大部分市场份额。国外压延铜箔生产商主要有日本日矿金属株式会社（Nippon Mining）、日本福田金属箔粉工业株式会社（Fukuda）、美国奥林黄铜公司（Olin Brass）和日本日立电线株式会社（Hitachi Cable）等，其中日本日矿金属是全球压延铜箔技术最先进、质量水平最高、品种最多和规模最大的引领全球压延铜箔行业发展的龙头企业，占据了世界市场绝大部分份额。目前，国内挠性印制电路板所需高档压延铜箔主要由日本日矿金属供应。

2.2 国外压延铜箔相关标准规范

国外压延铜箔相关标准如表1所示。

表1 国外压延铜箔相关标准

标准类别最新标准号标准发布者 美国ANSI/IPC标准IPC-4562A-2008 印制线路用金属箔美国国家标准学会/国际电子工业链接协会 欧洲IEC标准IEC 61249-5-1-1995互连结构用材料第5部分：有或无涂层的导电箔和薄膜分规范集第1节：铜箔（用于生产覆铜基材）国际电工委员会 日本JIS标准JIS C6515—1998 印刷电路板用铜箔日本工业标准委员会

国外压延铜箔相关标准主要有美国IPC标准、欧洲IEC标准和日本JIS标准。全部为印刷电路领域所使用铜箔的标准，如IPC-4562A标准涉及的金属箔有9种，其中压延铜箔3种，但目前国外在锂离子电池、电磁屏蔽领域用压延铜箔尚未有相关标准出台。

3 国内压延铜箔发展现状

3.1 国内压延铜箔行业状况

国内压延铜箔市场长期被日本企业垄断，压延铜箔价格昂贵，产品附加值高。自2010年国内首个年产5 000 t高精电子压延铜箔项目由广源铜带投资开工建设，随后中铝上海铜业、中色奥博特、灵宝金源朝晖纷纷上马压延铜箔项目，经过较长的项目建设期、产品研发期和市场培育拓展阶段，国内压延铜箔行业逐步掌握了压延铜箔产品生产技术，形成了自主知识产权，黑化处理压延铜箔、红化箔及软态箔等产品供应市场，占据一定份额；但整体产品技术水平、质量稳定性、可靠性等方面和日本日矿金属等国外企业仍具有较大差距。

目前，国内专业从事压延铜箔研发生产的企业有山东天和压延铜箔有限公司（广源铜带铜箔项目2014年注册成立）、中色奥博特铜铝业有限公司、灵宝金源朝晖铜业有限公司。苏州福田金属有限公司是日本福田在中国的外资公司，目前只有2条压延铜箔表面功能化处理生产线，其光箔外购。中铝上海铜业压延铜箔生产线整体搬迁至中铝华中铜业，目前处于设备搬迁和调试阶段。据中国有色金属报报道，总投资20.88亿元的“中条山集团年产5.0×104t高精度铜板带、压延铜箔和2.0×106m2覆铜板项目奠基仪式”2018-04初在河南垣曲县新城镇关家村隆重举行，该项目建成后将具备5 000 t压延铜箔产能。

根据中电材协电子铜箔材料分会（CCFA）统计数据，2017年国内压延铜箔产量同比增加96.2%，达到7 023 t。实际销售量达到6 941 t，年增长率为98.9%.销售收入7.720 4亿元，年增长率为154.3%.

3.2 国内压延铜箔相关标准规范

随着国内压延铜箔行业的技术进步、产品供应市场，压延铜箔相关产品技术标准也逐步建立。山东天和压延铜箔申报的《电磁屏蔽用压延铜箔》标准和中铝华中铜业申报的《压延铜箔带坯》标准均已获得国家工信部行业标准立项，目前已开展相关研制工作。

4 压延铜箔专利分析

4.1 世界专利分析

数据库：IPtech。

分类标准：IPC分类。

检索时间：2018-11-01.

检索式：（TIAB：（rolled）AND TIAB：（copper） AND TIAB：（foil） OR TIAB：（压延铜箔）） AND （AD=[19600101 to 20181101]）。

检索数据量：619件专利。

4.1.1 申请量趋势

图1给出了自2000年以来，压延铜箔领域全球专利申请量的趋势。可以看出压延铜箔领域相关技术发展进程大致分为2000—2010年和2010年以来两个阶段。随着以苹果手机为代表的智能电子设备的快速发展，带动了高端柔性电路板（FPC）的需求，扩大了压延铜箔的应用需求，提高了压延铜箔的技术要求，同时中国企业及科研机构纷纷进入压延铜箔领域，因此，全球范围加强了压延铜箔技术领域的研发强度。

图1 全球压延铜箔相关专利申请量趋势

4.1.2 区域分布

图2和图3分别显示了全球压延铜箔相关专利申请国专利数量及占有率情况。通过对压延铜箔专利公开地域分布的分析，可以看出日本以436件专利位于专利公开量的首位，大幅领先于其他国家或地区，占据了76%的份额，体现了日本对压延铜箔领域核心技术的掌握和垄断。经过近几年压延铜箔的产业发展，中国逐步掌握相关核心技术，以87件专利位居第二。

此外，图2和图3体现了压延铜箔技术研究开发活动高度集中，主要集中在日本和中国。

图2 全球压延铜箔相关专利申请国专利数量

图3 全球压延铜箔相关专利申请国家占有率情况

4.1.3 申请人分析

表2列出了全球压延铜箔相关专利主要申请人。全球压延铜箔相关专利前十大申请人中日本8名，中国2名，全部为金属加工领域企业。其中日矿金属以18年活动年期、200件专利，遥遥领先其他申请人，凸显了日矿金属在压延铜箔相关技术领域的龙头地位。中色奥博特和灵宝金源朝晖2家企业在压延铜箔项目建设和产品技术研发中积累了较多的专利。

表2 全球压延铜箔相关专利主要申请人

公司名称专利件数活动年期发明人数平均专利年龄 ＪＸ日鉱日石金属株式会社20018955 日立電線株式会社5012348 株式会社ＳＨカッパープロダクツ233174 新神戸電機株式会社22113511 古河電気工業株式会社219236 中色奥博特铜铝业有限公司204461 灵宝金源朝辉铜业有限公司194371 日立ビークルエナジー株式会社94206 三洋電機株式会社84199 三井金属鉱業株式会社662211

4.2 日本专利分析

数据库：IPtech。

分类标准：IPC分类。

检索时间：2018-10-31.

检索式：（TIAB）：（rolled）AND TIAB：（copper）AND TIAB：（foil））AND （AD=[19600101 to 20181031]）。

检索数据量：326件专利。

4.2.1 申请量趋势

图4显示了压延铜箔日本专利的申请量趋势，和全球专利申请量趋势较为相近。2010年后压延铜箔相关研发增强，2013年后达到峰值，开始进入技术成熟期。

图4 压延铜箔日本专利申请量趋势

4.2.2 主要申请人

日本专利主要申请人如表3所示。

表3 日本专利主要申请人

公司名称专利件数活动年期发明人数平均专利年龄 ＪＸ日鉱日石金属株式会社12818496 日立電線株式会社5012348 株式会社ＳＨカッパープロダクツ233174 新神戸電機株式会社22113511 古河電気工業株式会社219234 日立ビークルエナジー株式会社94206 三洋電機株式会社84199 三井金属鉱業株式会社662211 三菱マテリアル株式会社65129 住友金属鉱山伸銅株式会社5249

表3列出了压延铜箔日本专利前10位申请人，日矿金属以128件占据第一。日本专利申请人全部来源于日本，未检索出其他国家或地区在日本拥有压延铜箔领域专利申请。

4.3 中国专利分析

专利分析相关参数如下。

数据库：IPtech。

分类标准：IPC分类。

检索时间：2018-10-31.

检索式：（TIAB=（压延铜箔））AND（AD=[19600101 to 20181031]）。

检索数据量：134件专利。

4.3.1 申请量趋势

压延铜箔中国专利申请量趋势如图5所示。

图5显示了压延铜箔中国专利申请量趋势，自2012年以来，压延铜箔专利申请量快速上升，这与中国相关企业投资压延铜箔项目，开展压延铜箔生产技术研发、工艺设备改造、产品应用研究等息息相关。

图5 压延铜箔中国专利申请量趋势

4.3.2 主要申请人

表4列出了压延铜箔中国专利前10位申请人。申请人以压延铜箔生产企业为主，相关专利主要产自压延铜箔产业化阶段。世界压延铜箔巨头日本日矿金属及古河电气在中国进行了专利保护和布局，这应引起国内相关企业关注，在国产压延铜箔逐步替代日本产品、市场竞争白热化阶段，发生专利纠纷的概率增大。

表4 压延铜箔中国专利主要申请人

公司名称专利件数活动年期发明人数平均专利年龄 中色奥博特铜铝业有限公司204461 灵宝金源朝辉铜业有限公司194371 JX日矿金属株式会社157173 古河电气工业株式会社52113 北京科技大学42164 中铝上海铜业有限公司44164 上海理工大学4190 山东天和压延铜箔有限公司3394 山东金宝电子股份有限公司33164 大自达电线股份有限公司2212

5 菏泽市压延铜箔企业情况

由于压延铜箔产业高度集中，目前菏泽市研发生产压延铜箔以及相关产品的企业仅有山东天和压延铜箔有限公司一家。

5.1 企业情况

山东天和压延铜箔有限公司为菏泽广源集团核心企业，成立于2014年，位于菏泽市高新技术产业开发区，是集高精电子压延铜箔产品研发、生产、销售为一体的专业化生产企业。公司建有山东省电子压延铜箔工程实验室、山东省电子压延铜箔工程技术研究中心等科技创新平台，是中国电子材料行业电子铜箔材料专业十强。

公司与北京科技大学联合承担完成了“十二五”国家科技支撑计划、山东省重大专项及菏泽市重大科技创新专项，引进了世界先进水平的高精电子压延铜箔生产设备和尖端实验检测仪器，建成了国内首条高精电子压延铜箔生产线，主要生产厚度0.006 mm以上、宽度650 mm以内的高精电子压延铜箔系列产品，年生产能力5 000 t。是中国国内第一家打破国外垄断、进入国际市场参与竞争的专业化生产企业，引领了国内压延铜箔行业的发展。

目前，公司与北京科技大学、北京有色金属研究总院等联合承担了“十三五”国家重点研发计划“动力电池集流体超薄高纯铜带生产成套技术及产业化”项目。研发生产6 μm、8 μm动力电池压延铜箔。项目进展顺利，6 μm压延铜箔新材料已供应宁德时代新能源，用于研发高能量动力电池。

天和压延铜箔公司负责起草了的压延铜箔系列国家行业技术标准，目前发布实施2项，立项在研1项。申请压延铜箔生产关键技术专利3项，已获得授权2项，核心专利技术主要涉及无针孔铜箔轧制技术、铜箔脱脂清洗技术及铜箔黑化处理技术。

5.2 发展面临的问题

山东天和压延铜箔有限公司作为菏泽市唯一一家高精电子压延铜箔研发生产企业，目前面临的主要发展困难有：①压延铜箔生产核心技术主要涉及铜及铜合金压力加工和电镀化学两大领域。目前，在压延铜箔表面功能化电镀处理方面仍存在较大问题，比如镀层颗粒度精确细化控制、压延铜箔镀层耐腐蚀性能提升等。②压延铜箔属于技术密集型产业，高端人才和技术工人支撑短缺。企业人才资源不仅呈现出招人才难、留人才难的状况，一线操作人员也出现招工难，留人难的情况。主要缺乏高层次企业生产管理人才、财务金融人才、铜及铜合金板带箔加工人才、电化学专业人才、机械设备人才和技术工人。③高精电子压延铜箔产业化建设属于重资产、资金密集型工程。主要设备依赖进口，新技术、新工艺、新产品的研发生产周期长，资金投入大。同时，受地方金融环境变化影响，企业资金压力较大，流动资金缺口严重阻碍了企业的正常发展。④市场门槛高，认证程序严。高精电子压延铜箔产品质量认证和效果验证要通过产业链各生产环节和终端产品生产企业认证，环节多、周期长。

5.3 发展展望

5.3.1 依托创新平台，聚集行业人才技术

企业发挥好“山东省电子压延铜箔工程技术研究中心”和“山东省电子压延铜箔工程实验室”科研平台的优势和作用，将相关技术难题形成开放性课题，聚集领域内著名高校院所的专家团队和行业内技术专家共同攻关。

5.3.2 建立健全制度，强健自身科研团队

企业要加强自有人才的培养和合理使用，建立健全企业内部科技创新管理、奖励等制度，激发技术人员创新热情，鼓励技术人员参加职称评定，不断增强和稳定人才队伍。与北京科技大学、中南大学等高校院所建立产学研合作关系，做深做实产学研工作，建立人才培养通道，通过人才定向培养、定期培训或来企授课等方式增强企业管理、技术等人才专业知识水平和管理、研发能力。

5.3.3 产业链上下游协同，运用协会资源

企业积极与用户建立战略合作伙伴关系，共同开展压延铜箔新材料研发生产及应用研究。破除电子信息产业关键核心材料受制于日本企业的局面，促进产业链健康发展，保障国家电子信息产业安全。充分利用企业所在中国有色金属行业协会、有色标委会、电子铜箔协会、覆铜板协会等资源和国家行业政策，推动产品市场拓展。

［1］于连生.高品质FPC用压延铜箔工艺技术研究［C］//第十六届中国覆铜板技术·市场研讨会论文集：中国电子材料行业协会覆铜板材料分会、中国印制电路行业协会基板材料分会，2015.

［2］冷大光.我国电子铜箔行业发展现状与展望［J］.覆铜板资讯，2018（03）：10-17.

［3］张专利.压延铜箔发展现状及市场分析［J］.有色冶金设计与研究，2015，36（04）：36-39，42.

［4］祝大同.世界及我国PCB用铜箔产业发展现况［J］.印制电路信息，2016，24（09）：12-16，35.

2095－6835（2019）05－0056－05

G350

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.056

董传民（1981—），男，硕士研究生，菏泽市科学技术情报研究所助理研究员，主要研究方向为科学技术情报研究。

〔编辑：张思楠〕