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（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

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化學(xué)氣相沉積金剛石膜技術(shù)專利分析

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（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

從國內(nèi)外專利文獻(xiàn)方面分析了化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石膜技術(shù)的研究與應(yīng)用發(fā)展情況。

金剛石膜；化學(xué)氣相沉積；專利；綜述

Author's address: Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office， SIPO， Suzhou 215163， China

化學(xué)氣相沉積（CVD）金剛石膜具有極其優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、聲學(xué)、電化學(xué)性能，因此在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)學(xué)、國防軍事、能源動力等一系列高新技術(shù)領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景，并曾在20世紀(jì)80年代中期形成席卷全球的“金剛石熱”［1］。

30余年來，CVD金剛石膜技術(shù)研究取得了巨大進(jìn)展。本文將對全球CVD金剛石膜技術(shù)領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)進(jìn)行客觀分析，揭示CVD金剛石膜技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)和競爭態(tài)勢。

1　CVD金剛石膜技術(shù)專利分析

1. 1 技術(shù)發(fā)展趨勢分析

國際專利分類號（簡稱IPC）C23C16/27的技術(shù)主題為采用化學(xué)氣相沉積工藝僅沉積金剛石，按照國際專利分類原則，CVD金剛石膜技術(shù)的專利申請應(yīng)當(dāng)分在該IPC分類號之下。因此，使用該IPC分類號在德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫（DWPI）中檢索，截至2015年12月共有3 601件（同族專利記為一件申請）CVD金剛石膜技術(shù)方面的專利申請。以同族專利的優(yōu)先權(quán)申請記作基礎(chǔ)專利，美國擁有589件基礎(chǔ)專利，日本擁有2 362件，中國擁有262件，歐洲擁有334件，其他國家和地區(qū)擁有50余件。圖1給出了CVD金剛石膜技術(shù)專利申請量變化趨勢。

從圖1可看出，日本CVD金剛石膜技術(shù)研究開發(fā)很早，1980-1985年間就申請了32件，以后申請量快速增長，到1990-1995年間申請量達(dá)到最高峰的693件，之后又逐漸減少，到近5年來申請量只有279件，下降很快。而美國和歐洲國家對CVD金剛石膜技術(shù)的研究是從上世紀(jì)80年代中期才開始興起，隨后專利申請量逐漸增加，到上世紀(jì)90年代中期到達(dá)高峰，但隨后也進(jìn)入下降通道。而中國的CVD金剛石膜技術(shù)研究起步較晚，但是隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在國家“863”和國家自然科學(xué)基金等項目資助，以及國家知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略實施方案的推行之下，中國的專利申請量從2000年開始快速增長［2］。

從上述分析看出，日本、美國、中國和歐洲在CVD金剛石膜技術(shù)研究開發(fā)上都取得了很多成果，CVD金剛石膜技術(shù)已經(jīng)相對成熟，例如許多工具級和熱沉級產(chǎn)品都已商業(yè)化，進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，但光學(xué)級和精密電子器件級的CVD金剛石膜應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品大多仍處在實驗階段，還有待進(jìn)一步開發(fā)。

1. 2 應(yīng)用領(lǐng)域分析

CVD金剛石膜技術(shù)研究之所以快速發(fā)展，其中一個重要原因是因應(yīng)用需求而驅(qū)動的，例如日本的“工業(yè)振興計劃”、美國的“星球大戰(zhàn)計劃”、歐洲的“尤里卡計劃”、中國的“863計劃”［3］等都曾把CVD金剛石膜列為科技發(fā)展中非常關(guān)鍵的材料技術(shù)之一，并對CVD金剛石膜技術(shù)的應(yīng)用寄予厚望。圖2給出了主要應(yīng)用領(lǐng)域基礎(chǔ)專利數(shù)量統(tǒng)計圖。從圖 2可以看出，電子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域以及機(jī)械加工和耐磨部件的專利申請量較多，光學(xué)和熱學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的專利申請量次之。

圖1 CVD金剛石膜技術(shù)的專利申請量變化Figure 1 Quantity variation of patent application in CVD diamond film with time

圖2 CVD金剛石膜主要應(yīng)用領(lǐng)域的基本專利數(shù)量統(tǒng)計圖Figure 2 Statistical graph showing the quantity of patents in major application fields of CVD diamond film

CVD金剛石具有很高的硬度、強(qiáng)度和極低的摩擦因數(shù)等優(yōu)異的綜合性能，因此是理想的工具和工具涂層材料，例如機(jī)械加工和耐磨部件領(lǐng)域就是利用了CVD金剛石膜這一特點，對金剛石膜質(zhì)量要求低，而且使用范圍廣，因此該應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＠暾堓^早，申請量也大，然而隨著技術(shù)成熟，該領(lǐng)域的專利申請近年來相對較少。CVD金剛石膜半導(dǎo)體具有很高的飽和電子速率、擊穿場強(qiáng)、載流子遷移率以及很大的禁帶寬度，是迄今為止所有半導(dǎo)體材料中按Keyes優(yōu)值或Johnson優(yōu)值評比最優(yōu)秀的半導(dǎo)體材料［3］，因此CVD金剛石膜的電子學(xué)應(yīng)用成為熱點研究，例如電子學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的金剛石高溫半導(dǎo)體，在上世紀(jì)90年代該領(lǐng)域的專利申請量較多，之后有所下降，導(dǎo)致下降的原因在于該應(yīng)用領(lǐng)域?qū)饎偸さ馁|(zhì)量要求非常高，大面積單晶異質(zhì)外延和 n型摻雜研究進(jìn)展不盡如人意。金剛石膜在熱學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域主要是可以作為非常理想的熱沉材料，技術(shù)上早已非常成熟，因此該應(yīng)用領(lǐng)域的專利申請主要集中在早期。光學(xué)、電化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域的研究發(fā)展則相對較晚，因此專利申請量較少，但處在緩慢增長期。

1. 3 研究競爭分析

通常把在美國、歐洲、日本、中國和韓國，即世界公認(rèn)的五大局中的其中 3個局都有申請的同族專利稱作“重要專利”［4］。在高科技領(lǐng)域中的重要專利數(shù)量更能反映出技術(shù)研發(fā)實力的高低。圖3給出了部分國家的重要專利統(tǒng)計圖，表1列出了全球重要企業(yè)擁有專利的情況。從圖3可以看出，在CVD金剛石膜技術(shù)領(lǐng)域，美國和日本具有很強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實力，德國和英國次之，其他國家或地區(qū)很弱。值得一提的是，中國的專利申請總量較多，但擁有的重要專利卻很少，一方面是中國在該領(lǐng)域的研究起步較晚，實力差距大，另一方面是中國專利申請人對海外發(fā)達(dá)國家的競爭市場還不夠重視。從表 1可看出，日本的重要企業(yè)數(shù)量最多，美國通用電氣公司、日本住友電器株式會社和英國元素六公司擁有的重要專利較多，顯示出很強(qiáng)的科研實力。

圖3 主要國家擁有的CVD金剛石膜的重要專利數(shù)量統(tǒng)計圖Figure 3 Statistical graph showing the quantity of important patents in different countries in the field of CVD diamond film

表1 CVD金剛石膜領(lǐng)域全球重要企業(yè)擁有專利的情況Table 1 Analysis on the patents about CVD diamond film owned by the global important companies

2　結(jié)語

從專利文獻(xiàn)分析了CVD金剛石膜技術(shù)的發(fā)展歷程、重要應(yīng)用領(lǐng)域和國家地區(qū)競爭優(yōu)勢狀況。分析結(jié)果表明：日本、美國擁有最強(qiáng)的研發(fā)能力和技術(shù)實力，我國正處于研發(fā)發(fā)展階段，與他們相比仍存在較大差距。我國研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)規(guī)劃好專利戰(zhàn)略，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，提高專利的創(chuàng)新性、實用性和實施率，力爭在國際競爭中占有重要的一席之地。

［1］ 唐存印， 劉燕， 呂智. 金剛石膜技術(shù)及應(yīng)用［J］. 超硬材料工程， 2007， 19 （4）: 33-37.

［2］ 相炳坤， 左敦穩(wěn)， 黎向鋒. 國內(nèi)外類金剛石膜技術(shù)現(xiàn)狀專利分析［J］. 功能材料， 2008， 39 （9）: 1577-1579， 1583.

［3］ 呂反修. 化學(xué)氣相沉積金剛石膜的研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］. 材料熱處理學(xué)報， 2010， 31 （1）: 15-28.

［4］ 史波. 專利信息分析的思路及其報告撰寫要點［J］. 專利文獻(xiàn)研究， 2007 （3）: 1-3.

［ 編輯：溫靖邦 ］

Patent analysis on chemical vapor deposition technology for making diamond films

FAN Bao-hu

The research and application development of chemical vapor deposition （CVD） technology of diamond films was analyzed from the patents issued at home and abroad.

diamond film； chemical vapor deposition； patent； review

TN304.18； TQ164.8

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1004 - 227X （2016） 16 - 0878 - 03

2016-01-15

2016-07-06

范?；ⅲ?978-），男，安徽阜陽人，博士，從事材料領(lǐng)域?qū)＠麑彶楣ぷ鳌?/p>

作者聯(lián)系方式：（E-mail） fbh0207@163.com。