面向SMT智能制造技術專利分析

毛久兵　楊偉　楊平　馮曉娟　楊劍

摘要：SMT是新一代電子組裝技術，是現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造中的關鍵工藝技術之一。隨著中國制造2025的制定，智能制造作為主攻方向，是新一輪工業(yè)革命的核心技術，已上升為國家戰(zhàn)略。SMT與智能制造理念的融合，建立高效、敏捷、柔性及資源共享的SMT智能制造模式是電子產(chǎn)品制造業(yè)未來的發(fā)展方向，是提升sMT產(chǎn)品制造能力與水平的重要途徑。本文以sooPAT專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，從年度專利申請趨勢、專利類型分布情況、專利權人、IPC技術領域、專利區(qū)域分布等方面對我國sMT智能制造相關技術的專利情況進行深入分析。

關鍵詞：SMT；智能制造；專利數(shù)據(jù)庫；專利分析

0.引言

軌近年來，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術正引領著全球新一輪的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，信息化與工業(yè)化的深度融合并發(fā)展創(chuàng)新，促使制造業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、服務化轉型升級。美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國工業(yè)4.0和日本“機器人新戰(zhàn)略”的提出與實施，將通過發(fā)展智能制造來重振其本國制造業(yè)，并加強推進相關技術布局，意圖在此次工業(yè)革命中搶占先進與制高點。在積極借鑒國外工業(yè)發(fā)達國家的經(jīng)驗后，我國頒布了“中國制造2025”，標志著中國將全面推進實施制造強國戰(zhàn)略，以兩化融合為主線，將智能制造定為主攻方向，推動中國制造向中國智造的轉變。

表面貼裝技術（surface Mount Technology，SMT）是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中印制電路模塊組裝制造的主要技術手段，以SMT產(chǎn)品組裝制造系統(tǒng)為代表的先進電子產(chǎn)品制造業(yè)，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要分支?；谥悄苤圃旒夹g，建立高效、敏捷、柔性及資源共享的SMT智能制造系統(tǒng)是電子產(chǎn)品制造業(yè)未來的發(fā)展方向，是提升產(chǎn)品制造能力與水平的重要途徑。

本文將試圖從專利情報分析的角度，以SooPAT專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，對我國SMT智能制造相關技術的年度專利申請趨勢、專利類型分布情況、IPC技術領域、研究機構等方面進行多角度分析，以SMT為突破點揭示我國電子產(chǎn)品智能制造技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為我國在該領域的專利布局及策略提供參考。

1.數(shù)據(jù)來源與檢索

根據(jù)研究目的需求，本文分析樣本來自于SooPAT專利數(shù)據(jù)庫，其包含99個國家和地區(qū)、超過9500萬專利文獻，時間跨度350年，但到目前為止，只對中國專利數(shù)據(jù)搜索完全免費。在綜合考慮專利信息的新穎性及代表性的基礎上，將專利申請時間設定為2007年1月至2016年11月進行檢索。SMT智能制造是以SMT制造系統(tǒng)（SMT生產(chǎn)線）為載體，綜合智能管理系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)等，結合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、傳感器、工業(yè)控制等技術。因此，在SooPAT專利數(shù)據(jù)庫中，利用檢索表達式：（ZY：（SMT）OR ZY：（表面貼裝）OR ZY：（表面組裝））AND（ZY：（焊膏印刷）ORZY：（焊膏絲印）OR ZY：（貼片）OR ZY：（焊接）OR ZY：（回流）OR ZY：（檢測）OR ZY：（上料）OR ZY：（下料）OR ZY：（翻板）OR ZY：（維修）OR ZY：（傳感）OR ZY：（控制）OR ZY：（柔性制造）OR ZY：（智能制造）OR ZY：（大數(shù)據(jù)）OR ZY：（物聯(lián)網(wǎng)）OR ZY：（RFID）OR ZY：（管理）），檢索獲得數(shù)據(jù)2167項。

2.我國SMT智能制造技術專利申請態(tài)勢分析

2.1專利總量及年度申請情況分析

通過對專利總量及年度申請情況的分析，可揭示SMT電子產(chǎn)品制造技術領域歷年專利申請及技術研發(fā)情況，從而掌握其技術發(fā)展趨勢及全局動態(tài)。在2167項國內SMT智能制造技術專利中，實用新型專利1138項，約占專利總量的52%；發(fā)明專利988項，約占46%，外觀專利41項，各類專利所占比例示意圖，如圖1所示。

圖2為面向SMT的智能制造技術專利數(shù)量隨年度變化的情況。鑒于專利從申請到公開具有周期性，且專利數(shù)據(jù)庫收集到錄入存在一定時滯性，因此2016年的部分統(tǒng)計指標僅供參考。從專利申請數(shù)量的變化趨勢可知，從2011年以來，專利年度申請數(shù)呈快速增長的趨勢，從2011年185件，至2015年已達375件，表明中國國家有關部委在2012年前后集中發(fā)布的一系列規(guī)劃及專項政策，明確了我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線及輪廓，尤其是在2015年發(fā)布《中國制造2025》后，智能制造已進入深入研究和示范試點開展階段。而2012年前，智能制造主要是制造技術、自動化技術、計算機技術、系統(tǒng)工程及人工智能等學科的相互滲透交織的一門綜合技術，還未將新一代信息技術（物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等）融入制造活動的各個環(huán)節(jié)。

圖2中百分比數(shù)值代表年度發(fā)明專利與年度專利申請總量之比。由圖2可進一步獲知SMT制造技術發(fā)明專利年度申請量正逐年增高，從2011年的83項到2015年的145項，但2015年發(fā)明專利卻僅占年度專利申請量的38.7%，說明我國在SMT制造技術領域的自主創(chuàng)新能力有待加強。

2.2專利權人分析

通過對SMT的智能制造技術專利權人進行分析，可獲知該領域內研發(fā)創(chuàng)新活躍度、技術水平領先的專利權人。表1列示了專利申請量排名前10的專利權人2007-2016年的申請總量。

在前10名專利權人中有企業(yè)、高校和個人。其中，昆山思拓機器有限公司（27件）、鴻海精密工業(yè)股份有限公司（23件）、安吉騰飛電子有限公司（22件）專利申請量較為活躍。然而，對其技術發(fā)展進行對比可知，昆山思拓機器有限公司主要從事光機電一體化制造裝備研制，其在SMT制造技術的專利申請主要集中在G：物理（18項）與B：作業(yè)與運輸（9項），且專利多為發(fā)明專利，達到20項，約占其申請總量的74%。鴻海精密工業(yè)股份有限公司專利申請主要集中在H：電學（22項），而安吉騰飛電子有限公司則主要集中在B：作業(yè)與運輸（2l項）。由表l可可知前10名專利權人在SMT智能制造技術的專利申請總量為180件，約占專利申請總量的8%，說明我國從事該領域的企業(yè)眾多，專利申請還非常分散，SMT先進電子產(chǎn)品制造業(yè)還未引起各大電子信息制造企業(yè)的足夠重視。

2.3技術領域分析

通過對IPC（International Patent Classification）分類號對應的技術內容進行統(tǒng)計分析，從而獲得該領域各時期研發(fā)能力的分布，以及各類專利申請在技術領域中所占的比重，了解各類技術研究成熟度，進而明確技術的發(fā)展趨勢。在全部2167件面向SMT的智能制造技術領域專利的IPC大類中，排名前八位的專利共1713件占全部專利的79%，因此，這八大類（H0l，H05，G01，H04，B23，B41，G06，F(xiàn)21）中的專利技術能充分代表SMT制造技術的現(xiàn)狀。其中，SMT制造技術專利多集中在H0l（547件）和H05（508件）兩類中，分別代表與印制電路相關的結構零部件或電氣元件組件的制造技術，以及與SMT相關的工藝及方法。

表2是按照IPC國際專利分類小類統(tǒng)計的前10名SMT的智能制造技術專利申請情況，表中列舉了IPC專利號、專利數(shù)量以及涉及的技術領域。從表2可以看出，我國SMT制造技術的重點研究領域主要集中在H05K3、H05K1、H01R13、H01R12、H05K13等大組中。其中H05K3大組中占有量最多，主要是用于制造印制電路板設備與方法的研究。此外，用于SMT生產(chǎn)系統(tǒng)中的印制電路板貼裝工藝、電氣互聯(lián)元件（端子）、絲網(wǎng)印刷機、光電檢測設備及技術等都是國內的研究重點。通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，我國在高速、高精度貼片機整機設備方向的專利數(shù)還非常至少，而且進入市場的最終產(chǎn)品也微乎其微，這主要原因在于部分技術難度大，資金投入力度不足等。雖然有相關企業(yè)已開展SMT生產(chǎn)線信息的管理與監(jiān)控，物料智能輸送系統(tǒng)，但其和智能制造技術相結合力度還遠遠不足。

2.4區(qū)域分布分析

通過申請專利的區(qū)域分布分析，可了解不同地區(qū)對SMT制造技術的研究水平。圖3所示為我國SMT制造技術領域區(qū)域專利分布情況。總體來說，專利申請主要集中在東部沿海省市，以珠三角最強，長三角次之。廣東省在SMT制造技術領域一直保持數(shù)量優(yōu)勢，申請數(shù)量達658件，約占前10申請總量的37.9%，在此領域的研究水平穩(wěn)居首位，而且發(fā)明專利達251件，約占其申請數(shù)量的38.1%；江蘇省占據(jù)第二，申請數(shù)量為394件，約占前10申請總量的22.7%，發(fā)明專利為192件，約占其申請總量的48.7%，專利質量優(yōu)于廣東省，但是都有待提升；然后是上海市、浙江省和北京市等省市，這與我國SMT電子產(chǎn)品制造業(yè)區(qū)域布局緊密相關。圖4所示為區(qū)域申請專利排名前五的時間趨勢對比示意圖，統(tǒng)計時間為2012-2016年，可知廣東省、江蘇省、浙江省近幾年來在SMT制造技術領域研究非常活躍，專利申請數(shù)量每年也較平均。

3.結論

本文從專利分析角度闡述SMT智能制造技術領域年度專利申請趨勢、專利類型分布情況、專利權人、IPC技術領域、專利區(qū)域分布等因素，研究了該領域的整體發(fā)展趨勢，可知目前SMT制造技術的智能化水平還不高，與智能制造技術相結合力度還遠遠不足，尤其是與新一代信息化技術的融合還亟待提升。以中國制造2025的主攻方向——智能制造為契機，從SMT產(chǎn)品物料智能存儲、管理與調配、SMT產(chǎn)品組裝質量智能檢測、控制與智能識別、SMT智能環(huán)境智能感知與自適應、SMT生產(chǎn)與設備等資源共享、SMT工業(yè)控制與信息安全等技術方向進行深度融合、開展自主創(chuàng)新研究，做好SMT智能制造技術領域的專利規(guī)劃與布局。