面向SMT智能制造技術(shù)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(shù)，是現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造中的關(guān)鍵工藝技術(shù)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(shù)，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(quán)人、IPC技術(shù)領(lǐng)域、專利區(qū)域分布等方面對我國SMT智能制造相關(guān)技術(shù)的專利情況進(jìn)行深入分析。

關(guān)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(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)正引領(lǐng)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(luò)化、智能化、服務(wù)化轉(zhuǎn)型升級。美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國工業(yè)4.0和日本“機(jī)器人新戰(zhàn)略”的提出與實(shí)施，將通過發(fā)展智能制造來重振其本國制造業(yè)，并加強(qiáng)推進(jìn)相關(guān)技術(shù)布局，意圖在此次工業(yè)革命中搶占先進(jìn)與制高點(diǎn)。在積極借鑒國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)后，我國頒布了“中國制造2025”，標(biāo)志著中國將全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)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(dòng)中國制造向中國智造的轉(zhuǎn)變。

表面貼裝技術(shù)（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(shù)手段，以SMT產(chǎn)品組裝制造系統(tǒng)為代表的先進(jìn)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。基于智能制造技術(shù)，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(bào)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(guān)技術(shù)的年度專利申請趨勢、專利類型分布情況、IPC技術(shù)領(lǐng)域、研究機(jī)構(gòu)等方面進(jìn)行多角度分析，以SMT為突破點(diǎn)揭示我國電子產(chǎn)品智能制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為我國在該領(lǐng)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(gè)國家和地區(qū)、超過9500萬專利文獻(xiàn)，時(shí)問跨度350年，但到目前為止，只對中國專利數(shù)據(jù)搜索完全免費(fèi)。在綜合考慮專利信息的新穎性及代表性的基礎(chǔ)上，將專利申請時(shí)間設(shè)定為2007年1月至2016年11月進(jìn)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(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、傳感器、工業(yè)控制等技術(shù)。因此，在SooPAT專利數(shù)據(jù)庫中，利用檢索表達(dá)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?。㎡R 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(xiàng)。

2我國SMT智能制造技術(shù)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(shù)領(lǐng)域歷年專利申請及技術(shù)研發(fā)情況，從而掌握其技術(shù)發(fā)展趨勢及全局動(dòng)態(tài)。在2167項(xiàng)國內(nèi)SMT智能制造技術(shù)專利中，實(shí)用新型專利1138項(xiàng)，約占專利總量的52%；發(fā)明專利988項(xiàng)，約占46%，外觀專利41項(xiàng)，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(shù)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(shí)滯性，因此2016年的部分統(tǒng)計(jì)指標(biāo)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(dá)375件，表明中國國家有關(guān)部委在2012年前后集中發(fā)布的一系列規(guī)劃及專項(xiàng)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(jìn)入深入研究和示范試點(diǎn)開展階段。而2012年前，智能制造主要是制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程及人工智能等學(xué)科的相互滲透交織的一門綜合技術(shù)，還未將新一代信息技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等）融入制造活動(dòng)的各個(gè)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(jìn)一步獲知SMT制造技術(shù)發(fā)明專利年度申請量正逐年增高，從2011年的83項(xiàng)到2015年的145項(xiàng)，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(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力有待加強(qiáng)。

2.2專利權(quán)人分析

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

在前10名專利權(quán)人中有企業(yè)、高校和個(gè)人。其中，昆山思拓機(jī)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(shù)發(fā)展進(jìn)行對比可知，昆山思拓機(jī)器有限公司主要從事光機(jī)電一體化制造裝備研制，其在SMT制造技術(shù)的專利申請主要集中在G：物理（18項(xiàng)）與B：作業(yè)與運(yùn)輸（9項(xiàng)），且專利多為發(fā)明專利，達(dá)到20項(xiàng)，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(xué)（22項(xiàng)），而安吉騰飛電子有限公司則主要集中在B：作業(yè)與運(yùn)輸（21項(xiàng)）。由表l可可知前10名專利權(quán)人在SMT智能制造技術(shù)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(lǐng)域的企業(yè)眾多，專利申請還非常分散，SMT先進(jìn)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(shù)領(lǐng)域分析

通過對IPC（International Patent Classification）分類號對應(yīng)的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而獲得該領(lǐng)域各時(shí)期研發(fā)能力的分布，以及各類專利申請?jiān)诩夹g(shù)領(lǐng)域中所占的比重，了解各類技術(shù)研究成熟度，進(jìn)而明確技術(shù)的發(fā)展趨勢。在全部2167件面向SMT的智能制造技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠腎PC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（H01，H05，G01，H04，B23，B41，G06，F(xiàn)21）中的專利技術(shù)能充分代表SMT制造技術(shù)的現(xiàn)狀。其中，SMT制造技術(shù)專利多集中在H01（547件）和H05（508件）兩類中，分別代表與印制電路相關(guān)的結(jié)構(gòu)零部件或電氣元件組件的制造技術(shù)，以及與SMT相關(guān)的工藝及方法。

表2是按照IPC國際專利分類小類統(tǒng)計(jì)的前10名SMT的智能制造技術(shù)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(shù)領(lǐng)域。從表2可以看出，我國SMT制造技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)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(shè)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(jī)、光電檢測設(shè)備及技術(shù)等都是國內(nèi)的研究重點(diǎn)。通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，我國在高速、高精度貼片機(jī)整機(jī)設(shè)備方向的專利數(shù)還非常至少，而且進(jìn)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(shù)難度大，資金投入力度不足等。雖然有相關(guān)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(shù)相結(jié)合力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)的研究水平。圖3所示為我國SMT制造技術(shù)領(lǐng)域區(qū)域?qū)＠植记闆r。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(qiáng)，長三角次之。廣東省在SMT制造技術(shù)領(lǐng)域一直保持?jǐn)?shù)量優(yōu)勢，申請數(shù)量達(dá)658件，約占前10申請總量的37.9%，在此領(lǐng)域的研究水平穩(wěn)居首位，而且發(fā)明專利達(dá)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(zhì)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(guān)。圖4所示為區(qū)域申請專利排名前五的時(shí)間趨勢對比示意圖，統(tǒng)計(jì)時(shí)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(shù)領(lǐng)域研究非?；钴S，專利申請數(shù)量每年也較平均。

3結(jié)論

本文從專利分析角度闡述SMT智能制造技術(shù)領(lǐng)域年度專利申請趨勢、專利類型分布情況、專利權(quán)人、IPC技術(shù)領(lǐng)域、專利區(qū)域分布等因素，研究了該領(lǐng)域的整體發(fā)展趨勢，可知目前SMT制造技術(shù)的智能化水平還不高，與智能制造技術(shù)相結(jié)合力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，尤其是與新一代信息化技術(shù)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(jī)，從SMT產(chǎn)品物料智能存儲(chǔ)、管理與調(diào)配、SMT產(chǎn)品組裝質(zhì)量智能檢測、控制與智能識(shí)別、SMT智能環(huán)境智能感知與自適應(yīng)、SMT生產(chǎn)與設(shè)備等資源共享、SMT工業(yè)控制與信息安全等技術(shù)方向進(jìn)行深度融合、開展自主創(chuàng)新研究，做好SMT智能制造技術(shù)領(lǐng)域的專利規(guī)劃與布局。