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，是現代電子產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，是新一輪工業革命的核心技術，已上升為國家戰略。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品制造業未來的發展方向，是提升SMT產品制造能力與水平的重要途徑。本文以SooPAT專利數據庫為數據來源，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；專利數據庫；專利分析

0引言

軌近年來，物聯網、大數據、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業變革，信息化與工業化的深度融合并發展創新，促使制造業向數字化、網絡化、智能化、服務化轉型升級。美國工業互聯網、德國工業4.0和日本“機器人新戰略”的提出與實施，將通過發展智能制造來重振其本國制造業，并加強推進相關技術布局，意圖在此次工業革命中搶占先進與制高點。在積極借鑒國外工業發達國家的經驗后，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）是現代電子產品中印制電路模塊組裝制造的主要技術手段，以SMT產品組裝制造系統為代表的先進電子產品制造業，已經成為現代制造業的重要分支。基于智能制造技術，建立高效、敏捷、柔性及資源共享的SMT智能制造系統是電子產品制造業未來的發展方向，是提升產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專利數據庫為數據來源，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品智能制造技術的研究現狀及發展趨勢，為我國在該領域的專利布局及策略提供參考。

1數據來源與檢索

根據研究目的需求，本文分析樣本來自于SooPAT專利數據庫，其包含99個國家和地區、超過9500萬專利文獻，時問跨度350年，但到目前為止，只對中國專利數據搜索完全免費。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（SMT生產線）為載體，綜合智能管理系統、工藝系統等，結合物聯網、大數據、傳感器、工業控制等技術。因此，在SooPAT專利數據庫中，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：（大數據）OR ZY：（物聯網）OR ZY：（RFID）OR ZY：（管理）），檢索獲得數據2167項。

2我國SMT智能制造技術專利申請態勢分析

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電子產品制造技術領域歷年專利申請及技術研發情況，從而掌握其技術發展趨勢及全局動態。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，且專利數據庫收集到錄入存在一定時滯性，因此2016年的部分統計指標僅供參考。從專利申請數量的變化趨勢可知，從2011年以來，專利年度申請數呈快速增長的趨勢，從2011年185件，至2015年已達375件，表明中國國家有關部委在2012年前后集中發布的一系列規劃及專項政策，明確了我國智能制造裝備產業的發展路線及輪廓，尤其是在2015年發布《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（物聯網、大數據、云計算等）融入制造活動的各個環節。

圖2中百分比數值代表年度發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創新活躍度、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、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：作業與運輸（9項），且專利多為發明專利，達到20項，約占其申請總量的74%。鴻海精密工業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：作業與運輸（21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眾多，專利申請還非常分散，SMT先進電子產品制造業還未引起各大電子信息制造企業的足夠重視。

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計分析，從而獲得該領域各時期研發能力的分布，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（H01，H05，G01，H04，B23，B41，G06，F21）中的專利技術能充分代表SMT制造技術的現狀。其中，SMT制造技術專利多集中在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生產系統中的印制電路板貼裝工藝、電氣互聯元件（端子）、絲網印刷機、光電檢測設備及技術等都是國內的研究重點。通過進一步研究發現，我國在高速、高精度貼片機整機設備方向的專利數還非常至少，而且進入市場的最終產品也微乎其微，這主要原因在于部分技術難度大，資金投入力度不足等。雖然有相關企業已開展SMT生產線信息的管理與監控，物料智能輸送系統，但其和智能制造技術相結合力度還遠遠不足。

2.4區域分布分析

通過申請專利的區域分布分析，可了解不同地區對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量優勢，申請數量達658件，約占前10申請總量的37.9%，在此領域的研究水平穩居首位，而且發明專利達251件，約占其申請數量的38.1%；江蘇省占據第二，申請數量為394件，約占前10申請總量的22.7%，發明專利為192件，約占其申請總量的48.7%，專利質量優于廣東省，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電子產品制造業區域布局緊密相關。圖4所示為區域申請專利排名前五的時間趨勢對比示意圖，統計時間為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、專利區域分布等因素，研究了該領域的整體發展趨勢，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產品物料智能存儲、管理與調配、SMT產品組裝質量智能檢測、控制與智能識別、SMT智能環境智能感知與自適應、SMT生產與設備等資源共享、SMT工業控制與信息安全等技術方向進行深度融合、開展自主創新研究，做好SMT智能制造技術領域的專利規劃與布局。