理論定性分析促進(jìn)理解發(fā)明

徐盛輝徐 瑋陳 響

理論定性分析促進(jìn)理解發(fā)明

徐盛輝★徐 瑋★陳 響★

通過閱讀專利申請文件中的權(quán)利要求書和說明書來理解發(fā)明，是理解發(fā)明的最通用的方法。專業(yè)知識的積累不足會(huì)導(dǎo)致對發(fā)明的理解不準(zhǔn)確。本文通過檢索現(xiàn)有技術(shù)，結(jié)合檢索現(xiàn)有技術(shù)的整體狀況，以該申請要解決的技術(shù)問題為導(dǎo)向，對該申請涉及的理論模型進(jìn)行合理的簡化、抽象，通過理論定性分析促進(jìn)理解發(fā)明，這有利于準(zhǔn)確把握發(fā)明構(gòu)思、深入理解發(fā)明。這種理解發(fā)明的方法對理解涉及理論模型的專利申請，有一定的借鑒意義。

理論定性分析 理解發(fā)明 現(xiàn)有技術(shù)

在實(shí)質(zhì)審查工作中，理解發(fā)明是審查員的核心工作，能否準(zhǔn)確地理解發(fā)明關(guān)系到能否正確地開展審查工作。準(zhǔn)確地理解發(fā)明是檢索的基礎(chǔ)，也是后續(xù)對發(fā)明新穎性、創(chuàng)造性作出“客觀、公正”評價(jià)的前提。理解發(fā)明構(gòu)思，選準(zhǔn)對比文件有利于準(zhǔn)確評價(jià)發(fā)明的創(chuàng)造性。①李祖布，等.理解發(fā)明構(gòu)思，選準(zhǔn)對比文件［G］//中華全國專利代理人協(xié)會(huì).全面提升服務(wù)能力 建設(shè)知識產(chǎn)權(quán)強(qiáng)國：2015年中華全國專利代理人協(xié)會(huì)年會(huì)第六屆知識產(chǎn)權(quán)論壇論文集.北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2015.理解發(fā)明的一般方法為：首先，審查員通過閱讀權(quán)利要求初步理解發(fā)明；然后檢索現(xiàn)有技術(shù)，全面了解現(xiàn)有技術(shù)的狀況，了解該申請?jiān)诂F(xiàn)有技術(shù)中的地位，通過檢索加深對發(fā)明的理解；審查員站在申請人的角度還原發(fā)明過程，深刻地理解發(fā)明，準(zhǔn)確把握發(fā)明構(gòu)思；深入理解發(fā)明有助于檢索到合適的對比文件，通過對比文件評價(jià)權(quán)利要求的“三性”，綜合考慮說明書的內(nèi)容，預(yù)測專利申請前景。

一、案例基本信息介紹

發(fā)明名稱：超小型電感的制造工藝。

申請人：廣州市麥新電子有限公司。

申請日：2011年4月21日。

從上述內(nèi)容可以知道，該案例是廣州市麥新電子有限公司于2011年4月21日向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的一件名稱為“超小型電感的制造工藝”的發(fā)明專利申請。

二、初步理解發(fā)明

（一）權(quán)利要求是申請人權(quán)利主張的體現(xiàn)，也是審查工作的重點(diǎn)，因此，首先通過閱讀該案例的權(quán)利要求書初步理解發(fā)明

1.一種超小型電感的制造工藝，包括工字型磁芯電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝，其特征在于：先在工字型磁芯兩底面電鍍一層金屬層作為電極，然后將工字型磁芯放在點(diǎn)焊機(jī)的夾具上進(jìn)行繞線，再采用便于自動(dòng)化操作的點(diǎn)焊機(jī)直流電焊工藝進(jìn)行點(diǎn)焊連接，最后用磁性環(huán)氧樹脂膠包覆在電感線圈表層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超小型電感的制造工藝，其特征在于：所述工字型磁芯電鍍工藝是在工字型磁芯兩底面電鍍一層金屬層作為電極，以壓縮電感器高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超小型電感的制造工藝，其特征在于：所述繞線工藝是將工字型磁芯放在點(diǎn)焊機(jī)的夾具上進(jìn)行繞線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超小型電感的制造工藝，其特征在于：所述直流電焊工藝采用便于自動(dòng)化操作的點(diǎn)焊機(jī)直流電焊工藝，通過點(diǎn)焊機(jī)夾具進(jìn)行點(diǎn)焊，該工藝取代傳統(tǒng)鍍錫工藝，對產(chǎn)品本身損傷較小，能準(zhǔn)確定位焊接部位，焊接后尺寸基本上與原材料規(guī)格相同，不使用任何焊料，直接將電能轉(zhuǎn)換為瞬間熱能。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超小型電感的制造工藝，其特征在于：所述磁膠包覆工藝用磁性環(huán)氧樹脂膠包覆在電感線圈表層，達(dá)到閉磁的作用，提高電感性能，同時(shí)減少線材用量。

下面將用流程圖的方式對權(quán)利要求1的內(nèi)容作一個(gè)初步介紹（具體參見圖1）。

從圖1可以看出，權(quán)利要求1是通過電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝來實(shí)現(xiàn)電感的小型化。通過閱讀權(quán)利要求2～5可以發(fā)現(xiàn)，權(quán)利要求2～5分別是對電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝作了進(jìn)一步限定。至此，我們對發(fā)明形成一個(gè)初步的認(rèn)識。

（二）閱讀說明書，了解發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域、發(fā)明要解決的技術(shù)問題、發(fā)明采用的技術(shù)手段和達(dá)到的技術(shù)效果，進(jìn)一步理解發(fā)明

通過閱讀說明書可以知道：①發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是電感器制造領(lǐng)域；②發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：減小電感器尺寸，提高電感性能；③發(fā)明采用的技術(shù)手段是：通過電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝來實(shí)現(xiàn)電感的小型化；④發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果是：實(shí)現(xiàn)電感的小型化，提高性能，節(jié)約材料。

三、檢索后深入理解發(fā)明

（一）檢索現(xiàn)有技術(shù)，全面了解現(xiàn)有技術(shù)的狀況

通過檢索可以知道電感器通常可以分為插裝電感器和片式電感器，片式電感器又可以分為層疊片式電感器和繞線片式電感器。如圖2所示，插裝電感器通過引腳50插接在電路板上實(shí)現(xiàn)功能；如圖3所示，層疊片式電感器采用鐵氧體漿料和導(dǎo)體漿料交替印刷、層疊、燒結(jié)，最終形成類似三明治的結(jié)構(gòu)，這種電感器的生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜；如圖4所示，繞線片式電感器通過導(dǎo)線繞制在磁芯上，并將導(dǎo)線焊接在電極上，主要應(yīng)用于表面貼裝技術(shù)。

圖2

圖3

圖4

（二）重點(diǎn)針對繞線片式電感器進(jìn)行檢索，深入了解繞線片式電感器小型化技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)，了解該申請?jiān)诂F(xiàn)有技術(shù)中的地位

從技術(shù)手段、技術(shù)問題、技術(shù)效果的角度針對繞線片式電感器進(jìn)行檢索可以發(fā)現(xiàn)：如圖5所示，最初電感器的磁芯外形為方形，需成對配合使用，因無法實(shí)現(xiàn)在磁芯柱上直接繞線，需使用骨架（如圖5左側(cè)的電感器），因此小型化受限制。隨著技術(shù)的發(fā)展，電感器采用磁芯充當(dāng)骨架和底座來實(shí)現(xiàn)小型化（如圖5右側(cè)的電感器）。

圖5

在電感器不使用骨架后，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電感器的小型化，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了如圖6所示的電感器，如圖6左側(cè)的電感器電極500設(shè)置在磁芯102的下面這樣會(huì)增加電感器的高度，通過將電極的位置設(shè)置在磁芯的側(cè)面（如圖6右側(cè)的電感器），可以減小電感器的高度實(shí)現(xiàn)小型化。

圖6

除了通過設(shè)置電極的位置實(shí)現(xiàn)電感器的小型化外，現(xiàn)有技術(shù)中還出現(xiàn)了如圖7所示的電感器，該電感器通過使用極度矮小的磁芯210、電極400、線圈300、磁帽100的配合來實(shí)現(xiàn)小型化。

圖7

對于工字型磁芯的電感器，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了如圖8所示的電感器，通過形成工字型磁芯21（步驟a）、在磁芯21的底面電鍍金屬電極25（步驟b）、將導(dǎo)線14繞在磁芯21上并焊接在電極25上（步驟c）、最后用樹脂26包覆線圈（步驟d），來實(shí)現(xiàn)電感器的小型化。

圖8

四、理論定性分析促進(jìn)理解發(fā)明

上述現(xiàn)有技術(shù)是從技術(shù)手段、技術(shù)問題、技術(shù)效果的角度針對繞線片式電感器進(jìn)行檢索得到的，從檢索結(jié)果可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)質(zhì)上只有通過減小磁芯的高度來實(shí)現(xiàn)電感器的小型化。由于磁芯尺寸由高度和寬度決定，審查員面臨的首個(gè)問題就是：現(xiàn)有技術(shù)中為什么實(shí)質(zhì)上只有通過減小磁芯的高度來實(shí)現(xiàn)電感器的小型化？為了回答這個(gè)問題，首先將對電感器模型進(jìn)行抽象。

該申請的電感器的磁芯是工字型磁芯，由于磁芯可以為方形、圓柱形等，為了研究方便不妨將磁芯假設(shè)為圓柱形，不考慮工字型磁芯的端部效應(yīng)，可以將電感器抽象成如下模型（參見圖9）。

圖9

如圖9所示，線圈纏繞在磁芯上形成基本的電感器模型。用h表示磁芯的長度，用R表示磁芯的半徑，用N表示線圈的匝數(shù)，用μ表示磁芯的磁導(dǎo)率，用R0表示線圈的電阻，用r表示導(dǎo)線的半徑，用f表示電感器的工作頻率。

根據(jù)螺線管電感計(jì)算公式②王林章.螺線管電感的計(jì)算與測量［J］.電測與儀表，1982（11）：12.，電感器的電感L可以由如下公式表示：

其中K是形狀系數(shù)，與R/h有關(guān)。當(dāng)設(shè)計(jì)電感器的結(jié)構(gòu)時(shí)，R/h的大小一般在合理的數(shù)值附近波動(dòng)，故可以認(rèn)為K是常數(shù)。

電感器的品質(zhì)因數(shù)Q可以由如下公式表示：

通常情況，繞線的匝數(shù)比較密集，用l表示線圈的長度則：

于是，線圈的電阻R0可以由如下公式表示：

將式（4）代入式（2）可以得到：

該申請要解決的技術(shù)問題是：減小電感器尺寸，提高電感性能。電感器的尺寸由磁芯的高度h和半徑R決定，電感器的性能由電感值L和品質(zhì)因數(shù)Q決定。在設(shè)計(jì)電感器時(shí)，想提高電感值L和品質(zhì)因數(shù)Q的同時(shí)，減小電感器的尺寸，從式（1）和式（5）可以看出，只能減小磁芯的高度h。這就解釋了現(xiàn)有技術(shù)中為什么實(shí)質(zhì)上只有通過減小磁芯的高度來實(shí)現(xiàn)電感器的小型化的問題。

經(jīng)過上述理論定性分析可以知道，電鍍工藝是通過在工字型磁芯兩底面電鍍一層金屬層作為電極，以壓縮電感器高度來實(shí)現(xiàn)電感小型化和提高電感性能的。繞線工藝是通過盡量密集纏繞導(dǎo)線，增大線圈的匝數(shù)N來提高電感性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解，直流電焊工藝的主要目的是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線與電極的較小損傷的焊接。

從圖1可以看出，經(jīng)過電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝可以制作出可以工作的電感器。由于電感器實(shí)際工作時(shí)存在漏感，現(xiàn)有技術(shù)中通常的做法是，采用磁環(huán)包覆線圈，如圖10所示。

圖10

用L0表示電感器的實(shí)際電感，用△L表示漏感，則：

從式（2）和式（6）可以看出，減小漏感可以提高電感值L0和品質(zhì)因數(shù)Q。很顯然，和使用磁環(huán)包覆線圈相比，使用磁性環(huán)氧樹脂膠包覆線圈，磁性環(huán)氧樹脂膠和線圈結(jié)合的更加緊密，可以減小漏感，從而節(jié)約包覆材料，降低成本。

假設(shè)電感器的電感設(shè)計(jì)目標(biāo)為0.8μH，用磁環(huán)包覆線圈時(shí)漏感為0.4μH，設(shè)計(jì)時(shí)線圈產(chǎn)生的電感就需要1.2μH，假設(shè)線圈產(chǎn)生1.2μH的電感需要100匝線圈。使用磁性環(huán)氧樹脂膠包覆線圈可以減小漏感，假設(shè)使用磁性環(huán)氧樹脂膠包覆線圈時(shí)漏感為0.2μH，由于100匝線圈產(chǎn)生的電感依然為1.2μH，這時(shí)實(shí)際的電感為1.0μH比電感設(shè)計(jì)目標(biāo)為0.8uH大0.2μH，這時(shí)可以將線圈產(chǎn)生的電感設(shè)計(jì)為1.0μH，假設(shè)線圈產(chǎn)生1.0μH的電感需要80匝線圈，具體如表1所示。經(jīng)過上述分析，可以知道線圈的匝數(shù)從100匝減少為80匝，可以節(jié)約線材用量。

表1 不同包覆材料對應(yīng)的電感

通過對電感器模型進(jìn)行抽象，經(jīng)過理論定性分析，我們得到電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、包覆工藝的作用，具體如表2所示。

表2 各制作工藝的作用

在了解電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、包覆工藝的作用之后，換位思考——審查員通過把自己“假想”成申請人，以現(xiàn)有技術(shù)為起點(diǎn)、以如何減小電感器尺寸和提高電感性能為問題導(dǎo)向、以改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中電感器減小電感器尺寸和提高電感性能為目標(biāo)，還原申請人的發(fā)明過程，得到本申請，如圖11所示。

圖11

從圖11可以看出，申請人是以現(xiàn)有技術(shù)為起點(diǎn)，通過研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的不足（電感器尺寸大），在此基礎(chǔ)上提出如何減少電感尺寸、提高電感性能的問題，并以這個(gè)問題為發(fā)明動(dòng)機(jī)，通過電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、包覆工藝來減少電感尺寸、提高電感性能?？梢姡ㄟ^換位思考，審查員可以把自己“假想”成申請人，站在申請人的角度還原發(fā)明過程，可以幫助審查員深刻地理解發(fā)明，準(zhǔn)確把握發(fā)明構(gòu)思。

五、該申請的前景預(yù)判

在深入理解發(fā)明之后，通過檢索找到對比文件1（CN1187014A），對比文件1公開了一種線圈式電子零件及其制造方法，在磁芯430的端面形成電極434，將線圈4繞制在磁芯上，并將線圈的終端5焊接在電極上，采用例如鐵氧體粉末、氧化鐵粉末等磁性粉末混合在環(huán)氧樹脂系列等的樹脂材料中制成的材料6作為封裝層包覆線圈4，具體如圖12～13所示。

圖12

圖13

下面從技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)問題、技術(shù)手段、技術(shù)效果的角度將權(quán)利要求1與對比文件1的發(fā)明構(gòu)思作比較，具體如表3所示。

表3 權(quán)利要求1和對比文件1發(fā)明構(gòu)思對比表

從表3可以看出，對比文件1與權(quán)利要求1的技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)問題、技術(shù)手段、技術(shù)效果都相同，即對比文件1與權(quán)利要求1的發(fā)明構(gòu)思相同。通過對對比文件1公開事實(shí)的認(rèn)定，可以發(fā)現(xiàn)權(quán)利要求1相對于對比文件1和公知常識不具備創(chuàng)造性。綜合考慮從屬權(quán)利要求2～5和說明書的內(nèi)容，判斷該申請不具有授權(quán)前景。

六、小 結(jié)

本文通過如下步驟理解發(fā)明：①閱讀專利申請文件的權(quán)利要求書、與權(quán)利要求書相關(guān)的說明書，初步理解發(fā)明；②從發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域（電感器制造領(lǐng)域）、發(fā)明要解決的技術(shù)問題（如何減小電感器尺寸，提高電感性能）、發(fā)明采用的技術(shù)手段（電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝）和達(dá)到的技術(shù)效果（減小電感器尺寸，提高電感性能）的角度檢索現(xiàn)有技術(shù)，全面了解現(xiàn)有技術(shù)的狀況，了解該申請?jiān)诂F(xiàn)有技術(shù)中的地位，通過檢索加深對發(fā)明的理解；③結(jié)合檢索現(xiàn)有技術(shù)的整體狀況，以如何減小電感器尺寸和提高電感性能為問題導(dǎo)向，對該申請電感器模型進(jìn)行合理簡化、抽象，通過理論分析促進(jìn)理解發(fā)明；④發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，換位思考——審查員通過把自己“假想”成申請人還原申請人的發(fā)明過程，避免“事后諸葛亮”，深入理解發(fā)明；⑤在深入理解發(fā)明之后，通過檢索找到對比文件1，通過比較對比文件與權(quán)利要求的發(fā)明構(gòu)思、對對比文件1公開事實(shí)的認(rèn)定，可以發(fā)現(xiàn)權(quán)利要求1相對于對比文件1和公知常識不具備創(chuàng)造性，綜合考慮從屬權(quán)利要求2～5和說明書的內(nèi)容，判斷本申請不具有授權(quán)前景。

通過對一個(gè)實(shí)際案例的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)：對專利申請涉及的理論模型進(jìn)行合理的簡化、抽象后，通過理論定性分析可以準(zhǔn)確、深入地理解權(quán)利要求中每個(gè)技術(shù)特征的作用以及技術(shù)特征構(gòu)成的技術(shù)方案在整體上所起的作用。理論定性分析還可以幫助深入理解現(xiàn)有技術(shù)中解決與該申請相同技術(shù)問題的技術(shù)手段，準(zhǔn)確把握該申請?jiān)诂F(xiàn)有技術(shù)中的地位，進(jìn)而從整體上把握該申請的發(fā)明構(gòu)思、深入理解發(fā)明。深入理解發(fā)明有助于迅速、準(zhǔn)確地檢索對比文件，有助于準(zhǔn)確地對該申請和對比文件的事實(shí)進(jìn)行認(rèn)定，最終判斷專利申請的授權(quán)前景。這種理解發(fā)明的方法對理解涉及理論模型的專利申請，有一定的借鑒意義。

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心。