理論定性分析促進理解發明

徐盛輝徐 瑋陳 響

理論定性分析促進理解發明

徐盛輝★徐 瑋★陳 響★

通過閱讀專利申請文件中的權利要求書和說明書來理解發明，是理解發明的最通用的方法。專業知識的積累不足會導致對發明的理解不準確。本文通過檢索現有技術，結合檢索現有技術的整體狀況，以該申請要解決的技術問題為導向，對該申請涉及的理論模型進行合理的簡化、抽象，通過理論定性分析促進理解發明，這有利于準確把握發明構思、深入理解發明。這種理解發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 理解發明 現有技術

在實質審查工作中，理解發明是審查員的核心工作，能否準確地理解發明關系到能否正確地開展審查工作。準確地理解發明是檢索的基礎，也是后續對發明新穎性、創造性作出“客觀、公正”評價的前提。理解發明構思，選準對比文件有利于準確評價發明的創造性。①李祖布，等.理解發明構思，選準對比文件［G］//中華全國專利代理人協會.全面提升服務能力 建設知識產權強國：2015年中華全國專利代理人協會年會第六屆知識產權論壇論文集.北京：知識產權出版社，2015.理解發明的一般方法為：首先，審查員通過閱讀權利要求初步理解發明；然后檢索現有技術，全面了解現有技術的狀況，了解該申請在現有技術中的地位，通過檢索加深對發明的理解；審查員站在申請人的角度還原發明過程，深刻地理解發明，準確把握發明構思；深入理解發明有助于檢索到合適的對比文件，通過對比文件評價權利要求的“三性”，綜合考慮說明書的內容，預測專利申請前景。

一、案例基本信息介紹

發明名稱：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日向國家知識產權局提交的一件名稱為“超小型電感的制造工藝”的發明專利申請。

二、初步理解發明

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

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焊機的夾具上進行繞線，再采用便于自動化操作的點焊機直流電焊工藝進行點焊連接，最后用磁性環氧樹脂膠包覆在電感線圈表層。

2.根據權利要求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.根據權利要求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焊機的夾具上進行繞線。

4.根據權利要求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化操作的點焊機直流電焊工藝，通過點焊機夾具進行點焊，該工藝取代傳統鍍錫工藝，對產品本身損傷較小，能準確定位焊接部位，焊接后尺寸基本上與原材料規格相同，不使用任何焊料，直接將電能轉換為瞬間熱能。

5.根據權利要求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氧樹脂膠包覆在電感線圈表層，達到閉磁的作用，提高電感性能，同時減少線材用量。

下面將用流程圖的方式對權利要求1的內容作一個初步介紹（具體參見圖1）。

從圖1可以看出，權利要求1是通過電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝來實現電感的小型化。通過閱讀權利要求2～5可以發現，權利要求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一步限定。至此，我們對發明形成一個初步的認識。

（二）閱讀說明書，了解發明的技術領域、發明要解決的技術問題、發明采用的技術手段和達到的技術效果，進一步理解發明

通過閱讀說明書可以知道：①發明的技術領域是電感器制造領域；②發明要解決的技術問題是：減小電感器尺寸，提高電感性能；③發明采用的技術手段是：通過電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝來實現電感的小型化；④發明達到的技術效果是：實現電感的小型化，提高性能，節約材料。

三、檢索后深入理解發明

（一）檢索現有技術，全面了解現有技術的狀況

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插接在電路板上實現功能；如圖3所示，層疊片式電感器采用鐵氧體漿料和導體漿料交替印刷、層疊、燒結，最終形成類似三明治的結構，這種電感器的生產工藝較為復雜；如圖4所示，繞線片式電感器通過導線繞制在磁芯上，并將導線焊接在電極上，主要應用于表面貼裝技術。

圖2

圖3

圖4

（二）重點針對繞線片式電感器進行檢索，深入了解繞線片式電感器小型化技術的發展脈絡，了解該申請在現有技術中的地位

從技術手段、技術問題、技術效果的角度針對繞線片式電感器進行檢索可以發現：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，因無法實現在磁芯柱上直接繞線，需使用骨架（如圖5左側的電感器），因此小型化受限制。隨著技術的發展，電感器采用磁芯充當骨架和底座來實現小型化（如圖5右側的電感器）。

圖5

在電感器不使用骨架后，為了進一步實現電感器的小型化，現有技術中出現了如圖6所示的電感器，如圖6左側的電感器電極500設置在磁芯102的下面這樣會增加電感器的高度，通過將電極的位置設置在磁芯的側面（如圖6右側的電感器），可以減小電感器的高度實現小型化。

圖6

除了通過設置電極的位置實現電感器的小型化外，現有技術中還出現了如圖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的配合來實現小型化。

圖7

對于工字型磁芯的電感器，現有技術中出現了如圖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），來實現電感器的小型化。

圖8

四、理論定性分析促進理解發明

上述現有技術是從技術手段、技術問題、技術效果的角度針對繞線片式電感器進行檢索得到的，從檢索結果可以看出，現有技術中實質上只有通過減小磁芯的高度來實現電感器的小型化。由于磁芯尺寸由高度和寬度決定，審查員面臨的首個問題就是：現有技術中為什么實質上只有通過減小磁芯的高度來實現電感器的小型化？為了回答這個問題，首先將對電感器模型進行抽象。

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為圓柱形，不考慮工字型磁芯的端部效應，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，用μ表示磁芯的磁導率，用R0表示線圈的電阻，用r表示導線的半徑，用f表示電感器的工作頻率。

根據螺線管電感計算公式②王林章.螺線管電感的計算與測量［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，與R/h有關。當設計電感器的結構時，R/h的大小一般在合理的數值附近波動，故可以認為K是常數。

電感器的品質因數Q可以由如下公式表示：

通常情況，繞線的匝數比較密集，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和品質因數Q決定。在設計電感器時，想提高電感值L和品質因數Q的同時，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。這就解釋了現有技術中為什么實質上只有通過減小磁芯的高度來實現電感器的小型化的問題。

經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現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線，增大線圈的匝數N來提高電感性能。本領域技術人員很容易理解，直流電焊工藝的主要目的是實現導線與電極的較小損傷的焊接。

從圖1可以看出，經過電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝可以制作出可以工作的電感器。由于電感器實際工作時存在漏感，現有技術中通常的做法是，采用磁環包覆線圈，如圖10所示。

圖10

用L0表示電感器的實際電感，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和品質因數Q。很顯然，和使用磁環包覆線圈相比，使用磁性環氧樹脂膠包覆線圈，磁性環氧樹脂膠和線圈結合的更加緊密，可以減小漏感，從而節約包覆材料，降低成本。

假設電感器的電感設計目標為0.8μH，用磁環包覆線圈時漏感為0.4μH，設計時線圈產生的電感就需要1.2μH，假設線圈產生1.2μH的電感需要100匝線圈。使用磁性環氧樹脂膠包覆線圈可以減小漏感，假設使用磁性環氧樹脂膠包覆線圈時漏感為0.2μH，由于100匝線圈產生的電感依然為1.2μH，這時實際的電感為1.0μH比電感設計目標為0.8uH大0.2μH，這時可以將線圈產生的電感設計為1.0μH，假設線圈產生1.0μH的電感需要80匝線圈，具體如表1所示。經過上述分析，可以知道線圈的匝數從100匝減少為80匝，可以節約線材用量。

表1 不同包覆材料對應的電感

通過對電感器模型進行抽象，經過理論定性分析，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，以現有技術為起點、以如何減小電感器尺寸和提高電感性能為問題導向、以改進現有技術中電感器減小電感器尺寸和提高電感性能為目標，還原申請人的發明過程，得到本申請，如圖11所示。

圖11

從圖11可以看出，申請人是以現有技術為起點，通過研究發現現有技術的不足（電感器尺寸大），在此基礎上提出如何減少電感尺寸、提高電感性能的問題，并以這個問題為發明動機，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。可見，通過換位思考，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明過程，可以幫助審查員深刻地理解發明，準確把握發明構思。

五、該申請的前景預判

在深入理解發明之后，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

下面從技術領域、技術問題、技術手段、技術效果的角度將權利要求1與對比文件1的發明構思作比較，具體如表3所示。

表3 權利要求1和對比文件1發明構思對比表

從表3可以看出，對比文件1與權利要求1的技術領域、技術問題、技術手段、技術效果都相同，即對比文件1與權利要求1的發明構思相同。通過對對比文件1公開事實的認定，可以發現權利要求1相對于對比文件1和公知常識不具備創造性。綜合考慮從屬權利要求2～5和說明書的內容，判斷該申請不具有授權前景。

六、小 結

本文通過如下步驟理解發明：①閱讀專利申請文件的權利要求書、與權利要求書相關的說明書，初步理解發明；②從發明的技術領域（電感器制造領域）、發明要解決的技術問題（如何減小電感器尺寸，提高電感性能）、發明采用的技術手段（電鍍工藝、繞線工藝、直流電焊工藝、磁膠包覆工藝）和達到的技術效果（減小電感器尺寸，提高電感性能）的角度檢索現有技術，全面了解現有技術的狀況，了解該申請在現有技術中的地位，通過檢索加深對發明的理解；③結合檢索現有技術的整體狀況，以如何減小電感器尺寸和提高電感性能為問題導向，對該申請電感器模型進行合理簡化、抽象，通過理論分析促進理解發明；④發現現有技術的不足，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明過程，避免“事后諸葛亮”，深入理解發明；⑤在深入理解發明之后，通過檢索找到對比文件1，通過比較對比文件與權利要求的發明構思、對對比文件1公開事實的認定，可以發現權利要求1相對于對比文件1和公知常識不具備創造性，綜合考慮從屬權利要求2～5和說明書的內容，判斷本申請不具有授權前景。

通過對一個實際案例的總結，可以發現：對專利申請涉及的理論模型進行合理的簡化、抽象后，通過理論定性分析可以準確、深入地理解權利要求中每個技術特征的作用以及技術特征構成的技術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有技術中解決與該申請相同技術問題的技術手段，準確把握該申請在現有技術中的地位，進而從整體上把握該申請的發明構思、深入理解發明。深入理解發明有助于迅速、準確地檢索對比文件，有助于準確地對該申請和對比文件的事實進行認定，最終判斷專利申請的授權前景。這種理解發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。

國家知識產權局專利局專利審查協作湖北中心。