CN109448969A - 一种大电流电感模具及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高可靠性大电流模压电感,包括导线与磁体,所述电感的等效圈数小于1,所述导线的中间部分设置在磁体中与磁体成为一体,导线的两端依附在磁体表面,其制作方法包括以下步骤:S1、制备压制用磁粉;S2、在模具上放置直导线;3、将直导线中间部分埋于磁粉中,压制使导线与磁粉成为一体后脱模,得到磁体;4、进行热处理;5、将外露在磁体两端的导线部分折弯形成电极。本发明的高可靠性大电流模压电感,可实现自动化生产,产品具有磁导率高,绝缘耐压程度高,饱和电流大,在高频下无噪音的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电感领域,特别是涉及一种大电流电感模具及制造方法元件及制造方法。
背景技术
随着服务器整机技术的发展,对功率型电感器总体上要求是高频、低DCR、大电流、低EMI(电磁干扰)、可靠性高和低制造成本。传统工艺类型功率电感,线圈点焊技术可能会出现虚焊、漏焊的现象,大大的增加了接触电阻的可能,一方面可靠性不高,另一方面直流电阻偏大。
对于组装功率电感产品,虽然可以做到大电流,但在高频率下,组装式电感存在严重的噪音问题。
对于组装电感通过控制气息的大小,调整对应的感值,制作难度高,不便于自动化生产,生产成本加大。
随之发展了以下几种工艺为现有大电流功率电感的的主流模式:
以普思为代表的工艺(CN201310609092),分为上下两个磁芯,在磁芯中加工对应的槽,将扁平线圈放入对应的槽中,再用胶水将磁体组合成一体,由于固化胶水需要长时间施加外力,很难自动化;上下磁芯形状不是标准形状,加工难度大,气息控制要求精准。
以库柏为代表的工艺(CN201310177815),将FT core或BDS磁芯进行精密气隙切割,绕后将导电绕组穿入形成大电流功率电感;由于穿孔小,易变现,对穿孔的加工工艺要求严格,加工成本高。
因而制造一种可靠性高且方法简便的电感是亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的就是解决现有技术的上述问题,提供一种高可靠性的电感及制造方法。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:一种高可靠性大电流模压电感,包括导线与磁体,所述电感的等效圈数小于1,所述导线的中间部分设置在磁体中与磁体成为一体,导线的两端依附在磁体表面,所述磁体包括不同粒度的磁粉颗粒。
优选地,所述导线为直导线;所述直导线为扁平线,或为圆导线;所述导线为金属材质;所述磁体还包括有机胶粘剂、润滑剂和固化剂。
优选地,所述磁粉颗粒为幾基铁粉、铁镇合金、铁娃铝、铁娃、铁娃络、纳米晶、非晶中的至少一种;所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的至少一种;所述有机胶粘剂为环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中的至少一种。
优选地,所述磁粉颗粒的粒度不同;所述磁体的等效相对磁导率为
优选地,所述磁体外表面上设置有凹槽,用于放置导线折弯部。
一种大电流电感模具及制造方法制作方法,包括以下步骤:
S1、制备压制用磁粉;
S2、在模具上放置直导线;
S3、将直导线中间部分埋于磁粉中,压制使导线与磁粉成为一体后脱模,得到磁体;
S4、进行热处理;
S5、将外露在磁体两端的导线部分折弯形成电极。
优选地,步骤S1中,将磁粉颗粒、润滑剂、有机胶粘剂和固化剂按照一定比例混合后得到压制用磁粉。
优选地,步骤S2中,设置金属材质或为塑料材质的预制料架,所述预制料架上设有定位孔和直导线槽,用于固定导线。
优选地,步骤S3中,先对磁粉进行预热,预热温度时间分钟;再进行压制,在压力下保持压力
所述压制是指冷压或热压。
优选地,步骤S4中的所述热处理,是在隧道炉中进行,热处理温度为时间为分钟。
本发明与现有技术对比的有益效果是:
本发明的高可靠性电感,由导线与磁粉一体压制成型,无间隙,且磁体内只有一根导线,不存在导致之间的短路,可承受高压力,磁导率高,无集中气息,饱和电流大,在高频下几乎无噪音产生;可靠性高。
本发明制作方法简单,料架组件植入后、模压、热处理、浸锡折脚成电极及完成产品的制作,并且每个工序的技术成熟,可以实现全自动化生产,生产成本极低。
附图说明
图1是本发明的一种大电流电感模具及制造方法示意图;
图2是本发明的一种大电流电感模具及制造方法压制后未折弯时的示意图,其中21为电极槽;
图3是本发明的一种预制料架部件示意图,31为定位孔,32为导线槽,33为料架;
图4是本发明的一种预制料架放置导线后的组件示意图,41为导线;
图5是本发明的一种压制后预制料架组件与电感示意图,51为磁体;
图6是本发明的一种大电流电感模具及制造方法立体图。
具体实施方式
本发明的一种大电流电感模具及制造方法如图1所示,包括磁体51,导线41,导线与磁体一体成型,导线的中间部分置于磁体中,如图2所示为导线未折弯时磁体导线一体的示意图,裸露在磁体外的导线两端经折弯后依附在磁体外部,折弯后的导线形成一个开放式的线圈,其等效线圈小于1。
优选地,在磁体外部设置电极槽21,裸露在磁体外的导线两端经折弯后依附在磁体的电极槽内,电极槽的宽度和深度与导线的宽度和厚度相对应,便于电极安放。
所述磁体包括磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂和固化剂,所述磁粉颗粒的材料为羰基铁粉、铁镍合金、铁硅铝、铁硅、铁硅铬、纳米晶、非晶中的一种或多种,并且由不同的粒度进行合理地搭配。
所述有机胶粘剂为环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中任意一种或多种。
所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的至少一种。
所述磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂不限于所述类型。
优选地,导线与磁粉一体成型,是将导线置于磁粉颗粒、有机胶粘剂、润滑剂的混合物中,经过压制成型后进行热处理,再将磁体两端外露的导线折弯,得到一体成型的电感。
磁体上设有凹槽,用于放置导线折弯部。
所述磁体的等效相对磁导率为
所述导线为扁平线或者圆线,材质为铜、银、镍等金属中的一种或多种。
一种高可靠性大电流模压电感元件的制作方法,包括以下步骤:
S1、制备压制用磁粉;
S2、在模具上放置直导线;
S3、将直导线中间部分埋于磁粉中,压制使导线与磁粉成为一体后脱模,得到磁体;
S4、对磁体进行热处理;
S5、将外在露磁体两端的导线部分折弯形成电极。
步骤S1中制备压制用磁粉包括以下分步骤:
S11、将不同粒度的磁粉颗粒按比例进行混合,得到原粉;
S12、将所述原粉与有机胶粘剂按比例混合均匀,进行造粒,得到次粉;
S13、筛选次粉中一定粒度的次粉末,加入润滑剂,混合均匀得到压制用磁粉。
其中,
步骤S11中,磁粉颗粒是通过气雾化、水雾化或者机械球磨等方法炼制出的合金粉末,将所述磁粉颗粒按照粗细粒度按照重量比范围为进行混合,制得原粉,其中粗颗粒粒度在30-50um,细颗粒粒度在4-7um。
所述磁粉颗粒包括羰基铁粉、铁镍合金、铁硅铝、铁硅、铁硅铬、纳米晶、非晶中的至少一种。
步骤S12中,所述有机胶粘剂由有机胶与溶剂按比例混合而成,所述有机胶与溶剂的重量比为所述有机胶包括环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中任意一种或多种,所述溶剂包括酒精、丙酮、苯等中的一种或多种;
优选地,所述有机胶与所述溶剂的比例为1∶3;
优选地,所述溶剂为酒精;
将所述原粉与有机胶粘剂按比例混合是指所述原粉中加入 的所述有机胶粘剂,所述有机胶粘剂包覆住所述原粉;
步骤S13中,筛选次粉中粒度为之间的次粉末,加入重量比为润滑剂;
所述润滑剂包括硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中任意一种或者多种;
优选地,所述次粉与润滑剂重量比为0.3%。
步骤S2中在模具上放置直导线,包括以下分步骤:
S21、将直导线放置在模具的设定位置;
S22、将步骤S1中制备的磁粉分次植入预制料架中;
其中,步骤S21中,将直导线放置在模具中,是指把直导线直接放置在模具中,或通过预制料架设置导线的位置,所述预制料架上设置有定位孔和导线槽,用于放置导线并定位;预制料架为金属材质或为塑料材质。
优选地,预制料架为矩形框架,通过物理方法将导线固定于预制料架的槽内,组成组件,导线两端伸出预制料架;
优选地,所述导线数量大于等于1。
所述导线为直导线,材质为金属,形状为为扁平线或圆导线。
步骤S22中,所述分次植入磁粉是指,先在模具中第一次填入步骤S1中制备的压制用磁粉,再将导线或放置有导线的预制料架放置在模具中,最后第二次填入磁粉。
步骤S3中,采用伺服压机和热压模具,先对磁粉进行预热,预热温度时间为分钟;再进行压制,压力保持压力持续的时间,压制完成后再固化分钟,最后脱模。
脱模后的磁体由粒度不同的磁粉颗粒构成,外表面可设置凹槽,用于放置导线两端,其宽度与深度导线相对应。
磁体的形状可为正方形、长方形、圆柱形或其他形状。
步骤S4中,优选地,通过隧道炉进行热处理,所述热处理温度为时间为
经过以上步骤S3、4后,磁粉的等效相对磁导率为
步骤S5中,折弯后的导线两端对称分布在磁体外表面上,且不相连,形成电极。
优选地,折弯后的导线进行浸锡处理。
经过以上步骤处理后的电感,所述导线的中间部分设置在磁体中与磁体成为一体,导线的两端依附在磁体外表面上。因其一次成型,导线无焊点,无气隙,可靠性极高,且由于磁体内部只有一根导线,不存在导线之间的短路,可承受高压力,磁导率可以达到之间,导线的横截面积可以尽量的大,DCR就会很小,对应饱和电流会很大,在高频下几乎无噪音产生;而由于导线无漆包膜,因此不需要拨皮只需直接浸锡折弯形成电极,减少工序,工艺更加简单。
由于一次成型,包覆均匀,且磁粉采用的是级配方式磁导率相对较大,绝缘耐压程度高,磁粉材质以合金为主,防锈能力也较好。
具体实施方式一、
第一步、将羰基铁粉、铁镍合金、铁硅铝、铁硅、铁硅铬、纳米晶、非晶中的至少一种,通过气雾化方法炼制成不同粒度的磁粉颗粒,将所述磁粉颗粒按照粗细粒度按照重量比范围为5∶5,进行混合,制得原粉,其中粗颗粒粒度在30-50um,细颗粒粒度在4-7um。
将有机胶环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中任意一种6或多种,用酒精、丙酮、苯等中的一种或多种溶剂,按照重量比为1∶1混合,制得有机胶粘剂。
指所述原粉中加入20%(重量比)的所述有机胶粘剂,用有机胶粘剂包覆住原粉制得次粉;
筛选次粉中粒度为之间的次粉末,加入重量比为1%润滑剂,得到压制用磁粉;润滑剂为硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中任意一种或者多种;
第二步、先在模具中第一次填入第一步中制备的压制用磁粉,再将导线放置在模具中,第二次填入磁粉,使磁粉包裹住导线的中间部分,导线为扁平线或者圆线,材质可为铜、银、镍等金属。
第三步、对模具进行冷压,压制时的压力为600MPa,持续时间0.1s后脱模,得到导线与磁粉成为一体的磁体,此时导线的中间部分位于磁体内被磁体包围,导线的两端外露在磁体的外面,根据模具的形状,磁体的形状为正方形、长方形、圆柱形或其他形状,磁体外表面对称设置有凹槽21,用于放置导线两端,其宽度、深度与导线的宽度、厚度相对应。
第四步、对磁体通过隧道炉进行热处理从而增加磁体的强度,所述热处理温度为100℃,时间为300min。
第五步、对热处理后的磁体进行处理,把外露在磁体外的导线两端折弯,使导线两端对称依附在磁体表面,形成等效线圈小于1的电感,再对导线两端进行浸锡,形成一种高可靠性大电流模压电感。
具体实施方式二、
第一步、将羰基铁粉、铁镍合金、铁硅铝、铁硅、铁硅铬、纳米晶、非晶合金中的至少一种,通过水雾化方法炼制成不同粒度的合金粉末,将所述合金粉末按照粗细粒度按照重量比范围为9∶1,进行混合,制得原粉,其中粗颗粒粒度在30-50um,细颗粒粒度在4-7um。
将有机胶环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中任意一种或多种,用酒精、丙酮、苯等中的一种或多种溶剂,按照胶水与溶剂重量比为1∶10混合,制得有机胶粘剂。
在所述原粉中加入1%(重量比)的所述有机胶粘剂,用有机胶粘剂包覆住原粉制得次粉;
筛选次粉中粒度为之间的次粉末,加入重量比为0.01%润滑剂,得到压制用磁粉;润滑剂为硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中任意一种或者多种;
制作一个方形的预制料架33,如图3所示,预制料架的框架上设定位孔31和直导线槽32,导线41放置在预制料架上的直导线槽32,用定位孔31定位,如图4所示。
当然,预制料架可采用另外的形状。
采用预制料架,可一次放置多根导线,提高效率。
预制料架的材质可以为金属或者塑料。
第二步、先在模具中第一次填入第一步中制备的压制用磁粉,再将放置有导线的预制料架组件放置在模具中,第二次填入磁粉,使磁粉包裹住导线的中间部分,预制料架不埋于粉末中,直导线的两端也暴露于磁粉外。
导线为扁平线或者圆线,材质可为铜、银、镍等金属。
第三步、采用伺服压机和热压模具,先对磁粉进行预热,预热时间为10分钟,预热温度50℃,再进行压制,压力1200MPa,保持压力0.1s,压制完成后再固化10分钟,最后脱模,如图5所示,得到导线与磁粉成为一体的电感半成品-磁体,此时导线的中间部分位于磁体内被磁体包围,导线的两端外露在磁体的外面,根据模具的形状,磁体的形状为正方形、长方形、圆柱形或其他形状,磁体外表面对称设置有凹槽,用于放置导线两端,其宽度、深度分别与导线的宽度、厚度相对应。
第四步、将磁体放入隧道炉中进行热处理,所述热处理温度为500C,保持时间30分钟。
第五步、对热处理后的磁体进行处理,把外露在磁体外的导线两端折弯,使导线两端对称依附在磁体表面,形成电极,对电极进行浸锡,形成一种大电流电感模具及制造方法。
具体实施方式三、
第一步、将羰基铁粉、铁镍合金、铁硅铝、铁硅、铁硅铬、纳米晶、非晶合金中的至少一种,通过水雾化方法炼制成不同粒度的磁粉颗粒,将所述磁粉颗粒按照粗细粒度按照重量比范围为8∶2,进行混合,制得原粉,其中粗颗粒粒度在30-50um,细颗粒粒度在4-7um。
将有机胶环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中任意一种或多种,用酒精、丙酮、苯等中的一种或多种溶剂,按照重量比为1∶5混合,制得有机胶粘剂。
指所述原粉中加入10%(重量比)的所述有机胶粘剂,用有机胶粘剂包覆住原粉制得次粉;
筛选次粉中粒度为之间的次粉末,加入重量比为0.05%润滑剂,得到压制用磁粉;润滑剂为硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中任意一种或者多种;
制作一个长方形的预制料架放置直导线。
采用预制料架,可一次放置多根导线,提高效率。
预制料架的材质可以为金属或者塑料。
第二步、先在模具中第一次填入第一步中制备的压制用磁粉,再将放置有导线的预制料架组件放置在模具中,第二次填入磁粉,使磁粉包裹住导线的中间部分,预制料架不埋于粉末中,直导线的两端也暴露于磁粉外。
导线为扁平线或者圆线,材质可为铜、银、镍等金属。
第三步、采用伺服压机和热压模具,先对磁粉进行预热,预热时间为1分钟,预热温度200C,再进行压制,压力600MPa,保持压力60s,压制完成后再固化1分钟,最后脱模,如图5所示,得到导线与磁粉成为一体的电感半成品-磁体,此时导线的中间部分位于磁体内被磁体包围,导线的两端外露在磁体的外面,根据模具的形状,磁体的形状为正方形、长方形、圆柱形或其他形状,磁体外表面对称设置有凹槽,用于放置导线两端,其宽度、深度分别与导线的宽度、厚度相对应。
第四步、将磁体放入隧道炉中进行热处理,所述热处理温度为300C,保持时间300分钟。
第五步、对热处理后的电感半成品进行处理,把外露在磁体外的导线两端折弯,使导线两端对称依附在磁体表面,形成电极,对电极进行浸锡,形成一种高可靠性大电流模压电感。
具体实施方式四、
第一步、将铁硅铬原材料通过气雾化方法炼制成不同粒度的合金粉末,将所述合金粉末按照粗细粒度按照重量比7∶1进行混合,制得原粉,其中粗颗粒粒度在30-50um,细颗粒粒度在4-7um。
将有机胶环氧树脂用酒精溶解,按照重量比为1∶4混合,制得有机胶粘剂。
指所述原粉中加入4%(重量比)的所述有机胶粘剂,用有机胶粘剂包覆住原粉制得次粉;
筛选次粉中粒度为之间的次粉末,加入重量比为0.3%润滑剂,得到压制用磁粉;润滑剂为硬脂酸锌制作一个方形的预制料架33,预制料架的框架上设定位孔31和直导线槽32,导线41放置在预制料架上的直导线槽32,用定位31孔定位。
预制料架为长方形,可放入6根直导线,模压一次可得到6颗产品,材质选用电木板制成而成。
第二步、先在模具中第一次填入第一步中制备的压制用磁粉,再将放置有导线的预制料架组件放置在模具中,第二次填入磁粉,使磁粉包裹住导线的中间部分,预制料架不埋于粉末中,直导线的两端也暴露于磁粉外,
导线为扁平线,材质可为铜。
第三步、采用伺服压机和热压模具,先对粉末进行预热3分钟,预热温度120℃,再进行压制,压力1000MPa,保持压力1s,压制完成后再固化5分钟,最后脱模,如图5所示,得到导线与磁粉成为一体的电感半成品,此时导线的中间部分位于磁体内被磁体包围,导线的两端外露在磁体的外面,根据模具的形状,磁体的形状为正方形、长方形、圆柱形或其他形状,磁体外表面对称设置有凹槽,用于放置导线两端,其宽度与深度导线相对应。
经过以上步骤,得到导线与磁粉成为一体的电感半成品磁体,此时导线的中间部分位于磁体内被磁体包围,导线的两端外露在磁体的外面,根据模具的形状,磁体的形状为正方形、长方形、圆柱形或其他形状,磁体外表面对称设置有凹槽,用于放置导线两端,其宽度与深度导线相对应。
第四步、对电感半成品通过隧道炉进行热处理,所述热处理温度为200C,时间120min。
第五步、对热处理后的电感半成品进行处理,把外露在磁体外的导线两端折弯,使导线两端对称依附在磁体表面,形成电极,对电极进行浸锡,一种大电流电感模具及制造方法产生。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种大电流电感模具及制造方法,其特征在于,包括导线与磁体,所述电感的等效圈数小于1,所述导线的中间部分设置在磁体中与磁体成为一体,导线的两端依附在磁体表面,所述磁体包括不同粒度的磁粉颗粒。
2.如权利要求1所述的电感,其特征在于,所述导线为直导线;所述直导线为扁平线,或为圆导线;所述导线为金属材质;所述磁体还包括有机胶粘剂、润滑剂和固化剂。
3.如权利要求2所述的电感,其特征在于,所述磁粉颗粒为羰基铁粉、铁镍合金、铁硅铝、铁硅、铁硅铬、纳米晶、非晶中的至少一种;所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的至少一种;所述有机胶粘剂为环氧树脂、硅树脂、糠醛树脂、聚酰亚胺、聚苯硫醚、蜜胺树脂中的至少一种。
4.如权利要求1所述的电感,其特征在于,所述磁粉颗粒的粒度不同;所述磁体的等效相对磁导率为
5.如权利要求1所述的电感,其特征在于,所述磁体外表面上设置有凹槽,用于放置导线折弯部。
6.一种高可靠性大电流模压电感制作方法,其特征在于,包括以下步骤:51、制备压制用磁粉;
52、在模具上放置直导线;
53、将直导线中间部分埋于磁粉中,压制使导线与磁粉成为一体后脱模,得到磁体;
54、进行热处理;
55、将外露在磁体两端的导线部分折弯形成电极。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤S1中,将磁粉颗粒、润滑剂、有机胶粘剂和固化剂按照一定比例混合后得到压制用磁粉。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤S2中,设置金属材质或为塑料材质的预制料架,所述预制料架上设有定位孔和直导线槽,用于固定导线。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤S3中,先对磁粉进行预热,预热温度时间分钟;再进行压制,在压力 下保持压力所述压制是指冷压或热压。
10.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤S4中的所述热处理,是在隧道炉中进行,热处理温度为时间为分钟。
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CN201811299772.4A Pending CN109448969A (zh) | 2018-11-02 | 2018-11-02 | 一种大电流电感模具及制造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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CN (1) | CN109448969A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111684551A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-09-18 | 深圳顺络电子股份有限公司 | 一种电感元器件及制造方法 |
CN112309676A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-02 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种多线圈并绕的耦合电感器及其制备方法 |
CN112935159A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-11 | 常州联德电子有限公司 | 镍基合金电极的制备方法 |
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2018
- 2018-11-02 CN CN201811299772.4A patent/CN109448969A/zh active Pending
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190308 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |