Rechtsprechung / BPatG / 2000
BPatG Beschluss vom 19.01.2000 – 7 W (pat) 1/99
7. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
19. Januar 2000
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend die Patentanmeldung 197 36 415.2-12
…
hat der 7. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 19. Januar 2000 unter Mitwirkung des Vorsitzenden Richters Dr.-Ing. Schnegg sowie der Richter Eberhard, Dr.-Ing. Pösentrup
und Dipl.-Ing. Frühauf 6.70
beschlossen:
Auf die Beschwerde der Anmelderin wird der Beschluß der Prüfungsstelle für Klasse F 16 B des Deutschen Patent- und Markenamts vom
17. August 1998 aufgehoben und das Patent erteilt mit den am
19. Januar 2000 überreichten Unterlagen (Patentansprüche 1 bis 4, Beschreibung 4 Seiten, 1 Zeichnung).
B e z e i c h n u n g:
Klebverbindung zwischen einem metallischen
Substrat und einem zumindest im Oberflächenbereich aus Keramik bestehenden Körper
und Verfahren zu deren Herstellung
A n m e l d e t a g:
21. August 1997
Der Erteilung liegen folgende Unterlagen zugrunde:
Patentansprüche 1 bis 4, Beschreibung Seiten 1, 2, 2a, 3 sowie 1 Blatt
Zeichnung mit einer Figur, sämtlich überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 19. Januar 2000.
G r ü n d e
I
Die Patentanmeldung ist am 21. August 1997 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht worden.
Nach Prüfung der Anmeldung hat die Prüfungsstelle für Klasse F 16 B des Deutschen Patent- und Markenamts die Patentanmeldung durch Beschluß vom
17. August 1998 mit der Begründung zurückgewiesen, daß der Anmeldungsgegenstand in der Fassung der ursprünglichen Patentansprüche gegenüber dem
Stand der Technik nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhe.
Zum Stand der Technik sind im Prüfungsverfahren die US-Patentschrift 4 723 862
(Entgegenhaltung 1, kurz: E1) sowie die Fachzeitschriften "VDI-Z" Bd. 128 (1986)
Nr. 22- November (II), S 899 bis 903 (E2) und "BLECH" Nr. 8/1968, S 453 bis 461
(E3) genannt worden. In den Unterlagen der Anmeldung ist zum Stand der Technik die europäische Offenlegungsschrift 0 042 693 (E4) angegeben worden.
Gegen den Zurückweisungsbeschluß richtet sich die Beschwerde der Anmelderin.
Sie legt in der mündlichen Verhandlung überarbeitete Anmeldungsunterlagen
(Patentansprüche, Beschreibung, Zeichnung) vor und vertritt die Ansicht, der Anmeldungsgegenstand nach den nunmehr geltenden Ansprüchen werde dem
Fachmann durch die zum Stand der Technik genannten Druckschriften nicht nahegelegt. Sie stellt den Antrag,
den angefochtenen Beschluß aufzuheben und das Patent zu erteilen
mit den in der mündlichen Verhandlung am 19. Januar 2000 überreichten Patentansprüchen 1 bis 4, mit Beschreibung (4 Seiten) und
einer Zeichnung (vom 11. August 1998).
Der geltende Patentanspruch 1 lautet:
"Klebverbindung zwischen einem metallischen Substrat und einem
zumindest im Oberflächenbereich aus Keramik bestehenden Körper
mit folgenden Merkmalen:
- auf die Oberfläche des metallischen Substrats ist eine metallische
haftvermittelnde Schicht durch thermisches Spritzen oder durch
Sputtern aufgebracht;
- auf die haftvermittelnde Schicht ist eine Zwischenschicht aus Keramik durch thermisches Spritzen aufgebracht;
- die Zwischenschicht aus Keramik ist über eine Klebstoffschicht mit
dem Körper verbunden;
- die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Keramikmaterials
der Zwischenschicht und des Keramikmaterials des Körpers sind
zumindest näherungsweise gleich groß."
Der geltende, dem Patentanspruch 1 nebengeordnete Patentanspruch 3 lautet:
"Verfahren zur Herstellung einer Klebverbindung zwischen einem
metallischen Substrat und einem zumindest im Oberflächenbereich
aus Keramik bestehenden Körper mit folgenden Schritten:
- auf die Oberfläche des metallischen Substrats wird eine metallische haftvermittelnde Schicht durch thermisches Spritzen oder
durch Sputtern aufgebracht;
- auf die haftvermittelnde Schicht wird eine Zwischenschicht aus
Keramik durch thermisches Spritzen aufgebracht;
- die Zwischenschicht wird über eine Klebstoffschicht mit dem Körper verbunden;
-
für die Zwischenschicht wird ein Keramikmaterial gewählt, dessen
thermischer Ausdehnungskoeffizient dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Keramikmaterials zumindest weitgehend
entspricht."
Der zweite Patentanspruch ist auf den Patentanspruch 1, der vierte auf den Patentanspruch 3 rückbezogen.
Wegen weiterer Einzelheiten wird auf den Inhalt der Akte verwiesen.
II
Die frist- und formgerecht eingelegte Beschwerde ist zulässig und hat auch Erfolg.
Sie führt zur Aufhebung des Vorbeschlusses und zur antragsgemäßen Erteilung
des nachgesuchten Patents.
1.
Die Anmeldung bezieht sich auf eine Klebverbindung zwischen einem metallischen Substrat und einem zumindest im Oberflächenbereich aus Keramik bestehenden Körper (Anspruch 1) sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung
(Anspruch 3).
Nach den Ausführungen der Anmelderin in der mündlichen Verhandlung sind bei
der Herstellung von Leistungsbaugruppen mit elektrischen bzw elektronischen
Leistungsbauelementen wärmeleitende und elektrisch isolierende Materialverbunde zwischen den Bauelementen und den üblicherweise metallischen Kühlkörpern gefordert, die eine effektive Abfuhr der Verlustwärme zum Kühlkörper und
gleichermaßen eine hinreichende elektrische Isolierung gegenüber dem Kühlkörper gewährleisten.
Bei einem aus der europäischen Offenlegungsschrift 0 042 693 (E4) bekannten
derartigen Metall-Keramik-Verbund sei das mit dem Leistungsbauelement über
eine Lotschicht metallisch verbundene Wärmespreizelement aus Kupfer mit einer
plasma-gespritzten, elektrisch isolierenden Keramikschicht versehen und über
diese Keramikschicht mittels einer Epoxidharzschicht mit einem Kühlblock aus
Kupfer verklebt. Wegen der stark unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Keramik und Metall könne es bei hohen thermischen Lasten am
Bauelement zu Spannungen in der Klebstoffschicht und als Folge davon zu einer
Minderung der Bindefestigkeit und damit zu einem Versagen der Klebstoffschicht
kommen.
Vor diesem Hintergrund liegt dem Anmeldungsgegenstand die Aufgabe zugrunde,
eine Klebverbindung zwischen einem metallischen Substrat und einem zumindest
im Oberflächenbereich aus Keramik bestehenden Körper und ein Verfahren zu
deren Herstellung so auszugestalten, daß in der Klebstoffschicht keine oder allenfalls nur geringe thermische Belastungen auftreten können (Beschreibung S 2
le Abs).
Diese Aufgabe wird durch die Klebverbindung nach Patentanspruch 1 bzw durch
das Verfahren nach Patentanspruch 3 gelöst.
2.
Die Patentansprüche sind zulässig. Ihre Merkmale sind in den ursprünglichen Unterlagen offenbart.
3.
Der Patentgegenstand nach den geltenden Ansprüchen 1 und 3 stellt eine
patentfähige Erfindung iSd §§ 1 bis 5 PatG dar.
a)
Die Klebverbindung nach Patentanspruch 1 und das Verfahren nach Patentanspruch 3, deren gewerbliche Anwendungbarkeit außer Zweifel stehen, sind
gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik neu. Keine der entgegengehaltenen Druckschriften offenbart eine Keramik-Metall-Verbindung, bei der eine keramische Zwischenschicht einerseits mit einem zumindest keramische Oberflächen aufweisenden Körper verklebt, andererseits unter Zwischenlage einer durch
thermisches Spritzen aufgebrachten haftvermittelnden Schicht mit einem Körper
aus metallischem Substrat verbunden ist bzw wird.
b1) Die Lehre des Patentanspruchs 1 beruht auf einer erfinderischen Tätigkeit.
Alle Merkmale des Patentanspruchs 1 sind wesentlich zur Erreichung des angestrebten Erfolgs einer dauerhaften Klebverbindung. Die anspruchsgemäße
Schichtenfolge von Metallsubstrat, metallischer, haftvermittelnder Schicht, keramischer Zwischenschicht, Klebstoffschicht und Keramikschicht iVm der Maßgabe,
daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zu verklebenden Keramikschichten annähernd gleich groß sind, verhindert das Entstehen starker Dehnungsunterschiede an den Grenzflächen der Klebstoffschicht und das thermische
Spritzen der keramischen Zwischenschicht auf dem metallischen Substrat unter
Verwendung einer haftvermittelnden metallischen Unterspritzschicht sorgt für eine
hohe Stoffschlüssigkeit zwischen Keramik und Metall und damit neben einer guten
mechanischen Haftung der Schichten aufeinander für eine gute Wärmeleitung
zwischen den Schichten.
Zu der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 findet der Fachmann, hier
ein Fachhochschul-Ingenieur der Fachrichtung Allgemeiner Maschinenbau, der mit
der Kühlung und elektrischen Isolierung von Leistungsbaugruppen befaßt ist und
grundlegende Kenntnisse auf dem Gebiet stoffschlüssiger Verbindungen besitzt,
im aufgezeigten Stand der Technik weder Vorbild noch Anregung.
Die bereits gewürdigte europäische Offenlegungsschrift 0 042 693 (E4) zeigt den
Stand der Technik auf, der die Nachteile aufweist, die mit dem Gegenstand des
Patentanspruchs 1 überwunden werden sollen. Aus ihr ergeben sich keine Hinweise in Richtung der Lehre des Patentanspruchs 1.
Aus der US-Patentschrift 4 723 862 (E1) ist eine Verbindung eines Keramikbauteils mit einem Metallbauteil durch Hartlöten bekannt (siehe zB Fig 1), bei der zur
Vermeidung unzulässiger Spannungen im Keramikbauteil infolge auftretender
hoher thermischer Belastungen beim Lötprozeß ein keramisches Zwischenstück
zwischen den Fügeflächen von Metallbauteil und Keramikbauteil angeordnet ist.
Durch die Bemessung der Dicke dieser keramischen Zwischenschicht in Abhängigkeit der Kontaktflächengröße wird sichergestellt, daß die aufgrund des Lötprozesses hervorgerufenen Spannungen soweit reduziert sind, daß sie nicht zu einem Bruch des Keramikbauteils und des keramischen Zwischenstücks führen
(Sp 2 Z 29 bis 42). Zur Förderung eines hochwirksamen Keramik-Metallverbunds
wird
zudem
als
erforderlich
erachtet,
die Werkstoffeigenschaften
(Ausdehnungskoeffizient, Zugfestigkeit) von keramischem Zwischenteil und Keramikbauteil einander anzunähern (Sp 2 Z 43 bis 55). Da Klebverbindungen, geschweige denn ihre Gefährdungen im praktischen Einsatz, in dieser Schrift außerhalb jeglicher Betrachtung liegen, hat diese Schrift dem Fachmann allenfalls die
Anregung vermitteln können, den durch thermische Belastungen gefährdeten
Verbund aus Keramikteil, Klebstoffschicht und metallischem Substrat nach E4
durch den mechanisch und thermisch hoch belastbaren hartverlöteten Verbund
aus Keramikteil, keramischem Zwischenstück und Metallteil gemäß E1 zu ersetzen. Soweit der Fachmann dennoch an einem Materialverbund unter Einschluß
einer Klebverbindung festhält, - wofür die bei Fehlen einer hohen mechanischen
Beanspruchung des Materialverbundes im Rahmen seiner Verwendung beispielsweise eine einfachere Herstellbarkeit der Verbindung sprechen könnte - ,
und einen derartigen Verbund mit Teilmerkmalen des Verbindungskonzeptes nach
E1 kombiniert, war das mangels entsprechender Offenbarungen nicht durch die
Inhalte der Druckschriften E1 und E4 nahegelegt. Denn diesen sind jedenfalls
keine Anregungen dahingehend zu entnehmen, den Aufbau einer Teilschicht
durch Aufspritzen einer keramischen Zwischenschicht auf die Haftfläche des Metallbauteils bzw des metallischen Substrats unter Einbeziehung einer metallischen,
haftvermittelnden Unterspritzschicht zu erzeugen und die weitere Schichtenfolge
durch Verkleben des keramisch beschichteten Metallsubstrats mit dem
Keramikbauteil zu bilden.
Die zusätzliche Berücksichtigung der Fachzeitschrift VDI-Z (E2) kann den Fachmann nicht näher zum Anmeldungsgegenstand nach Patentanspruch 1 führen,
weil sie ihm lediglich vermittelt, daß Verbindungstechniken wie Schrauben, Nieten,
Löten oder Schweißen bei Metallen, Keramik und Kunststoffen grundsätzlich
durch Kleben ersetzt werden können (S 899 re Sp Abs 3). Damit geht diese Entgegenhaltung nicht über das hinaus, was sich dem Fachmann schon bei sachverständiger Würdigung der europäischen Offenlegungsschrift 0 042 693 (ua S 4
Abs 2) erschließt.
Die Fachzeitschrift BLECH (E3) befaßt sich mit der Herstellung plasmagespritzter
Überzüge. Sie lehrt ua, bei Spritz- und Grundwerkstoffen mit unterschiedlicher
Wärmedehnung, wie insbesondere Keramik und Stahl, metallische Unterspritzschichten zu verwenden, um der Bildung zur Schichtablösung
führender
Schrumpfspannungen entgegenzuwirken (S 457 li Sp Z 11 von unten, übergehend
auf re Sp).
In Zusammenschau mit der europäischen Offenlegungsschrift
0 042 693 (E4) hätte diese Lehre den Fachmann bedarfsweise zur Verwendung
einer entsprechenden Unterspritzschicht für die auf das Wärmespreizelement (12)
aufzutragende plasmagespritzte Keramikschicht (14) anzuregen vermocht, nicht
jedoch zu der für die Erfindung wesentlichen Gesamtheit der beanspruchten
Schichtenfolge. Ohne Kenntnis der vorliegenden Erfindung hatte der Fachmann
nämlich keine Veranlassung, sich mit thermisch bzw plasma-gespritzten Überzügen und deren Haftvermögen auf Oberflächen zu beschäftigen, um daraus einen
Lösungsweg zur Vermeidung der thermischen Spannungen in einer Klebschicht
eines wärmeableitenden Keramik-Metall-Verbundes gemäß der europäischen
Offenlegungsschrift 0 042 693 zu entwickeln. Wenn der Fachmann nun aber ohne
richtungweisende Anregungen gerade diese Schichtauftragung aufgreift und sie
mit dem Gegenstand der europäischen Offenlegungsschrift 0 042 693 sowie mit
ausgewählten Merkmalen einer weiteren Druckschrift (US-Patentschrift 4 723 862)
derart geschickt kombiniert, daß sich daraus die beanspruchte Gesamtkombination an Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 zur Lösung der zugrundegelegten Aufgabe ergibt, dann hätte dies nach Überzeugung des Senats
nicht ohne erfinderische Tätigkeit geleistet werden können.
Der Patentanspruch 1 ist somit gewährbar.
b2) Der Gegenstand des Patentanspruchs 3 beruht ebenfalls auf einer erfinderischen Tätigkeit.
Weil er die Herstellung einer mit dem Gegenstand nach Patentanspruch 1 übereinstimmenden Klebverbindung betrifft und ihm kein anderer als der vorstehend
gewürdigte Stand der Technik entgegengehalten worden ist, wird seine erfinderische Bedeutung aus vorstehenden Gründen von der der Klebverbindung gestützt.
Der Patentanspruch 3 ist daher ebenfalls gewährbar.
4. Die Patentfähigkeit der Gegenstände des die Klebverbindung nach dem Patentanspruch 1 weiter ausgestaltenden Patentanspruchs 2 und des das Verfahren
nach dem Patentanspruch 3 weiter ausgestaltenden Patentanspruchs 4 wird von
der ihrer Bezugsansprüche mitgetragen.
Dr. Schnegg
Eberhard
Dr. Pösentrup
Frühauf
Cl