Rechtsprechung / BPatG / 2002
BPatG Beschluss vom 09.04.2002 – 23 W (pat) 22/01
23. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
9. April 2002
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
…
betreffend die Patentanmeldung 196 40 959.4-33
hat der 23. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 9. April 2002 unter Mitwirkung des Vorsitzenden
Richters Dr. Beyer, sowie der Richter Dr. Meinel, Knoll und Lokys
beschlossen:
Die Beschwerde der Anmelderin wird zurückgewiesen. 6.70
G r ü n d e
I
Die vorliegende Patentanmeldung ist unter der Bezeichnung "Schaltungs- oder
Sensorsubstrat mit wärmeleitendem Pfad" am 4. Oktober 1996 beim Deutschen
Patent- und Markenamt eingereicht worden.
Mit Beschluß vom 11. Januar 2001 hat die Prüfungsstelle für Klasse H 01 L des
Deutschen Patent- und Markenamts die Patentanmeldung zurückgewiesen. Sie
hat ihre Entscheidung damit begründet, daß der Gegenstand des damaligen, mit
Schriftsatz vom 4. November 1997 eingereichten Patentanspruchs 1 im Hinblick
auf den Stand der Technik nach den deutschen Offenlegungsschriften 41 00 145
und 28 55 494 sowie der europäischen Offenlegungsschrift 661 916 aufgrund
mangelnder Erfindungshöhe nicht patentfähig sei.
Gegen diesen Zurückweisungsbeschluß richtet sich die Beschwerde der Anmelderin.
Im Beschwerdeverfahren hat die Anmelderin mit Schriftsatz vom 8. Februar 2002
neue Patentansprüche 1 bis 10 (Hauptantrag) und in der mündlichen Verhandlung
weitere neue Patentansprüche nach Hilfsanträgen 1 bis 5 vorgelegt. Sie vertritt die
Auffassung, daß der Gegenstand des jeweiligen Patentanspruchs 1 nach Hauptantrag und Hilfsanträgen durch den nachgewiesenen Stand der Technik, einschließlich der im Prüfungsverfahren noch genannten japanischen Offenlegungsschrift 60-66 842 und deutschen Offenlegungsschrift 33 14 996 sowie der vom Senat genannten Literaturstelle "MegaLink", Nr. 13, 1995, S 50 – 56, nicht patenthindernd getroffen sei.
Die Anmelderin beantragt,
den Beschluß der Prüfungsstelle für Klasse H 01 L des Deutschen
Patent- und Markenamts vom 11. Januar 2001 aufzuheben und
das Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:
Ansprüche 1 bis 10 vom 8. Februar 2002, eingegangen am
12. Februar 2002, offengelegte Beschreibung und offengelegte
Zeichnung (Figuren 1 und 2).
Die Anmelderin beantragt ferner,
das Patent hilfsweise gemäß den Hilfsanträgen 1 bis 5, sämtlich
überreicht in der mündlichen Verhandlung, zu erteilen.
Der Anspruch 1 nach Hauptantrag hat folgenden Wortlaut:
"Substrat mit schlechter Wärmeleitfähigkeit in der Substratebene
für eine Schaltung oder einen Sensor, insbesondere vorwiegend
aus Glaskeramik, mit mindestens einem wärmeleitenden, elektrisch-nichtleitenden Pfad (16), der ein elektrisch-nichtleitendes
Wärmeleitmedium aufweist oder damit gefüllt ist, wobei das elektrisch-nichtleitende Wärmeleitmedium als Paste eingesetzt worden
ist, und mit einem weiteren Pfad (18), der elektrisch leitend ist."
Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 1 lautet:
"Substrat mit schlechter Wärmeleitfähigkeit in der Substratebene
für eine Schaltung oder einen Sensor, insbesondere vorwiegend
aus Glaskeramik, mit einer Mehrzahl von wärmeleitenden,
elektrisch-nichtleitenden Pfaden (16), wobei mehrere wärmeleitende Pfade (16) zusammengefasst konzentriert in Pfadbereichen
angeordnet sind, wobei die wärmeleitenden, elektrisch-nichtleitenden Pfade ein elektrisch-nichtleitendes Wärmeleitmedium aufweisen oder damit gefüllt sind, und mit einem weiteren Pfad (18), der
elektrisch leitend ist."
Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 2 lautet:
"Substrat mit schlechter Wärmeleitfähigkeit in der Substratebene
für eine Schaltung oder einen Sensor, vorwiegend aus Glaskeramik, mit mindestens einem wärmeleitenden, elektrisch-nichtleitenden Pfad (16), der ein elektrisch-nichtleitendes Wärmeleitmedium
aufweist oder damit gefüllt ist, und mit einem weiteren Pfad (18),
der elektrisch leitend ist."
Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 3 lautet:
"Substrat mit schlechter Wärmeleitfähigkeit in der Substratebene
für eine Schaltung oder einen Sensor, insbesondere vorwiegend
aus Glaskeramik, mit mindestens einem wärmeleitenden, elektrisch-nichtleitenden Pfad (16), der ein elektrisch-nichtleitendes
Wärmeleitmedium aufweist oder damit gefüllt ist, und mit einem
weiteren Pfad (18), der elektrisch leitend ist, wobei das Substrat
eine Ober-, Zwischen- und eine Unterlage (4, 6, 8) umfasst, und
wobei die Ober- und Unterlage (4, 8) als Glaskeramiklage ausgeführt ist."
Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 4 lautet:
"Substrat mit schlechter Wärmeleitfähigkeit in der Substratebene
für eine Schaltung oder einen Sensor, vorwiegend aus Glaskeramik, mit mindestens einem wärmeleitenden, elektrisch-nichtleitenden Pfad (16), der ein elektrisch-nichtleitendes Wärmeleitmedium
aufweist oder damit gefüllt ist, und mit einem weiteren Pfad (18),
der elektrisch leitend ist, wobei das Substrat eine Ober-, Zwischen- und eine Unterlage (4, 6, 8) umfasst, und wobei die Ober-
und Unterlage (4, 8) als Glaskeramiklage ausgeführt ist."
Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag 5 lautet:
"Substrat mit schlechter Wärmeleitfähigkeit in der Substratebene
für eine Schaltung oder einen Sensor, vorwiegend aus Glaskeramik, mit mindestens einem wärmeleitenden, elektrisch-nichtleitenden Pfad (16), der ein elektrisch-nichtleitendes Wärmeleitmedium
aufweist oder damit gefüllt ist, wobei das elektrisch-nichtleitende
Wärmeleitmedium als Paste eingesetzt worden ist, und mit einem
weiteren Pfad (18), der elektrisch leitend ist, und wobei das Substrat eine Ober- und Unterlage und eine Zwischenlage (4, 6, 8)
umfasst und die Ober- und Unterlage (4, 8) als Glaskeramik ausgeführt ist."
Wegen der jeweils geltenden Unteransprüche nach Hauptantrag und Hilfsanträgen
und wegen der weiteren Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen.
II
Die zulässige Beschwerde der Anmelderin bleibt ohne Erfolg, denn die Gegenstände der geltenden Patentansprüche 1 nach Hauptantrag und Hilfsanträgen 1
bis 5 erweisen sich nach dem Ergebnis der mündlichen Verhandlung als nicht patentfähig.
1.) Die Patentanmeldung geht nach der Beschreibungseinleitung (S 1 le Abs bis
S 2 Abs 1) von einem Stand der Technik aus, wonach Schaltungen oder Sensoren
häufig auf Substraten, bspw auf Substraten aus Glaskeramik, angeordnet werden.
Die Substrate können ein- oder mehrlagig sein und weisen im allgemeinen
Durchkontaktierungen, also elektrisch leitende Pfade, auf. Insbesondere bei den
Substraten aus Glaskeramik ist die Wärmeabfuhr und/oder die Wärmezufuhr
problematisch, da Glaskeramik eine um mehr als den Faktor 10 schlechtere
Wärmeleitfähigkeit als bspw Dickschichtkeramik aufweist. Zur Ableitung von
Wärme, bspw von Heizwiderständen oder Chips ist es bekannt, elektrisch leitende
Pfade vorzusehen, die mit Leitpaste, zB Silberleitpaste gefüllt sind und demgemäß
neben Elektrizität auch Wärme leiten können. Als nachteilig erweist sich hierbei
jedoch, daß bspw bei einem mehrlagigen Substrat weder die Ober-, Unter- noch
Zwischenlage als Verdrahtungsträger verwendet werden kann, da sonst Kurzschlüsse auftreten können.
Mit dem Gegenstand des jeweils geltenden Patentanspruchs 1 nach Hauptantrag
und Hilfsanträgen soll daher – sinngemäß – ein Substrat für eine Schaltung oder
für einen Sensor, insbesondere aus niedrig sinternden Glaskeramiken, mit einer
gezielten anisotropen Leitfähigkeit geschaffen werden, ohne daß die Gefahr von
Kurzschlüssen besteht, vgl Beschreibung S 3 Abs 1, insbes letzte 10 Zeilen.
Als erfindungswesentlich für die Lösung dieser Aufgabe wird dabei nach den Angaben der Anmelderin in der mündlichen Verhandlung insbesondere angesehen,
daß in einem insbesondere vorwiegend aus Glaskeramik bestehenden ein- oder
mehrlagigen Substrat bereichsweise sowohl mehrere wärmeleitende, elektrischnichtleitende Pfade, als auch (mindestens) ein elektrisch leitender Pfad angeordnet sind, um so ganz gezielt Substrat-Bereiche mit thermischer oder
elektrischer Ankopplung durch die unterschiedlichen Lagen eines mehrlagigen
Substrats oder von einer Substratseite zur anderen zu ermöglichen, vgl hierzu
auch die in der Beschreibung Seite 3 Absatz 1 genannten Vorteile.
2.a) Hauptantrag
Der Gegenstand nach Patentanspruch 1 gemäß Hauptantrag ist zwar neu. Seine
Lehre beruht jedoch nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit; vielmehr ergibt sie
sich für den zuständigen Durchschnittsfachmann, einen mit dem Aufbau und der
Wärmeabfuhr von Schaltungssubstraten befaßten, berufserfahrenen Elektroingenieur mit Fachhochschulabschluß, auf der Grundlage seines allgemeinen
Fachwissens und seines Könnens in naheliegender Weise aus dem Stand der
Technik nach der og Literaturstelle "MegaLink" und der deutschen Offenlegungsschrift 33 14 996.
Aus der "Ball Grid Arrays" (BGAs) betreffenden Literaturstelle "MegaLink" 1995,
Bild 4, ist ein Keramik-Substrat (Keramik-Multilayer als Schaltungsträger) und damit ein Substrat mit relativ schlechter Wärmeleitfähigkeit in der Substratebene für
eine Schaltung (Halbleiter-Komponenten, passive Komponenten) bekannt, deren
elektrische Anschlüsse über (nicht dargestellte) Durchkontaktierungen zur Substrat – Unterseite auf Lotkugeln führen und das somit (mindestens) einen elektrisch leitenden Pfad aufweist vgl. S. 53, rechte Spalte, letzter Abs.; ferner weist
das Substrat im Bereich der oberflächenmontierten Halbleiter-Komponenten – und
zwar ersichtlich "zusammengefaßt konzentriert" – mehrere, als "thermische Vias"
bezeichnete wärmeleitende Pfade auf, die die durch die Halbleiter-Komponenten
erzeugte Wärme letztendlich über die Lotkugeln ableiten und die in der Schnitt-
Zeichnung als von der Substrat-Oberseite zur Substrat-Unterseite durchgehende
dicke Linien dargestellt sind, vgl Bild 4 mit zugehöriger Beschreibung auf Seite 53
re Sp bis Seite 55 li Sp). Zwar sind dort weder Wärmeableitungsprobleme
angesprochen noch sind die das Keramik-Substrat durchsetzenden "thermischen
Vias" beschrieben, jedoch wird vom Fachmann als fachnotorische Ergänzung
"mitgelesen", daß diese "thermischen Vias" als wärmeleitende Pfade im Bereich
unterhalb der Halbleiter-Komponenten – im Unterschied zu den elektrisch
leitenden Durchkontaktierungen – zweckmäßigerweise elektrisch-nichtleitend sind,
dh ein elektrisch-nichtleitendes Wärmeleitmedium aufweisen oder damit gefüllt
sind, da sie andernfalls zu elektrischen Kurzschlüssen im Bereich der auf der
Substrat-Unterseite
flächenhaft vorhandenen Lotkugel-Anschlüsse (Lotkugel-
Durchmesser 600 – 750 µm, Gitterabstand 1,27 mm) bzw im Bereich der
Verdrahtungsträger – (Zwischen-) Lagen des Keramik-Multilayers führen würden,
vgl gutachtlich als Beleg
für solche
fachnotorisch bekannten, bspw aus
Aluminiumnitrid bestehenden "thermische Vias" in Substraten zB die og europäische Offenlegungsschrift 661 916, Fig 1 mit zugehöriger Beschreibung S. 10, deren hohe thermische Leitfähigkeit von 200 W/mk etwa derjenigen von Aluminium-
Metall entspricht, vgl insbesondere S 10 Z 46/47 sowie Tabelle 2 auf Seite 28 mit
zugehöriger Beschreibung.
Das verbleibende Merkmal im Anspruch 1 nach Hauptantrag, nämlich das elektrisch-nichtleitende Wärmeleitmedium als Paste einzusetzen, ergibt sich für den
Fachmann ohne erfinderisches Zutun aus der ebenfalls ein Keramik-Substrat mit
wärmeleitenden Pfaden betreffenden und daher einschlägigen deutschen Offenlegungsschrift 33 14 996, vgl die dortigen Ansprüche 1 bis 3 und 11, wonach das
Wärmeleitmedium vor dem Brennen des Keramik-Substrats durch Siebdrucktechnik (Serigraphie) und damit notwendigerweise als Paste in die Substrat-Löcher
eingesetzt wird, vgl dort Seite 6 Zeile 33 bis Seite 7 Zeile 4 und Seite 8 le Abs.
Zwar wird in dem dortigen Ausführungsbeispiel als Wärmeleitmedium eine sinterbare Leitpaste verwendet; jedoch liegt es im Rahmen fachmännischen Könnens,
in entsprechender Weise eine sinterbare keramische Paste mittels Siebdrucktechnik einzusetzen.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 nach Hauptantrag ist daher nicht patentfähig.
b) Hilfsantrag 1
Der Gegenstand des Anspruchs 1 gemäß Hilfsantrag 1 unterscheidet sich von
demjenigen nach Hauptantrag dadurch, daß gegenüber dem vorstehend abgehandelten Anspruch 1 nach Hauptantrag einerseits der Einsatz des Wärmeleitmediums als Paste entfällt und andererseits das zusätzliche Anspruchsmerkmal aufgenommen ist, wonach "mehrere wärmeleitende Pfade zusammengefaßt konzentriert in Pfadbereichen angeordnet sind".
Da dieses letztgenannte Merkmal - wie dargelegt – auch bei dem aus der og Literaturstelle "MegaLink" bekannten Aufbau eines "Ball Grid Arrays" in Bild 4 realisiert ist, siehe dort den jeweiligen Pfadbereich "thermische Vias" unterhalb der
beiden oberflächenmontierten Halbleiter-Komponenten, ist der Patentanspruch 1
nach Hilfsantrag 1 durch die og Literaturstelle "MegaLink" 1995 neuheitsschädlich
getroffen.
c) Hilfsanträge 2 bis 4
Die zusätzlichen Merkmale, in denen sich die Patentansprüche 1 nach Hilfsanträgen 2 bis 4 von demjenigen nach Hilfsantrag 1 unterscheiden, nämlich wonach
das Substrat bindend "vorwiegend aus Glaskeramik besteht" (Hilfsanträge 2 und
4) bzw wonach "das Substrat eine Ober-, Zwischen- und eine Unterlage umfaßt,
und wobei die Ober- und Unterlage als Glaskeramiklage ausgeführt
ist"
(Hilfsanträge 3 und 4), können die Patentfähigkeit des Anmeldungsgegenstandes
weder für sich noch in der jeweils beanspruchten Kombination gegenüber dem
nachgewiesenen Stand der Technik begründen.
Denn zum einen ist aus der ebenfalls ein Substrat mit wärmeleitenden Pfaden –
und daher einschlägigen – deutschen Offenlegungsschrift 41 00 145 die Verwendung eines Substrats aus Glaskeramik, nämlich aus Cordierit (2 MgO . 2 Al203 . 5
Si02) bekannt, vgl dort Spalte 2 Zeilen 16 und 17 und Spalte 4 Zeilen 10 bis 12
sowie gutachtlich zum Nachweis dafür, daß Cordierit der genannten Zusammensetzung eine für Substratmaterialien geeignete Glaskeramik ist, zB das einschlägige Fachbuch H.-J. Illig, "ABC Glas", Deutscher Verlag, Leipzig 1991, 2. Auflage,
Seite 119 Stichwort "Glaskeramik" mit Übersichts-Tabelle.
Da zum anderen aus der og Literaturstelle "MegaLink" – wie dargelegt – auch bereits die Verwendung eines Keramik-Multilayers bekannt ist (Seite 53 reSp vorle
Abs Z 5/6), liegt es für den Fachmann auf der Hand, die bekannte und als Substrat
bewährte Glaskeramik Cordierit als Mulitlayer-Keramik zu verwenden, wobei es für
den Fachmann zB aus der og deutschen Offenlegungsschrift 33 14 996 fachnotorisch bekannt ist, bei einer Mulitlayer-Keramik (lediglich) die Ober- und
Unterlage als Keramiklage auszubilden und die Zwischenlage als Isolierschicht,
zB Glas, (als Verdrahtungsträger) auszuführen, vgl dort Figur 4 und 5 mit
zugehöriger Beschreibung – siehe die Keramiklagen 11, 14, 15 sowie die
Isolierschicht-Zwischenlage 12 zB aus Glas.
Somit sind die jeweils geltenden Patentansprüche 1 gemäß Hilfsanträge 2 bis 4
nicht patentfähig.
d) Hilfsantrag 5
Der Gegenstand des Anspruchs 1 gemäß Hilfsantrag 5 unterscheidet sich von
demjenigen nach Hilfsantrag 4 lediglich durch das zusätzliche – bereits im Zusammenhang mit dem Anspruch 1 nach Hauptantrag abgehandelte – Merkmal,
wonach "das elektrisch-nichtleitende Wärmeleitmedium als Paste eingesetzt
worden ist."
Da die im Zusammenhang mit dem Patentanspruch 1 nach Hauptantrag dargelegten Gründe für die naheliegende Ausführung des Wärmeleitmediums als Paste
(Siebdrucktechnik) ersichtlich auch im Zusammenhang mit einem Multilayer-
Glaskeramik-Substrat zutreffen, ist der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag 5
ebenfalls nicht patentfähig.
Mit dem jeweiligen Patentanspruch 1 gemäß Hauptantrag und Hilfsanträgen 1 bis
5 fallen – aufgrund der Antragsbindung – auch die darauf zurückbezogenen, jeweils verbleibenden Unteransprüche.
Dr. Beyer
Dr. Meinel
Knoll
Lokys
Na