Rechtsprechung / BPatG / 2009
BPatG Beschluss vom 20.10.2009 – 23 W (pat) 44/06
23. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
(Aktenzeichen)
Verkündet am
20. Oktober 2009
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
…
betreffend die Patentanmeldung 10 2005 011 028.2 - 33
hat der 23. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 20. Oktober 2009 unter Mitwirkung des Richters
Lokys als Vorsitzendem sowie der Richterin Dr. Hock und der Richter Brandt und
Dr. Friedrich
beschlossen: 08.05
Die Beschwerde wird zurückgewiesen.
G r ü n d e
I.
Die vorliegende Patentanmeldung 10 2005 011 028 wurde am 8. März 2005 mit
der Bezeichnung „Kupferbonddraht mit verbesserten Bond- und Korrosionseigenschaften“ beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht.
Im Prüfungsbescheid vom 23. Januar 2006 hat die Prüfungsstelle für Klasse H01L
u. a. auf die Druckschrift
D1 JP 2003 - 133 361 A
hingewiesen und dargelegt, die Gegenstände der damals geltenden nebengeordneten Ansprüche 1, 6, 7 und 8 seien gegenüber dem Stand der Technik gemäß
der Druckschrift D1 nicht neu.
Nachdem die Anmelderin darauf hin die ursprünglichen Patentansprüche unverändert weiterverfolgt hat, hat die Prüfungsstelle die Anmeldung mit Beschluss vom
13. April 2006 zurückgewiesen.
Gegen den am 2. Mai 2006 abgesandten Beschluss wendet sich die Beschwerde
der Anmelderin vom 30. Mai 2006, beim DPMA per Telefax eingegangen am
31. Mai 2006.
Der Senat hat der Anmelderin mit der Terminsladung ergänzend zu dem im Prüfungsverfahren u. a. entgegengehaltenen Abstract gemäß der Druckschrift D1 die
zugehörige japanische Offenlegungsschrift sowie die im Internet abrufbare Computerübersetzung des japanischen Patentamts übersandt.
In der mündlichen Verhandlung vom 20. Oktober 2009 hat der Senat der Anmelderin außerdem noch die Druckschrift
D6 Hans-Jürgen Hacke: Montage Integrierter Schaltungen, Auszug mit
den S. 48 - 60 und S. 71 - 76, Springer-Verlag, 1987
in Ablichtung überreicht.
Die Anmelderin hat in der mündlichen Verhandlung dargelegt, dass der als
nächstkommend angesehene Stand der Technik gemäß der Druckschrift D1 ihrer
Auffassung nach keinen Bonddraht offenbare, in dessen Oberfläche Gold angereichert ist und dessen Oberfläche neben Gold auch Kupfer enthalte, denn in dieser
Entgegenhaltung werde der Bonddraht aus Kupfer lediglich mit einer Goldschicht
versehen. Da diese eine bestimmte Mindestdicke aufweisen müsse, um sicher zu
verhindern, dass Kupfer an die Oberfläche gelange und es trotz der Goldbeschichtung zu einer Korrosion des Drahtes komme, gebe diese Druckschrift im
Gegensatz zur Anmeldung die Lehre, dass Kupfer in der Oberfläche vermieden
werden müsse.
Die Anmelderin stellt in der mündlichen Verhandlung den Antrag, den Beschluss
der Prüfungsstelle für Klasse H01L des Deutschen Patent- und Markenamts vom
13. April 2006 aufzuheben und das Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:
Patentansprüche 1 bis 5, überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 20. Oktober 2009, Beschreibung sowie Figuren 1 bis 7
gemäß Offenlegungsschrift.
Der geltende Anspruch 1 lautet:
„Bond- oder Feinstdraht aus Kupfer, dadurch gekennzeichnet,
dass in der Oberfläche des Bond- oder Feinstdrahtes Gold angereichert und Kupfer neben Gold enthalten ist.“
In den nebengeordneten Patentansprüchen 4 und 5 beansprucht die Anmelderin
außerdem Schutz für die Verwendung eines Bond- oder Feinstdrahtes und für einen Halbleitersiliciumchip. Die beiden Ansprüche lauten:
„4. Verwendung eines Bond- oder Feinstdrahtes nach einem der
Ansprüche 1 bis 3 für ein Ball-Wedge-Bondverfahren.“
„5. Halbleitersiliciumchip enthaltend einen aufgebondeten Bond-
oder Feinstdraht nach einem der Ansprüche 1 bis 3.“
Hinsichtlich der Unteransprüche 2 und 3 sowie hinsichtlich der weiteren Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen.
II.
1. Die Anmeldung betrifft einen Kupferbonddraht mit verbesserten Bond- und
Korrosionseigenschaften.
Bonddrähte bilden die Anschlussleitungen zwischen den auf integrierten Halbleiterschaltungen als Anschlusselemente vorgesehenen Bondpads und entsprechenden Pads auf den Leiterplatten, auf denen Halbleiterchips üblicherweise
montiert werden. Das Befestigen der Bonddrähte auf den Bondpads und den Anschlüssen auf der Leiterbahn erfolgt üblicherweise mittels des sogenannten Ball-
Wedge-Bondverfahrens. Bei diesem wird der in einer Kapillare geführte Bonddraht
zunächst an seinem aus der Kapillare hervorstehenden Ende durch Abflammen zu
einer Kugel (free air ball, FAB) aufgeschmolzen und die Kugel dann von der Kapillare unter Druck und Wärme auf das Bondpad auf dem Chip aufgedrückt und
unter Ultraschall mit diesem verschweißt. Der Draht wird dann unter Bildung eines
Drahtbogens von der Kapillare zu dem Anschluss auf der Leiterplatte geführt und
auf diesen aufgedrückt, wobei der Rand der Kapillare den Draht verformt und eine
keilförmige Abrißkante (wedge) im Draht erzeugt, an der der Draht beim anschließenden Abheben der Kapillare von der Leiterplatte abreißt. Danach beginnt an einem anderen Bondpad ein neuer Kontaktierzyklus mit demselben Ablauf.
Bei diesem Bondvorgang werden üblicherweise Bonddrähte aus Gold verwendet.
Angesichts des geringeren Preises und der besseren elektrischen und mechanischen Eigenschaften würde man statt der Golddrähte zwar gerne Kupferdrähte
verwenden, dies ist allerdings bisher daran gescheitert, dass Kupfer bei Kontakt
mit Luft innerhalb kurzer Zeit oxidiert und damit seine Bondfähigkeit verliert. Bei
Versuchen mit goldummantelten Kupferdrähten hat sich gezeigt, dass die bei diesen Drähten entstehenden Kupfer-Gold-Legierungen eine gegenüber den beiden
Ausgangsmaterialien deutlich erhöhte Härte aufweisen, die für Bonddrähte unerwünscht ist, da beim Andrücken der harten Drähte auf die Anschlusspads des
Chips Risse
im Halbleitermaterial erzeugt werden können, vgl. die Abschnitte [0004] und [0005] der geltenden Beschreibungsunterlagen gemäß der
Offenlegungsschrift.
Der vorliegenden Anmeldung liegt daher als technisches Problem die Aufgabe
zugrunde, das Ball-Wedge-Verfahren weiter zu verbessern, bei dem ein Bond-
oder Feinstdraht aus Kupfer auf einen Halbleiterchip gebondet wird. Weiterhin soll
ein besonders geeigneter Bond- oder Feinstdraht bereitgestellt werden, vgl. die
Abschnitte [0007] und [0008] der Offenlegungsschrift.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Drahtes gemäß dem geltenden Anspruch 1 mit
einem Bond- oder Feinstdraht aus Kupfer gelöst, in dessen Oberfläche Gold angereichert und Kupfer neben Gold enthalten ist. Die Verbesserung des Ball-Wedge-
Verfahrens wird gemäß dem nebengeordneten Anspruch 4 durch die Verwendung
eines solchen Drahtes erreicht. Zudem wird die Aufgabe gemäß dem nebengeordneten Anspruch 5 auch durch einen Halbleitersiliciumchip mit einem Bond-
oder Feinstdraht gemäß der im Anspruch 1 angegebenen Ausbildung gelöst.
Der anmeldungsgemäßen Ausbildung des Bonddrahtes liegt die Erkenntnis
zugrunde, dass die Gold-Anreicherung in der Oberfläche des Kupferdrahtes ausreicht, um eine Korrosion des Kupferdrahtes zu verhindern und den Draht korrosionsbeständig zu machen. Dabei bleibt der Draht aber weich genug, um eine Beschädigung des Halbleitermaterials beim Andrücken auf die Anschlusspads der
Chips zu verhindern, vgl. den Abschnitt [0009] der Offenlegungsschrift.
2. Der Bond- oder Feinstdraht nach Anspruch 1 erweist sich nach dem Ergebnis
der mündlichen Verhandlung als nicht neu. Bei dieser Sachlage kann die Zulässigkeit der geltenden Ansprüche dahingestellt bleiben, vgl. BGH GRUR 1991, 120,
121, II.1. - „Elastische Bandage“.
Als Fachmann ist ein mit der Entwicklung von Bonddrähten betrauter berufserfahrener Diplom-Ingenieur der Materialwissenschaften oder Diplom-Physiker mit den
entsprechenden Kenntnissen der Aufbau- und Verbindungstechnik von integrierten Schaltungen anzusehen.
3. Die Druckschrift D1 offenbart einen Bond- oder Feinstdraht (bonding wire used
for connecting the electrode on integrated circuit devices and the conductor wire of
circuit wiring boards / Abschnitt [0001] der Computerübersetzung) aus Kupfer, auf
dessen Oberfläche eine dünne Goldbeschichtung aufgetragen ist (The bonding
(wire) comprises a core of a highly conductive metal, such as copper, and a coating of a precious metal, such as gold covering the surface of the core metal /
Abstract; im gleichen Sinn die Computerübersetzung: A manufacturing cost is held
down, and scaling is prevented and how to cover the surface of cheap metal with
the precious metal can be considered as a method of realizing good junction nature. For example, in a gold plate copper bonding wire, there is a possibility that a
low manufacturing cost and good junction nature are compatible / Abschnitt [0006]
der Computerübersetzung).
Dieser Draht oxidiert nicht an Luft und weist somit gute Bondeigenschaften auf.
Voraussetzung hierfür ist gemäß der Lehre der Druckschrift D1, dass die Goldschicht auf dem Kupferdraht eine bestimmte Mindestdicke nicht unterschreitet, da
sonst die Gefahr besteht, dass die Goldschicht Risse aufweist, so dass das Kupfer
bereichsweise blank liegt und oxidiert. Diese Mindestdicke für die Goldschicht beträgt gemäß der Druckschrift D1 allerdings nur 0,001 µm, also 1 nm (Since precious-metals thickness is able to sever contact with a central metal and oxygen in
the air also thin dramatically about antioxidant abilitity, the influence of covering
precious-metals thickness is small. However, when it is thin not much, since a
central metal serves as nakedness easily and it becomes impossible to demonstrate antioxidant ability when a crack reaches the surface by a certain factor,
it is preferred […] the thickness of covering to be referred to as 0,001 micrometers
or more / Abschnitt [0010] i. V. m. den Ausführungsbeispielen gemäß den Abschnitten [0013] und [0014] der Computerübersetzung, in Übereinstimmung mit
den entsprechenden Zahlenangaben in de selben Abschnitten der japanischen
Offenlegungsschrift).
Damit genügt gemäß der Lehre der Druckschrift D1 bereits eine nur wenige (nämlich drei bis vier) Atomlagen Gold aufweisende Goldbeschichtung auf dem Kupferdraht, um die Oxidation des Kupferdrahtes zu verhindern. Diese dünne Oberflächenschicht enthält neben den Goldatomen aber zwangsläufig auch Kupferatome,
denn bereits bei Zimmertemperatur diffundieren Kupferatome aus dem Drahtkern
in die Goldschicht hinein, die gemäß der Lehre der Druckschrift D1 aus einer
elektroplattierten oder im Rahmen eines Vakuum-Beschichtungsverfahrens hergestellten Schicht besteht (As coating of the precious metals, electroplating formation
is preferred. […] Although, formation of covering by other methods, such as a
chemical vapor deposition method and the physical-vapor-deposition method, is
possible / Abschnitt [0011] der Computerübersetzung). Bei derart hergestellten
Schichten wird die Diffusion nämlich durch die Diffusion an Korngrenzen in der
Schicht bestimmt, die im Gegensatz zur Volumendiffusion bereits bei niedrigen
Temperaturen, insbesondere bei Zimmertemperatur abläuft. Zum Beleg hierfür
wird auf die Druckschrift D6 verwiesen, in der dieser Diffusionsprozess für eine
Kupfer-Gold-Grenzfläche beschrieben ist, vgl. vor allem das Kapitel 4.1.5 auf S. 75
Mitte bis S. 76, Abs. 3 (Als nächstes sei die Korngrenzendiffusion betrachtet, die
weit weniger temperaturabhängig ist und schon bei niedrigen Temperaturen, z. T.
bei Raumtemperatur abläuft. Korngrenzen, Versetzungen und ähnliche Defekte
können als Transportwege durch Metallschichten dienen. Das gibt diesem Effekt
große praktische Bedeutung, denn die stromlos, galvanisch oder in Vakuumprozessen abgeschiedenen Schichten weisen meist eine extrem feinkörnige Struktur
mit hoher Defektdichte auf, beste Voraussetzungen für diese Diffusionsart. Ihr
Diffusionskoeffizient D’ ist wesentlich größer als der der Volumendiffusion und das
Verhältnis von Korngrenzen- zu Volumendiffusion wird mit fallender Temperatur
immer größer. Die Bildung von Oxidschichten aus dem Substratmaterial auf der
Oberfläche, z. B. einer Au-Schicht, und damit die Verschlechterung von Übergangswiderstand, Bond- und Lötbarkeit ist meist auf die Korngrenzendiffusion zurückzuführen / S. 76, Abs. 3).
Schon aufgrund dieser physikalischen Gegebenheiten weist der Bonddraht nach
Druckschrift D1 eine Oberfläche auf, in der Gold angereichert und neben Gold
auch Kupfer enthalten ist.
Darüber hinaus wird der Bonddraht nach der Druckschrift D1 nach dem Aufbringen der Goldschicht auf die gewünschte Dicke gezogen (it is preferred to obtain
the thin wire gage […] by carrying out wire drawing / Abschnitt [0011] der Computerübersetzung), wozu - wie für den Fachmann selbstverständlich - zwangsläufig
ein Erhitzen des Drahtes notwendig ist. Auch dabei diffundieren die Gold- und die
Kupferatome in das jeweils benachbarte Material ein, so dass auch diese Behandlung dazu führt, dass in der Oberfläche des Drahtes Gold angereichert und
Kupfer neben Gold enthalten ist. Der anmeldungsgemäße Bonddraht mit der mit
Gold angereicherten Oberfläche wird ebenso auf diese Art und Weise hergestellt,
vgl. die Abschnitte [0035] bis [0037] der Offenlegungsschrift.
Der Fachmann entnimmt der Druckschrift D1 somit einen Bond- oder Feinstdraht,
in dessen Oberfläche Gold angereichert und Kupfer neben Gold enthalten ist. Der
Draht nach Anspruch 1 ist damit nicht neu.
Der geltende Anspruch 1 ist daher nicht gewährbar.
4. Es kann dahingestellt bleiben, dass auch die Verwendung des Bond- oder
Feinstdrahtes nach Anspruch 4 und der Halbleitersiliciumchip nach Anspruch 5
nicht patentfähig sind, denn mit dem Patentanspruch 1 fallen wegen der Antragsbindung auch die beiden nebengeordneten Patentansprüche 4 und 5 sowie die auf
den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche 2 und 3, vgl. BGH GRUR 2007,
862, 863 Tz. 18 - „Informationsübermittlungsverfahren II“ m. w. N.
5. Bei dieser Sachlage war die Beschwerde der Anmelderin zurückzuweisen.
Lokys
Dr. Hock
Brandt
Dr. Friedrich
Pr