Urteil des BPatG, Az. 23 W (pat) 76/05

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BUNDESPATENTGERICHT
23 W (pat) 76/05
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(Aktenzeichen)
Verkündet am
12. Februar 2008
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend die Patentanmeldung 103 30 053.8-33
hat der 23. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 12. Februar 2008 unter Mitwirkung des Vorsit-
zenden Richters Dr. Tauchert sowie der Richter Lokys, Schramm und Brandt
BPatG 154
08.05
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beschlossen:
Die Beschwerde der Anmelderinnen wird zurückgewiesen.
G r ü n d e
I.
Die vorliegende Patentanmeldung 103 30 053.8-33 ist am 3. Juli 2003 unter der
Bezeichnung „Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt und Ronde für einen
Druckkontakt eines Halbleiterbauelements“ beim Deutschen Patent- und Marken-
amt eingereicht worden.
Die Prüfungsstelle für Klasse H01L des Deutschen Patent- und Markenamts hat
im Prüfungsverfahren den Stand der Technik gemäß den Druckschriften
(1) DE 2 204 490 A1,
(2) DE 30 09 511 A1,
(3) DE 32 21 794 C2 und
(4) US 4 500 907 A
ermittelt und die Anmeldung mit Beschluss vom 4. Mai 2005, zugestellt am
7. Juni 2005, zurückgewiesen, weil das aus der Druckschrift (2) bekannte Halblei-
terbauelement sämtliche Merkmale des Halbleiterbauelements nach dem gelten-
den Anspruch 1 nach Hauptantrag und nach dem geltenden Anspruch 1 nach
Hilfsantrag aufweise.
Gegen diesen Beschluss wendet sich die Beschwerde der Anmelderinnen vom
1. Juli 2005.
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In der mündlichen Verhandlung vom 12. Februar 2008 haben die Beschwerdefüh-
rerinnen neue Ansprüche 1 bis 8 überreicht und die Auffassung vertreten, dass
das Halbleiterbauelement gemäß dem Patentanspruch 1 und die Ronde gemäß
Patentanspruch 8 gegenüber dem nachgewiesenen Stand der Technik neu sind
und auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhen.
Sie beantragen,
den Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse H01L des Deutschen
Patent- und Markenamts vom 4. Mai 2005 aufzuheben, und das
Patent mit folgenden Unterlagen zu erteilen:
Patentansprüche 1 bis 8, überreicht in der mündlichen Verhand-
lung vom 12. Februar 2008,
ursprüngliche Beschreibung, Seiten 1 bis 11,
Zeichnung, Figuren 1 bis 6, eingegangen am 17. Juli 2003.
Der geltende Anspruch 1 lautet:
„Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt, das folgende
Merkmale aufweist:
- ein
Halbleitersubstrat
(10)
mit einer an einer Seite (101) ange-
ordneten Anschlusselektrode (12),
-
eine auf die Anschlusselektrode (12) aufgebrachte, plattenför-
mig ausgebildete, elektrisch leitende Ronde (16), die einen pe-
ripheren Rand (16A; 16B; 16C; 16D) aufweist,
-
eine auf die Ronde (16) aufgebrachte mit Druck beaufschlag-
bare Druckplatte (20),
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- eine von der Druckplatte (20) überdeckte Aussparung (163)
der Ronde, wobei diese Aussparung einen weiteren
Rand (16E) definiert,
wobei die Dicke der Ronde (16) im Bereich des peripheren und
des weiteren Randes (16A; 16B; 16C; 16D; 16E; 16F) derart stetig
abnimmt, dass die Auflagefläche der Ronde (16) auf dem Halblei-
tersubstrat (10) größer ist als auf der dem Halbleitersubstrat (10)
abgewandten Seite, an der die Druckplatte (20) angreift, und dass
der Randabschnitt mit abnehmender Dicke wie ein Federelement
mit einer sich in Richtung eines äußersten Randes reduzierenden
Federkonstante wirkt.“
Hinsichtlich des nebengeordneten Anspruch 8 und der Unteransprüche 2 bis 7
wird ebenso wie hinsichtlich weiterer Einzelheiten auf den Akteninhalt verwiesen.
II.
Die zulässige Beschwerde der Anmelderinnen ist nicht begründet, denn der Ge-
genstand des geltenden Anspruchs 1 erweist sich als nicht patentfähig. Bei dieser
Sachlage kann die Frage der Zulässigkeit und der Neuheit der Gegenstände ge-
mäß den geltenden Ansprüchen dahingestellt bleiben, weil die Lehre des Patent-
anspruchs 1 auf jeden Fall nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit beruht, vgl. BGH
GRUR 1991, 120, 121 Abschnitt II.1 - „Elastische Bandage“.
1. Die Anmeldung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt sowie
eine Ronde für einen Druckkontakt eines Halbleiterbauelements.
Hochspannungs- und hochstromfeste (Leistungs-)Halbleiterbauelemente sind
scheibenförmige Bauelemente, die in der Regel mit Hilfe von Druckkontakten
kontaktiert werden. Ausweislich der Darlegungen in der Beschreibungseinleitung
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der vorliegenden Anmeldung auf Seite 1, Zeile 10 bis Seite 4, Zeile 7 ist ein Halb-
leiterbauelement in Form eines Thyristors bekannt, bei dem zur Herstellung eines
solchen Druckkontaktes die Unterseite der Halbleiterscheibe auf eine elektrisch
leitende Trägerscheibe aufgebracht wird, die auf eine den Anodenkontakt des
Bauelements bildende Anschlussplatte eines Gehäuses aufgelegt wird. Auf die mit
der Kathodenelektrode versehene Oberseite der Thyristor-Scheibe wird eine
Ronde aufgebracht, die mittels einer Druckplatte von oben auf die Halbleiter-
scheibe aufgedrückt wird. Da Thyristoren in der Regel über eine auf ihrer Ober-
seite angeordnete Gateelektrode angesteuert werden, wird in dem entsprechen-
den Bereich der Ronde (d. h. einer flachen Metallscheibe, deren Höhe gering ge-
genüber dem Durchmesser ist) eine Aussparung vorgesehen, um einen Kurz-
schluss zwischen der Gateelektrode und der Kathodenelektrode auf der Oberseite
des Bauelements zu verhindern. Der Mittenbereich der Halbleiterscheibe wird so-
mit nicht mit Druck beaufschlagt.
Gleiches gilt auch für den äußeren Randbereich des Halbleitermaterials, denn die
Ronde überdeckt die Halbleiterscheibe auch am Rand nicht vollständig. Um die
Hochspannungsfestigkeit der Anordnung gegenüber dem Gehäuse sicherzustel-
len, ist der Durchmesser der auf dem Kathodenpotential liegenden Ronde nämlich
kleiner als der Durchmesser der Halbleiterscheibe, so dass sichergestellt ist, dass
am Rand der Anordnung zwischen der Ronde und dem Gehäuse ein ausreichend
breiter Luftspalt verbleibt.
An den entsprechenden Außen- und Innenrändern der Ronde treten wegen der
ungleichmäßigen Druckbelastung des Halbleiterkristalls in diesen Bereichen lokal
stark erhöhte Scher- und Normalspannungen auf. Bei der hohen thermischen Be-
lastung des Leistungsbauelements im Betrieb können diese Spannungen zur Aus-
bildung von Kristallfehlern wie bspw. Versetzungen führen, die durch den Halblei-
terkristall hindurchwandern und zur Zerstörung des Bauelements führen.
Dieses Problem verschärft sich bei zunehmendem Durchmesser der Substrat-
scheiben, insbesondere wegen der abweichenden Ausdehnungskoeffizienten des
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Halbleitersubstrats und der darunter liegenden Trägerscheibe einerseits und der
abweichenden Ausdehnungskoeffizienten von Ronde und Halbleitermaterial ande-
rerseits.
Dementsprechend liegt der vorliegenden Anmeldung gemäß den ursprünglichen
Beschreibungsunterlagen, Seite 4, Absatz 2 als technisches Problem die Aufgabe
zugrunde, ein Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt zur Verfügung zu
stellen, bei dem mechanische Spannungsspitzen im Halbleitersubstrat an Rändern
der Ronde reduziert sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt ge-
mäß dem geltenden Anspruch 1 gelöst. Wesentlich dabei ist, dass eine plattenför-
mig ausgebildete und einen peripheren Rand aufweisende elektrisch leitende
Ronde zwischen einer mit Druck beaufschlagten Druckplatte und einer auf ein
Halbleitersubstrat aufgebrachten Anschlusselektrode angeordnet ist, wobei eine
von der Druckplatte überdeckte Aussparung der Ronde einen weiteren Rand defi-
niert. Die Dicke der Ronde nimmt im Bereich des peripheren und des weiteren
Randes stetig derart ab, dass die Auflagefläche der Ronde auf dem Halb-
leitersubstrat größer ist als auf der dem Halbleitersubstrat abgewandten Seite, an
der die Druckplatte angreift, und dass der Randabschnitt mit abnehmender Dicke
wie ein Federelement mit einer sich in Richtung eines äußersten Randes
reduzierenden Federkonstante wirkt.
2. Eine
derartige
Ausbildung eines Halbleiterbauelements mit einem Druckkon-
takt ergibt sich für den zuständigen Fachmann, der hier als ein mit der Entwicklung
von Leistungshalbleiter-Gehäusemodulen mit den zugehörigen Kontaktiervorrich-
tungen betrauter Fachhochschulingenieur der Elektrotechnik oder der Mikrosys-
temtechnik mit einschlägiger Berufserfahrung zu definieren ist, in naheliegender
Weise aus dem Stand der Technik.
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Die Druckschrift (1) offenbart ein Halbleiterbauelement mit einem Druckkontakt,
bei dem das Halbleiterbauelement gemäß der Figur 6 und der zugehörigen Be-
schreibung auf Seite 5, Absatz 2 und 3 ein Halbleitersubstrat ( )
aufweist mit einer an einer Seite angeordneten Anschlusselektrode (
). Auf diese Anschlusselektrode () ist eine plattenförmig ausgebildete,
elektrisch leitende Ronde, die einen peripheren Rand aufweist (
), aufgebracht, deren Durchmes-
ser kleiner ist als der des Halbleitersubstrats (), so dass der periphere Rand der
Ronde auf dem Halbleitersubstrat aufliegt.
Gemäß der Beschreibung Seite 5, Absatz 3 kann die als Zuführungselektrode be-
zeichnete Ronde () aus Kupfer oder Molybdän bestehen und weist eine Dicke
von 1 mm bis 3 mm auf. Damit handelt es um eine Ronde (), d. h. um eine fla-
che Metallscheibe, deren Höhe gering gegenüber dem Durchmesser ist.
Die Ronde () wird über eine auf ihr angeordnete Druckplatte (
mit Druck beaufschlagt und an die auf der Oberseite des Halbleitersubstrats ()
aufgebrachte Anschlusselektrode () angedrückt. Dabei ist die kegelstumpfför-
mige Ronde () so auf das Halbleitersubstrat aufgelegt, dass ihre Auflagefläche
auf dem Halbleitersubstrat größer ist als auf der dem Halbleitersubstrat abge-
wandten, der Druckplatte () zugewandten Seite. Weiterhin nimmt die Dicke der
Ronde - entsprechend der kegelstumpfförmigen Ausbildung - im Bereich des Au-
ßenrandes stetig ab.
Wie in der Druckschrift (1), Beschreibung Seite 3 unten angegeben wird, führt dies
dazu, dass die auf den Halbleiterkörper gedrückte Ronde sich in ihrem stetig dün-
ner werdenden Randbereich elastisch verformt und somit wie ein Federelement
mit einer sich in Richtung des äußeren Randes reduzierenden Federkonstante
wirkt. Der am peripheren Rand der Ronde auf das Halbleitersubstrat ausgeübte
Druck verteilt sich damit auf eine größere Fläche, so dass das Auftreten von me-
chanischen Spannungsspitzen, die zur Zerstörung des Halbleiterbauelements füh-
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ren könnten, in diesem Bereich verhindert wird, vgl. in der Druckschrift (1) hierzu
die Fig. 1 und 2 mit zugehöriger Beschreibung.
Das Halbleiterbauelement nach dem geltenden Patentanspruch 1 unterscheidet
sich von demjenigen gemäß Druckschrift (1) dadurch, dass in der Ronde eine von
der Druckplatte überdeckte Aussparung vorgesehen ist und neben dem Außen-
rand auch der an der Aussparung gebildete Innenrand der Ronde so ausgestaltet
ist, dass die Dicke der Ronde in diesem Bereich stetig abnimmt. Diese Zusatz-
merkmale liegen jedoch für den oben definierten Fachmann nahe.
Wegen ihrer verbesserten Steuerungsmöglichkeiten weisen nach der Veröffentli-
chung der Druckschrift (1) und vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung
entwickelte Leistungs-Halbleiterbauelemente auf ihrer Oberseite einen Anschluss
für eine Steuerelektrode auf, der von der übrigen Elektrodenfläche elektrisch iso-
liert ist. Ein Druckkontakt für ein solches Bauelement muss zwangsläufig gegen-
über der aus der Druckschrift (1) bekannten Kontaktvorrichtung so modifiziert wer-
den, dass ein Kurzschließen der benachbarten Elektrodenflächen auf der Ober-
seite des Halbleitersubstrats durch die Ronde verhindert wird. Hierzu wird die
Ronde im Bereich der Steuerelektrode mit einer Aussparung versehen, wie es
beispielhaft die Druckschrift (3) offenbart. Anhand der Fig. 2 und der zugehörigen
Beschreibung Sp. 3, Zeilen 39 bis 51 wird dort ein über eine Gateelektrode (
) ansteuerbares Leistungs-Halbleiterbauelement mit Druckkontakt
offenbart, bei dem das Halbleitersubstrat ( ) zwischen zwei Molyb-
dän-Ronden angeordnet ist, die ihrerseits zwischen zwei Druckplatten (
) eingespannt sind. Dabei ist in der oberen Druckplatte () eine
Aussparung () eingearbeitet, durch die der Gateanschluss geführt ist, der durch
eine weitere Aussparung in der oberen Ronde den Mittenbereich des Halbleiter-
substrats () kontaktiert, vgl. dort die Fig. 2.
Dementsprechend bedarf es für den oben definierten Fachmann keiner erfinderi-
schen Tätigkeit, bei der in der Druckschrift (1) offenbarten Druckkontaktanordnung
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des Halbleiterbauelements eine Aussparung in der Ronde im Bereich der Steuer-
elektrode des Bauelements vorzusehen.
Da in dem von der Aussparung gebildeten Randbereich genauso wie am periphe-
ren Rand der Ronde wegen der starken Druckunterschiede erhöhte Druck- und
Scherspannungen im Halbleiterkristall verursacht werden, liegt es unmittelbar
nahe, auch in diesem Randbereich für eine Entspannung der Verhältnisse zu sor-
gen und der in der Druckschrift (1) gegebenen Lehre folgend die Ronde auch am
Rand der Aussparung so auszubilden, dass ihre Dicke stetig abnimmt, so dass
sich das Material auch hier elastisch verformen und damit dem Ausbilden von
Spannungsspitzen entgegenwirken kann.
Das Halbleiterbauelement nach dem geltenden Anspruch 1 ergibt sich für den
Fachmann somit in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik.
3. Die Anmelderinnen haben weder auf den nebengeordneten Anspruch 8 einen
selbständigen Hilfsantrag gerichtet noch für die in den Unteransprüchen 2 bis 7
genannten Merkmale eine gesonderte patentbegründende Wirkung geltend ge-
macht. Somit fallen mit dem Anspruch 1 wegen der Antragsbindung sowohl der
nebengeordnete Anspruch 8 als auch die Unteransprüche 2 bis 7, vgl. BGH
GRUR 1997, 120 amtlicher Leitsatz - „Elektrisches Speicherheizgerät“ sowie BGH
GRUR 2007, 862, 863, Tz. 18 - „Informationsübermittlungsverfahren II“.
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4. Bei dieser Sachlage war die Beschwerde der Anmelderin zurückzuweisen.
Dr. Tauchert
Lokys
Schramm
Brandt
Pr