发明创造名称:功率模块、电源变换器以及功率模块的制造方法
外观设计名称:
决定号:182460
决定日:2019-06-26
委内编号:1F261334
优先权日:
申请(专利)号:201310694495.8
申请日:2013-12-16
复审请求人:台达电子企业管理(上海)有限公司
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:钟翊
合议组组长:刘博
参审员:刘乐
国际分类号:H01L25/04,H01L23/36,H02M1/00
外观设计分类号:
法律依据:专利法第33条,专利法第22条第3款
决定要点:如果修改后的内容能够从原始申请文件中直接地、毫无疑义的确定,则该修改符合专利法第33条的规定。
全文:
本复审请求涉及申请号为201310694495.8,名称为“功率模块、电源变换器以及功率模块的制造方法”的发明专利申请(下称本申请)。申请人为台达电子企业管理(上海)有限公司。本申请的申请日为2013年12月16日,公开日为2015年06月17日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门于2018年06月08日发出驳回决定,以权利要求1-8、13-32不符合专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请,其具体理由是:权利要求1与对比文件3(US 2011/0278706A1,公开日为2011年11月17日)所公开的技术内容相比,其区别在于:1)本申请中的第一功率元件、第二功率元件均为平面型功率元件;2)一第一电容设置在所述第一功率元件的上表面和第二功率元件的上表面,并直接与所述第一功率元件的一电极及所述第二功率元件的一电极相连。区别技术特征1)是本领域的公知常识,区别特征2)被对比文件4(US 2006/0113664A,公开日为2006年06月01日)所公开,因此权利要求1相对于对比文件3、对比文件4和公知常识的结合不具备创造性。从属权利要求2-8、13-23的附加技术特征或者被对比文件3或4所公开,或者是本领域的公知常识,因此也不具备创造性。从属权利要求24的附加技术特征被对比文件5(US 6313598B1,公开日为2001年11月6日)所公开,因此其相对于对比文件3-5和公知常识的结合不具备创造性。从属权利要求25-30的附加技术特征或者被对比文件5公开,或者是本领域的公知常识,因此也不具备创造性。权利要求31包含权利要求1的功率模块,因此也不具备创造性,其从属权利要求32的附加技术特征是本领域的公知常识,因此也不具备创造性。在其他说明部分,原审查部门还指出权利要求33-38的修改超出原说明书和权利要求书记载的范围。
驳回决定所依据的文本为:申请日2013年12月16日提交的说明书摘要、说明书第1-160段、摘要附图、说明书附图;2018年3月16日提交的权利要求第1-38项。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种功率模块,其特征在于,包含:
一散热基板;
一第一平面型功率元件,包含多个电极,所述多个电极均位于所述第一平面型功率元件的上表面;
一第二平面型功率元件,包含多个电极,所述多个电极均位于所述第二平面型功率元件的上表面;以及
一第一电容设置在所述第一平面型功率元件的上表面和所述第二平面型功率元件的上表面,并直接与所述第一平面型功率元件的一电极及所述第二平面型功率元件的一电极相连;
其中所述第一平面型功率元件的下表面与所述第二平面型功率元件的下表面是分别直接设置在所述散热基板的上方。
2. 根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述散热基板是由导电的热良导体的材料制成。
3. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件中至少一者为氮化镓功率元件。
4. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包含至少一平面型元件,其中所述至少一平面型元件与所述第一平面型功率元件、所述第二平面型功率元件并列并且设置在所述散热基板上。
5. 根据权利要求4所述的功率模块,其特征在于,所述至少一平面型元件为驱动芯片或控制芯片。
6. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包含一垂直型功率元件,所述垂直型功率元件直接设置在所述第一平面型功率元件或所述第二平面型功率元件的所述电极上,或者所述垂直型功率元件与所述第一平面型功率元件、所述第二平 面型功率元件并列并且设置在该散热基板上。
7. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包含多个引脚,而所述第一平面型功率元件的所述电极以及所述第二平面型功率元件的所述电极,分别连接至对应的所述引脚。
8. 根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,所述多个引脚包含一输入电压引脚以及至少一输出电压引脚,所述第一平面型功率元件的所述电极包含一漏极电极电性连接所述输入电压引脚以及一源极电极电性连接所述至少一输出电压引脚,所述第二平面型功率元件的所述电极包含一漏极电极电性连接所述至少一输出电压引脚以及一源极电极电性连接所述散热基板。
9. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,还包含一第二电容,其中所述第二电容的一端设置并直接连接于所述散热基板上,另一端设置并直接连接于所述输入电压引脚上,以及一开关元件,其中所述开关元件的漏极电极与所述第二平面型功率元件的源极电极连接,所述开关元件的源极电极则是连接至所述散热基板上。
10. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,所述第一电容的一端设置并直接连接于所述第一平面型功率元件的所述漏极电极,另一端设置并直接连接于所述第二平面型功率元件的所述源极电极。
11. 根据权利要求10所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件设置于同一芯片上。
12. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,还包含:
一第二电容;
一开关元件;以及
一电路板;
其中所述第二电容、所述散热基板和所述多个引脚设置于所述电路板上,所述第二电容的一端电性连接于所述散热基板,另一端电性连接于所述输入电压引脚,
其中所述开关元件的漏极电极与所述第二平面型功率元件的源极电极连接,所述开关元件的源极电极则是连接至所述散热基板上。
13. 根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,还包含至少一开关元件,所述至少一开关元件电性连接所述第一平面型功率元件或所述第二平面型功率元件的所述电极。
14. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件中至少一者为常开型元件,以及所述至少一开关元件为常闭型元件。
15. 根据权利要求14所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件为常闭型硅元件或是常闭型氮化镓元件。
16. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件的耐压等级与所述第二平面型功率元件的耐压等级相等,并且至少是所述至少一开关元件的耐压等级的两倍以上。
17. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件包含:
一第一开关元件,所述第一开关元件的一端电性连接所述第一平面型功率元件的一源极电极,另一端电性连接所述第二平面型功率元件的一漏极电极;以及
一第二开关元件,所述第二开关元件的一端电性连接所述第二平面型功率元件的一源极电极,另一端电性连接一接地端。
18. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件包含一开关元件,所述开关元件具有一第一端以及一第二端,所述第一端电性耦接所述第二平面型功率元件的一源极电极。
19. 根据权利要求18所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件的耐压等级与所述第二平面型功率元件的耐压等级是所述开关元件的耐压等级的两倍 以上。
20. 根据权利要求18所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件均为常开型元件。
21. 根据权利要求18所述的功率模块,其特征在于,所述多个引脚包含:
一第一输入电压引脚,所述第一平面型功率元件的所述漏极电极电性连接所述第一输入电压引脚;以及
一第二输入电压引脚,所述开关元件的所述第二端电性连接所述第二输入电压引脚;
其中所述第二平面型功率元件的所述源极电极电性连接所述散热基板。
22. 根据权利要求18、19、20或21所述的功率模块,其特征在于,所述开关元件与所述第一平面型功率元件、所述第二平面型功率元件并列以及直接设置在所述散热基板上。
23. 根据权利要求18、19、20或21所述的功率模块,其特征在于,所述开关元件设置于所述第一平面型功率元件的上表面或所述第二平面型功率元件的上表面。
24. 根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,还包含至少一平面型元件、和一绝缘层,所述至少一平面型元件以及所述第一电容设置在所述绝缘层上,且所述绝缘层设置在所述散热基板上。
25. 根据权利要求24所述的功率模块,其特征在于,还包含至少一开关元件,所述至少一开关元件设置在所述绝缘层上,所述散热基板与所述多个引脚位于所述绝缘层同侧。
26. 根据权利要求24所述的功率模块,其特征在于,还包含至少一开关元件,所述至少一开关元件设置在所述绝缘层上,所述散热基板和所述多个引脚分别位于所述绝缘层两侧。
27. 根据权利要求25或26所述的功率模块,其特征在于,包含一模封材料包覆所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件。
28. 根据权利要求27所述的功率模块,其特征在于,所述模封材料还包覆所述至少一平面型元件、所述至少一开关元件以及所述至少一第二电容。
29. 根据权利要求28所述的功率模块,其特征在于,所述模封材料覆盖在所述绝缘层上,所述模封材料还包覆所述多个引脚的部分。
30. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包含一散热器,所述散热基板固定于所述散热器上。
31. 一种电源变换器,其特征在于,包含:
一种如权利要求1所述的功率模块;
一电源输入端,连接所述功率模块;以及
一电源输出端,连接所述功率模块;其中所述电源输入端接收一输入电压,通过所述功率模块转换成一输出电压并经由所述电源输出端输出。
32. 根据权利要求31所述的电源变换器,其特征在于,包含一散热器,设置并紧邻于所述功率模块的所述散热基板。
33. 一种功率模块的制造方法,其特征在于,包含:
提供一第一平面型功率元件、一第二平面型功率元件与一散热基板,将所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件直接设置在所述散热基板的上方;
覆盖所述绝缘层在所述散热基板上,并且使所述绝缘层包覆所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件;
设置所述第一平面型功率元件,所述第二平面型功率元件、至少一电容与多个引脚在所述绝缘层上,所述至少一电容设置在所述第一平面型功率元件的上表面和所述第二平面型功率元件的上表面,并透過多个引脚与所述第一平面型功率元件的一电极 及所述第二平面型功率元件的一电极相连;以及
连接所述第一平面型功率元件、所述第二平面型功率元件、所述至少一平面型元件与所述至少一电容至对应的位置上。
34. 根据权利要求33所述的功率模块的制造方法,其特征在于,还包含:
覆盖一模封材料在所述绝缘层上,使所述模封材料包覆所述至少一平面型元件、所述至少一电容与所述多个引脚的部分。
35. 根据权利要求33所述的功率模块的制造方法,其特征在于,还包含:
设置至少一开关元件在所述绝缘层上,且连接所述至少一开关元件至对应的位置;以及
覆盖一模封材料在所述绝缘层上,使所述模封材料包覆所述至少一平面型元件、所述至少一电容、所述至少一开关元件与所述多个引脚的部分。
36. 根据权利要求33所述的功率模块的制造方法,其特征在于,还包含:
提供一散热器;以及
固定所述散热基板在所述散热器上。
37. 根据权利要求33所述的功率模块的制造方法,其特征在于,通过图刷或点胶技术,将焊料或粘着剂附着在所述第一平面型功率元件以及所述第二平面型功率元件的下表面,以焊接或粘结等方式分别将所述第一平面型功率元件以及所述第二平面型功率元件设置在所述散热基板上。
38. 根据权利要求33所述的功率模块的制造方法,其特征在于,连接所述第一平面型功率元件、所述第二平面型功率元件、所述平面型元件与所述至少一电容至对应的位置上的连接方式为引线结合或焊接。”
申请人(下称复审请求人)对上述驳回决定不服,于2018年09月20日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书(包括权利要求第1-35项)。复审请求人认为:①对比文件3-5都没有公开“绝缘层,设置在散热基板上”,以及“开关元件和第一电容设置在绝缘层上”,对比文件5所示的PCB43是设置在封装82上,封装82是一封装结构而非散热基板,本申请的绝缘层具有顶表面和底表面,其中底表面被设置在散热基板上,对比文件5并未揭示上述特征。②本申请将第一和第二平面型功率元件设置在散热基板上,具有好的散热条件,将发热量不大的电容和开关元件设置于绝缘层上而非设置于散热基板上,能大大减小散热基板的尺寸,且绝缘层可以是印刷电路板,可提供电容和开关元件与平面型功率元件之间的电气互连而不用在散热基板上实现电气互连;将电容放置于两平面型元件上方从而充分利用平面型元件在同一平面上形成引脚的结构,使得电容与平面型元件之间连接回路的长度大幅降低,从而减小回路的寄生电感。复审请求时新修改的权利要求书如下:
“1. 一种功率模块,其特征在于,包含:
一散热基板;
一第一平面型功率元件,包含多个电极,所述多个电极均位于所述第一平面型功率元件的上表面;
一第二平面型功率元件,包含多个电极,所述多个电极均位于所述第二平面型功率元件的上表面;
一第一电容设置在所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件之上,并直接与所述第一平面型功率元件的一电极及所述第二平面型功率元件的一电极相连;
一绝缘层,设置在所述散热基板上;以及
至少一开关元件,所述至少一开关元件和所述第一电容被设置在所述绝缘层上;
其中所述第一平面型功率元件的下表面与所述第二平面型功率元件的下表面是分别直接设置在所述散热基板的上方。
2. 根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述散热基板是由导电的热良导体的材料制成。
3. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件中至少一者为氮化镓功率元件。
4. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包含至少一平面型元件,其中所述至少一平面型元件与所述第一平面型功率元件、所述第二平面型功率元件并列并且设置在所述散热基板上。
5. 根据权利要求4所述的功率模块,其特征在于,所述至少一平面型元件为驱动芯片或控制芯片。
6. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件为一垂直型功率元件,所述垂直型功率元件直接设置在所述第一平面型功率元件或所述第二 平面型功率元件的所述电极上。
7. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包含多个引脚,而所述第一平面型功率元件的所述电极以及所述第二平面型功率元件的所述电极,分别连接至对应的所述引脚。
8. 根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,所述多个引脚包含一输入电压引脚以及至少一输出电压引脚,所述第一平面型功率元件的所述电极包含一漏极电极电性连接所述输入电压引脚以及一源极电极电性连接所述至少一输出电压引脚,所述第二平面型功率元件的所述电极包含一漏极电极电性连接所述至少一输出电压引脚以及一源极电极电性连接所述散热基板。
9. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,还包含一第二电容,其中所述第二电容的一端设置并直接连接于所述散热基板上,另一端设置并直接连接于所述输入电压引脚上,其中所述开关元件的漏极电极与所述第二平面型功率元件的源极电极连接,所述开关元件的源极电极则是连接至所述散热基板上。
10. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,所述第一电容的一端设置并直接连接于所述第一平面型功率元件的所述漏极电极,另一端设置并直接连接于所述第二平面型功率元件的所述源极电极。
11. 根据权利要求10所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件设置于同一芯片上。
12. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,还包含:
一第二电容;以及
一电路板;
其中所述第二电容、所述散热基板和所述多个引脚设置于所述电路板上,所述第二电容的一端电性连接于所述散热基板,另一端电性连接于所述输入电压引脚,
其中所述开关元件的漏极电极与所述第二平面型功率元件的源极电极连接,所述开关元件的源极电极则是连接至所述散热基板上。
13. 根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件与所述第一平面型功率元件及所述第二平面型功率元件串联连接。
14. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件中至少一者为常开型元件,以及所述至少一开关元件为常闭型元件。
15. 根据权利要求14所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件为常闭型硅元件或是常闭型氮化镓元件。
16. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件的耐压等级与所述第二平面型功率元件的耐压等级相等,并且至少是所述至少一开关元件的耐压等级的两倍以上。
17. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件包含:
一第一开关元件,所述第一开关元件的一端电性连接所述第一平面型功率元件的一源极电极,另一端电性连接所述第二平面型功率元件的一漏极电极;以及
一第二开关元件,所述第二开关元件的一端电性连接所述第二平面型功率元件的一源极电极,另一端电性连接一接地端。
18. 根据权利要求13所述的功率模块,其特征在于,所述至少一开关元件包含一开关元件,所述开关元件具有一第一端以及一第二端,所述第一端电性耦接所述第二平面型功率元件的一源极电极。
19. 根据权利要求18所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件的耐压等级与所述第二平面型功率元件的耐压等级是所述开关元件的耐压等级的两倍以上。
20. 根据权利要求18所述的功率模块,其特征在于,所述第一平面型功率元件与 所述第二平面型功率元件均为常开型元件。
21. 根据权利要求18所述的功率模块,其特征在于,所述多个引脚包含:
一第一输入电压引脚,所述第一平面型功率元件的所述漏极电极电性连接所述第一输入电压引脚;以及
一第二输入电压引脚,所述开关元件的所述第二端电性连接所述第二输入电压引脚;
其中所述第二平面型功率元件的所述源极电极电性连接所述散热基板。
22. 根据权利要求1所述的功率模块,其特征在于,所述开关元件设置于所述第一平面型功率元件的上表面或所述第二平面型功率元件的上表面。23、根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,所述散热基板与所述多个引脚位于所述绝缘层同侧。
24. 根据权利要求7所述的功率模块,其特征在于,所述散热基板和所述多个引脚分别位于所述绝缘层两侧。
25. 根据权利要求23或24所述的功率模块,其特征在于,包含一模封材料包覆所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件。
26. 根据权利要求25所述的功率模块,其特征在于,所述模封材料还包覆所述至少一平面型元件、所述至少一开关元件以及所述至少一第二电容。
27. 根据权利要求26所述的功率模块,其特征在于,所述模封材料覆盖在所述绝缘层上,所述模封材料还包覆所述多个引脚的部分。
28. 根据权利要求2所述的功率模块,其特征在于,还包含一散热器,所述散热基板固定于所述散热器上。
29. 一种电源变换器,其特征在于,包含:
一种如权利要求1所述的功率模块;
一电源输入端,连接所述功率模块;以及
一电源输出端,连接所述功率模块;其中所述电源输入端接收一输入电压,通过所述功率模块转换成一输出电压并经由所述电源输出端输出。
30. 根据权利要求29所述的电源变换器,其特征在于,包含一散热器,设置并紧邻于所述功率模块的所述散热基板。
31. 一种功率模块的制造方法,其特征在于,包含:
提供一第一平面型功率元件、一第二平面型功率元件与一散热基板,将所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件直接设置在所述散热基板的上方;
覆盖一绝缘层在所述散热基板上,并且使所述绝缘层包覆所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件;以及
设置至少一开关元件与至少一电容在所述绝缘层上,并与所述第一平面型功率元件的一电极及所述第二平面型功率元件的一电极相连,而所述第一平面型功率元件的所述电极以及所述第二平面型功率元件的所述电极,分别连接至对应的多个引脚。
32. 根据权利要求31所述的功率模块的制造方法,其特征在于,还包含:
覆盖一模封材料,使所述模封材料包覆所述第一平面型功率元件及所述第二平面型功率元件。
33. 根据权利要求31所述的功率模块的制造方法,其特征在于,还包含:
覆盖一模封材料在所述绝缘层上,使所述模封材料包覆所述至少一电容、所述至少一开关元件与所述多个引脚的部分。
34. 根据权利要求31所述的功率模块的制造方法,其特征在于,还包含:
提供一散热器;以及固定所述散热基板在所述散热器上。
35. 根据权利要求31所述的功率模块的制造方法,其特征在于,通过图刷或点胶技术,将焊料或粘着剂附着在所述第一平面型功率元件以及所述第二平面型功率元件的下表面,以焊接或粘结等方式分别将所述第一平面型功率元件以及所述第二平面 型功率元件设置在所述散热基板上。”
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年09月26日依法受理了该复审请求,并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为:1)新的独立权利要求1限定了“一第一电容设置在所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件之上,并直接与所述第一平面型功率元件的一电极及所述第二平面型功率元件的一电极相连”、“一绝缘层,设置在所述散热基板上”、“至少一开关元件和所述第一电容被设置在所述绝缘层上”的技术特征;根据本申请说明书以及复审请求人的意见陈述,新的独立权利要求1涉及说明书附图10c所示的技术方案。从属权利要求6的附加技术特征包括“开关元件直接设置在所述第一平面型功率元件或所述第二平面型功率元件的所述电极上”;由于附图10c所示的技术方案中,第一平面型功率元件和第二平面型功率元件被绝缘层111所覆盖,开关元件63b位于绝缘层111上,并且位于第一平面型功率元件和第二平面型功率元件的侧上方,因此该开关元件63b不可能直接设置在第一平面型功率元件或所述第二平面型功率元件的电极上;实际上,满足上述附加特征的是说明书附图8d所示的实施例。因此,从属权利要求6修改超范围。2)从属权利要求9间接引用权利要求1,其附加技术特征包括“第二电容的一端设置并直接连接于所述散热基板上,另一端设置并直接连接于所述输入电压弓}脚上,其中所述开关元件的漏极电极与所述第二平面型功率元件的源极电极连接”,从属权利要求12间接引用权利要求1,其附加技术特征包括“一电路板;第二电容、所述散热基板和所述多个引脚设置于所述电路板上”;上述技术特征均未在附图10c所示的技术方案(即新的独立权利要求1的技术方案)中记载,因此从属权利要求9、12修改超范围。3)从属权利要求13间接引用权利要求1,其附加技术特征包括“至少一开关元件与所述第一平面型功率元件及所述第二平面型功率元件串联连接”,然而本申请说明书唯一记载了开关元件与第一平面型功率元件及所述第二平面型功率元件串联连接的地方是附图5a,该电路结构中并没有采用电容,采用电容的例如附图5b、6的电路结构中开关元件均不和第一平面型功率元件及第二平面型功率元件同时构成串联,而附图10c所示的技术方案(即新的独立权利要求1的技术方案)中显然是包括电容的电路结构。因此从属权利要求13修改超范围。4)新的独立权利要求31限定了“覆盖一绝缘层在所述散热基板上,并且使所述绝缘层包覆所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件”、“设置至少一开关元件与至少一电容在所述绝缘层上”的技术特征;根据本申请说明书以及复审请求人的意见陈述,新的独立权利要求31涉及说明书附图10a或10b或10c或10d或10g或10i所示的技术方案。然而上述技术方案中,第一平面型功率元件与第二平面型功率元件均被绝缘层111包覆,模封材料27设置在绝缘层111上,仅包覆开关元件和电容,未包覆平面型功率元件。因此包含附加技术特征“覆盖一模封材料,使所述模封材料包覆所述第一平面型功率元件及所述第二平面型功率元件”的从属权利要求32修改超范围。因此复审请求人新提交的权利要求书具有修改超范围的缺陷,不符合专利法33条的规定,坚持驳回意见。
随后,国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年01月28日向复审请求人发出复审通知书,指出:从属权利要求9和12分别引用了权利要求8,其附加技术特征“开关元件的源极电极连接至所述散热基板上”与其引用的权利要求8所对应的附图6和8c、8d的技术方案不符,因而超出了原始申请文件记载的范围,不符合专利法第33条的规定。权利要求1-8、10-11、13-30相对于对比文件3-5和公知常识的结合不具备创造性。对于复审请求人的相关意见,合议组认为:①,“绝缘层设置在散热基板上”描述的是绝缘层和散热基板的相对位置,不能排除二者之间没有其它的层,例如粘合材料层、包覆材料层等,且请求人强调的绝缘层是印刷电路板在所请求保护的权利要求1中并没有体现。对比文件3和5都公开了散热基板结构及其上形成的功率元件,对比文件5中的散热基板上先形成了电学上绝缘的树脂包封材料31以覆盖功率元件,然后设置了PCB板43(与本申请说明书中关于绝缘层可以是印刷电路板的定义也相同),即包封材料31和PCB板43共同相当于本申请的绝缘层。②对比文件3和对比文件5都公开了功率模块,包括散热基板,功率元件设置于散热基板上的结构,且对比文件5提出了为了获得相对小的功能模块尺寸而将驱动IC以及电容电阻等对散热影响不大的元件设置于PCB板上,利用PCB板上的电极图形以及与控制系统引线框架接合的Al线44,将控制电路和功率器件彼此电连接,如此降低了成本的同时提高了电路性能,因此对比文件5给出了将印刷线路板结构设置于散热基板上方以获得所需的器件尺寸的技术启示,并获得与本申请相同的降低成本提高器件性能的技术效果。此外,对比文件4公开了具有功率模块的电源变换器,其中将电容的两个电极与两个功率元件相连接以降低回路的寄生电感,对比文件4与本申请都要解决降低回路的寄生电感的技术问题,采用的技术手段一致,效果相同,因此对比文件4给出了将该结构应用于对比文件3的技术启示。
复审请求人于2019年03月12日提交了意见陈述书,同时提交了权利要求书的全文替换页(包括权利要求第1-33项)。修改文本中,复审请求人将从属权利要求13-14的附加技术特征加入独立权利要求1和27中,将从属权利要求9、12中的技术特征“开关元件的源极电极是连接至散热基板上”修改为“开关元件的源极电极是连接至一第二输入电压引脚上” ,删除了从属权利要求13-14并对权利要求书重新编序。复审请求人认为:对比文件3-5并未揭示开关元件与功率元件串联,开关元件为常闭型元件,如此设置能避免第一和第二功率元件处于导通状态时流经的电流过大造成元件损毁;对比文件3的功率电子器件并非平面型,本案的散热基板为电良导体,可作为面积大的电极使用,如此布置不需要在平面型功率元件和基板之间防止额外的电绝缘材料而自动实现两个平面型功率元件之间的电隔离效果。
复审请求人于2019年03月12日提交的权利要求第1、9、12、29项如下:
“1. 一种功率模块,其特征在于,包含:
一散热基板;
一第一平面型功率元件,包含多个电极,所述多个电极均位于所述第一平面型功率元件的上表面;
一第二平面型功率元件,包含多个电极,所述多个电极均位于所述第二平面型功率元件的上表面;
一第一电容设置在所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件之上,并直接与所述第一平面型功率元件的一电极及所述第二平面型功率元件的一电极相连;
一绝缘层,设置在所述散热基板上;以及
至少一开关元件,所述至少一开关元件和所述第一电容被设置在所述绝缘层上;
其中所述第一平面型功率元件的下表面与所述第二平面型功率元件的下表面是分别直接设置在所述散热基板的上方,
所述至少一开关元件与所述第一平面型功率元件及所述第二平面型功率元件串联连接,所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件中至少一者为常开型元件,以及所述至少一开关元件为常闭型元件。
9. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,还包含一第二电容,其中所述第二电容的一端设置并直接连接于所述散热基板上,另一端设置并直接连接于所述输入电压引脚上,其中所述开关元件的漏极电极与所述第二平面型功率元件的源极电极连接,所述开关元件的源极电极是连接至一第二输入电压引脚上。
12. 根据权利要求8所述的功率模块,其特征在于,还包含:
一第二电容;以及
一电路板;
其中所述第二电容、所述散热基板和所述多个引脚设置于所述电路板上,所述第二电容的一端电性连接于所述散热基板,另一端电性连接于所述输入电压引脚,其中所述开关元件的漏极电极与所述第二平面型功率元件的源极电极连接所述开关元件的源极电极是连接至一第二输入电压引脚上。
29. 一种功率模块的制造方法,其特征在于,包含:
提供一第一平面型功率元件、一第二平面型功率元件与一散热基板,将所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件直接设置在所述散热基板的上方;
覆盖一绝缘层在所述散热基板上,并且使所述绝缘层包覆所述第一平面型功率元件与所述第二平面型功率元件;以及
设置至少一开关元件与至少一电容在所述绝缘层上,并与所述第一平面型功率元件的一电极及所述第二平面型功率元件的一电极相连,而所述第一平面型功率元件的所述电极以及所述第二平面型功率元件的所述电极,分别连接至对应的多个引脚,
所述至少一开关元件与所述第一平面型功率元件及所述第二平面型功率元件串联连接,所述第一平面型功率元件和所述第二平面型功率元件中至少一者为常开型元件,以及所述至少一开关元件为常闭型元件。”
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
(1)审查文本的认定
复审请求人于2019年03月12日答复复审通知书时修改了申请文本(包括权利要求第1-33项),经审查,该修改符合专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审决定所依据的文本为:复审请求人于2019年03月12日提交的权利要求第1-33项,于申请日2013年12月16日提交的说明书摘要、说明书第1-160段、摘要附图、说明书附图图1a-图14。
(2)具体理由的阐述
1. 关于专利法第33条的规定:申请人可以对其专利申请文件进行修改,但是,对发明和实用新型专利申请文件的修改不得超出原说明书和权利要求书记载的范围。
如果修改后的内容能够从原始申请文件中直接地、毫无疑义的确定,则该修改符合专利法第33条的规定。
从属权利要求9和12分别引用了权利要求8,其对应的附图6和8c、8d及说明书相应部分的技术方案。根据附图8c、8d及其说明书相应部分的记载可知,第二平面型功率器件的源极电连接散热基板,开关元件的漏电极与第二平面型功率器件的源极电连接,其源极连接到另一输入电压引脚。由此可见,权利要求9、12的技术方案记载在原始说明书中,因此符合专利法第33条的规定。
2. 关于专利法第22条第3款的规定:创造性,是指同申请日以前的已经技术相比,该申请具有突出的实质性特点和显著的进步。
权利要求请求保护的技术方案与作为最接近的现有技术的一篇对比文件相比存在区别技术特征,如果该区别技术特征的一部分未被其它现有技术所公开,也不是本领域的公知常识,该权利要求请求保护的技术方案能够获得有益的技术效果,则认为该权利要求请求保护的技术方案具有突出的实质性特点和显著的进步。
本复审决定引用的对比文件与驳回决定和复审通知书中的相同,为:
对比文件3:US2011278706A1,公开日为2011年11月17日;
对比文件4:US2006113664A1,公开日为2006年06月01日;
对比文件5:US6313598B1,公开日为2001年11月06日。
1)权利要求1请求保护一种功率模块。对比文件3(说明书第36-59段,附图1-4,6)公开了一种功率模块,包括:散热基板101,使用焊料110牢固地安装在散热基板101上的多个功率器件103(相当于第一平面型功率元件的下表面与第二平面型功率元件的下表面分别直接设置在散热基板的上方),多个功率器件103彼此选择性地电连接形成内部电路,由附图1-3可见,每个平面型功率器件具有多个电极。
权利要求1与对比文件3的区别技术特征包括:①第一、第二功率元件是平面型;②第一电容设置在第一平面型功率元件和第二平面型功率元件之上,并直接与第一平面型功率元件的一电极和第二平面型功率元件的一电极相连;③开关元件和第一电容被设置在绝缘层上,开关元件与第一平面型功率元件及第二平面型功率元件串联连接;④该第一平面型功率元件和第二平面型功率元件为常开型元件,开关元件为常闭型元件。
基于该区别技术特征确定权利要求1实际所要解决的技术问题是功率元件类型的选择、如何降低寄生电感、如何小型化封装的同时提高器件性能以及提高模块的稳定性。
对于区别技术特征①,平面型功率器件或垂直型功率器件都是本领域的惯用手段,属于公知常识,本领域技术人员根据器件性能需要选择功率器件类型是容易想到的,其技术效果是可预期的。
对于区别技术特征②,对比文件4(说明书第88-210段,附图1,5,7,58)公开了一种功率模块,包括:第一功率器件5a2,第二功率器件5b,电容Cin的一对电极设置并连接在第一功率器件5a2和第二功率器件5b上表面的电极上,如此降低寄生电感。对比文件4中电容Cin所起的作用与权利要求1中的第一电容相同,都是在电源变换器的电路结构中减低寄生电感,因而对比文件4给出了将该区别技术特征应用于对比文件3中的技术启示,本领域技术人员将对比文件4的教导应用于对比文件3中以降低寄生电感是显而易见的,不需要付出创造性劳动。
对于区别技术特征③,对比文件5公开了一种功率模块(说明书第1栏第61行-第6栏第40行,第11栏第54行-第12栏第30行,附图4-10)公开了一种功率模块,包括:提供提高了散热性能的金属芯电路板100,第一功率器件IGBT40和第二功率器件FWDs41焊接在基板上,通过引线15将功率器件彼此电连接,热固树脂封装层覆盖基板和功率器件,PCB板43设置于树脂层上(相当于热固树脂和PCB板构成了绝缘层),由微处理器54控制栅极驱动IC(相当于开关元件),PCB43具有形成的电极图形以及与控制系统引线框架接合的Al线44,将控制电路和功率器件彼此串连再并联(参见附图5),如此降低了成本的同时提高了电路性能。由此可见,对比文件5公开了该区别技术特征,且该区别技术特征在对比文件5中所起的作用与其在权利要求1中相同,都是降低成本并提高器件性能并小型化器件,因此对比文件5给出了将该区别技术特征引用于对比文件3中的技术启示,本领域技术人员将对比文件5的教导引用于对比文件3中是显而易见的,其技术效果是可预期的。
对于区别技术特征④,对比文件3-5都未公开该区别技术特征,也没有给出应用该区别技术特征解决该技术问题的启示,且该区别技术特征并非本领域的公知常识,由于该区别技术特征的存在,权利要求1能够增加功率模块操作的稳定性,获得防止功率元件处于导通状态时流经的电流过大造成元件损毁的技术效果。
因此,权利要求1相对于对比文件3、对比文件4、对比文件5和公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步,因而具备创造性。
2)从属权利要求2-26直接或间接地引用了权利要求1,在其引用的权利要求具备创造性的前提下,权利要求2-26也具备创造性。
3)权利要求27请求保护一种电源变换器。对比文件4(说明书第88-210段,附图1,5,7,58)公开了一种电源变换器,具有电源输入端和电源输出端,多个功率元件构成的功率模块。在其引用的权利要求1所要求保护的功率模块相对于对比文件3-5和公知常识的结合具备创造性的前提下,权利要求27也具备创造性。
4)从属权利要求28引用了权利要求27,在其引用的权利要求具备创造性的前提下,权利要求28也具备创造性。
(3)对前置审查相关意见的评述
对于前置审查意见,合议组认为:如说明书第155段所述,平面型元件91、开关元件63b、电容C以及引脚24的设置位置可为任一实施例中揭露的设置位置,并不限制各个元件的设置位置;如本申请的附图8d所示,开关元件63b直接设置在平面型功率元件的电极上;由说明书附图6及说明书第128段的描述可知,开关元件63与第一平面型功率元件61、第二平面型功率元件62串接,第二电容C2电连接第一平面型功率元件61的漏极和第二平面型功率元件的源极;由说明书附图10e、10f可见,模封材料覆盖于平面型功率器件上,因而从属权利要求6、13、32的技术特征被明确记载在了说明书中,克服了前置审查意见所指出的缺陷。
综上所述,在本复审决定所针对的审查文本中,驳回决定、前置审查意见以及复审通知书所指出的缺陷均已被克服。至于本申请是否存在其它不符合专利法及其实施细则的缺陷,留待原审查部门继续进行审查程序。
基于上述理由,合议组作出以下决定。
三、决定
撤销国家知识产权局于2018年06月08日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在2019年03月12日提交的权利要求第1-33项,于申请日2013年12月16日提交的说明书摘要、说明书第1-160段、摘要附图、说明书附图图1a-图14的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服,根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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