发明创造名称：具有覆盖半导体构件的由水泥构成的包封物料的半导体模块
外观设计名称：
决定号：194980
决定日：2019-11-14
委内编号：1F282049
优先权日：2013-11-07
申请（专利）号：201480061050.9
申请日：2014-10-14
复审请求人：贺利氏德国有限两合公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：张跃
合议组组长：梁素平
参审员：陈冬冰
国际分类号：H01L23/29,H01L23/31
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征虽然被其他对比文件公开，但该其他对比文件与最接近的现有技术属于不同的技术领域，本领域技术人员没有动机将其他对比文件公开的内容结合到最接近的现有技术中。其余区别技术特征没有被现有技术中的其他对比文件公开。并且上述区别技术特征均不属于本领域的公知常识，而且上述区别技术特征使得该项权利要求请求保护的技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201480061050.9，发明名称为“具有覆盖半导体构件的由水泥构成的包封物料的半导体模块”的PCT发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为贺利氏德国有限两合公司，申请日为2014年10月14日，优先权日为2013年11月07日，进入中国国家阶段日为2016年05月06日，公开日为2016年06月22日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年01月24日发出驳回决定，以权利要求1-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为：2016年05月06日进入中国国家阶段时提交的中文译文的说明书第1-4页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图，2018年03月28日提交的权利要求第1-8项。
驳回决定所针对的权利要求1-8内容如下：
“1. 具有覆盖半导体构件（20）的包封物料（30）的半导体模块（10），
其特征在于，
所述包封物料（30）是水泥，其中所述水泥由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成。
2. 根据权利要求1所述的半导体模块（10），
其特征在于，
所述包封物料（30）被构造为“圆顶封装体”。
3. 根据前述权利要求之一所述的半导体模块（10），
其特征在于，
所述包封物料（30）至少部分地包封与所述半导体构件（20）连接的接合线（40）。
4. 根据前述权利要求之一所述的半导体模块（10），
其特征在于，
所述水泥具有氮化铝、氮化硼、氧化铝和/或氮化硅作为附加料。
5. 根据前述权利要求之一所述的半导体模块（10），
其特征在于，
所述水泥具有分散在所述水泥中的纤维状的组成部分。
6. 根据前述权利要求之一所述的半导体模块（10），
其特征在于至少一个与所述水泥物质地连接的冷却体（80、80a、80b、80c）。
7. 根据权利要求6所述的半导体模块（10），
其特征在于，
所述冷却体（80、80a、80b、80c）是空气冷却或液体冷却的冷却体。
8. 根据前述权利要求之一所述的半导体模块（10），
其特征在于，
所述半导体模块是功率电子组件。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件2：JP2004286491A，公开日为2004年10月14日；
对比文件3：JP2008502564A，公开日为2008年01月31日；
对比文件4：US2009068474A1，公开日为2009年03月12日；
对比文件5：CN101933105A，公开日为2010年12月29日。
驳回决定的具体理由是：（1）权利要求1与对比文件4区别在于：所述水泥由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成，对比文件5公开了上述成分的水泥，本领域技术人员容易想到将所述填充材料应用到对比文件4中，因此权利要求1不具备创造性。（2）从属权利要求2的附加技术特征是本领域技术人员的常规选择；从属权利要求3的附加技术特征被对比文件4公开；从属权利要求4的附加技术特征所限定的部分并列方案被对比文件2公开且作用相同，其余并列方案是本领域的常规选择；从属权利要求5的附加技术特征被对比文件3公开且作用相同；从属权利要求6的部分附加技术特征被对比文件4公开，其余部分属于本领域技术人员容易想到的；从属权利要求7和8的附加技术特征是本领域技术人员的常规选择，因此，当所引用的权利要求不具备创造性时，权利要求2-8也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年05月08日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改。
复审请求人认为：对比文件4没有公开特征“所述水泥由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成”。基于上述区别技术特征，权利要求1实际要解决的技术问题是使热电模块耐热应力以及适配半导体和包封材料之间的热膨胀。本申请说明书记载了与常规的包封物料、诸如硬化的环氧树脂相比，有利地由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成的水泥具有与衬底（陶瓷、金属和有机核印制电路板）相似的热膨胀。虽然对比文件5公开了“例如，可以使用化学凝固的胶结材料作为填充材料18，该胶结材料包括氧化镁、硅酸锆和磷酸镁”，但对比文件5并没有给出使用水泥作为管芯或半导体的封装材料，没有给出解决上述技术问题的技术启示。并且没有证据能够证明上述区别技术特征属于用于解决上述技术问题的本领域的公知常识，因此，权利要求1及其从属权利要求均具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月15日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中认为：对比文件4公开了成分为氧化铝、氮化铝的基板上的芯片采用碱硅酸盐玻璃溶液（相当于水泥）封装。用水泥封装半导体构件能够实现本申请要解决的具有更好的导热性和更低的热膨胀，从而适配半导体和包封物料之间的热膨胀并使半导体模块耐热应力的技术效果。对比文件5公开了由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成的水泥，该水泥的热膨胀系数为4.7ppm/K，在此基础上，本领域技术人员对水泥的成分进行常规选择，对比文件5公开的该水泥成分相比环氧树脂具有更低的热膨胀系数，能够使得器件更耐热应力，水泥的热膨胀系数能够与对比文件4中的基板的热膨胀系数匹配。因此，有动机将对比文件5公开的具体成分的水泥应用到对比文件4中，因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局依法成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年09月09日向复审请求人发出复审通知书。该复审通知书中指出：权利要求1-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性，具体理由为：（1）权利要求1与对比文件4之间的区别在于：所述水泥由基础原料由氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成，上述区别被对比文件5所公开且作用相同，因此权利要求1不具备创造性。（2）从属权利要求2-8的附加技术特征或被对比文件3、4公开且作用相同，或属于本领域技术人员的常规选择，因此，当所引用的权利要求不具备创造性时，从属权利要求2-8也不具备创造性。
复审请求人于2019年10月24日提交了意见陈述书，同时提交了权利要求书的全文修改替换页，具体修改内容如下：将权利要求1中的特征“具有覆盖半导体构件（20）的包封物料（30）的半导体模块（10）”修改为“具有覆盖被固定在陶瓷衬底（50）上的半导体构件（20）的包封物料（30）的半导体模块（10）”；并在权利要求1中增加特征：“所述包封物料（30）被构造为“圆顶封装体”，其中所述陶瓷衬底（50）被施加在散热板（70）的上侧上，所述散热板的下侧与冷却体（80）连接，其中所述半导体模块（10）具有作为向外部被引导的电接触部的载体的框（60）”，以及“其中所述“圆顶封装体”和所述半导体模块（10）的另外的表面区域被绝缘物料（90）覆盖”。删除从属权利要求2，并对其他从属权利要求的序号和引用关系进行适应性修改。
复审请求人于2019年10月24日提交的权利要求1的内容如下：
“1. 具有覆盖被固定在陶瓷衬底（50）上的半导体构件（20）的包封物料（30）的半导体模块（10），所述包封物料（30）被构造为“圆顶封装体”，其中所述陶瓷衬底（50）被施加在散热板（70）的上侧上，所述散热板的下侧与冷却体（80）连接，其中所述半导体模块（10）具有作为向外部被引导的电接触部的载体的框（60），其中所述包封物料（30）是水泥，其中所述水泥由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成，并且其中所述“圆顶封装体”和所述半导体模块（10）的另外的表面区域被绝缘物料（90）覆盖。”
复审请求人认为：对比文件4没有公开特征“所述水泥由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成”。本申请与常规的包封物料、诸如硬化的环氧树脂相比，有利地由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成的水泥具有更好的导热性和更低的热膨胀，从而适配半导体（CTE典型地2.5-4ppm/K）和包封材料之间的热膨胀并且使半导体模块耐热应力。因此，基于上述区别技术特征，权利要求1实际要解决的技术问题应是使热电模块耐热应力以及适配半导体和包封材料之间的热膨胀。虽然对比文件5公开了“例如，可以使用化学凝固的胶结材料作为填充材料 18，该胶结材料包括氧化镁、硅酸锆和磷酸镁”，然而对比文件5没有提及、教导或建议这样的包括氧化镁、硅酸锆和磷酸镁的化学凝固的胶结材料适合用作管芯或半导体的封装材料。此外，没有证据能够证明上述区别技术特征属于用于解决上述技术问题的本领域的公知常识。因此，独立权利要求1及其从属权利要求具备创造性。
在上述程序的基础上，本案合议组认为事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在2019年10月24日提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查，2019年10月24日所作的修改符合专利法实施细则第61条第1款以及专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所依据的审查文本为：2016年05月06日进入中国国家阶段时提交的中文译文的说明书第1-4页、说明书附图第1-3页、说明书摘要和摘要附图，2019年10月24日提交的权利要求第1-7项。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果一项权利要求请求保护的技术方案与最接近的现有技术相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征虽然被其他对比文件公开，但该其他对比文件与最接近的现有技术属于不同的技术领域，本领域技术人员没有动机将其他对比文件公开的内容结合到最接近的现有技术中。其余区别技术特征没有被现有技术中的其他对比文件公开。并且上述区别技术特征均不属于本领域的公知常识，而且上述区别技术特征使得该项权利要求请求保护的技术方案具有有益的技术效果，则该项权利要求具备创造性。
本复审请求审查决定在评价创造性时引用驳回决定中引用的如下对比文件，即：
对比文件2：JP2004286491A，公开日为2004年10月14日；
对比文件3：JP2008502564A，公开日为2008年01月31日；
对比文件4：US2009068474A1，公开日为2009年03月12日；
对比文件5：CN101933105A，公开日为2010年12月29日。
2.1、权利要求1具备专利法第22条第3款规定的创造性。
权利要求1请求保护一种具有覆盖被固定在陶瓷衬底上的半导体构件的包封物料的半导体模块，对比文件4是最接近的现有技术，其公开了一种具有覆盖被固定在衬底314上的集成电路管芯312（相当于半导体构件）的碱硅酸盐玻璃区域320、324（相当于包封物料）的集成电路封装件310（相当于半导体模块），并具体公开了（参见说明书第[0038]-[0068]段、附图9-13）：衬底314，集成电路管芯312设置在衬底314上，散热器316设置在集成电路管芯312上，碱硅酸盐玻璃溶液318位于集成电路管芯312与散热器316之间，碱硅酸盐玻璃溶液322封装集成电路封装件310的一部分，碱硅酸盐玻璃溶液318和322固化形成碱硅酸盐玻璃区域320、324；其中所述碱硅酸盐玻璃区域320、324由碱硅酸盐玻璃材料制成，碱硅酸盐玻璃材料可以包含可调整热膨胀系数的材料，使其与元件的热膨胀系数更好的匹配（说明书第[0043]段）。
对比文件4公开了碱硅酸盐玻璃材料用于对集成电路封装件310进行封装，但碱硅酸盐玻璃材料不属于水泥。因此，权利要求1请求保护的技术方案与对比文件4公开的内容相比，其区别技术特征是：半导体构件固定在陶瓷衬底上，所述包封物料（30）被构造为“圆顶封装体”，其中所述陶瓷衬底（50）被施加在散热板（70）的上侧上，所述散热板的下侧与冷却体（80）连接，其中所述半导体模块（10）具有作为向外部被引导的电接触部的载体的框（60），其中所述包封物料（30）是水泥，其中所述水泥由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成，并且其中所述“圆顶封装体”和所述半导体模块（10）的另外的表面区域被绝缘物料（90）覆盖。基于上述区别技术特征，权利要求1实际解决的技术问题是：提供一种半导体模块结构，以及一种能够适配半导体构件以及陶瓷衬底的热膨胀系数的半导体构件的包封材料。
对比文件5公开了一种电感线圈，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0013]-[0016]、[0022]-[0023]段，附图1）：电感线圈芯单元10包括电感线圈芯12，其包括两个在横截面中E形的电感线圈芯部分12a、12b，在电感线圈芯部分12a、12b和线圈体14之间有气隙16，电感线圈芯12的气隙16中填充入填充材料18，填充材料18为化学凝固的胶结材料，该胶结材料包括氧化镁、硅酸锆和磷酸镁，填充材料18的热膨胀系数为4.7×10-6/K，相比于环氧树脂的填充材料，填充材料18的热膨胀系数较低。对比文件5中电感线圈芯的气隙的填充材料的热膨胀系数在构成电感线圈芯的可磁化材料的热膨胀系数的值的±70％的范围中，防止了在电感线圈的电感线圈芯单元的气隙中的裂缝形成以及在电感线圈芯的可磁化材料本身中的裂缝形成，延长了电感线圈的工作持续时间和寿命。可见，对比文件5公开了一种用于填充电感线圈缝隙的填充材料，其所属领域与本申请所涉及的半导体构件封装领域不同。对比文件5没有公开可以将所述填充材料18用于半导体构件的包封，以解决半导体构件以及陶瓷衬底的热膨胀系数与包封材料失配所导致内部接触、例如结合线的分层和损坏的问题。水泥通常由天然的原料石灰石、粘土和泥灰获得，通常用于建筑领域。虽然水泥材料通常具有良好的耐热性和绝缘性，可用作电气领域中的绝缘浇注材料，但这与半导体构件的封装领域属于不同的技术领域。将水泥用于半导体构件的封装，不属于本领域的公知常识。
对比文件2公开一种温度传感器（参见说明书第[0031]-[0034]段，附图1、2）：温度传感器1包括热敏电阻2，热敏电阻2具有热敏电阻烧结主体21，热敏电阻烧结主体21设置在小直径区域33中，水泥10作为绝缘组件填充小直径区域33；所述水泥10具有氧化铝粉末作为附加料，即对比文件2公开了氧化铝作为附加料的水泥。可见，对比文件2公开的水泥用于包封温度传感器中的热敏电阻，并不属于半导体封装领域，其解决的仅仅是对电阻的绝缘保护问题，也并不涉及热敏电阻和水泥材料的热膨胀系数问题。因此，对比文件2并未给出相应的技术启示。
对比文件3公开了一种具有抗冻-融性的水泥组合物（参见说明书第[0050]段）：在建筑领域具有多种保护水泥组合物免遭拉伸应力以及龟裂的方法，将纤维沿着水泥混合物整个体积分布（相当于所述水泥具有分散在所述水泥中的纤维状的组成部分），硬化后此种水泥组合物被称作纤维-增强水泥。显然，对比文件3属于建筑领域，同样无法给出半导体封装中应用水泥材料对半导体元件进行封装，并与半导体元件进行热膨胀系数匹配的技术启示。
此外，本申请权利要求1请求保护一种半导体模块，具有被构造为“圆顶封装体”的包封物料，陶瓷衬底被施加在散热板的上侧上，散热板的下侧与冷却体连接，所述半导体模块具有作为向外部被引导的电接触部的载体的框，“圆顶封装体”和所述半导体模块的另外的表面区域被绝缘物料覆盖，是一种具有良好耐热应力的整体结构。对比文件4中散热器316设置在集成电路管芯312上，固化形成碱硅酸盐玻璃区域320位于集成电路管芯312与散热器316之间，固化形成碱硅酸盐玻璃区域324位于集成电路管芯312及散热器316周围，本领域技术人员没有动机将包封物料构造为“圆顶封装体”并在“圆顶封装体”和所述半导体模块的另外的表面区域设置绝缘物料，因为这将导致散热器316无法发挥散热作用。对比文件2、3和5均没有公开上述结构，具有上述结构的半导体模块也不是本领域的公知常识。
由于上述区别技术特征的存在，使得权利要求1请求保护的技术方案中陶瓷衬底以及半导体构件与包封物料之间的热膨胀相匹配，能够避免由热膨胀系数失配所造成的机械剪切应力导致内部接触，例如接合线的分层和损坏，上述区别技术特征使得该项权利要求请求保护的技术方案具有提高半导体模块热稳定性的技术效果。综上，权利要求1请求保护的技术方案相对于对比文件2-5及本领域公知常识的任意组合方式均具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2、权利要求2-7具备专利法第22条第3款规定的创造性。
从属权利要求2-7直接或间接引用独立权利要求1，在独立权利要求1具备创造性的情况下，从属权利要求2-7的技术方案也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
针对驳回决定和前置审查相关意见的答复：
对于驳回理由和前置审查意见，合议组认为：
（1）通常情况下水泥是一种水硬性凝胶材料，与适量水拌和后，经过一系列物理化学反应后能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒或块状胶结成为整体。且本申请说明书也记载了（参见说明书第[0011]段）：水泥通常由天然的原料石灰石、粘土和泥灰获得并且作为掺合物可以具有用于更好的烧结的含氧化铁的物质和石英砂。不应认为对比文件4中的碱硅酸盐玻璃材料为水泥。
（2）对比文件4公开了采用碱硅酸盐玻璃材料，这种材料不属于水泥，即对比文件4没有公开采用水泥进行封装，实现适配半导体和包封物料之间的热膨胀，以提高半导体模块耐热应力的技术效果。虽然对比文件5公开了由基础原料氧化镁、硅酸锆和磷酸镁制成的填充材料，但对比文件5公开了一种用于填充电感线圈缝隙的填充材料，其所属领域与本申请所涉及的半导体构件封装领域不同。对比文件5没有给出将所述填充填料用于对比文件4以解决其技术问题的启示。对比文件2和3分别公开了水泥材料，但其所属领域与本申请所涉及的半导体构件封装领域均不同，对比文件2和3也没有公开可以将所述水泥材料用于半导体封装的技术启示。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下审查决定。至于本申请中是否存在其他不符合专利法以及专利法实施细则的规定的缺陷，留待后续程序继续审查。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019年01月24日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局实质审查部门以本复审请求审查决定所针对的文本为基础继续进行审批程序。
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复审请求审查决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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