发明创造名称：一种电路基板与散热器间低孔洞的纳米银线烧结工艺
外观设计名称：
决定号：199469
决定日：2019-12-06
委内编号：1F254296
优先权日：
申请（专利）号：201410598620.X
申请日：2014-10-29
复审请求人：广州丰江微电子有限公司 中山大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：杜凯
合议组组长：韩冰
参审员：李静
国际分类号：H01L23/373、H01B1/22、H01B13/00
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：在判断一项权利要求的创造性时，如果该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对比文件相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征已被其他对比文件所公开，且所起的作用与其在本申请中所起的作用相同，则可认为该其他对比文件给出了将上述部分区别技术特征应用到最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，同时其余的区别技术特征属于本领域的公知常识，则该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410598620.X，名称为“一种电路基板与散热器间低孔洞的纳米银线烧结工艺”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为广州丰江微电子有限公司、中山大学，申请日为2014年10月29日，公开日为2015年02月18日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2017年12月15日发出驳回决定，以权利要求1-4、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：申请日提交的原始申请文件，即2014年10月29日提交的说明书第1-4页、说明书附图第1页、说明书摘要、摘要附图、权利要求第1-8项。并在驳回决定的其他说明部分指出，权利要求5不具备创造性；权利要求6、7不符合专利法第26条第4款有关清楚的规定，并假设将权利要求6、7的主题修改为“根据权利要求5所述的一种电路基板与散热器间低孔洞的纳米银线烧结工艺”，克服了不清楚的缺陷，权利要求6-7也不具备创造性。
驳回决定所针对的权利要求书内容如下：
“1. 电路基板与散热器高导热互连的热界面层，其特征在于：所述的热界面层为纳米银线通过烧结制成。
2. 根据权利要求1所述的电路基板与散热器高导热互连的热界面层，其特征在于：纳米银线的长度为40-70μm，直径为1-20nm。
3. 根据权利要求1所述的电路基板与散热器高导热互连的热界面层，其特征在于：所述的热界面层的厚度为5-200μm。
4. 根据权利要求1所述的电路基板与散热器高导热互连的热界面层，其特征在于：所述的热界面层的气孔率为0-5%。
5. 一种电路基板与散热器间低孔洞的纳米银线烧结工艺，其特征在于：步骤如下：
1）在散热器表面形成Ni/Au层或Ni/Ag层；
2）在电路基板背面电镀铜，再形成Ni/Au层或Ni/Ag层；
3）在形成了Ni/Au层或Ni/Ag层后的散热器和电路基板间填充纳米银线；
4）烧结即可；
经过烧结后，纳米银线层形成了权利要求1所述的热界面层。
6. 根据权利要求3所述的一种电路基板与散热器间低孔洞的纳米银线烧结工艺，其特征在于：烧结的温度为250-260℃。
7. 根据权利要求3所述的一种电路基板与散热器间低孔洞的纳米银线烧结工艺，其特征在于：所述的散热器为金属材质的散热器。
8. 纳米银线烧结层作为热界面层在电路基板与散热器高导热互连中的应用。”
驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件3：CN102601362A，公开日为2012年07月25日。
驳回决定的具体理由是：（1）独立权利要求1和8请求保护的技术方案与对比文件3的区别技术特征均在于：热界面层位于电路基板与散热器之间；热界面层材料为纳米银线。该区别技术特征属于本领域的公知常识。因此，权利要求1和8不具备创造性。（2）对于从属权利要求2-4，权利要求2、4的附加技术特征属于本领域的公知常识，权利要求3的附加技术特征被对比文件3公开。因此，权利要求2-4不具备创造性。其他说明指出：（1）权利要求5请求保护的技术方案与对比文件2（US2010/0181891A1，公开日为2010年07月22日）的区别技术特征在于：在电路基板背面电镀铜，再形成Ni/Au层或Ni/Ag层；散热器和电路基板间填充纳米银线；烧结即可；经过烧结后，纳米银线层形成了权利要求1所述的热界面层。该区别技术特征的部分特征被对比文件3公开，其余部分特征属于本领域公知常识。因此，权利要求5不具备创造性。（2）对于从属权利要求6、7，其引用部分的主题名称与所引用的权利要求3请求保护的主题名称不一致，权利要求6、7不符合专利法第26条第4款的规定，假设权利要求6、7均引用权利要求5，权利要求6的附加技术特征已被对比文件3公开，且作用相同；权利要求7的附加技术特征被对比文件2公开。因此，权利要求6、7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2018年05月30日向国家知识产权局提出了复审请求，并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2-4的附加技术特征以及权利要求5、6中的方法步骤加入权利要求1，删除了权利要求2-7，并修改了权利要求的序号。提出复审请求时新提交的权利要求书内容如下：
“1. 电路基板与散热器高导热互连的热界面层，其特征在于:所述的热界面层为纳米银线通过烧结制成；
纳米银线的长度为40-70μm，直径为1-20nm；热界面层的厚度为5-200μm；所述热界面层的气孔率为0-5％；
所述烧结的工艺步骤为:
1)在散热器表面形成Ni/Au层或Ni/Ag层；
2)在电路基板背面电镀铜；再形成Ni/Au层或Ni/Ag层；
3)在形成了Ni/Au层或Ni/Ag层后的散热器和电路基板间填充纳米银线；
4)烧结即可；
所述烧结的温度为250～260℃。
2. 纳米银线烧结层作为热界面层在电路基板与散热器高导热互连中的应用。”
复审请求人认为：（1）对比文件3公开了将银纳米颗粒通过等离子烧结制成热界面材料，本申请的银纳米线与对比文件3的银纳米颗粒的形貌结构完全不同，形貌结构的不同将直接导致其传热性能的改变，本申请的热界面层结构传热更加均匀。虽然银纳米线具有高导热性属于本领域的公知常识，但现有技术中并没有关于将银纳米线作为热界面材料的记载，也没有给出如何对银纳米线的结构进行改进能够得到导热率高且低孔洞的热界面材料的技术启示。本申请不仅要提高热界面层的导热率，还要降低热界面层的孔洞率，而对比文件3中并没有任何关于其热界面材料孔洞率的记载。本申请中纳米银线的长度为40-70μm，直径为1-20nm，热界面层的厚度为5-200μm，并通过简单的烧结制备得到了导热率高且低孔洞的银纳米线热界面层，不需要采用放电等离子体这种复杂的工艺进行烧结，而且得到的热界面层的气孔率仅为0-5%，传热均匀，导热率在200-230W/mK，从而可以实现散热器和基板的高导热连接。因此，权利要求1具备创造性。（2）权利要求2请求保护纳米银线烧结层作为热界面层在电路基板与散热器高导热互连中的应用，因此，在产品权利要求1具备创造性的基础上，其应用权利要求2也具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年06月26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3公开了采用银纳米颗粒经放电等离子体烧结制成热界面材料，并且不具有溶剂等易挥发组分，并且在现有技术中，热界面材料中包括银纳米线是本领域的公知常识，第一次和第二次审查意见通知书分别给出了现有技术CN101349417A和US2012/0280168A1，并且US2012/0280168A1中公开了银纳米线具有比银颗粒高的长宽比使得其形成一良好的热导通道，在此基础上，本领域技术人员容易想到采用银纳米线烧结制成热界面材料，无需付出创造性劳动。权利要求2并未引用产品权利要求1，并不能认为在产品权利要求1具备创造性的基础上，权利要求2也具备创造性。因此，坚持驳回决定。
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05月21日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见，合议组认为：（1）纳米银线具有高导热性属于本领域公知的技术常识，复审请求人也对此认同，在对比文件3公开了采用纳米银颗粒作为热界面层的材料时，选择用纳米银线替代纳米银颗粒是本领域技术人员容易想到的常规高导热材料替代选择，其能够使热界面层具有高导热的技术效果也是本领域技术人员可以预期得到的。虽然权利要求1限定了热界面层的气孔率为0-5%，但该技术效果主要是由于热界面层的原料中只有银纳米线，不存在溶剂或其他易挥发性组分，因而在烧结时没有溶剂或其他挥发组分从浆料中挥发出来，避免了烧结过程中形成较多的孔洞而导致的。而对比文件3的原料组成中也没有溶剂或其他挥发组分，因而在烧结时，也没有溶剂或其他挥发组分从浆料中挥发出来，也避免了烧结过程中形成较多的孔洞。（2）权利要求2与权利要求1并无引用关系，基于评述权利要求2的理由可知，权利要求2也不具备创造性。
复审请求人于2019年06月19日提交了意见陈述书，并未修改申请文件。复审请求人认为：（1）对比文件3的热界面材料是由银纳米颗粒烧结而成，其银纳米颗粒之间通过接触导热需要发生多次接触导热。根据对比文件3图4所示银纳米颗粒热界面材料的电镜图可知，对比文件3制备的银纳米颗粒热界面材料含有较多的孔洞，在进行传热时，这些孔洞会直接隔断颗粒间的接触导热，从而导致热界面材料各部位出现导热不均匀的现象。而本申请的技术方案要解决的技术问题是提供一种低孔洞、导热均匀且导热率高的电路基板与散热器高导热互连的热界面层，对比文件3并没有给出如何使得热界面材料传热均匀的记载和技术启示，而且现有技术也没有给出纳米银线对于热界面材料的传热均匀性有何影响的记载和技术启示。在此情况下，即使银纳米线具有高导热性，本领域技术人员不会显而易见地想到将纳米银线替换银纳米颗粒。（2）本申请的银纳米线的长度为40-70μm，直径为1-20nm，利用该尺寸的银纳米线作为热界面材料，能够显著提高热界面层的传热均匀性，且具有高导热率和低孔洞，而根据参考文献US2012/0280168A1中的银纳米线尺寸没有动机想到本申请的银纳米线尺寸。（3）对比文件2公开的是电路基板与散热器的连接工艺，对比文件3公开的是热界面材料，对比文件2并没有给出其连接工艺与对比文件3所述热界面材料相结合得到的整体散热结构的导热性如何的记载和技术启示。在此情况下，本领域技术人员不会显而易见地想到将对比文件2与对比文件3结合来解决本申请的技术问题。（4）本申请采用纳米银线烧结层作为电路基板和散热器之间的热界面层，不存在易挥发组分，可实现较低温度的烧结，而且烧结层中基本无气孔，得到的热界面层的气孔率仅为0-5%，传热均匀，导热率在200-230W/mK，从而可以实现散热器和基板的高导热连接，具有显著的进步，因此权利要求1具备创造性。（5）权利要求2请求保护纳米银线烧结层作为热界面层在电路基板与散热器高导热互连中的应用，因此，在权利要求1具备创造性的基础上，权利要求2也具备创造性。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以依法作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时，同时提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查，复审请求人所作的修改符合专利法实施细则第61条第1款和专利法第33条的规定。因此本复审请求审查决定所针对的文本为：2014年10月29日提交的说明书第1-4页、说明书摘要、说明书附图第1页、摘要附图，以及2018年05月30日提交的权利要求第1-2项。
2、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。
在判断一项权利要求的创造性时，如果该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对比文件相比存在区别技术特征，其中部分区别技术特征已被其他对比文件所公开，且所起的作用与其在本申请中所起的作用相同，则可认为该其他对比文件给出了将上述部分区别技术特征应用到最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，同时其余的区别技术特征属于本领域的公知常识，则该权利要求不具备创造性。
本复审请求审查决定在评价创造性时所引用的对比文件与复审通知书中引用的对比文件相同，即引用了驳回决定和实质审查阶段引用的下列对比文件：
对比文件2：US2010/0181891A1，公开日为2010年07月22日；
对比文件3：CN102601362A，公开日为2012年07月25日。
权利要求1-2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.1、权利要求1请求保护一种电路基板与散热器高导热互连的热界面层，对比文件3公开了一种电子工作模块与散热片高导热互连的热界面材料，并具体公开了如下技术内容（参见说明书第5-17、25-29段以及附图1）：热界面材料为银纳米颗粒经过放电等离子体烧结制成；所述放电等离子体烧结的温度可以为150～300℃，具体可以为250℃；热界面层的厚度为5-20μm。权利要求1与对比文件3的区别技术特征在于：（1）热界面层位于电路基板与散热器之间；热界面层材料为纳米银线，纳米银线的长度为40-70μm，直径为1-20nm；所述热界面层的气孔率为0-5％；（2）烧结的工艺步骤为:在散热器表面形成Ni/Au层或Ni/Ag层；在电路基板背面电镀铜；再形成Ni/Au层或Ni/Ag层；在形成了Ni/Au层或Ni/Ag层后的散热器和电路基板间填充纳米银线后烧结即可。基于上述区别技术特征可以确定权利要求1相对于对比文件3实际解决的技术问题是：（1）选择热界面层的具体应用位置以及选择一种替代结构的高导热材料；（2）如何提高电路基板、热界面层与散热器之间的结合性。
对于上述区别技术特征（1），在对比文件3的基础上，电子工作模块通常包括电路基板，使热界面层位于电路基板与散热器之间是本领域技术人员的常用技术手段。在本领域中，纳米银线具有高导热性，本领域技术人员容易想到将其代替银纳米颗粒作为热界面材料。为了进一步提高导热性能，选择银纳米线的长度为40-70μm，直径为1-20nm是本领域的常规银纳米线参数选择。根据本申请说明书的记载，本申请中降低烧结银层中大量空洞所采用的技术手段是使用的材料中不含有溶剂或其他挥发性组分。对比文件3公开的烧结的银纳米颗粒中同样不存在溶剂或其他易挥发性组分，在烧结的过程中，不会有溶剂或其他挥发组分从银纳米颗粒中挥发出来，则在烧结银层中不会形成大量孔洞，容易得到烧结的热界面层的气孔率为0-5%。
对于上述区别技术特征（2），对比文件2公开了一种电路基板与散热器间的连接工艺，并具体公开了（参见说明书第15-20段以及附图2A-2B）：根据图2B及其相关描述可知，其包括在散热基板30（相当于散热器）表面形成第一附着层40，第一附着层40包含第一金属层401和第二金属层402，第一金属层401材料包含钛（Ti），第二金属层402材料包含银（Ag）或金（Au）；在高导热电路基板70背面形成第二附着层60，第二附着层60包括第三金属层601和第四金属层602，第三金属层601材料包含钛（Ti），第四金属层602材料包含银（Ag）或金（Au）；在形成了第一附着层40和第二附着层60后的散热基板30和高导热电路基板70间填充连接层50，连接层50形成散热基板30和高导热电路基板70之间的热界面层。由于第一附着层40与第二附着层60的设置，增加了散热基板30、连接层50与高导热电路基板70之间的结合性，并减少了散热基板30与高导热电路基板70因受热产生相互脱离的问题。可见，本领域技术人员在面对上述技术问题（2）时，有动机在散热器和电路基板的表面附着金属材料层以提高电路基板、热界面层与散热器之间的结合性。而具体选择在烧结填充在散热器和电路基板间的热界面层材料之前，在散热器表面形成Ni/Au层或Ni/Ag层；在电路基板背面电镀铜，再形成Ni/Au层或Ni/Ag层为本领域的常规金属材料选择，属于本领域的公知常识。因此，在对比文件3的基础上结合对比文件2以及本领域的公知常识得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求1请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2、权利要求2请求保护纳米银线烧结层作为热界面层在电路基板与散热器高导热互连中的应用。对比文件3公开了一种应用于电子工作模块与散热片高导热互连中的热界面材料，并具体公开了（参见说明书第5-17、25-29段以及附图1）：热界面材料为银纳米颗粒经过放电等离子体烧结制成。权利要求2与对比文件3的区别技术特征在于：热界面层位于电路基板与散热器之间；热界面层材料为纳米银线。基于上述区别技术特征可以确定权利要求2相对于对比文件3实际解决的技术问题是：选择热界面层的具体应用位置以及选择一种替代结构的高导热材料。对于该区别技术特征，在对比文件3的基础上，电子工作模块通常包括电路基板，使热界面层位于电路基板与散热器之间是本领域技术人员的常用技术手段。在本领域中，纳米银线具有高导热性，本领域技术人员很容易想到将其代替银纳米颗粒作为热界面材料，无需付出创造性劳动，属于本领域的公知常识。因此，在对比文件3的基础上结合本领域的公知常识得到权利要求2请求保护的技术方案，对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求2请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、关于复审请求人的意见陈述
对于复审请求人答复复审通知书时提出的意见，合议组认为：
（1）根据本申请说明书记载的内容可知，本申请的发明构思在于：采用纳米烧结银线层作为电路基板和散热器之间的热界面层，和银浆或银焊膏相比，并不存在溶剂、分散剂或其他易挥发组分，可以实现较低温度的烧结，且在烧结后，烧结层中基本无气孔，即经过本申请的纳米银线烧结工艺，在电路基板与散热器间形成了低孔洞的热界面层，从而可以实现散热器和基板的高导热连接。可见，本申请的主要发明构思在于制备方法中不存在溶剂、分散剂或其他易挥发组分，使得烧结层中基本无气孔，使得热界面层具有高导热连接。本申请并未提及选择纳米银线的作用是使热界面材料具有高的传热均匀性，本申请选择纳米银线是作为高导热连接材料。虽然对比文件3的图4中热界面层具有一些孔洞，但从整体来看，所述热界面层具有较高的致密性，孔洞较小，且孔的占比很少。虽然权利要求1限定了热界面层的气孔率为0-5%，但该技术效果主要是由于热界面层的原料中只有银纳米线，不存在溶剂或其他易挥发性组分，因而在烧结时没有溶剂或其他挥发组分从浆料中挥发出来，避免了烧结过程中形成较多的孔洞而导致的。而对比文件3的原料组成中也没有溶剂或其他挥发组分，因而在烧结时，也没有溶剂或其他挥发组分从浆料中挥发出来，也避免了烧结过程中形成较多的孔洞。因此，在对比文件3的基础上，为了提高热界面层的导热率，使得制备的热界面层的气孔率为0-5%是本领域技术人员容易想到的常规参数选择。因此，由于纳米银线具有高导热性属于本领域公知的技术常识，在对比文件3公开了采用纳米银颗粒作为热界面层的材料时，选择用纳米银线替代纳米银颗粒是本领域技术人员容易想到的常规高导热材料替代选择，其能够使热界面层具有高导热的技术效果也是本领域技术人员可以预期得到的。
（2）第二次审查意见通知书引用的参考文献US2012/0280168A1中记载的可以用作热界面层的银纳米线的长度可以为5-50μm，直径为40-400nm。对本领域技术人员来说，直径为1-20nm是本领域的常规银纳米线参数选择，并没有证据表明选择直径为1-20nm的纳米银线相对于直径为40nm的纳米银线能够显著提高热界面层的传热均匀性，且具有高导热率和低孔洞。
（3）对于权利要求1中限定的技术特征“在散热器表面形成Ni/Au层或Ni/Ag层；在电路基板背面电镀铜；再形成Ni/Au层或Ni/Ag层；在形成了Ni/Au层或Ni/Ag层后的散热器和电路基板间填充纳米银线后烧结即可”，其作用是提高电路基板、热界面层与散热器之间的结合性，参见对权利要求1的评述可知，对比文件2公开了由于第一附着层40与第二附着层60的设置，增加了散热基板30、连接层50与高导热电路基板70之间的结合性，并减少了散热基板30与高导热电路基板70因受热产生相互脱离的问题。可见，本领域技术人员在面对如何提高电路基板、热界面层与散热器之间的结合性时，根据对比文件2的教导，有动机在散热器和电路基板的表面附着金属材料层以提高电路基板、热界面层与散热器之间的结合性。而具体选择在烧结填充在散热器和电路基板间的热界面层材料之前，在散热器表面形成Ni/Au层或Ni/Ag层；在电路基板背面电镀铜，再形成Ni/Au层或Ni/Ag层为本领域的常规金属材料选择，属于本领域的公知常识。可见，本领域技术人员有动机想到将对比文件2与对比文件3结合来解决本申请的技术问题。
（4）参见第（1）点意见可知，对比文件3的原料组成中也没有溶剂或其他挥发组分，因而在烧结时，也没有溶剂或其他挥发组分从浆料中挥发出来，也避免了烧结过程中形成较多的孔洞。因此，在对比文件3的基础上，为了提高热界面层的导热率，使得制备的热界面层的气孔率为0-5%是本领域技术人员容易想到的常规参数选择。另外，对比文件3公开的烧结温度与权利要求1限定的温度范围相同，因而也实现了较低温度的烧结。由于纳米银线具有高导热性属于本领域公知的技术常识，在选用纳米银线时，获得高导热率是本领域技术人员可以预期得到的。
（5）权利要求2与权利要求1并无引用关系，基于评述权利要求2的理由可知，权利要求2也不具备创造性。
综上所述，复审请求人的意见陈述不具备说服力，合议组不予支持。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年12月15日对本申请作出的驳回决定。
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。
郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如作者信息标记有误，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。
