发明创造名称：含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料
外观设计名称：
决定号：199747
决定日：2020-01-08
委内编号：1F270290
优先权日：
申请（专利）号：201510477235.4
申请日：2015-08-06
复审请求人：江苏师范大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：马良
合议组组长：商纪楠
参审员：吕媛
国际分类号：H01L23/532,H01L21/768,H01L23/488,H01L21/60
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作为最接近的现有技术的对比文件所公开的内容相比存在多个区别技术特征，其中一部分区别技术特征被另外的对比文件公开，且存在结合启示；其它的区别技术特征属于本领域的公知常识，则将上述对比文件及上述本领域的公知常识结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510477235.4，名称为“含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为江苏师范大学。本申请的申请日为2015年08月06日，公开日为2015年12月23日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年11月02日发出驳回决定，驳回了本申请，其中引用了如下对比文件：
对比文件1：CN102891213A，公开日为2013年01月23日；
对比文件3：CN102489898A，公开日为2012年06月13日；
对比文件4：CN101367158A，公开日为2009年02月18日。
其理由是：权利要求1与对比文件1相比，其区别技术特征为：权利要求1中互连材料包含一定量的纳米Al且该材料用于芯片堆叠，而对比文件1中活性焊料包含的是一种活性成分。基于上述区别技术特征可知，权利要求1实际所要解决的技术问题为提高互连材料的机械强度并增强导电性和导热性。对比文件4公开了一种无铅焊膏，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第1-3页）：在微米无铅焊膏的基础上添加纳米粉末，其中无铅焊膏可以是Sn-In，纳米粉末可以是纳米Al粉末。该纳米铝粉末对比文件4中所起的作用与其在本发明中所起的作用相同，都是起到了弥散强化的作用（参见说明书第2页第3段），也就是说对比文件4给出了将该技术特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示；至于纳米Al颗粒含量这一具体参数特征，则属于是在可能的、有限的范围内所选择具体的参数范围，而这些选择可以由本领域技术人员根据对焊点可靠性能要求通过常规手段得到。因此，在对比文件1公开的技术方案的基础上进一步结合对比文件4及常规手段就能获得权利要求1所述的技术方案，这对于本领域技术人员而言是显而易见的，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求2与对比文件3相比，其区别技术特征为：权利要求3中制备的是含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料，且对合金粉末的分散方式及各组分混合的顺序进行了限定。基于上述区别技术特征可知，权利要求2实际所要解决的技术问题为选择合适的工艺以提高焊料的均匀性。但是，在本领域中利用机械研磨的方式将金属粉末分成小份以便于混合均匀，这属于本领域技术人员的常规技术手段；至于各金属粉末、各助剂及碳纳米管各自加入混合物中分散的顺序，则可以由本领域技术人员根据实际焊料组合物的分散均匀情况通过常规手段得到，同时权利要求1所述的含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料也不具备创造性（参见权利要求1的评述）。因此，在对比文件3公开的技术方案的基础上进一步结合对比文件1和4及常规手段就能获得权利要求2所述的技术方案，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，权利要求2所述的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求3要求保护一种利用权利要求2所述方法得到的一种含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料形成高强度焊点的方法，但是在本领域中利用精密丝网印刷和回流焊工艺在芯片表现形成凸点以及在一定压力和温度下进行互连从而实现三维封装，这都属于本领域技术人员的常规技术手段（其中限定的压力和温度范围，则是本领域中焊接时常用的压力和温度范围），同时权利要求2所述的含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料的制备方法也不具备创造性（参见权利要求2的评述），并且其产生的焊点可靠性高的技术效果也是可以预期的，因此权利要求3所要求保护的利用权利要求2所述方法得到的含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料形成高强度焊点的技术方案也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
驳回决定所依据的文本为：申请日2015年08月06日提交的说明书摘要、说明书第1-49段、说明书附图图1-2；以及2017年08月11日提交的权利要求第1-3项。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料，其特征在于：其成分及质量百分比为：稀土Er含量为0.01～0.5％，纳米Al颗粒为3～8％，其余为In。
2. 一种权利要求1所述的含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料的制备方法，其特征在于：首先制备In-Er中间合金粉末，其次混合In-Er粉末、In粉末、混合松香树脂、触变剂、稳定剂、活性辅助剂和活性剂并充分搅拌，最后添加纳米Al颗粒，充分搅拌制备膏状含Er和纳米Al颗粒的互连材料。
3. 一种利用权利要求2所述方法得到的含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料形成高强度焊点的方法，其特征在于：使用膏状含Er和纳米Al颗粒的互连材料，采用精密丝网印刷和回流焊工艺在芯片表面制备凸点，在压力1MPa～10MPa和温度170℃～260℃条件下实现三维空间的芯片垂直互连，形成高强度互连焊点。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服,于2019年01月03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，将权利要求1中“稀土Er的含量由0.01-0.5%修改为0.02-0.5%”。复审请求人认为：⑴修改了权利要求1，将稀土Er含量为0.01-0.5%修改为了“稀土Er含量为0.02-0.5%”；⑵添加Er和纳米Al颗粒作用不一样；⑶对比文件1中作为焊料合金仅仅是局限与太阳能电池电极，而非一般的电子器件；对比文件4中焊膏仅仅是局限与一般的电子器件的焊接和组装，而不是三维封装芯片堆叠键合；⑷权利要求2中的制备方法及加料顺序是经过试验得出的，按照此加料顺序实现了说明书所述的最佳效果。
复审请求时新修改的权利要求1如下：
“1. 一种含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料，其特征在于：其成分及质量百分比为：稀土Er含量为0.02～0.5％，纳米Al颗粒为3～8％，其余为In。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年01月10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、复审请求人修改了权利要求1，将稀土Er含量为0.01-0.5%修改为了“稀土Er含量为0.02-0.5%”。对比文件1中公开的Er含量可以为0.01%至2%，其包含了0.01-0.5%的范围，本领域技术人员可以在其公开的范围内选择合适Er含量，这是常规的技术手段。2、对于添加Er和纳米Al颗粒作用不一样，首先，Er作为稀土元素，其主要作用是提高焊料的活性，这在对比文件1和本申请中都是一致的；其次，参见对比文件第2页第3段，纳米Al颗粒起到的作用是弥散强化的作用，与本申请的一致。3、复审请求人认为对比文件1中作为焊料合金仅仅是局限与太阳能电池电极，而非一般的电子器件；对比文件4中焊膏仅仅是局限与一般的电子器件的焊接和组装，而不是三维封装芯片堆叠键合。对此，对比文件1和对比文件4公开的都是焊料组合，都是应用在器件互连领域，其同样可以应用到三维封装芯片堆叠。4、权利要求2中的各组分混合的加料顺序是根据理论分析和多次反复试验得出的，并不是本领域的常规手段。当确定了互连材料的组成成分后，根据本领域的常规添加顺序，来设置各组分混合加料顺序，这是本领域技术人员根据实际情况，采用的常规选择，并没有给该技术方案带来预料不到的技术效果，并没有使得权利要求2的技术方案具备突出的实质性特点和显著的进步，也就没有使得权利要求2的技术方案具备创造性。因而坚持原驳回决定。
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30日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-3相对于对比文件1、3、4以及本领域的公知常识不具备创造性。针对意见陈述，合议组认为：⑴对比文件1已经公开了（参见说明书第[0036]段）：铟基合金亦混掺有0.01至0.5重量％的至少一种稀土族元素；所述稀土族元素选自铒；⑵首先，Er作为稀土元素，其主要作用是提高焊料的活性，其与焊料合金中的铟反应。这在对比文件1和本申请中相同；其次，参见对比文件4中已经公开了（参见说明书第2页第3行-第5行）：添加纳米粉末以后，起到了弥散强化的作用，焊膏性能得到改善。其中纳米Al颗粒起到的作用与本申请相同；⑶对比文件1和对比文件4公开的都是焊料，都应用于器件互连领域。而将焊料作为互连材料用于3D芯片堆叠是本领域中的常用技术手段，属于本领域的公知常识。因此，本领域技术人员很容易想到将其作为互连材料应用于三维芯片堆叠；⑷本领域技术人员制备合金，将各种合金粉末、金属粉末、助剂充分搅拌混合均匀以制成膏状焊料，是本领域中的常用技术手段；至于搅拌混合过程中，合金粉末、金属粉末、助剂各自加入混合物中均匀分散的顺序选择，则可以由本领域的技术人员根据实际焊料组合物的分散均匀情况通过常规手段得到并且没有产生预料不到的技术效果。
复审请求人于2019年07月03日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：⑴ 不能因为对比文件1中提到了稀土元素Er，本申请就从对比文件1中获得了启示。复审请求人所发表的两篇文章均早于对比文件1，复审请求人在形成本申请以前早已对稀土元素的性能做了全面的掌握，足以支撑本申请。因此足以证明合议组认为本申请从对比文件1中获得启示不成立。⑵本申请提出“纳米Al颗粒可以起到颗粒强化的作用，提高焊点强度，另外在应力集中达到一定程度发生变形的过程中，纳米颗粒可以起到阻碍位错运动的作用，发挥抵抗焊点变形的作用，因此可以提高焊点在服役期间的使用寿命。”而对比文件4中仅提到“添加纳米粉末以后，起到了弥散强化的作用，焊膏性能得到改善”，仅提到纳米颗粒强化的作用，在对比文件4中，使用焊膏进行焊接，焊点内部大部分为硬度较低的Sn（较软），不存在所谓纳米颗粒抵抗变形，不存在提高寿命一说。因此对比文件4和本申请纳米Al颗粒不存在作用相同。⑶复合钎剂制备膏状焊膏并非是几种固定的成分，按照常规的顺序进行排列组合。制备一种钎剂本身就包含数十种甚至数百种化学试剂，要根据实际情况进行大量的创造性实验，才可以获得性能较优的成分。
合议组于2019年11月21日向复审请求人再次发出复审通知书，指出：权利要求1-3相对于对比文件1、3、4以及本领域的公知常识不具备创造性。针对意见陈述，合议组认为：⑴对比文件1已经公开了（参见说明书第[0036]段）：铟基合金亦混掺有0.01至0.5重量％的至少一种稀土族元素；所述稀土族元素选自铒。复审请求人所发表的两篇文章公开了与本申请、对比文件1相同或相近的教导，其与对比文件1中的焊料合金混掺有0.01至0.5重量％铒并不矛盾。相反，其证明了无铅钎料中添加稀土元素Er改善钎料性能属于现有技术。⑵本申请权利要求1所要求保护的技术方案中的互连材料中的“成分及质量百分比为：稀土Er含量为0.02～0.5％，纳米Al颗粒为3～8％，其余为In”除了“纳米Al颗粒”以外已经被对比文件1公开了。而对比文件4公开了一种无铅焊膏中添加含量为0.3～5％的纳米Al粉末。利用纳米粉末熔点降低，降低了回流焊温度；添加纳米粉末以后，起到了弥散强化的作用，焊膏性能得到改善。“强化”即提高焊点强度，在应力集中达到一定程度发生变形的过程中，纳米Al粉末可以起到阻碍位错运动的作用，发挥抵抗焊点变形的作用，因此可以提高焊点在服役期间的使用寿命。其在对比文件4中所起的作用与其在该权利要求所述方案中为解决上述技术问题所起的作用相同，也就是说对比文件4给出了将该特征用于该对比文件1，将所述纳米Al粉末添加到对比文件1中作为活性成分以解决其技术问题的启示。至于对比文件4中的Sn并不属于对比文件1中的活性焊料的组分。⑶首先，根据专利法第五十九条的规定，发明或者实用新型专利权的保护范围以其权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。而本申请权利要求2中并未限定数十种甚至数百种化学试剂，其中仅限定了In-Er粉末、In粉末、混合松香树脂、触变剂、稳定剂、活性辅助剂、活性剂以及纳米Al颗粒八种成分。其次，申请是否具备创造性与实验的次数的多少并无必然联系。搅拌混合过程中，合金粉末、金属粉末、助剂各自加入混合物中均匀分散的顺序选择，则可以由本领域的技术人员根据实际焊料组合物的分散均匀情况通过常规手段经过有限的实验得到并且没有产生预料不到的技术效果。本申请说明书中记载的互连材料形成的“高强度焊点具有高使用寿命以及抵抗变形的作用”也是本领域中焊点的常规效果，本领域技术人员很容易通过常规的检测手段测试获得焊点的这些常规效果。
复审请求人于2019年12月31日提交了意见陈述书，但未修改申请文件。复审请求人认为：（1）添加Er和纳米Al颗粒作用不一样；（2）对比文件1中作为焊料合金仅仅是局限与太阳能电池电极，而非一般的电子器件；对比文件4中焊膏仅仅是局限与一般的电子器件的焊接和组装，而不是三维封装芯片堆叠键合；（3）权利要求2中的制备方法及加料顺序是经过试验得出的，按照此加料顺序实现了说明书所述的最佳效果；（4）对比文件4没有公开纳米Al颗粒。
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
审查文本的认定
复审请求人于2019年07月03日和2019年12月31日答复复审通知书时均未修改申请文件。因此，本复审决定所针对的文本与第一次复审通知书针对的文本相同：申请日2015年08月06日提交的说明书摘要、说明书第1-49段、说明书附图图1-2；以及2019年01月03日提交的权利要求第1-3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。
如果一项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所公开的内容相比存在多个区别技术特征，其中一部分区别技术特征被另外的对比文件公开，且存在结合启示；其它的区别技术特征属于本领域的公知常识，则将上述对比文件及上述本领域的公知常识结合从而得到该权利要求请求保护的技术方案是显而易见的，该权利要求不具备创造性。
在本复审决定中引用原审查部门在驳回决定中所引用的对比文件1,3-4作为现有技术，即：
对比文件1：CN102891213A，公开日为2013年01月23日；
对比文件3：CN102489898A，公开日为2012年06月13日；
对比文件4：CN101367158A，公开日为2009年02月18日。
1) 权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求1要求保护一种含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料，对比文件1公开了一种活性焊料，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0035]段-第[0036]段）：其包含至少一种焊料合金（相当于该权利要求中的"互连材料"），并混掺有6重量％以下的至少一种活性成分以及0.01至2重量％的至少一种稀土族元素；所述焊料合金选自铟基合金；所述活性成分选自钛、钒、镁、锂、锆、铪或其混合；铟基合金亦混掺有0.01至2.0重量％、0.01至1.0重量％或0.01至0.5重量％的至少一种稀土族元素；所述稀土族元素选自铒。
权利要求1与对比文件1相比，其区别特征为：①互连材料用于3D芯片堆叠；②互连材料成分包含3～8％的纳米Al颗粒（对比文件1中活性焊料相应包含的是一种6重量％以下的活性成分）。基于上述区别特征可知，权利要求1实际所要解决的技术问题为：互连焊料应用的器件类型；提高互连材料的机械强度并增强导电性和导热性。
对于区别特征①，将焊料作为互连材料用于3D芯片堆叠是本领域中的常用技术手段，属于本领域的公知常识。
对于区别特征②，对比文件4公开了一种无铅焊膏，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第1页第21行-第2页第5行）：在微米无铅焊膏的基础上添加纳米粉末，其中纳米粉末可以是纳米Al粉末。二元无铅焊膏的质量百分组成为：微米无铅焊膏90～99.9％，纳米粉末0.1～10％。所述的纳米粉末的尺寸为10～60nm，纳米粉末的含量为0.3～5％。本发明的原理是：同种合金、金属、碳化物或氮化物的微米粉末熔点高于纳米粉末，利用纳米粉末熔点降低，降低了回流焊温度；添加纳米粉末以后，起到了弥散强化的作用，焊膏性能得到改善。因此上述区别特征已被对比文件4公开，而且该区别特征②在对比文件4中所起的作用与其在该权利要求所述方案中为解决上述技术问题所起的作用相同，也就是说对比文件4给出了将该区别特征用于该对比文件1以解决其技术问题的启示。
因此，在对比文件1的基础上本领域技术人员会从对比文件4和本领域的公知常识获得启示将上述区别特征应用到对比文件1中而得出该权利要求所要求保护的技术方案。由此可知，该权利要求所要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，不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性。
2) 权利要求2不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求2要求保护一种权利要求1所述的一种含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料的制备方法，对比文件3公开了一种低银无铅助焊膏及其制备方法，并具体公开了以下技术特征（参见说明书第[0003]段-第[0021]段）：低银无铅助焊膏包含松香树脂、触变剂、稳定剂、活性辅助剂和活性剂，其制备方法是将各组分充分搅拌均匀得到，使用时将该无铅助焊膏与低银无铅焊料混合均匀制成无铅焊膏（即膏状材料），该无铅焊膏的焊接可靠性好、寿命得到提高。
权利要求2与对比文件3相比，其区别特征为：权利要求1所述的一种含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料，且对合金粉末的分散方式及各组分混合的顺序进行了限定。基于上述区别特征可知，权利要求2实际所要解决的技术问题为选择合适的工艺以提高焊料的均匀性。
本领域技术人员制备合金，将各种合金粉末、金属粉末、助剂充分搅拌混合均匀以制成膏状焊料，是本领域中的常用技术手段；至于搅拌混合过程中，合金粉末、金属粉末、助剂各自加入混合物中均匀分散的顺序选择，则可以由本领域的技术人员根据实际焊料组合物的分散均匀情况通过常规手段得到并且没有产生预料不到的技术效果。
因此，在权利要求2引用的在前权利要求1相当于对比文件1、对比文件4和本领域的公知常识的结合不具备创造性的情况下，对比文件1、对比文件4、本领域的公知常识以及常规手段给出了将上述区别特征用于对比文件3以解决其技术问题的启示。由此可知，权利要求2所要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，不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性。
3)权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性
权利要求3要求保护一种利用权利要求2所述方法得到的一种含Er、纳米Al的3D芯片堆叠互连材料形成高强度焊点的方法，但是在本领域中利用精密丝网印刷和回流焊工艺在芯片表现形成凸点以及在一定压力和温度下进行互连从而实现三维封装，这都属于本领域技术人员的常规技术手段，其中限定的压力和温度范围，则是本领域中焊接时常用的压力和温度范围；同时在权利要求3引用的在前权利要求2相当于对比文件3、对比文件1、对比文件4、本领域的公知常识以及常规手段的结合不具备创造性的情况下，并且其产生的焊点可靠性高的技术效果也是可以预期的，因此权利要求3所要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，不具有突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备创造性。
对复审请求人相关意见的评述
针对复审请求人2019年12月31日提交的意见陈述，合议组认为：（1）首先，Er作为稀土元素，其主要作用是提高焊料的活性，其与焊料合金中的铟反应。这在对比文件1和本申请中相同；其次，参见对比文件4中已经公开了（参见说明书第2页第3行-第5行）：添加纳米粉末以后，起到了弥散强化的作用，焊膏性能得到改善。其中纳米Al颗粒起到的作用与本申请相同；（2）对比文件1和对比文件4公开的都是焊料，都应用于器件互连领域。而将焊料作为互连材料用于3D芯片堆叠是本领域中的常用技术手段，属于本领域的公知常识。因此，本领域技术人员很容易想到将其作为互连材料应用于三维芯片堆叠；（3）本领域技术人员制备合金，将各种合金粉末、金属粉末、助剂充分搅拌混合均匀以制成膏状焊料，是本领域中的常用技术手段；至于搅拌混合过程中，合金粉末、金属粉末、助剂各自加入混合物中均匀分散的顺序选择，则可以由本领域的技术人员根据实际焊料组合物的分散均匀情况通过常规手段得到，并且没有产生预料不到的技术效果。（4）对比文件4已经明确公开了纳米粉末可以是金属Fe、Cu、Bi、Cr、Al中的一种（参见权利要求1）。
因此，合议组对复审请求人的意见陈述不予支持。
基于上述理由，合议组做出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年11月02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。
