BPatG 154 6.70 BUNDESPATENTGERICHT 20 W (pat) 317/02 _______________ (Aktenzeichen) Verkündet am 5. November 2003 … B E S C H L U S S In der Einspruchssache … betreffend das Patent 196 05 593 … - 2 - hat der 20. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf die mündliche Verhandlung vom 5. November 2003 durch den Vorsitzenden Richter Dipl.-Phys. Dr. Anders, die Richter Dipl.-Ing. Obermayer und Dipl.-Phys. Dr. Hartung sowie die Richterin Martens beschlossen: Das Patent wird widerrufen. G r ü n d e I. Das mit dem Einspruch angegriffene Patent 196 05 593 betrifft eine „MOSFET-Treiberschaltung“. Die Einsprechende führt aus, der Gegenstand des Patents sei nicht patentfähig, und sie beruft sich dabei auf (1) ABB-IXYS Semiconductor GmbH, Publication D9 1006 E, Printed in the Federal Republic of Germany (07.92 2 GKD), S. 1 bis 15 und (2) US 4 929 884. Die Einsprechende beantragt, das Patent zu widerrufen. - 3 - Die Patentinhaberin stellt den Antrag, das Patent wie erteilt aufrechtzuerhalten, hilfsweise mit den Pa-tentansprüchen 1 bis 7, überreicht in der mündlichen Verhandlung. Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag lautet: "1. Spannungsseitige Treiberschaltung für MOS-Gate-gesteuerte Leistungs-Halbleiterbauteile, wobei die Treiberschaltung in ein Sili-zium-Halbleiterplättchen integriert ist, das eine auf einem schwimmenden Potential befindliche Senke (140) aufweist, in die die spannungsseitigen Bauteile integriert sind, wobei die Treiber-schaltung von einem Eingangssignal von einer erd- oder nieders-pannungsseitigen Eingangsschaltung aus betreibbar ist und eine aus Transistoren und zugehörigen Lastwiderständen bestehende Pegelschieberschaltung (Q1, Q2, 14, 15) zum Verschieben des Pegels des Eingangssignals von dem erd- oder niederspannungs-seitigen Teil der Schaltung auf den spannungsseitigen Teil der Treiberschaltung, eine Fehlerstrom-Überwachungsschaltung (20, 21) zur Überwachung des Stromes in dem MOS-Gate-gesteuerten Leistungs-Halbleiterbauteil und zur Erzeugung eines Ausgangs-signals bei Vorhandensein eines vorgegebenen Fehlerstromzustan-des, eine von dem Ausgangssignal der Pegelschieberschaltung gesteuerte Ansteuerschaltung (17) zur Ansteuerung des Leistungs-Halbleiterbauteils und eine von dem Ausgangssignal der Fehler-strom-Überwachungsschaltung (20, 21) gesteuerte Logikschaltung (31) zur Unterbrechung der Ansteuerung des Leistungs-Halblei-terbauteils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Logiksignal-Steuerschaltung (12, 30) zum Empfang des von der Eingangsschaltung gelieferten Eingangssignals und zur Steuerung der Pegelschieberschaltung - 4 - (Q1, Q2, 14, 15) und eine Filter- und Signalspeicherschaltung (16) in dem spannungsseitigen Teil der Treiberschaltung vorgesehen ist, deren Eingang mit dem Ausgang der Pegelschieberschaltung (Q1, Q2, 14, 15) gekoppelt ist und deren Ausgang mit einen Eingang der Logikschaltung (31) verbunden ist, daß der Ausgang der Logik-schaltung mit dem Eingang der Ansteuerschaltung (17) verbunden ist, und daß das Ausgangssignal der Fehlerstrom-Überwachungs-schaltung (20, 21) eine Fehlersignal-Speicherschaltung (32) steu-ert, die in dem spannungsseitigen Teil der Treiberschaltung einge-schaltet ist und ein weiteres Eingangssignal an die Logikschaltung (31) zum Abschalten des spannungsseitigen Leistungs-Halbleiter-bauteils in Abhängigkeit von der Erzeugung eines Ausgangssignals durch die Fehlerstrom-Überwachungsschaltung (20, 21) liefert." Wegen des Wortlauts des Anspruchs 1 in der erteilten Fassung wird auf die Pa-tentschrift verwiesen. II. Das Patent ist nicht rechtsbeständig, sein Gegenstand nach den §§ 1 und 4 PatG nicht patentfähig. 1. Der Anspruch 1 nach Hilfsantrag ist einem Elektroingenieur oder Physiker, der integrierte logische Schaltungen entwickelt, durch (1) und (2) nahegelegt. 1.1 Das Dokument (1) beschreibt eine Treiberschaltung für MOS-Gate-gesteuerte Leistungs-Halbleiterbauteile. Zwei in Reihe zwischen einer Betriebsspannung von 1 000 V und Masse liegende MOSFETs sind über ihre Gates von Treibern ange-steuert (S 1 untere Fig). Ein erdseitiger integrierter Baustein IXBD 4410 („low side driver“) treibt den erdseitigen MOSFET, dessen Source mit Masse verbunden ist, ein spannungsseitiger integrierter Baustein IXBD 4411 („high side driver“) den - 5 - spannungsseitigen MOSFET, dessen Senke „schwimmt“ (S 1 reSp Satz 1, Fig 11). Ein vom niederspannungsseitigen Treiber IXBD 4410 geliefertes Steuer-signal ONH wird über eine Logiksignalsteuerschaltung Tx und einen Transforma-tor, der beide integrierten Bausteine galvanisch trennt, zum spannungsseitigen Treiber IXBD 4411 übertragen und dient dort zum Ein- und Ausschalten des hoch-spannungsseitigen Leistungshalbleiters IXFH 12 N 100 (Fig 2, 3; 11; S 7 liSp bis reSp Abs 1; S 8 liSp Abs 4). 1.2 Im einzelnen entnimmt der Fachmann aus (1) weiter folgende, mit dem Pa-tentgegenstand übereinstimmende Merkmale: Der spannungsseitige Treiberschaltkreis IXBD 4411 empfängt das von der Ein-gangsschaltung IXBD 4410 gelieferte und von ihrer Logiksignalsteuerschaltung Tx abgegebene Eingangssignal ONH in einem Signalspeicher Rx. Sein Ausgang ist mit dem Eingang einer Logikschaltung LEVEL SHIFT verbunden, deren Ausgang auf den Eingang einer Ansteuerschaltung GATE DRIVE zum Beaufschlagen der Gate-Elektrode des Leistungs-MOSFETs dient (Fig 2). Den Strom in diesem MOS-Gate-gesteuerten Leistungs-Halbleiterbauteil IXFH 12 N100 überwacht eine Fehlerstromüberwachungsschaltung OVER CURR SENSE (Fig 2 iVm Fig 8, Fig 11, S 7 reSp Abs 4). Bei Vorhandensein eines Fehlerstromzustandes in dem mit schwimmender Senke betriebenen Leistungstransistor wird ein Ausgangssignal OC erzeugt, das eine Fehlersignalspeicherschaltung FAULT LOGIC steuert (Fig 2, S 7 reSp Abs 4 vor-letzter Satz). Das von ihr daraufhin erzeugte Ausgangssignal SHUT dient als wei-teres Eingangssignal der Logikschaltung LEVEL SHIFT. Durch logische Verknüp-fung ihrer beiden Eingangsvariablen bewirkt sie im Fehlerfall, daß das Ausgangs-signal der Signalspeicherschaltung Rx vom Eingang der Ansteuerschaltung GATE DRIVE gesperrt wird und demzufolge der spannungsseitige Leistungstransistor abschaltet (Fig 2 iVm S 7 reSp Abs 4). - 6 - 1.3 Die weiteren im Anspruch 1 umschriebenen Maßnahmen ergeben sich für den Fachmann im Rahmen einer nie rastenden natürlichen Weiterentwicklung und Verbesserung des Standes der Technik bei einem Mittelmaß an technischem Wis-sen und Können. In einem natürlichen Entwicklungsgang liegt das Bemühen nach möglichst platz-sparender Auslegung der beiden Treiberbausteine: Hierzu implementiert der Fachmann die spannungsseitige und die erdseitige Treiberschaltung auf ein und demselben Halbleiterplättchen. Die Ausbildung auf einem gemeinsamen Substrat ist zwar für die beiden Bau-steine IXBD 4411 und IXBD 4410 nicht möglich, wenn man einen Übertrager ver-wendet. Er ist bei Hochspannungsanwendungen mit schneller Schaltgeschwindig-keit und steilen Anstiegsflanken im Steuersignalübertragungspfad zwischen bei-den Treibern ohnehin kritisch (S 12 liSp und reSp Abs 1). Wie der Fachmann zu Werke gehen muß, um ohne Verwendung eines Steuersi-gnalübertragers das zu erreichen, was (1) leistet, sagt ihm jedoch, wenn schon nicht sein Wissen und Können, so doch zumindest die Entgegenhaltung (2). Er will mit einem Eingangssignal, dessen logischer Bezugspegel Masse ist, nicht nur den erdseitigen Treiber ansteuern, sondern auch den spannungsseitigen Trei-ber, dessen logischer Bezugspegel – zwischen 0 und 800 V – schwimmt ((1); S 1 reSp Abs 1, Fig 11). Hierzu setzt er das auf Masse bezogene logische Eingangs-signal am Ausgang der logischen Steuerschaltung Tx in ein Eingangssignal um, dessen logischer Bezugspegel LG von der schwimmenden Source des Leistungs-schalttransistors bestimmt wird (Fig 11), und führt es dann dem Signalspeicher Rx zu. Diese Umsetzung erfolgt mittels einer Pegelschieberschaltung ((2) Sp 4 Z 23 bis 26), die man zB aus Transistoren und zugehörigen Lastwiderständen aufbaut ((2) Fig 5, Sp 14 Z 33 ff). - 7 - Um Fehltriggerungen zu vermeiden, mit denen beim schnellen Schalten hoher Betriebsspannungen an eine Last üblicherweise zu rechnen ist, löst der Fachmann das Setzen und Rücksetzen des Signalspeichers erst nach Signalfilterung aus. Die strukturelle Auslegung der beiden Treiber auf einem gemeinsamen Si-Halb-leitersubstrat ist übliches fachmännisches Handeln. Wenn auf ein und demselben Substrat ein Nieder- und Hochspannungsbereich vorhanden sind, so müssen beide voneinander hinreichend isoliert sein. Dazu verhelfen Schichten unter-schiedlichen Leitfähigkeitstyps, die eine zwischen Hoch- und Niederspannungsbe-reich in Sperrichtung betriebene Diode mit hoher Durchbruchsspannung darstel-len, wie (2) belegt (Sp 2 Z 28 bis 34). Als Ausführungsmöglichkeit kennt der Fachmann, wie aus (2) hervorgeht (Fig 1B Region 30), eine in das Substrat einge-bettete Wanne („well“). In diese „Senke", die er auf dem Potential der Last L ((1) Fig 11) schwimmen läßt, integriert er die spannungsseitigen Bauteile. 2. Auf den Hauptantrag braucht nicht gesondert eingegangen zu werden, weil sein allgemeinerer Anspruch 1 den Gegenstand des Anspruchs 1 nach Hilfsantrag mit-umfaßt. Gegenüber dem erteilten Anspruch 1 ist der Anspruch 1 nach Hilfsantrag beschränkt. Dieser Anspruch besteht aus der Zusammenfassung der erteilten An-sprüche 1 und 8 und enthält zusätzlich eine Aussage, woraus die Pegelschieber-schaltung besteht. Dr. Anders Obermayer Dr. Hartung Martens Pr
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