多芯片模块的制作方法

在现有技术中，已知为了实现视频墙的图像像素，将多个发光二极管芯片布置在电路板上。

本专利申请要求保护德国专利申请de102016114275.1的优先权，通过引用将其公开内容结合在此。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种简化的多芯片模块和用于生产多芯片模块的简化方法。

通过根据专利权利要求1所述的多芯片模块并且通过根据专利权利要求15所述的用于生产多芯片模块的方法实现本发明的目的。从属权利要求中给出了进一步的实施方式。

提出了一种多芯片模块，其中，发光二极管芯片嵌入在包括模具材料的载体中。发光二极管芯片包括在各种情况下位于前侧上的第一电接触件。而且，发光二极管芯片包括位于后侧上的第二电接触件。第二电接触件连接至布置在第一载体的后侧上的共用线。第一电接触件连接至控制线，其中，控制线布置在第一载体的前侧上。以这种方式，可以提供一种简单构造的多芯片模块。

在一个实施方式中，导电电镀通孔设置在第一载体中并且从第一载体的前侧被引向至后侧，其中，控制线连接至电镀通孔。以这种方式，提供这样一种多芯片模块，其中，从第一载体的后侧可访问发光二极管芯片的第一电接触件和第二电接触件。由此提供一种被配置成表面贴装设备的多芯片模块。

在一个实施方式中，光学透明覆盖层布置在第一载体的前侧上，其中，控制线布置在覆盖层与第一载体之间。由此保护发光二极管芯片和控制线免于环境影响。

在又一实施方式中，被配置为用于驱动发光二极管芯片的控制电路设置在第一载体与覆盖层之间。以这样的方式，提供包括用于发光二极管的控制电路的多芯片模块的紧凑构造。根据所选定的实施方式，控制电路可以被设置成用于各个发光二极管芯片。因此，可以单独驱动各个发光二极管芯片。载体与覆盖层之间的控制电路的布置能够实现用于生产控制电路的简单方法，其中，额外保护控制电路免于环境影响。

根据所选定的实施方式，控制电路可以包括至少一个晶体管，具体地，两个晶体管和一电容器。例如，使用tft技术可以形成控制电路。

在一个实施方式中，通过控制电路和/或控制线和/或驱动线由光学透明材料构成的事实实现多芯片模块的辐射的改善。例如，光学透明材料可以是诸如例如氧化铟锡、氧化铟锌、碳纳米管膜、或透明导电聚合体等透明导电氧化物(tco)。

在多芯片模块的又一实施方式中，第一载体布置在第二载体的顶侧上，其中，第二载体包括从第二载体的顶侧被引向至底侧的第二导电连接，其中，第二连接被连接至共用线。以这种方式，第二电接触件的电接触(electricalcontacting)被引向至第二载体的底侧。因此，可以实现多芯片模块的更稳定构造，其中，发光二极管芯片的第二电接触件的电接触位于第二载体的底侧上然而可能的。

在又一实施方式中，发光二极管芯片的第一电接触件也经由通过第二载体的导电连接被引向至第二载体的底侧。因此，在也包括第二载体的布置的情况下，经由第二载体的底侧可以使得发光二极管芯片的第一电接触件电接触。因此，在包括两个载体的布置的情况下，也提供表面贴装的多芯片模块。

在又一实施方式中，电线设置在第一载体的前侧上，其中，电线连接至发光二极管芯片的第一电端子，并且其中，电线被侧向地引向至位于第一载体的边缘区域的端接触件。以这种方式，经由第一载体的前侧可以使得发光二极管芯片的第一电接触件电接触。

在又一实施方式中，第一载体包括从第一载体的顶侧被引向至底侧的第四导电连接，其中，第四导电连接被连接至共用线。第四导电连接额外地连接至第五电线，其中，第五电线从第一载体的前侧被侧向地向外引向至端接触件。因此，经由第一载体的前侧可以使得发光二极管芯片的第二电接触件电接触。

根据所选定的实施方式，第二载体可以被配置成引线框或电路板。在作为引线框的配置中，引线框也可以由导电材料形成并且同时构成引线框的前侧与后侧之间的电连接。在电路板的配置中，通过包括导电材料的电镀通孔而形成电路板的前侧与后侧之间的电连接。

在又一实施方式中，第二载体布置在第三载体上。第三载体包括连接至第二导电连接的第五电线。而且，第三载体覆盖有模具层，模具层至少部分覆盖第一载体的侧面。以这样的方式，实现了这样一种多芯片模块的紧凑构造，即，特别适合于将具有发光二极管芯片的多个第二载体布置在第三载体上。

在又一实施方式中，第一载体与模具层形成整体并且在实质上为一元化形式。

根据本发明的又一方面，提供一种用于生产多芯片模块的方法，其中，至少两个发光二极管芯片至少从侧面嵌入在包括模具材料的第一载体中。发光二极管芯片包括位于前侧上的第一电接触件。前侧被配置成辐射侧。发光二极管芯片包括位于后侧上的第二电接触件。第二电接触件连接至共用线。共用线被引向至第一载体的后侧。第一接触件连接至控制线，其中，控制线布置在第一载体的前侧上。以这样的方式，提供一种用于生产多芯片模块的简单方法。

附图说明

下面参考图对本发明进行更为详细地说明，其中：

图1至图12示出了用于生产多芯片模块的第一方法的方法步骤，

图13至图23示出了用于生产包括覆盖层的多芯片模块的第二方法的方法步骤，

图24和图25示出了用于在面板中生产多芯片模块的方法步骤，

图26示出了包括第三载体的多芯片模块的又一实施方式的横截面，

图27示出了多芯片模块的又一实施方式，

图28示出了多芯片模块的又一实施方式，并且

图29示出了用于控制电路的等效电路图。

具体实施方式

图1示出了位于y-x平面内的发光二极管芯片1的示意性横截面，其中，发光二极管芯片1包括相对于后侧3相反布置的辐射侧2。y轴和x轴垂直于彼此。发光二极管芯片1包括位于辐射侧2上的第一电接触件4。而且，发光二极管芯片1包括位于后侧3上的第二电接触件5。例如，发光二极管芯片1被配置成包括pn结构和有源区的半导体芯片。在这种情况下，可以使得第一电接触件4与半导体结构的p侧电接触并且使得第二电接触件5与半导体结构的n侧电接触。例如，可以由iii-v化合物半导体或ii-vi化合物半导体生产发光二极管芯片1。例如，发光二极管芯片可以由砷化铟镓、磷砷化镓、磷镓铟化铝、磷化镓、碳化硅、硒化锌、亚硝酸铟镓、或亚硝酸镓构成。

如图1中示出的，根据所选定的实施方式，发光二极管芯片1可以嵌入在主体6中。根据所选定的实施方式，主体6也可以被免除。在主体6的配置中，第二电接触件5布置在主体6的后侧3上并且经由导电连接7而导电连接至发光二极管芯片1。通过电接触件4、5的对应通电，致使发光二极管芯片1发射光，其中，至少经由辐射侧2发射电磁辐射。以下使用包括主体6的发光二极管芯片1。然而，以同样的方式，可以使用无主体的发光二极管芯片。

图2示出了y-x平面内嵌入在第一载体8中的三个发光二极管芯片1的布置的横截面。第一载体8由模具材料构成。例如，模具材料可以包括硅树脂和/或环氧树脂材料。在示出的实施方式中，发光二极管芯片1的所有侧面与后侧3上覆盖有模具材料。发光二极管芯片1的辐射侧2不含模具材料。根据所选定的实施方式，通过以这样一种方式进行模制也可以封闭发光二极管芯片1，即，发光二极管芯片1的后侧3不含模具材料。仅通过图2中的实施例示出了嵌入在第一载体8中的三个发光二极管芯片1。根据所选定的实施方式，更多或更少的发光二极管芯片1可以嵌入在第一载体8中。

图3示出了与图2中的示图垂直的发光二极管芯片1的横截面。图3示出了位于y-z平面内的横截面，其中，y轴被布置成与z轴垂直。由此，z轴也被布置成与x轴垂直。

图4通过y-x平面内的横截面示出了又一方法步骤，其中，各个发光二极管芯片1的凹部10被引入至第一载体8的后侧9中。凹部10从第一载体8的后侧9延伸直至发光二极管芯片1的后侧3。凹部10彼此分离。在示出的实施方式中，以在发光二极管芯片1的方向上略微成圆锥形地变尖的方式配置y-x平面内的凹部10的横截面。

图5示出了图4中的布置的二极管芯片1在y-z平面内的横截面。在这种情况下，显然，靠近于发光二极管芯片1，将第二凹部11引入至第一载体8中。第二凹部11从第一载体8的后侧9延伸直至第一载体8的前侧12。同样，第二凹部11包括以在前侧12的方向上成圆锥形地变尖的方式配置的横截面。例如，通过激光或通过电钻或蚀刻方法，可以将凹部10与第二凹部11引入至第一载体8中。第二凹部11位于在z方向上侧向地距发光二极管芯片1一定距离处。在示出的实施方式中，对于各个发光二极管芯片1，在第一载体8中形成对应的第二凹部11。

图6示出了其中凹部10被填充有导电材料13的又一方法步骤。导电材料13与发光二极管芯片1的第二电接触件5接触。而且，导电材料13布置在第一载体8的后侧9上，至少布置在凹部10之间的区域中。凹部10的导电材料13形成共用线13。在示出的实施方式中，三个发光二极管芯片1的第二电接触件5经由共用线14而电连接至彼此。根据所选定的实施方式，也可以使得仅两个发光二极管芯片1的两个第二电接触件5连接至共用线14。此外，也可以使得三个以上的三个发光二极管芯片1的三个第二电接触件5连接至共用线14。例如，可以为各个发光二极管芯片1提供单独的共用线14。例如，导电材料13可以被引入至凹部10中并且通过平版印刷术方法和电镀术被涂敷在第一载体8的后侧9上。例如，可以使用金属(具体地，高级金属)和/或不同金属层作为导电材料13的材料。

此外，如图7中示出的，在该方法步骤中，第二凹部11也被填充有导电材料13。图7示出了图6中的布置在y-z平面内的横截面。此外，在该方法步骤中，对于各个第二凹部11，导电材料13被涂敷在第一载体8的前侧12上并且连接至发光二极管芯片的第一电接触件4。在前侧12上，导电材料13形成控制线15，控制线15经由通过第二凹部11的电镀通孔17被引向至第一载体8的后侧9上。

在又一方法步骤中，从第一载体8中释放连接至共用线14的数组发光二极管芯片1并且将其单一化。图8示出了被单一化并且构成多芯片模块的一组(16)三个发光二极管芯片1。图9示出了图8的一组(16)中的发光二极管芯片1在y-z平面内的横截面。此处，清楚可见电镀通孔17，发光二极管芯片1的第一电接触件4经由电镀通孔17通过导电方式被引向至第一载体8的后侧9。

图10示出了图8中的布置在y-x平面内的放大横截面。

图11示出了图10中的布置的第一载体8的后侧9的平面图。共用线14包括在三个电镀通孔17上方沿着x方向延伸的矩形表面。每个电镀通孔17构成位于第一载体8的后侧9上的矩形接触垫。由此，可以使得三个发光二极管芯片1的第一电接触件4单独电接触。同时，例如，经由共用线14，可以使得三个发光二极管芯片1的第二电接触件5共同与地面电接触。根据所选定的实施方式，多芯片模块还可以包括根据图8中的布置而布置的多于或少于三个的发光二极管芯片1。

图12示出了图10的一组(16)中的第一载体8的前侧12的平面图。在示出的实施方式中，发光二极管芯片1嵌入在主体6中。主体6可以由电绝缘材料构成。根据所选定的实施方式，主体6也可以被免除。

图1至图12示出了用于生产多芯片模块的第一方法。

图13至图23示出了用于生产多芯片模块的第二方法的方法步骤。图13示出了第二载体20在y-x平面内的横截面，第二载体20上布置有三个发光二极管芯片1。第二载体20在前侧21上包括与发光二极管芯片1的第二电接触件5电接触的共用线14。发光二极管芯片1的后侧3布置在共用线14上。共用线14经由第二电镀通孔22连接至后侧敷金属23，后侧敷金属23形成在第二载体20的后侧24上。例如，第二载体20可以被配置成电路板形式或引线框形式。与第一载体的电镀通孔类似，通过激光、电钻、或蚀刻方法并且通纳电化方法，可以将第二电镀通孔22引入至第二载体20中。

图14示出了图13中的中间发光二极管芯片1在y-z平面内的横截面。共用线14、第二电镀通孔22、以及后侧敷金属23由导电材料13构成。而且，第二电镀通孔22被引导穿过从第二载体20的前侧21延伸至第二载体的后侧24的第二载体20的连续凹部。通过粘合剂粘结方法或通过焊接方法可以将发光二极管芯片1固定在共用线14上。

图15示出了又一方法步骤，其中，发光二极管芯片1至少侧面部分嵌入在模具材料中并且第一载体8形成在第二载体20的前侧21上。图15示出了y-x平面内的横截面。图16示出了图15中的布置的中间发光二极管芯片1在y-z平面内的横截面。

图17示出了又一方法步骤，其中，例如，覆盖层25被设置成板形式，具体地，玻璃板或石墨板形式。覆盖层25包括位于底侧26上的控制电路27。在这种情况下，可以为每个发光二极管芯片1设置控制电路27。控制电路27被配置为根据控制电路27的驱动向至少一个发光二极管芯片1供应电流。此外，可以为多个发光二极管芯片1设置一个控制电路27。例如，控制电路27可以包括至少一个晶体管，具体地，两个晶体管与一电容器。可以使用tft技术形成控制电路27。而且，控制电路27可以由光学透明材料形成。控制电路27仅被示意性地示出为块。控制电路27可以包括多层并且包括例如透明或半透明材料(诸如，例如，不定形硅)、透明导电氧化物(tco)(诸如，例如，氧化铟锡和氧化铟锌，或碳纳米管膜或透明导电聚合体及绝缘层)。

图18示出了图17中的布置在y-z平面内的横截面。在所选定的实施例中，每个控制电路27连接至同样布置在覆盖层25的底侧26上的驱动线28。驱动线28在z方向上被引向远离控制电路27预定的距离。

图19示出了其中将覆盖层25固定在第二载体8的前侧12上的方法步骤。出于此目的，将控制电路27的电端子直接或经由控制线连接至发光二极管芯片1的第一电接触件4。例如，覆盖层25可以被粘合地粘结在第一载体8上。而且，例如，为了在第一电接触件4与控制电路27之间形成导电连接，可以使用包括银的纳米丝作为控制线。因此，覆盖层25固定地连接至发光二极管芯片1的布置并且同时在控制电路27的输出端子与发光二极管芯片1的相应第一电接触件4之间产生导电连接。

图20示出了图19中的布置在y-z平面内的横截面。对于每个发光二极管芯片1，将电镀通孔17引入至第一载体8和第二载体20中，侧向地靠近发光二极管芯片1。电镀通孔17从第二载体20的后侧24被引向直至第一载体8的前侧12。而且，电镀通孔17连接至驱动线28。电镀通孔17被引向直至第二载体20的后侧24。驱动线28连接至控制电路27的输入端子。

图21示出了第二载体20的后侧24的示图。

图22以示意性例图示出了图20中的布置的平面图，其中，未示出覆盖层并且示意性地示出了控制电路27和驱动线28。

图23示出了大致根据图10中的实施方式配置的多芯片模块的又一实施方式，但是，其中，对于各个发光二极管芯片1，额外形成具有控制电路27的覆盖层25，而非控制线15。如同图10中的实施方式，通过电镀通孔17实现从驱动线28至第一载体8的后侧9的接触。

图24示出了根据图19的布置，但是，其中，多组(16)发光二极管芯片1布置在第一载体8和第二载体20中并且覆盖有与控制电路27一体化的覆盖层25。图24示出了布置中的部分示图。由此，多组(16)发光二极管芯片1可以布置在一体化的第一载体8和第二载体20中并且设置有一体式的覆盖层25。多组(16)发光二极管芯片1可以包括相同数目或不同数目的发光二极管芯片1。如图25中示意性示出的，通过被单一化的各个组中的发光二极管芯片1生产多模块。

根据图1至图12中的方法生产的多模块同样可以被生产成布置在第一载体8中并且通过对应的方法步骤被单一化的多组形式。

图26示出了与图25中的实施方式大致对应的又一实施方式的示意性横截面，其中，至少一组(16)的三个发光二极管芯片1，即，多芯片模块30、31，布置在第三载体29上。在示出的实施方式中，两个多芯片模块30、31布置在第三载体29上。而且，两个多芯片模块30、31嵌入在模具层32中，模具层32布置在第三载体29上。例如，模具层32由诸如硅树脂或环氧树脂材料等模具材料构成。例如，模具层32可以由与第一载体8相同的材料构成。例如，第三载体29可以被配置成电路板并且包括多层布线。根据所选定的实施方式，在该实施方式中，第一载体8的形成可以被免除并且第一载体8可以被配置成模具层32的形式。如图19和图20，完成第一接触件的电接触。

图27以示意性例图示出了包括将辐射侧布置在覆盖层25上的三个发光二极管芯片1的多芯片模块30。覆盖层25包括控制电路27。控制电路27连接至发光二极管芯片1的第一接触件4。而且，发光二极管芯片1的后侧3连接至被涂敷在第二载体20上的共用线14。进一步地，覆盖层25包括接触垫33。进一步地，包括模具材料的第一载体8形成在覆盖层25上，发光二极管芯片1与至少部分第二载体20嵌入在所述第一载体中。而且，第三凹部34从第二载体20的后侧24被引向至第二载体20的前侧21并且穿过第一载体8被引向直至接触垫33。在这种情况下，第三凹部34至少部分邻接共用线14或穿过共用线14。第三凹部34填充有导电材料13。由此，共用线14导电连接至接触垫33。接触垫33与控制电路27的驱动线(未示出)经由电线51导电连接至布置在第一载体和/或覆盖层25上的端接触件35、36。端接触件35、36可以被布置成侧向地靠近于第一载体8。在示出的图中仅示意性地示出了一个端接触件35、36与一个电线51。通过该布置，多芯片模块30的整个布线可以被包含在覆盖层25上。控制电路27与覆盖层25上的布线可以由光学透明材料构成。同样，例如，覆盖层25可以由诸如玻璃或石墨等光学透明材料构成。

图28示出了其中两个多芯片模块30、31布置在覆盖层25上的又一实施方式。多芯片模块大致根据图19中的实施方式而配置。而且，多芯片模块30、31嵌入在模具层32中，模具层32还覆盖第二载体20的后侧敷金属23。而且，第三电镀通孔37与第四电镀通孔38被引入至模具层32中。第三电镀通孔37从模具层32的后侧40延伸直至多芯片模块30、31的第二载体20的后侧敷金属23。第四电镀通孔38从模具层32的后侧40延伸直至控制电路27的驱动线28。图28仅示出了用于多芯片模块30、31的一个第四电镀通孔38。然而，第四电镀通孔38可以被设置成用于各个发光二极管芯片1的各个控制电路27。图28中示出的布置可以大致安装在电路板上。而且，图28中的布置可以直接焊接在smt连接器上。

图29以示意性例图示出了用于发光二极管芯片1的控制电路27的电等效电路图。发光二极管芯片1的第一电端子41连接至第二晶体管42。发光二极管芯片1的第二电端子43连接至接地线44。第二晶体管42的输入端连接至电源线45。电源线45提供正电压。进一步地，电容器46连接在第二晶体管42的输入端与第二晶体管42的栅极端子47之间。进一步地，第二晶体管的栅极端子47经由第一晶体管48连接至列线(columnline)49。而且，第一晶体管48的栅极端子56连接至行线50。根据列线49和行线50的驱动，通过驱动电路27向各个发光二极管芯片1供应电流。

此外，控制电路27可以包括电有源二极管或晶体管结构和电容。控制电路与位于透明覆盖层上的电线可以由透明材料构成。而且，电线还可以由几乎不产生任何阴影的薄金属导体迹线构成。例如，用于电镀通孔的导电材料13可以由透明材料构成，具体地，由透明导电粘合剂构成。而且，例如，可以使用包括银的导电纳米丝。

第一载体8的模具材料或模具层32的模具材料可以由黑色材料或反光材料构成。在白色模具材料的情况下，出于增强对比度之目的，可以将薄的黑色层涂敷在非发光表面上。覆盖层25可以被配置成混合元件，即，混合光学元件。而且，覆盖层25可以被配置成至少在某一区域上发生漫散射的元件，具体地，在整个表面上发生漫散射。进一步地，例如，覆盖层25可以包括诸如透镜等又一些光学元件。

根据所选定的实施方式，布线还可以形成在第一载体8的顶侧上。所示出的多芯片模块可以直接安装在对应的设备或smt连接器上。

所提出的多芯片模块提供了降低构造的复杂性的优点，其中，可以使用芯片级和基台级的更为简单安装技术。而且，提供了多芯片模块安装时的增加的灵活性。进一步地，所提出的多芯片模块包括增强的鲁棒性。可以使用高度并行性的裸片附接工艺将发光二极管芯片安装在第二载体上。还可以使用快速串行的裸片附接工艺将多芯片模块安装在第三载体上。例如，发光二极管芯片可以包括1μm与100μm之间的边缘长度并且以正方形形式形成。例如，多芯片模块可以包括从几微米至数毫米的边缘长度。

通过选择多芯片模块，同样可以实现模块级的高产量。进一步地，通过集聚多芯片模块级的发射表面可以实现日益精细的像素化。而且，可以使用来自tft技术的已知技术实现用于形成各个发光二极管芯片1的各种驱动性能的控制电路27。进一步地，所提出的垂直发光二极管芯片1包括简单的构造。

已经示出了本发明并且基于优选的示例性实施方式对本发明进行了更为详细的描述。无需多言，本发明并不局限于所公开的实施例。确切地，在不背离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以导出其他变形。

参考标号列表

1发光二极管芯片

2辐射侧

3发光二极管芯片的后侧

4第一电接触件

5第二电接触件

6主体

7导电连接

8第一载体

9第一载体的后侧

10凹部

11第二凹部

12前侧

13导电材料

14共用线

15控制线

16发光二极管芯片组

17电镀通孔

20第二载体

21第二载体的前侧

22第二电镀通孔

23后侧敷金属

24第二载体的后侧

25覆盖层

26覆盖层的底侧

27控制电路

28驱动线

29第三载体

30第一多芯片模块

31第二多芯片模块

32模具层

33接触垫

34第三凹部

35第一端接触件

36第二端接触件

37第三电镀通孔

38第四电镀通孔

40模具层的后侧

41第一电端子

42第二晶体管

43第二电端子

44接地线

45电源线

46电容器

47第二晶体管的栅极端子

48第一晶体管

49列线

50行线

51电线

56第一晶体管的栅极端子。