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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen eines ersten Chips eines Mehrpixel-LED-moduls durch einen zweiten Chip sowie ein Mehrpixel-LED-Modul, das zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist.
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Während der Produktion von Mehrpixel-LED-Modulen können diese, falls einzelne Chips sich als defekt herausstellen, dadurch überarbeitet werden, dass Lötstellen des betroffenen Chips durch lokales Erwärmen erweicht werden. Anschließend kann der defekte Chip abgenommen werden. Nach einer Wiederaufbereitung der Lötstellen kann ein neuer Chip eingesetzt und verlötet werden. Dies ist beispielsweise als Oberflächenmontage (SMT) durchführbar.
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Nachteilig an diesem Überarbeitungsverfahren ist, dass dieses sehr aufwändig ist und dadurch hohe Produktionskosten entstehen, sollten einzelne Chips des Mehrpixel-LED-Moduls defekt sein.
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Mehrpixel-LED-Module können dabei zwischen einhundert und vierhundert Pixel auf einem Substrat umfassen, wobei jeder Pixel bis zu vier Farben (rot, grün, blau, weiß) umfassen kann. Gängig sind Pixel mit drei Farben (rot, grün, blau).
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Ersetzen eines Chips auf einem Mehrpixel-LED-Modul bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Mehrpixel-LED-Modul bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren und dem Mehrpixel-LED-Modul der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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In einem Verfahren zum Ersetzen eines ersten Chips eines Mehrpixel-LED-Moduls durch einen zweiten Chip wird zunächst der zu ersetzende, defekte, erste Chip identifiziert. Dies kann einen Funktionstest der im Mehrpixel-LED-Modul angeordneten Chips umfassen. Anschließend wird eine erste Leiterbahn des Mehrpixel-LED-Moduls durchtrennt. Der defekte erste Chip kann dabei im Mehrpixel-LED-Modul verbleiben. Das Durchtrennen der ersten Leiterbahn kann derart erfolgen, dass der erste Chip nicht mehr bestromt werden kann.
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Dadurch, dass der erste Chip im Mehrpixel-LED-Modul verbleiben kann, entfallen mehrere aufwändige Verfahrensschritte des bisher bekannten Überarbeitungsverfahrens. Das Verfahren kann also kostengünstiger durchgeführt werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens stellt das Mehrpixel-LED-Modul Kontaktstellen für den zweiten Chip bereit. Der zweite Chip wird erst nach dem Identifizieren des ersten Chips auf den Kontaktstellen des Mehrpixel-LED-Moduls angebracht. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Kontaktstellen durch eine Isolationsschicht bedeckt sind, wobei die Isolationsschicht vor dem Anbringen des zweiten Chips zumindest teilweise von den Kontaktstellen entfernt wird. Dadurch wird die Anzahl der benötigten zweiten Chips reduziert.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der zweite Chip bereits vor dem Identifizieren des ersten Chips auf dem Mehrpixel-LED-Modul angeordnet. Insbesondere kann jeder Pixel bereits einen zweiten Chip aufweisen. Dadurch können erste und zweite Chips im selben Verfahrensschritt in das Mehrpixel-LED-Modul integriert werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens sind der erste Chip und der zweite Chip parallel geschaltet. Die erste Leiterbahn ist mit dem ersten Chip verbunden. Durch das Durchtrennen der ersten Leiterbahn wird die elektrische Verbindung des ersten Chips also unterbrochen.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens sind der erste Chip und der zweite Chip in Serie geschaltet. Die erste Leiterbahn überbrückt den zweiten Chip oder Kontaktstellen für den zweiten Chip. Vor dem Durchtrennen der ersten Leiterbahn kann Strom durch den ersten Chip und durch die erste Leiterbahn fließen, nach dem Durchtrennen der ersten Leiterbahn fließt der Strom durch den zweiten Chip. Bei diesem Verfahren kann zusätzlich vorgesehen sein, dass eine erste Überbrückung erstellt wird, mit der der erste Chip kurzgeschlossen wird. Die erste Überbrückung kann durch ein Aufbringen eines elektrisch leitfähigen Materials erstellt werden.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Durchtrennen der ersten Leiterbahn mittels Laserabtragung. Dabei kann ein Laserstrahl auf die erste Leiterbahn gerichtet werden, wobei Material der ersten Leiterbahn aufgrund des Laserstrahls abgetragen und so die erste Leiterbahn durchtrennt wird.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens sind der erste Chip und der zweite Chip in einem Bauteil angeordnet, wobei das Bauteil als SMD-Bauteil ausgestaltet sein kann. Das Bauteil weist Kontakte zu Leiterbahnen auf einer Leiterplatte auf, wobei zur Durchführung des Verfahrens die erste Leiterbahn auf der Leiterplatte durchtrennt wird. Das Bauteil kann dabei weitere Chips enthalten, beispielsweise für weitere Farben des Pixels.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der erste Chip in einem ersten Bauteil angeordnet und der zweite Chip in einem zweiten Bauteil angeordnet. Die Bauteile können als SMD-Bauteile ausgestaltet sein. Die Bauteile weisen Kontakte zu Leiterbahnen auf einer Leiterplatte auf, wobei zur Durchführung des Verfahrens die erste Leiterbahn auf der Leiterplatte durchtrennt wird. Das erste Bauteil kann dabei einen dritten Chip enthalten, während ein vierter Chip im zweiten Bauteil angeordnet sein kann. Diese können weitere Farben des Pixels bereitstellen. Ferner kann vorgesehen sein, analog zum Durchtrennen der ersten Leiterbahn eine zweite Leiterbahn zu durchtrennen, wobei dadurch das Verfahren analog für den dritten und vierten Chip durchgeführt wird.
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Ein Mehrpixel-LED-Modul weist eine Leiterplatte, einen ersten Chip, Kontaktstellen für einen zweiten Chip sowie eine erste Leiterbahn auf. Die erste Leiterbahn ist derart ausgeführt, dass die erste Leiterbahn an einer vorgegebenen ersten Stelle durchtrennt werden kann. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.
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In einer Ausführungsform des Mehrpixel-LED-Moduls ist ein zweiter Chip mit den Kontaktstellen verbunden. Dadurch kann der zweite Chip bereits vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in das Mehrpixel-LED-Modul integriert werden.
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In einer Ausführungsform des Mehrpixel-LED-Moduls weist jeder Pixel einen ersten Chip und eine erste Leiterbahn auf. Dadurch kann das Verfahren auf alle Pixel des Mehrpixel-LED-Moduls angewendet werden.
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In einer Ausführungsform des Mehrpixel-LED-Moduls ist der erste Chip in einem ersten Bauteil angeordnet und der zweite Chip in einem zweiten Bauteil angeordnet. Die Bauteile können als SMD-Bauteile ausgestaltet sein. Die Bauteile weisen Kontakte zu Leiterbahnen auf einer Leiterplatte auf, wobei zur Durchführung des Verfahrens die erste Leiterbahn auf der Leiterplatte durchtrennt werden kann. Das erste Bauteil enthält dabei einen dritten Chip, während ein vierter Chip im zweiten Bauteil angeordnet ist. Diese stellen weitere Farben des Pixels bereit. Ferner kann vorgesehen sein, analog zum Durchtrennen der ersten Leiterbahn eine zweite Leiterbahn zu durchtrennen, wobei dadurch das Verfahren analog für den dritten und vierten Chip durchgeführt werden kann.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter Darstellung
- 1 ein Schaltbild einer Parallelschaltung von Chips;
- 2 ein Schaltbild einer Serienschaltung von Chips, wobei einer erste Leiterbahn einen ersten Chip Überbrückt;
- 3 ein Schaltbild einer weiteren Serienschaltung von Chips, wobei eine später aufzubringende erste Überbrückung möglich ist;
- 4 eine Draufsicht auf einen ersten Pixel;
- 5 eine Draufsicht auf den ersten Pixel, nachdem eine Leiterbahn durchtrennt wurde;
- 6 ein erstes Bauteil;
- 7 eine Draufsicht auf einen zweiten Pixel;
- 8 ein zweites Bauteil;
- 9 eine Draufsicht auf den zweiten Pixel, nachdem eine Leiterbahn durchtrennt wurde;
- 10 eine Draufsicht auf den zweiten Pixel, nachdem eine Überbrückung aufgebracht wurde;
- 11 eine Draufsicht auf Kontaktstellen eines dritten Pixels;
- 12 ein drittes Bauteil;
- 13 eine Draufsicht auf den dritten Pixel, nachdem eine Leiterbahn durchtrennt und eine Überbrückung aufgebracht wurde;
- 14 eine Draufsicht auf Kontaktstellen eines vierten Pixels;
- 15 ein viertes Bauteil;
- 16 eine Draufsicht auf den vierten Pixel, nachdem eine Leiterbahn durchtrennt und eine Überbrückung aufgebracht wurde;
- 17 ein Mehrpixel-LED-Modul.
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1 zeigt ein Schaltbild 100 einer Parallelschaltung 101 von Chips 110, 120, wobei ein erster Chip 110 in einem ersten Zweig 102 der Parallelschaltung 101 angeordnet ist und ein zweiter Chip 120 in einem zweiten Zweig 103 der Parallelschaltung 101 angeordnet ist. Der erste Zweig 102 kann dabei durch eine erste Leiterbahn gebildet sein. Im ersten Zweig 102 ist eine erste Unterbrechungsstelle 104 angeordnet. Wenn der erste Chip 110 als defekt identifiziert wird, kann der erste Chip 110 durch den zweiten Chip 120 ersetzt werden. Dazu wird der erste Zweig 102 an der ersten Unterbrechungsstelle 104 unterbrochen, was als Durchtrennen einer ersten Leiterbahn ausgestaltet sein kann. Eine an der Parallelschaltung 101 anliegende Spannung liegt dann nur noch am zweiten Chip 120 an. Der zweite Chip 120 kann dabei vor oder nach dem Identifizieren des ersten Chips 110 als defekt im zweiten Zweig 103 angeordnet werden. Durch das Unterbrechen des ersten Zweigs 102 an der ersten Unterbrechungsstelle 104 wird eine elektrische Kontaktierung des ersten Chips 110 unterbrochen.
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2 zeigt ein Schaltbild 100 einer Serienschaltung 105 eines ersten Chips 110 und eines zweiten Chips 120. Der zweite Chip 120 ist mit einem Überbrückungszweig 106 überbrückt. Im Überbrückungszweig 106 ist eine erste Unterbrechungsstelle 104 angeordnet. Zunächst ist der erste Chip 110 elektrisch kontaktiert, wenn eine Spannung an die Serienschaltung 105 angelegt wird. Da der Widerstand des Überbrückungszweigs 106 deutlich geringer ist als der Widerstand des zweiten Chips 120, fließt kein oder nur ein sehr geringer Strom durch den zweiten Chip 120. Wenn der Überbrückungszweig 106 an der ersten Unterbrechungsstelle 104 unterbrochen wird, kann der Strom nur noch über den zweiten Chip 120 fließen. Dadurch kann anstelle des defekten ersten Chips 110 der zweite Chip 120 in Betrieb genommen werden.
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3 zeigt ein Schaltbild 100 einer Serienschaltung 105 eines ersten Chips 110 und eines zweiten Chips 120, welches dem Schaltbild der 2 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Ein Kurzschlusszweig 107 ist parallel zum ersten Chip 110 angeordnet. Neben dem Unterbrechen des Überbrückungszweigs 106 an der ersten Unterbrechungsstelle 104 kann zusätzlich der Kurzschlusszweig 107 kurzgeschlossen werden, um den ersten Chip 110 zu überbrücken. Dadurch kann, wenn ein Defekt des ersten Chips 110 zu einer Unterbrechung des elektrischen Kontakts innerhalb des ersten Chips 110 führt, der zweite Chip 120 trotzdem in Betrieb genommen werden. Im Schaltbild der 2 wäre dies nicht möglich.
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Die Chips 110, 120 der 1 bis 3 können LED-Chips sein, die in einem identischen Wellenlängenbereich abstrahlen. Die Chips 110, 120 können einen Pixel oder einen Teil eines Pixels eines Multipixel-LED-Moduls sein. Sollte der erste Chip 110 ausfallen, kann er durch den zweiten Chip 120 ersetzt werden.
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Das Unterbrechen an der ersten Unterbrechungsstelle kann dabei als Durchtrennen einer ersten Leiterbahn eines Multipixel-LED-Moduls ausgestaltet sein.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der in den 1 bis 3 gezeigten Reparaturmöglichkeiten gezeigt, wobei die Chips 110, 120 dabei lichtemittierende Chips in einem Pixel eines Multipixel-LED-Moduls sind.
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4 zeigt eine Draufsicht auf einen ersten Pixel 130. Eine erste Kontaktbahn 131 dient dabei als Anode und ist auf einer in 4 sichtbaren Oberseite eines Trägers 136 angeordnet. Der Träger 136 kann dabei als Leiterplatte ausgeführt sein. Eine zweite Kontaktbahn 132 dient als erste Kathode und ist innerhalb des Trägers 136 beziehungsweise an einer Unterseite des Trägers 136 angeordnet und aus diesem Grund gestrichelt dargestellt. Über ein erstes Via 161 ist die zweite Kontaktbahn mit der Oberseite des Trägers verbunden und von dort über eine erste Leiterbahn 141 mit einer ersten Kontaktstelle 151. Eine zweite Kontaktstelle 152 ist mit der ersten Kontaktbahn 131 über eine zweite Leiterbahn 142 verbunden. Ein erster Chip 110 ist zwischen der ersten Kontaktstelle 151 und der zweiten Kontaktstelle 152 angeordnet. Dadurch kann der erste Chip 110 über die erste Kontaktbahn 131 und die zweite Kontaktbahn 132 angesteuert werden. Eine dritte Kontaktstelle 153 ist mit der ersten Leiterbahn 141 über eine dritte Leiterbahn 143 verbunden. Eine vierte Kontaktstelle 154 ist mit der zweiten Leiterbahn 142 über eine vierte Leiterbahn 144 verbunden. Ein zweiter Chip 120 ist zwischen der dritten Kontaktstelle 153 und der vierten Kontaktstelle 154 angeordnet. Dadurch kann der zweite Chip 120 ebenfalls über die erste Kontaktbahn 131 und die zweite Kontaktbahn 132 angesteuert werden. Der erste Chip 110 und der zweite Chip 120 sind dabei parallel geschaltet.
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Wenn der erste Chip 110 als defekt identifiziert wird, kann die erste Leiterbahn 141 zwischen der ersten Kontaktstelle 151 und der dritten Leiterbahn 143 unterbrochen werden, so dass die Verbindung zwischen der zweiten Kontaktbahn 132 und dem ersten Chip 110 unterbrochen wird. Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Chip 120 erst auf die dritte Kontaktstelle 153 und die vierte Kontaktstelle 154 aufgesetzt wird, nachdem der erste Chip 110 als defekt identifiziert wurde.
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Alternativ kann der zweite Chip 120 schon vor dieser Identifizierung platziert worden sein. Die Leiterbahnen 141, 142, 143, 144 sowie die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154 können mit einer Isolationsschicht bedeckt sein. Dann wird vor dem Platzieren des zweiten Chips 120 sowie vor dem Unterbrechen der ersten Leiterbahn 141 die Isolationsschicht zumindest teilweise entfernt.
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Der erste Chip 110 und der zweite Chip 120 können dabei wei-ßes Licht oder Licht einer bestimmten Farbe emittieren und dadurch einen Pixel 130 für ein Einfarbiges Mehrpixel-LED-Modul bilden. Mehrere solcher Pixel 130 können aneinander angrenzend angeordnet werden, wobei die erste Kontaktbahn 131 und die zweite Kontaktbahn 132 dabei jeweils mit den benachbarten Pixeln verbunden sind und die einzelnen Pixel 130 über eine bekannte Matrixansteuerung angesteuert werden können
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Der erste Pixel 130 der 4 enthält weitere, optionale Chips 171, 172, 181, 182. Eine dritte Kontaktbahn 133 dient als zweite Kathode und ist über ein zweites Via 162 und eine fünfte Leiterbahn 145 mit einer fünften Kontaktstelle 155 verbunden. Zwischen der fünften Kontaktstelle 155 und der zweiten Kontaktstelle 152 ist ein dritter Chip 171 angeordnet. Die dritte Kontaktbahn 133 ist über ein drittes Via 163 und eine sechste Leiterbahn 146 mit einer sechsten Kontaktstelle 156 verbunden. Zwischen der sechsten Kontaktstelle 156 und der vierten Kontaktstelle 154 ist ein vierter Chip 172 angeordnet. Dadurch sind der dritte Chip 171 und der vierte Chip 172 parallel geschaltet. Durch ein Unterbrechen der fünften Leiterbahn 145 kann der dritte Chip 171 durch den vierten Chip 172 ersetzt werden analog zum Ersetzen des ersten Chips 110 durch den zweiten Chip 120. Ferner ist eine vierte Kontaktbahn 134, die als dritte Kathode dient, über ein viertes Via 164 und eine siebte Leiterbahn 147 mit einer siebten Kontaktstelle 157 verbunden. Zwischen der siebten Kontaktstelle 157 und der zweiten Kontaktstelle 152 ist ein fünfter Chip 181 angeordnet. Die vierte Kontaktbahn 134 ist über ein fünftes Via 165 und eine achte Leiterbahn 148 mit einer achten Kontaktstelle 158 verbunden. Zwischen der achten Kontaktstelle 158 und der vierten Kontaktstelle 154 ist ein sechster Chip 182 angeordnet. Dadurch sind der fünfte Chip 181 und der sechste Chip 182 parallel geschaltet. Durch ein Unterbrechen der siebten Leiterbahn 147 kann der fünfte Chip 181 durch den sechsten Chip 182 ersetzt werden analog zum Ersetzen des ersten Chips 110 durch den zweiten Chip 120.
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Der erste Chip 110 sowie der zweite Chip 120 können dabei rotes Licht emittieren. Der dritte Chip 171 sowie der vierte Chip 172 können dabei grünes Licht emittieren. Der fünfte Chip 181 sowie der sechste Chip 182 können dabei blaues Licht emittieren. Der Pixel 130 kann dann in einem RGB-Display zum Einsatz kommen.
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5 zeigt eine Draufsicht auf den Pixel 130 der 4, bei dem die erste Leiterbahn 141, die zweite Leiterbahn 142, die fünfte Leiterbahn 145 sowie die siebte Leiterbahn 147 unterbrochen sind. Dadurch sind der erste Chip 110, der dritte Chip 171 sowie der fünfte Chip 181 nicht mehr kontaktiert. Das Unterbrechen der zweiten Leiterbahn 142 ist zwar nicht zwingend erforderlich, ermöglicht jedoch die Reduzierung von unerwünschten kapazitiven Effekten.
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Anstelle der Anordnung der Chips 110, 120, 171, 172, 181, 182 auf dem Träger 136 können die Chips auch in einem Bauteil angeordnet sein. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Unterseite eines Bauteils 190. Das Bauteil 190 enthält dabei entweder den ersten Chip 110, den dritten Chip 171 und den fünften Chip 181 oder den zweiten Chip 120, den vierten Chip 172 und den sechsten Chip 182. Die Unterseite weist ein erstes Lötpad 191, ein zweites Lötpad 192, ein drittes Lötpad 193 und ein viertes Lötpad 194 auf. Der erste Chip 110 beziehungsweise der zweite Chip 120 ist zwischen dem ersten Lötpad 191 und dem zweiten Lötpad 192 angeordnet. Der dritte Chip 171 beziehungsweise der vierte Chip 172 ist zwischen dem dritten Lötpad 193 und dem zweiten Lötpad 192 angeordnet. Der fünfte Chip 181 beziehungsweise der sechste Chip 182 ist zwischen dem vierten Lötpad 194 und dem zweiten Lötpad 192 angeordnet. Dadurch kann das Bauteil 190 auf die erste Kontaktstelle 151, die zweite Kontaktstelle 152, die fünfte Kontaktstelle 155 und die siebte Kontaktstelle 157 beziehungsweise auf die dritte Kontaktstelle 153, die vierte Kontaktstelle 154, die sechste Kontaktstelle 156 und die achte Kontaktstelle 158 aufgesetzt werden. Das Unterbrechen der Leiterbahnen kann analog zu den 4 und 5 ausgeführt werden.
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7 zeigt eine Draufsicht auf einen zweiten Pixel 130, bei dem ein erster Chip 110 und ein zweiter Chip 120 nicht parallel, sondern in Serie geschaltet sind. Der Pixel 130 weist wiederum eine auf einem Träger 136 angeordnete erste Kontaktbahn 131 auf, die als Anode dient. Ferner ist eine zweite Kontaktbahn 132 auf einer Unterseite oder innerhalb des Trägers 136 angeordnet und aus diesem Grund gestrichelt dargestellt. Eine erste Kontaktstelle 151 ist mit der ersten Kontaktbahn 131 verbunden. Über ein erstes Via 161 ist die zweite Kontaktbahn 132 mit einer zweiten Kontaktstelle 152, einer dritten Kontaktstelle 153 sowie einer vierten Kontaktstelle 154 verbunden. Zwischen der ersten Kontaktstelle 151 und der zweiten Kontaktstelle 152 ist der erste Chip 110 angeordnet. Zwischen der dritten Kontaktstelle 153 und der vierten Kontaktstelle 154 ist der zweite Chip angeordnet. Die erste Leiterbahn 141 bildet also einen ersten Bypass 221, mit dem der zweite Chip 120 kurzgeschlossen ist. Wird zwischen erster Kontaktbahn 131 und zweiter Kontaktbahn 132 eine Spannung angelegt, so leuchtet der erste Chip 110. Falls der erste Chip 110 aufgrund eines internen Kurzschlusses defekt sein sollte, wird die erste Leiterbahn 141 im Bereich des ersten Bypasses 221 durchtrennt, so dass nun der zweite Chip 120 in Betrieb genommen werden kann.
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Der zweite Pixel 130 der 7 enthält weitere, optionale Chips 171, 172, 181, 182. Eine fünfte Kontaktstelle 155 ist mit der ersten Kontaktbahn 131 verbunden. Eine sechste Kontaktstelle 156 und eine siebte Kontaktstelle 157 sind mit einer dritten Leiterbahn 143 und mit einer zweiten Via 162 verbunden. Das zweite Via 162 führt zu einer dritten Kontaktbahn 133. Über ein drittes Via 163 und eine dritte Leiterbahn 143 ist die dritte Kontaktbahn 133 mit einer achten Kontaktstelle 158 verbunden. Zwischen der fünften Kontaktstelle 155 und der sechsten Kontaktstelle 156 ist ein dritter Chip 171 angeordnet. Zwischen der siebten Kontaktstelle 157 und der achten Kontaktstelle 158 ist ein vierter Chip angeordnet. Die zweite Leiterbahn 142, das zweite Via 162 sowie die dritte Kontaktbahn 133 zwischen dem zweiten Via 162 und dem dritten Via 163 bilden einen zweiten Bypass 222, mit dem der vierte Chip 172 kurzgeschlossen ist. Durch Durchtrennen der zweiten Leiterbahn 142 im zweiten Bypass 222 kann der vierte Chip 172 in Betrieb genommen werden. Eine neunte Kontaktstelle 211 ist mit der ersten Kontaktbahn 131 verbunden. Eine vierte Kontaktbahn 134 ist über ein viertes Via 164 und eine vierte Leiterbahn 144 mit einer zehnten Kontaktstelle 212, einer elften Kontaktstelle 213 sowie einer zwölften Kontaktstelle 214 verbunden. Ein fünfter Chip 181 ist zwischen der neunten Kontaktstelle 211 und der zehnten Kontaktstelle 212 angeordnet, ein sechster Chip 182 ist zwischen der elften Kontaktstelle 213 und der zwölften Kontaktstelle 214 angeordnet. Die vierte Leiterbahn 144 bildet einen dritten Bypass 223, mit dem der sechste Chip 182 kurzgeschlossen ist. Durch Durchtrennen der vierten Leiterbahn 144 im dritten Bypass 223 kann der sechste Chip 182 in Betrieb genommen werden.
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8 zeigt eine Draufsicht auf eine Unterseite eines Bauteils 190, welches den ersten Chip 110, den dritten Chip 171 und den fünften Chip 181 oder den zweiten Chip 120, den vierten Chip 172 und den sechsten Chip 182 enthalten kann. Das Bauteil weist sechs Lötpads 195 auf, die auf die erste Kontaktstelle 151, die zweite Kontaktstelle 152, die fünfte Kontaktstelle 155, die sechste Kontaktstelle 156, die neunte Kontaktstelle 211 und die zehnte Kontaktstelle 212 oder die dritte Kontaktstelle 153, die vierte Kontaktstelle 154, die siebte Kontaktstelle 157, die achte Kontaktstelle 158, die elfte Kontaktstelle 213 und die zwölfte Kontaktstelle 214 aufgebracht werden kann.
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9 zeigt eine Draufsicht auf den Pixel 130 der 7, bei dem der erste Bypass 221, der zweite Bypass 222 und der dritte Bypass 223 durchtrennt worden sind. Dadurch sind der zweite Chip 120, der vierte Chip 172 und der sechste Chip 182 in Betrieb genommen worden. Die Bypässe 221, 222, 223 können auch einzeln durchtrennt werden.
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10 zeigt eine Draufsicht auf den Pixel der 9, bei dem zusätzlich eine erste Überbrückung 231 zwischen der ersten Leiterbahn 141 und der ersten Kontaktbahn 131 aufgebracht wurde. Die erste Überbrückung 231 schließt dabei den ersten Chip 110 kurz. Ferner ist eine zweite Überbrückung 232 zwischen der ersten Leiterbahn 141 und der zweiten Leiterbahn 142 aufgebracht worden, die den dritten Chip 171 überbrückt. Eine dritte Überbrückung 233 zwischen der ersten Kontaktbahn 131 und der vierten Leiterbahn 144 überbrückt den fünften Chip 181. Die Überbrückungen 231, 232, 233 können auch einzeln aufgebracht werden.
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Es kann vorgesehen sein, alle Chips 110, 120, 171, 172, 181, 182 in einem Bauteil 190 anzuordnen.
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11 zeigt eine Draufsicht auf Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 eines dritten Pixels 130. Auf einer Oberseite eines Trägers 136 ist eine erste Kontaktbahn 131 angeordnet. Auf einer Unterseite des Trägers 136 oder innerhalb des Trägers 136 ist eine zweite Kontaktbahn 132 angeordnet. Die zweite Kontaktbahn 132 ist über ein erstes Via 161 mit einer ersten Leiterbahn 141 und über die erste Leiterbahn 141 mit einer ersten Kontaktstelle 151 und einer zweiten Kontaktstelle 152 verbunden. Die erste Leiterbahn 141 bildet einen ersten Bypass 221 und schließt die erste Kontaktstelle 151 mit der zweiten Kontaktstelle 152 kurz. Ein auf die erste Kontaktstelle 151, die zweite Kontaktstelle 152 und die dritte Kontaktstelle 153 aufgesetztes Bauteil kann einen ersten Chip 110 zwischen der zweiten Kontaktstelle 152 und der dritten Kontaktstelle 153 sowie einen zweiten Chip 120 zwischen der ersten Kontaktstelle 151 und der zweiten Kontaktstelle 152 enthalten. Die Schaltung der Chips 110, 120 ist dann analog zur Verschaltung der Chips 110, 120 der 7.
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Optional, aber ebenfalls in 11 dargestellt sind weitere Kontaktstellen 154, 155, 156, 157, die der Kontaktierung weiterer Chips dienen können. Eine vierte Kontaktstelle 154 ist über eine dritte Leiterbahn 143 mit einer vierten Kontaktstelle 154 verbunden und über ein zweites Via 162 mit einer dritten Kontaktbahn 134. Die dritte Leiterbahn 143 bildet zwischen der vierten Kontaktstelle 154 und der fünften Kontaktstelle 155 einen zweiten Bypass 222. Eine sechste Kontaktstelle 156 ist über eine vierte Leiterbahn 144 mit einer siebten Kontaktstelle 157 verbunden und über ein drittes Via 163 mit einer vierten Kontaktbahn 134. Die vierte Leiterbahn 144 bildet dabei einen dritten Bypass 223 zwischen der sechsten Kontaktstelle 156 und der siebten Kontaktstelle 157.
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Ein auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 aufgesetztes Bauteil kann dann jeweils zwei identische Chips in Serie beinhalten, die über die erste Kontaktstelle 151, die zweite Kontaktstelle 152 und die dritte Kontaktstelle 153 beziehungsweise die vierte Kontaktstelle 154, die fünfte Kontaktstelle 155 und die dritte Kontaktstelle 153 beziehungsweise sechste Kontaktstelle 156, die siebte Kontaktstelle 157 und die dritte Kontaktstelle 153 kontaktiert sind.
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12 zeigt eine Draufsicht auf eine Oberseite eines Bauteils 190, welches auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 der 11 aufgesetzt werden kann. Das Bauteil 190 enthält eine erste Bauteilkontaktstelle 241 und eine zweite Bauteilkontaktstelle 242, zwischen denen ein zweiter Chip 120 angeordnet ist. Ein erster Chip 110 ist zwischen der zweiten Bauteilkontaktstelle 242 und einer dritten Bauteilkontaktstelle 243 angeordnet. Ein erstes Bauteilvia 251 verbindet die erste Bauteilkontaktstelle 241 mit einer Unterseite des Bauteils 190 und kann so mit der ersten Kontaktstelle 151 verbunden werden. Ein zweites Bauteilvia 252 verbindet die zweite Bauteilkontaktstelle 242 mit der Unterseite des Bauteils 190 und kann so mit der zweiten Kontaktstelle 152 verbunden werden. Ein drittes Bauteilvia 253 verbindet die dritte Bauteilkontaktstelle 243 mit der Unterseite des Bauteils 190 und kann so mit der dritten Kontaktstelle 153 verbunden werden. Dadurch ergibt sich, wenn das Bauteil 190 auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 der 11 aufgesetzt wird, eine zu 7 analoge Kontaktierung des ersten Chips 110 beziehungsweise des zweiten Chips 120. Über den ersten Bypass 221 ist dann der zweite Chip 120 überbrückt.
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Das Bauteil 190 umfasst ferner optional eine vierte Bauteilkontaktstelle 244 und eine fünfte Bauteilkontaktstelle 245. Ein dritter Chip 171 ist zwischen der fünften Bauteilkontaktstelle 245 und der dritten Bauteilkontaktstelle 243 angeordnet. Ein vierter Chip 172 ist zwischen der vierten Bauteilkontaktstelle 244 und der fünften Bauteilkontaktstelle 245 angeordnet. Über ein viertes Bauteilvia 254 ist die vierte Bauteilkontaktstelle 244 mit der vierten Kontaktstelle 154 verbunden, wenn das Bauteil 190 auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 der 11 aufgesetzt ist. Analog ist die fünfte Bauteilkontaktstelle 245 über ein fünftes Bauteilvia 255 mit der fünften Kontaktstelle 155 verbunden.
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Zusätzlich umfasst das Bauteil 190 eine sechste Bauteilkontaktstelle 246 und eine siebte Bauteilkontaktstelle 247. Ein fünfter Chip 181 ist zwischen der siebten Bauteilkontaktstelle 247 und der dritten Bauteilkontaktstelle 243 angeordnet. Ein sechster Chip 182 ist zwischen der sechsten Bauteilkontaktstelle 246 und der siebten Bauteilkontaktstelle 247 angeordnet. Über ein sechstes Bauteilvia 256 ist die sechste Bauteilkontaktstelle 246 mit der sechsten Kontaktstelle 156 verbunden, wenn das Bauteil 190 auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 der 11 aufgesetzt ist. Analog ist die siebte Bauteilkontaktstelle 247 über ein siebtes Bauteilvia 257 mit der siebten Kontaktstelle 157 verbunden.
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13 zeigt eine Draufsicht auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 des dritten Pixels 130, wobei die Bypässe 221, 222, 223 jeweils durchtrennt wurden, um den zweiten Chip 120, den vierten Chip 172 und den sechsten Chip 182 in Betrieb zu nehmen. Es müssen nicht alle Bypässe 221, 222, 223 durchtrennt werden, eine Durchtrennung des ersten Bypasses 221 reicht aus, um den zweiten Chip 120 in Betrieb zu nehmen.
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Der zweite Bypass 222 ist über ein viertes Via 164 und ein fünftes Via 165 und über eine Bypassbahn 224 geführt, wobei die Bypassbahn 224 nicht auf der Oberseite des Trägers 136 angeordnet ist, analog zu beispielsweise der zweiten Kontaktbahn 132.
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Optional, aber ebenfalls in 13 dargestellt ist eine erste Überbrückung 231, die die erste Leiterbahn 141 mit der zweiten Leiterbahn 142 verbindet. Dadurch wird der erste Chip 110 überbrückt. Eine zweite Überbrückung 232 verbindet die dritte Leiterbahn 143 mit der ersten Kontaktbahn 131. Eine dritte Überbrückung 233 verbindet die vierte Leiterbahn 144 mit der ersten Kontaktbahn 131. Ein Aufbringen der dritten Überbrückung ist dadurch möglich, dass der zweite Bypass 222 über die Bypassbahn 224 unterhalb der Oberfläche des Trägers 136 geführt ist.
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14 zeigt eine Draufsicht auf Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158 eines vierten Pixels 130, welcher dem dritten Pixel 130 der 11 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Die dritte Kontaktstelle 153 ist mit der zweiten Leiterbahn mit einer an der Oberseite des Trägers 136 geführten fünften Kontaktbahn 135 verbunden. Eine achte Kontaktstelle 158 ist über eine fünfte Leiterbahn 145 mit der ersten Kontaktbahn 131 verbunden. Der zweite Bypass ist analog zu 13 über ein viertes Via 164, ein fünftes Via 165 und eine Bypassbahn 224 geführt.
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15 zeigt eine Draufsicht auf ein Bauteil 190, welches auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157 des vierten Pixels 130 der 14 aufgesetzt werden kann, und das dem Bauteil 190 der 12 entspricht, sofern im Folgenden keine Unterschiede beschrieben sind. Die dritte Bauteilkontaktstelle 243 ist nur mit dem ersten Chip 110 verbunden, nicht jedoch mit dem dritten Chip 171 und dem fünften Chip 181. Der dritte Chip 171 und der fünfte Chip 181 sind mit einer achten Bauteilkontaktstelle 248 verbunden, welche über ein achtes Bauteilvia 258 mit der achten Kontaktstelle 158 verbunden werden kann. Dadurch können der erste Chip 110 beziehungsweise der zweite Chip 120 über die zweite Kontaktbahn 132 und die fünfte Kontaktbahn 135 mit einer anderen Spannung betrieben werden als die weiteren Chips 171, 172, 181, 182, die über die erste Kontaktbahn 131 und die dritte Kontaktbahn 133 beziehungsweise die vierte Kontaktbahn 134 angesteuert werden können. Wenn der erste Chip 110 und der zweite Chip 120 rot abstrahlen blaues beziehungsweise grünes Licht von den weiteren Chips 171, 172, 181, 182 abgestrahlt wird, ermöglicht dies eine einfachere Ansteuerung der Chips 110, 120, 171, 172, 181, 182.
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16 zeigt die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158 der 14, wobei die Bypässe 221, 222, 223 analog zu 13 durchtrennt sind. Durch die Durchtrennung des ersten Bypasses 221 kann der zweite Chip 120 in Betrieb genommen werden. Durch die Durchtrennung des zweiten Bypasses 222 kann der vierte Chip 172 in Betrieb genommen werden. Durch die Durchtrennung des dritten Bypasses 223 kann der sechste Chip 182 in Betrieb genommen werden. Optional, aber ebenfalls in 16 dargestellt sind eine erste Überbrückung 231 zwischen der ersten Leiterbahn 141 und der zweiten Leiterbahn 142 zur Überbrückung des ersten Chips 110, eine zweite Überbrückung 232 zwischen der dritten Leiterbahn 143 und der ersten Kontaktbahn 131 zur Überbrückung des dritten Chips 171 und eine dritte Überbrückung 233 zwischen der vierten Leiterbahn 144 und der fünften Leiterbahn 145 zur Überbrückung des fünften Chips 181.
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17 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Multipixel-LED-Displays 260. Vier Pixel 130 sind in einem Rechteck angeordnet. Die Pixel 130 entsprechen dabei zunächst den Pixeln wie in 14 beschrieben, wobei das Bauteil 190 der 15 jeweils auf die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158 aufgesetzt ist. Die Kontaktbahnen 131, 132, 133, 134, 135 sind dabei durchgehend über benachbarte Pixel 130 geführt, wobei die erste Kontaktbahn 131 und die fünfte Kontaktbahn 135 für in einer ersten Richtung aneinander angrenzende Pixel 130 durchgehend ausgebildet sind und die zweite Kontaktbahn 132, die dritte Kontaktbahn 133 und die vierte Kontaktbahn 134 für in einer zweiten Richtung aneinander angrenzende Pixel 130 durchgehend ausgebildet sind.
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Im Pixel 130 rechts unten sind der erste Chip 110, der dritte Chip 171 sowie der fünfte Chip 181 als defekt identifiziert worden. Anschließend wurden die die Bypässe 221, 222, 223 bildenden Leiterbahnen durchtrennt, um den zweiten Chip 120, den vierten Chip 172 sowie den sechsten Chip 182 in Betrieb zu nehmen. Ferner wurden die Überbrückungen 231, 232, 233 analog zu 16 aufgebracht, um die defekten Chips 110, 171, 181 zu überbrücken.
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Die Durchtrennung der die Bypässe 221, 222, 223 bildenden Leiterbahnen kann dabei mittels Laserabtragung erfolgen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Bypässe 221, 222, 223 an einer Stelle einen vorgegebenen Mindestabstand zu benachbarten Leiterbahnen aufweisen, damit das mittels Laserabtragung abgetragene Material nicht zu Kurzschlüssen führt. Dieser Mindestabstand kann einen vorgegeben Wert annehmen und beispielsweise zwischen zehn und fünfzig, bevorzugt zwischen zwanzig und fünfundzwanzig Mikrometer betragen.
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Das Erstellen der Überbrückungen 231, 232, 233 kann dabei mittels Aufbringen eines leitfähigen Materials erfolgen, beispielsweise über einen lokalen Aufdampfprozess. Dabei können Masken zum Einsatz kommen, um das leitfähige Material nur auf bestimmte Bereiche aufzubringen.
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Anstelle des vierten Pixels 130 der 14 können auch die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele der Pixel 130 analog zu einen Multipixel-LED-Display 260 zusammengesetzt werden.
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Die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 211, 212, 213, 214 können als Lötpads ausgestaltet sein, wodurch ein einfaches Anbringen der Chips 110, 120, 171, 172, 181, 182 und/oder der Bauelemente 190 mit den Chips 110, 120, 171, 172, 181, 182 ermöglicht wird. Es kann zusätzlich eine isolierende Schicht auf den Träger 136 aufgebracht sein derart, dass die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 211, 212, 213, 214 und die Leiterbahnen 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, sofern im Pixel 130 vorhanden, vom isolierenden Material bedeckt sind und nur die Chips 110, 120, 171, 172, 181, 182 und/oder die Bauelemente 190 aus dem isolierenden Material hervorragen. Die Kontaktstellen 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 211, 212, 213, 214 und die Leiterbahnen 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, sofern im Pixel 130 vorhanden, können als mittels Aufdampfen und/oder galvanischem Aufbringen und/oder Aufdrucken auf den Träger ausgebildete leitende Bereiche ausgeführt sein.
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Multipixel-LED-Displays 260 können aus Kacheln mit einhundert bis vierhundert Pixeln aufgebaut sein. Wenn Kacheln mit sechzehn Pixeln in einer ersten Richtung und achtzehn Pixeln in einer zweiten Richtung verwendet werden, enthält eine Kachel zweihundertachtundachtzig Pixel. Wenn beispielsweise die Produktion eines Pixels mit einer Wahrscheinlichkeit von einem Promille zu einem defekten Pixel führt, ergibt sich aus der Binomialverteilung, dass nur 75 Prozent der Kacheln ohne defekte Pixel produziert werden. Durch das beschrieben Verfahren zum Ersetzen eines ersten Chips eines Mehrpixel-LED-Moduls durch einen zweiten Chip können bei gleicher Wahrscheinlichkeit für einen defekten Pixel über 99,9 Prozent der Kacheln ohne defekte Pixel erzeugt werden. Um eine solche Ausbeute ohne das beschriebene Verfahren zu erzielen müsste die Defektrate unter 3,5 Pixel pro produzierter Million Pixel liegen. Folglich ergeben sich aus dem beschriebenen Verfahren deutliche Kostenvorteile bei der Produktion von Mehrpixel-LED-Modulen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schaltbild
- 101
- Parallelschaltung
- 102
- erster Zweig
- 103
- zweiter Zweig
- 104
- erste Unterbrechungsstelle
- 105
- Serienschaltung
- 106
- Überbrückungszweig
- 107
- Kurzschlusszweig
- 110
- erster Chip
- 120
- zweiter Chip
- 130
- Pixel
- 131
- erste Kontaktbahn
- 132
- zweite Kontaktbahn
- 133
- dritte Kontaktbahn
- 134
- vierte Kontaktbahn
- 136
- Träger
- 141
- erste Leiterbahn
- 142
- zweite Leiterbahn
- 143
- dritte Leiterbahn
- 144
- vierte Leiterbahn
- 145
- fünfte Leiterbahn
- 146
- sechste Leiterbahn
- 147
- siebte Leiterbahn
- 148
- achte Leiterbahn
- 151
- erste Kontaktstelle
- 152
- zweite Kontaktstelle
- 153
- dritte Kontaktstelle
- 154
- vierte Kontaktstelle
- 155
- fünfte Kontaktstelle
- 156
- sechste Kontaktstelle
- 157
- siebte Kontaktstelle
- 158
- achte Kontaktstelle
- 161
- erstes Via
- 162
- zweites Via
- 163
- drittes Via
- 164
- viertes Via
- 165
- fünftes Via
- 171
- dritter Chip
- 172
- vierter Chip
- 181
- fünfter Chip
- 182
- sechster Chip
- 190
- Bauteil
- 191
- erstes Lötpad
- 192
- zweites Lötpad
- 193
- drittes Lötpad
- 194
- viertes Lötpad
- 195
- Lötpad
- 211
- neunte Kontaktstelle
- 212
- zehnte Kontaktstelle
- 213
- elfte Kontaktstelle
- 214
- zwölfte Kontaktstelle
- 221
- erster Bypass
- 222
- zweiter Bypass
- 223
- dritter Bypass
- 224
- Bypassbahn
- 231
- erste Überbrückung
- 232
- zweite Überbrückung
- 233
- dritte Überbrückung
- 241
- erste Bauteilkontaktstelle
- 242
- zweite Bauteilkontaktstelle
- 243
- dritte Bauteilkontaktstelle
- 244
- vierte Bauteilkontaktstelle
- 245
- fünfte Bauteilkontaktstelle
- 246
- sechste Bauteilkontaktstelle
- 247
- siebte Bauteilkontaktstelle
- 248
- achte Bauteilkontaktstelle
- 251
- erstes Bauteilvia
- 252
- zweites Bauteilvia
- 253
- drittes Bauteilvia
- 254
- viertes Bauteilvia
- 255
- fünftes Bauteilvia
- 256
- sechstes Bauteilvia
- 257
- siebtes Bauteilvia
- 258
- achtes Bauteilvia
- 260
- Multipixel-LED-Display
