Advanced PAckaging Intel patentiert Technologie zur Integration von MicroLEDs in Glassubstrat

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In einem kürzlich vom US Patent Office gewährten Patentantrag beschreibt Intel ein Chipgehäuse, in dem MicroLEDs direkt in ein Glassubstrat integriert sind. TGVs liefern Strom und Signale. Als mögliche Anwendungen werden Diagnoseanzeigen, Beleuchtung und optische Verbindungen genannt.

Intel hat ein US-Patent für eine Packaging-Technik erhalten, bei der MicroLEDs direkt in ein Chipgehäuse mit Glassubstrat integriert werden. Die Schutzschrift wurde bereits im September 2022 eingereicht und beschreibt Halbleiter-Dies, die teilweise oder vollständig in das Glas eingebettet werden.

Kern des Konzepts sind Through-Glass Vias, kurz TGVs. Diese leitfähigen Durchkontaktierungen verlaufen durch das Glassubstrat und verbinden die eingebetteten Dies elektrisch mit weiteren Ebenen des Packages. Darüber lassen sich Strom und Signale zu den Halbleitern und den darauf angebrachten MicroLEDs führen.

Je nach Ausführung können die MicroLEDs rotes, grünes und blaues Licht erzeugen. Intel nennt dafür sowohl funktionale als auch optische Anwendungen. Die LEDs könnten beispielsweise bestimmte Betriebs- oder Testzustände anzeigen, Schriftzüge auf der Oberfläche eines Prozessors beleuchten oder als frei gestaltbares Lichtelement in Elektronikprodukten dienen.

TGVs verbinden die Dies durch das Glas

Für die Herstellung sieht das Patent zunächst Bohrungen und Aussparungen im Glassubstrat vor. Diese sollen unter anderem durch Laserbehandlung und anschließendes chemisches Ätzen entstehen. Die Durchkontaktierungen werden danach durch galvanisch abgeschiedenes Kupfer aufgebaut, bevor die mit MicroLEDs bestückten Dies in die vorgesehenen Kavitäten eingesetzt werden.

Auf beiden Seiten des Glases können anschließend Polymer-Packagesubstrate angebracht werden. Siliziumnitrid-Schichten dienen dabei als Verbindung zwischen den Materialebenen. Weitere leitfähige Vias stellen die vertikalen Verbindungen für Stromversorgung und Signalübertragung her. Die MicroLEDs können laut Patent direkt mit dem Halbleiter-Die oder über Nanodrahtstrukturen verbunden sein.

Die Schutzschrift beschränkt sich nicht auf eine einzige Bauform. Intel nennt unter anderem unterschiedliche horizontale und vertikale Anordnungen der Dies sowie reflektierende Strukturen, mit denen das Licht gezielt durch das Glassubstrat nach außen gelenkt werden kann. In einem fertigen Produkt könnten zudem mehrere MicroLED-Arrays innerhalb eines oder mehrerer IC-Packages eingesetzt werden.

Von Statusanzeigen bis zu optischen Verbindungen

Eine vergleichsweise naheliegende Anwendung sind Diagnose- und Testanzeigen. MicroLEDs innerhalb des Packages könnten mit festgelegten Leuchtmustern signalisieren, dass bestimmte Prüfungen abgeschlossen wurden oder ein Fehler erkannt wurde. Zusätzliche LEDs auf der Hauptplatine oder auf anderen Bauteilen wären dafür nicht zwingend erforderlich.

Auch dekorative Anwendungen sind ausdrücklich vorgesehen. Denkbar wären etwa beleuchtete Schriftzüge oder RGB-Effekte direkt auf einem Prozessor. Bei leistungsstarken Chips stellt sich allerdings die Frage nach der Sichtbarkeit: Ein großflächiger Kühlkörper würde die Oberseite des Packages und damit auch dort austretendes Licht verdecken. Solche Lösungen dürften deshalb eine entsprechend angepasste Kühlung oder frei bleibende Bereiche erfordern.

Technisch interessanter könnte langfristig die Nutzung für optische Datenverbindungen sein. Intels Patent beschreibt allerdings keinen fertigen Hochgeschwindigkeits-Interconnect. Einen verwandten Ansatz verfolgt AU Optronics: Das Unternehmen zeigte auf der SEMICON Taiwan 2026 ein MicroLED-basiertes optisches Kommunikationssystem mit Micro-Fotodetektoren und nennt Reichweiten von bis zu zehn Metern als Entwicklungsziel, unter anderem für KI-Rechenzentren. Eine konkrete gemeinsame Umsetzung dieses Ansatzes mit Intel ist bislang nicht bestätigt.

Intel treibt Glassubstrate Richtung Serienfertigung

Glassubstrate spielen in Intels Packaging-Entwicklung bereits seit Jahren eine Rolle. Das Unternehmen forscht seit dem vergangenen Jahrzehnt an Glas als Alternative zu organischen Trägermaterialien und zeigte 2023 erstmals öffentlich entsprechende Substratmuster. Glas soll unter anderem eine höhere Verbindungsdichte und eine bessere Eignung für große, komplexe Chip-Packages ermöglichen.

Auf der NEPCON Japan präsentierte Intel zuletzt ein Engineering-Muster mit einem dicken Glaskern und der hauseigenen Embedded Multi-die Interconnect Bridge, kurz EMIB. Bei der ECTC 2026 folgten weitere Ergebnisse zur Fertigung: Intel zeigte unter anderem einen 24-lagigen Glasaufbau mit kupfergefüllten TGVs und eingebetteten EMIB-Brücken und berichtete über Fortschritte bei der Validierung für eine spätere Großserienproduktion.

Parallel dazu baut Intel sein Umfeld für TGV- und Glassubstrat-Technik aus. Den vorliegenden Berichten zufolge arbeitet das Unternehmen unter anderem mit Lens Technology an Fertigungsprozessen für Durchkontaktierungen und mehrlagige Verbindungen. Zudem gibt es Pläne mit 3D Glass Solutions für eine Glassubstrat-Fertigung in Indien, die langfristig Anwendungen in KI- und HPC-Systemen bedienen soll.

Ob die nun patentierte MicroLED-Technik tatsächlich in kommerziellen Prozessoren oder anderen Intel-Produkten eingesetzt wird, bleibt offen. Ein Patent schützt zunächst eine technische Lösung und ist keine Produktankündigung. Es zeigt jedoch, wie Intel Glassubstrate nicht nur für dichtere elektrische Verbindungen, sondern auch für optoelektronische Funktionen innerhalb künftiger Chip-Packages nutzen könnte.(sg)

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