[發明專利]電子模塊及其制造方法和應用

有效

• 申請號: 200810109982.2
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN101325245A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: T·瑪蒂拉;A·阿拉斯塔洛;M·艾倫;H·瑟帕
• 申請（專利權）人: 芬蘭國立技術研究中心
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24;G11C16/02;G11C11/56;G06K19/07
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 劉佳

技術領域

本發明涉及諸如存儲設備—尤其是可印刷存儲器的電氣單元及其制造方法。存儲器可在例如低成本RFID、傳感器或媒體應用中使用。本發明還涉及制造方法。

背景技術

導體結構可基于印刷在塑料或紙襯底上并在塑料/紙兼容溫度下(T＜200℃)燒結的金屬納米粒子懸浮體來形成。這種銀的納米墨(nanoink)可容易地從諸如Cabot公司或Harima公司之類的公司中購買到。除在爐子中燒結外，本領域中還已知激光燒結[N.Bieri等人，Superlattices?and?Microstructures?35，437(2004).]、UV燒結和微波燒結[J.Perelaer等人，Adv.Mater.18，2101(2006)]。

在提交本申請時還未出版的專利申請第FI?20060697號描述了一種用于燒結納米粒子系統的改進方法，電燒結。在該方法中，在電處理下納米粒子系統導電率顯著提高。與常規的熱燒結相比，電燒結法快速，并可減少襯底和其它周圍結構的熱負荷。電燒結實現了經燒結的線的導電率的直接在線監測，且它還實現了在燒結期間導體結構的圖案化。FI?20060697還描述了電燒結結構的剩余電阻可通過所施加的電處理的邊界條件來系統地控制(例如，源阻抗(偏壓電阻器)、基于燒結過程傳播的動態源調節等)。

S.Sivaramakrishnan等人在Nature?Materials(自然材料)6，149(2007)中提出了另一種在帶有納米金屬團簇的可印刷聚合物組合物中受控的絕緣體至金屬轉變的方法。類似的方法在專利申請公開WO?2007/004033A2中揭示。

US?2004/0085797揭示了一種借助于DC電壓改變納米或微粒子的狀態的方法。通過位于含有分散粒子的柔性、類似凝膠的層的表面上的電極施加電壓，從而粒子沿電場定向排列或形成團簇，該結構的電導率局部增加。該方法不能良好地適用于制造非易失性結構，且不能用于在表面上形成導線。

WO?2005/104226中揭示了一種通過穿過含有納米粒子的層施加非常高(＞1kV)的電壓脈沖來在半導體芯片中制造穿通觸點的方法。該方法不能用于在表面上形成導線。

US?2006/159889公開了一種用于電子產品和顯示器的多層印刷方法。在該方法中，將電子墨沉積在表面上并使該墨固化。僅在先前層被固化之后，即達到其最終狀態之后，進行后續層的沉積。因此，該方法不能夠制造例如印刷的可寫入存儲器。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種新穎的電子模塊，具體的是一種存儲器元件，其可方便地制造并進行操作。具體地，本發明的目的是提供可印刷存儲元件、其中間產物以及使該元件可操作的新穎技術。

本發明的另一個目的是提供一種用于制造模塊和模塊的實際應用的新穎方法。

本發明是從將在不同條件下進行燒結過程等的兩種材料用于構造其中兩電極之間的中間層的電導率可通過電相互作用而增加的結構的想法中產生的。具體地，可將具有不同燒結溫度的納米粒子材料用于實現這一結構。如果所述電極的燒結溫度被選擇為低于中間層的燒結溫度，則電極可被方便地燒結而不燒結中間層。中間層隨后可用作存儲器元件、開關、反熔絲等中的一次寫入存儲器層。本發明的基本原理還可用于其它的電學領域。

因此，根據本發明的電子模塊包括由第一材料形成的至少一個第一材料區和與該第一材料區相鄰的至少一個第二材料區，第一材料可借助于電相互作用而在結構上轉變以便至少局部地增加其電導率，所述第一材料具有第一轉變閾值。根據本發明，第二材料區由第二材料形成，該第二材料也可在結構上轉變以便增加其電導率，第二材料具有比第一材料區的轉變閾值低的第二轉變閾值。

結構轉變可通過內部電相互作用(電燒結等過程)或通過外部熱輻射增加溫度來開始。較佳地，至少所述第一材料的所述結構轉變在性質上是永久的。