[发明专利]电子模块及其制造方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及诸如存储设备—尤其是可印刷存储器的电气单元及其制造方法。存储器可在例如低成本RFID、传感器或媒体应用中使用。本发明还涉及制造方法。

背景技术

导体结构可基于印刷在塑料或纸衬底上并在塑料/纸兼容温度下(T＜200℃)烧结的金属纳米粒子悬浮体来形成。这种银的纳米墨(nanoink)可容易地从诸如Cabot公司或Harima公司之类的公司中购买到。除在炉子中烧结外，本领域中还已知激光烧结[N.Bieri等人，Superlattices and Microstructures 35，437(2004).]、UV烧结和微波烧结[J.Perelaer等人，Adv.Mater.18，2101(2006)]。

在提交本申请时还未出版的专利申请第FI 20060697号描述了一种用于烧结纳米粒子系统的改进方法，电烧结。在该方法中，在电处理下纳米粒子系统导电率显著提高。与常规的热烧结相比，电烧结法快速，并可减少衬底和其它周围结构的热负荷。电烧结实现了经烧结的线的导电率的直接在线监测，且它还实现了在烧结期间导体结构的图案化。FI 20060697还描述了电烧结结构的剩余电阻可通过所施加的电处理的边界条件来系统地控制(例如，源阻抗(偏压电阻器)、基于烧结过程传播的动态源调节等)。

S.Sivaramakrishnan等人在Nature Materials(自然材料)6，149(2007)中提出了另一种在带有纳米金属团簇的可印刷聚合物组合物中受控的绝缘体至金属转变的方法。类似的方法在专利申请公开WO 2007/004033A2中揭示。

US 2004/0085797揭示了一种借助于DC电压改变纳米或微粒子的状态的方法。通过位于含有分散粒子的柔性、类似凝胶的层的表面上的电极施加电压，从而粒子沿电场定向排列或形成团簇，该结构的电导率局部增加。该方法不能良好地适用于制造非易失性结构，且不能用于在表面上形成导线。

WO 2005/104226中揭示了一种通过穿过含有纳米粒子的层施加非常高(＞1kV)的电压脉冲来在半导体芯片中制造穿通触点的方法。该方法不能用于在表面上形成导线。

US 2006/159889公开了一种用于电子产品和显示器的多层印刷方法。在该方法中，将电子墨沉积在表面上并使该墨固化。仅在先前层被固化之后，即达到其最终状态之后，进行后续层的沉积。因此，该方法不能够制造例如印刷的可写入存储器。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种新颖的电子模块，具体的是一种存储器元件，其可方便地制造并进行操作。具体地，本发明的目的是提供可印刷存储元件、其中间产物以及使该元件可操作的新颖技术。

本发明的另一个目的是提供一种用于制造模块和模块的实际应用的新颖方法。

本发明是从将在不同条件下进行烧结过程等的两种材料用于构造其中两电极之间的中间层的电导率可通过电相互作用而增加的结构的想法中产生的。具体地，可将具有不同烧结温度的纳米粒子材料用于实现这一结构。如果所述电极的烧结温度被选择为低于中间层的烧结温度，则电极可被方便地烧结而不烧结中间层。中间层随后可用作存储器元件、开关、反熔丝等中的一次写入存储器层。本发明的基本原理还可用于其它的电学领域。

因此，根据本发明的电子模块包括由第一材料形成的至少一个第一材料区和与该第一材料区相邻的至少一个第二材料区，第一材料可借助于电相互作用而在结构上转变以便至少局部地增加其电导率，所述第一材料具有第一转变阈值。根据本发明，第二材料区由第二材料形成，该第二材料也可在结构上转变以便增加其电导率，第二材料具有比第一材料区的转变阈值低的第二转变阈值。

结构转变可通过内部电相互作用(电烧结等过程)或通过外部热辐射增加温度来开始。较佳地，至少所述第一材料的所述结构转变在性质上是永久的。