WO2009003776A1 - Verfahren zum herstellen einer aus leitfähigen polymeren bestehenden speicherstruktur - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer aus leitfähigen polymeren bestehenden speicherstruktur Download PDF

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conductive state
memory structure
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electrically conductive
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Arved HÜBLER
Thoralt Franz
Michael Otto
Tino Zillger
Sten Meinhold
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Evonik Degussa Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
    • G11C17/14—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a memory structure, which is printed in the form of a line sequence of electrically conductive polymers on a substrate and a subsequently encodable memory structure in the form of a
  • DE 100 45 192 A1 relates to a data storage based on organic material and used in combination with an organic integrated circuit.
  • the description of the data memory can via so-called
  • the conductor can be locally short-circuited by an electric current or a voltage and thus destroyed by overheating, but these methods have the disadvantage that that in this case the substrate can be affected by, for example, bumps, blackening or the like arise.
  • the invention is therefore based on the object of enabling a subsequent coding of a memory structure in the form of a line sequence without damaging the substrate used.
  • Form of a line sequence of electrically conductive polymers is printed on a substrate, the memory structure is first prefabricated by coding areas are provided in the line sequence, which can be brought from an electrically conductive state to an electrically non-conductive state for subsequent encoding, then selected
  • Coding ranges in the subsequent coding depending on store information transferred by contactless coupled high-frequency high voltage and / or UV light from an electrically conductive state to an electrically non-conductive state.
  • Reading speed and thus the passage is controlled by power adjustment of the high voltage generator.
  • the application of high-frequency high voltage can be carried out through the substrate.
  • the invention relates to a subsequently encodable memory structure in the form of a line sequence of electrically conductive polymers, wherein in the line sequence coding areas are provided, which are to be retrofitted
  • Coding can be brought from an electrically conductive state to an electrically non-conductive state in which coding areas are formed so that they in the subsequent coding depending on the information to be stored by contactless coupled high-frequency high voltage or by UV light from an electrically conductive state can be converted into an electrically non-conductive state.
  • UV light also allows the partial destruction of the polymer chains, whereby a targeted change in electrical conductivity from "non-conductive" to "adjustable resistance” can take place.
  • the coupled high-frequency high voltage is preferably in a frequency range of 1-100 kHz and in a voltage range of 1-20 kV.
  • the subsequent coding is performed by means of capacitive coupling.
  • a suitably designed mask is used, which covers the regions of the structure which are not to be coded.
  • a particularly cost-effective production of the subsequently encodable memory structure results when the electrically conductive polymers are printed on the substrate by means of a mass printing process, such as letterpress, gravure or planographic printing processes.
  • a mass printing process such as letterpress, gravure or planographic printing processes.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a memory structure before the subsequent coding
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the memory structure according to FIG. 1 after coding
  • FIG. 1 is a schematic representation of a memory structure before the subsequent coding
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the memory structure according to FIG. 1 after coding
  • FIG. 1 is a schematic representation of a memory structure before the subsequent coding
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the memory structure according to FIG. 1 after coding
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the memory structure according to FIG. 1 after coding
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a further memory structure before the subsequent coding
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the memory structure according to FIG. 3 after the coding
  • Fig. 5 is a schematic plan view in the subsequent coding means
  • Fig. 6 is a schematic sectional view in the subsequent coding by means of UV light and
  • Fig. 7 is a schematic representation of the subsequent coding by means of contactless coupled high-frequency high voltage.
  • FIG. 1 shows a memory structure 1 according to a first exemplary embodiment. It is in the form of a line sequence 2 of electrically conductive
  • the line sequence 2 has a multiplicity of lines which, in the exemplary embodiment shown, each have two coding regions 4 which can be brought from an electrically conductive state into an electrically non-conductive state for subsequent coding.
  • the coding regions 4 are also made of electrically conductive polymers and are formed in the form of bottlenecks of the line.
  • a substrate in particular a flexible substrate, in particular a film or
  • the line sequence 2 with the coding regions 4 (bottlenecks) is printed on the substrate 3, wherein in particular a mass printing method, such as letterpress, gravure or planographic printing methods, are used.
  • Coding areas 4 transferred as a function of the information to be stored by contactless coupled high-frequency high voltage and / or UV light from an electrically conductive state to an electrically non-conductive state.
  • a correspondingly subsequently encoded memory structure is shown by way of example in FIG.
  • the coding regions of the line sequence 2 need not necessarily be formed by bottlenecks, as shown in FIG.
  • the subsequently encodable memory structure 1 'according to FIG. 3 consists of a line sequence 2' in which the lines are the same over the entire length
  • Such a mask 5 with recesses 6, 7 is shown above a corresponding memory structure 1 'in FIGS. 5 and 6.
  • UV light 8 which reaches the memory structure 1 'via the recesses 6 or 7, the coding region 4' is then transferred from the conductive to the non-conductive state.
  • Fig. 7 the coding is schematically illustrated by means of contactless coupled high frequency high voltage.
  • the coupling is expediently carried out capacitively via electrodes 9, 10.
  • a high-voltage source 11 then provides the high-frequency high voltage, the height and the duration of the energy input depending on the structure of the coding region 4.
  • the high voltage is in the frequency range 1-100 kHz and in a voltage range of 1-20 kV.
  • the coding regions could initially also be pretreated by means of UV light such that the coding regions have a higher
  • the subsequently encodable memory structure 1, 1 'after printing the line sequence is provided with at least one additional layer for covering the line sequence.
  • Memory element can then be coded subsequently in the manner described above.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Speicherstruktur, die in Form einer Liniensequenz aus elektrisch leitfähigen Polymeren auf ein Substrat gedruckt wird, wobei die Speicherstruktur zunächst vorgefertigt wird, indem Codierungsbereiche in der Liniensequenz vorgesehen werden, die zur nachträglichen Codierung von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand gebracht werden können, und anschließend ausgewählte Codierungsbereiche bei der nachträglichen Codierung in Abhängigkeit der zu speichernden Information durch kontaktlos eingekoppelte hochfrequente Hochspannung und/oder durch UV-Licht von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand überführt werden.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER AUS LEITFAHIGEN POLYMEREN BESTEHENDEN SPEICHERSTRUKTUR
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Speicherstruktur, die in Form einer Liniensequenz aus elektrisch leitfähigen Polymeren auf ein Substrat gedruckt wird sowie eine nachträglich codierbare Speicherstruktur in Form einer
Liniensequenz aus elektrisch leitfähigen Polymeren.
Die DE 100 45 192 Al betrifft einen Datenspeicher, der auf organischem Material basiert und der in Kombination mit einer organischen integrierten Schaltung eingesetzt wird. Die Beschreibung des Datenspeichers kann über sogenannte
„fusable links" erfolgen, insbesondere durch Lasereinstrahlung, chemische Behandlung oder mechanische Behandlung. Es wird außerdem auch erwähnt, dass die Leiterbahn durch einen elektrischen Strom bzw. eine Spannung lokal kurzgeschlossen und damit durch Überhitzung zerstört werden kann. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass hierbei dass Substrat in Mitleidenschaft gezogen werden kann, indem beispielsweise Beulen, Schwärzungen oder dergleichen entstehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine nachträgliche Codierung einer Speicherstruktur in Form einer Liniensequenz zu ermöglichen ohne dass das verwendete Substrat beschädigt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Speicherstruktur, die in
Form einer Liniensequenz aus elektrisch leitfähigen Polymeren auf ein Substrat gedruckt wird, wird die Speicherstruktur zunächst vorgefertigt, indem Codierungsbereiche in der Liniensequenz vorgesehen werden, die zur nachträglichen Codierung von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand gebracht werden können, um anschließend ausgewählte
Codierungsbereiche bei der nachträglichen Codierung in Abhängigkeit der zu speichernden Information durch kontaktlos eingekoppelte hochfrequente Hochspannung und/oder UV-Licht von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand zu überführen.
Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen hat sich gezeigt, dass eine kontaktlos eingekoppelte Hochspannung oder eine Bestrahlung durch UV-Licht eine sehr wirkungsvolle Möglichkeit zur Zerstörung der Leitfähigkeit von elektrisch leitfähigen Polymeren darstellt, wobei es insbesondere möglich ist, die Leistung so einzustellen, dass es zu keiner nennenswerten, insbesondere keiner schädlichen Erwärmung des Substrates kommt. Es besteht dadurch insbesondere auch die
Möglichkeit leicht entzündliche Substrate, wie Folie oder Papier zu verwenden.
Hochfrequente Hochspannung hat den weiteren Vorteil, dass die
Lesegeschwindigkeit und damit der Durchlauf durch Leistungsanpassung des Hochspannungsgenerators steuerbar ist. Außerdem kann die Beaufschlagung mit hochfrequenter Hochspannung durch das Substrat hindurch erfolgen.
Mit UV-Licht ist eine variable Strahlendosis bzw. -dauer durch Verwendung von Masken möglich. Es besteht zudem die Möglichkeit der Mikrostrukturierung kleinster elektrisch leitfähiger Strukturen und es kommt zu keinen optischen
Beeinträchtigungen der Substrate bzw. der Strukturen .
Weiterhin betrifft die Erfindung eine nachträglich codierbare Speicherstruktur in Form einer Liniensequenz aus elektrisch leitfähigen Polymeren, wobei in der Liniensequenz Codierungsbereiche vorgesehen sind, die zur nachträglichen
Codierung von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand gebracht werden können, bei der Codierungsbereiche derart ausgebildet sind, dass sie bei der nachträglichen Codierung in Abhängigkeit der zu speichernden Information durch kontaktlos eingekoppelte hochfrequente Hochspannung oder durch UV-Licht von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand überführt werden können. UV-Licht ermöglicht außerdem das partielle Zerstören der Polymerketten, wodurch eine zielgerichtete Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von „nicht leitend" bis „einstellbarer Widerstand" erfolgen kann.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Die eingekoppelte hochfrequente Hochspannung liegt vorzugsweise in einem Frequenzbereich von 1-100 kHz und in einem Spannungsbereich von 1-20 kV.
Vorzugsweise wird die nachträgliche Codierung mittels kapazitiver Kopplung durchgeführt. Bei der nachträglichen Codierung mittels UV-Licht wird beispielsweise eine entsprechend ausgebildete Maske verwendet, welche die nicht zu codierenden Bereiche der Struktur abdeckt.
Eine besonders kostengünstige Herstellung der nachträglich codierbaren Speicherstruktur ergibt sich dann, wenn die elektrisch leitfähigen Polymere mittels eines Massendruckverfahrens, wie Hoch-, Tief- oder Flachdruckverfahren, auf das Substrat aufgedruckt werden. Als Substrat kann dabei insbesondere eine Folie oder
Papier verwendet werden.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Speicherstruktur vor der nachträglichen Codierung, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Speicherstruktur gemäß Fig. 1 nach der Codierung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Speicherstruktur vor der nachträglichen Codierung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Speicherstruktur gemäß Fig. 3 nach der Codierung,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht bei der nachträglichen Codierung mittels
UV-Licht,
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung bei der nachträglichen Codierung mittels UV-Licht und
Fig. 7 eine schematische Darstellung der nachträglichen Codierung mittels kontaktlos eingekoppelter hochfrequenter Hochspannung.
In Fig. 1 ist eine Speicherstruktur 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Sie ist in Form einer Liniensequenz 2 aus elektrisch leitfähigen
Polymeren auf ein Substrat 3 gedruckt.
Die Liniensequenz 2 weist eine Vielzahl von Linien auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils zwei Codierungsbereiche 4 aufweisen, die zur nachträglichen Codierung von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand gebracht werden können. Die Codierungsbereiche 4 bestehen ebenfalls aus elektrisch leitfähigen Polymeren und sind in Form von Engstellen der Linie ausgebildet.
Als Substrat kommt insbesondere ein flexibles Substrat, insbesondere eine Folie oder
Papier in Betracht. Bei der Herstellung der nachträglichen Speicherstruktur 1 gemäß Fig. 1 wird die Liniesequenz 2 mit den Codierungsbereichen 4 (Engstellen) auf das Substrat 3 gedruckt, wobei insbesondere ein Massendruckverfahren, wie Hoch-, Tief- oder Flachdruckverfahren, zur Anwendung kommen.
Bei der nachträglichen Codierung werden anschließend ausgewählte
Codierungsbereiche 4 in Abhängigkeit der zu speichernden Information durch kontaktlos eingekoppelte hochfrequente Hochspannung und/oder UV-Licht von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand überführt. Eine entsprechend nachträglich codierte Speicherstruktur ist in Fig. 2 beispielhaft dargestellt.
Die Codierungsbereiche der Liniensequenz 2 müssen jedoch nicht notwendigerweise durch Engstellen gebildet werden, wie das in Fig. 1 dargestellt ist. So besteht die nachträglich codierbare Speicherstruktur 1 ' gemäß Fig. 3 beispielsweise aus einer Liniensequenz 2' bei der die Linien über die gesamte Länge jeweils die gleiche
Breite aufweisen. Zur Codierung einer derartigen Speicherstruktur 1 ' wird zweckmäßigerweise UV-Licht in Verbindung mit einer geeigneten Maske eingesetzt, wobei die Maske im Bereich der zu codierenden Codierungsbereiche entsprechende Aussparungen aufweist. Auf diese Weise kann die nachträglich codierbare Speicherstruktur 1 ' in die codierte Speicherstruktur gemäß Fig. 4 überführt werden.
In den Fig. 5 und Fig. 6 ist eine derartige Maske 5 mit Aussparungen 6, 7 über einer entsprechenden Speicherstruktur 1 ' dargestellt. Mittels UV-Licht 8, welches über die Aussparungen 6 bzw. 7 auf die Speicherstruktur 1 ' gelangt, wird dann der Codierungsbereich 4' vom leitfähigen in den nicht leitfähigen Zustand überführt.
In Fig. 7 ist die Codierung mittels kontaktlos eingekoppelter hochfrequenter Hochspannung schematisch dargestellt. Die Einkopplung erfolgt dabei zweckmäßigerweise kapazitiv über Elektroden 9, 10. Eine Hochspannungsquelle 11 stellt dann die hochfrequente Hochspannung bereit, wobei die Höhe und die Dauer des Energieeintrages von der Struktur des Codierungsbereichs 4 abhängt. Zweckmäßigweise liegt die Hochspannung im Frequenzbereich 1-100 kHz und in einem Spannungsbereich von 1-20 kV.
Im Rahmen der Erfindung könnten die Codierungsbereiche zunächst auch mittels UV-Licht derart vorbehandelt werden, dass die Codierungsbereiche einen höheren
Widerstand aufweisen, um dann anschließend die ausgewählten Codierungsbereiche mit einer kontaktlos eingekoppelten hochfrequenten Hochspannung zu beaufschlagen.
Bei der nachträglichen Codierung ist darauf zu achten, dass das Substrat 3 lokal nicht über dessen Zündtemperatur erhitzt wird.
Es ist durchaus auch denkbar, dass die nachträglich codierbare Speicherstruktur 1, 1 ' nach dem Drucken der Liniensequenz noch mit wenigstens einer zusätzlichen Schicht zum Abdecken der Liniensequenz versehen wird. Das so entstandene
Speicherelement kann dann nachträglich in der oben beschriebenen Art und Weise codiert werden.
Bei der Verwendung einer kontaktlos eingekoppelten hochfrequenten Hochspannung bzw. UV-Licht kommt dabei zu einer Änderung in der Morphologie der Polymere bis hin zu einer chemischen Zersetzung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Speicherstruktur (1, 1 '), die in Form einer Liniensequenz (2, 2') aus elektrisch leitfähigen Polymeren auf ein Substrat (3) gedruckt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherstruktur (1, 1 ') zunächst vorgefertigt wird, indem Codierungsbereiche (4, 4') in der Liniensequenz vorgesehen werden, die zur nachträglichen Codierung von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand gebracht werden können, und anschließend ausgewählte Codierungsbereiche (4, 4') bei der nachträglichen Codierung in Abhängigkeit der zu speichernden Information durch kontaktlos eingekoppelte hochfrequente Hochspannung und/oder durch UV-Licht (8) von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand überführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eingekoppelte hochfrequente Hochspannung im Frequenzbereich von 1 bis 100 kHz und in einem Spannungsbereich von 1 bis 20 kV liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierungsbereiche (4) als Engstellen gedruckt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherstruktur (1, 1 ') einschichtig auf das Substrat (3, 3') aufgedruckt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträgliche Codierung mittels kapazitiver Kopplung erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträgliche
Codierung mittels UV-Licht (8) erfolgt, wobei eine entsprechend ausgebildete Maske verwendet wird, welche die nicht zu codierenden Bereiche der Speicherstruktur abdeckt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der nachträglichen Codierung die Codierungsbereiche (4') mittels UV-Licht (8) derart vorbehandelt werden, dass die Codierungsbereiche einen höheren Widerstand aufweisen, um dann anschließend ausgewählte Codierungsbereiche mit einer kontaktlos eingekoppelten hochfrequenten Hochspannung zu beaufschlagen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Polymere mittels eines Massendruckverfahrens, insbesondere mittels Hoch-, Tief- oder Flachdruck, auf das Substrat (3, 3') aufgedruckt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (3, 3') eine Folie verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat (3, 3') Papier verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3, 3') bei der nachträglichen Codierung lokal nicht über die Zündtemperatur erhitzt wird.
12. Nachträglich codierbarere Speicherstruktur (1, 1 ') in Form einer Liniensequenz
(2, 2') aus elektrisch leitfähigen Polymeren auf einem Substrat,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Liniensequenz Codierungsbereiche (4, 4') vorgesehen sind, die zur nachträglichen Codierung von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand gebracht werden können, wobei die Codierungsbereiche derart ausgebildet sind, dass sie bei der nachträglichen Codierung in Abhängigkeit der zu speichernden Information durch kontaktlos eingekoppelte hochfrequente Hochspannung oder durch UV- Licht von einem elektrisch leitfähigen Zustand in einen elektrisch nicht leitfähigen Zustand überführt werden können.
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