(57)【要約】【課題】構造が簡単な印刷法で形成が可能な情報記録部材を提供すること。【解決手段】基板１０２と、前記基板上に設けられた一つ以上の下部配線１０３と、前記下部配線上に印刷法で設けられた複数の導電性バンプ１０４と、前記基板と前記下部配線と前記導電性バンプとを覆うように設けられた絶縁層１０５と、前記下部配線と交差し前記導電性バンプに重なるように前記絶縁層上に設けられた一つ以上の上部配線１０６とを備えることを特徴とする情報記録装置。【選択図】図１
2010251630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板上に設けられた下部電極と、下部電極上に設けられた導電性バンプと、基板上に導電性バンプを覆うように設けられた絶縁層と、絶縁層上で、導電性バンプの直上に設けられた上部電極とを備えたことを特徴とする情報記録素子。
【請求項２】
前記バンプが、導電性微粒子を含むことを特徴とする請求項１記載の情報記録素子。
【請求項３】
前記導電性微粒子の平均粒径が１μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項２記載の情報記録素子。
【請求項４】
前記導電性バンプの１０点平均表面粗さＲｚが０．５μｍ〜５μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の情報記録素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか記載の情報記録素子を含む情報記録装置。
【請求項６】
複数の上部配線と、上部配線と交差する複数の下部配線とを有し、前記上部配線及び前記下部配線が交差する箇所に請求項１ないし４のいずれか記載の情報記録素子が接続されていることを特徴とする情報記録装置。
【請求項７】
基板上に下部配線を形成する工程と、
下部配線上に導電性バンプを形成する工程と、
導電性バンプを覆うように基板上に絶縁層を形成する工程と、
上部配線を絶縁層上で導電性バンプの直上となるように形成する工程と、
を有する情報記録装置の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁層が塗布法で形成されることを特徴とする請求項７記載の情報記録装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁層がフィルム状のホットメルト接着剤を加熱圧着することで形成されることを特徴とする請求項７記載の情報記録装置の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性バンプが導電性微粒子を含むペーストをスクリーン印刷することにより形成されることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか記載の情報記録装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気的に情報を記録させることができる情報記録装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フレキシブル化、軽量化、低コスト化などの観点から、電子デバイスを印刷法で製造する試みが盛んであり、有機ＥＬや電子ペーパなどの駆動回路や電子タグなどへの応用が期待されている。電子デバイスには情報の記録が必要なものがあり、例えば電子タグには固体を識別するための情報が記録されている。
【０００３】
情報記録素子を塗布法を用いて製造する例としては、電極間に可溶性の強誘電性高分子材料を塗布形成した有機強誘電メモリなどが研究されている（特許文献１）。この有機強誘電メモリは書き込みも可能であるが、特殊な材料やプロセスが必要であり製造は容易ではない。
【０００４】
また回路の導通状態により情報を記録する不揮発性の情報記録素子として、ヒューズＲＯＭ、アンチヒューズＲＯＭなどがある。ヒューズＲＯＭは導通状態の素子に対してレーザ等で回路を切断することにより非導通化し、記録するものである。しかし、ヒューズＲＯＭは、非導通化にレーザ等の装置が必要であり、電子タグ等の多数の不特定固体に書き込むことは困難である。一方、アンチヒューズＲＯＭは、絶縁状態の回路を導通化し、記録するものであり、電圧の印加によって絶縁層に絶縁破壊を生じさせて導通化することができることから、書込みが容易である。しかしこれらの素子はいずれも絶縁層に無機材料を用いて真空成膜法により形成されものであり、塗布法やラミネート法などの、真空装置を用いない製造方法で作製できるものではないことから、フレキシブル化、軽量化、低コスト化などに不向きであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５３２９５号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８５９８号公報
【特許文献３】特開２００８−５２７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような問題を鑑みて、簡単な構造で製造が容易な情報記録素子及び情報記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、基板と、基板上に設けられた下部電極と、下部電極上に設けられた導電性バンプと、基板上に導電性バンプを覆うように設けられた絶縁層と、絶縁層上で、導電性バンプの直上に設けられた上部電極とを備えたことを特徴とする情報記録素子である。
また請求項２に記載の発明は、前記バンプが、導電性微粒子を含むことを特徴とする請求項１記載の情報記録素子である。
また請求項３に記載の発明は、前記導電性微粒子の平均粒径が１μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項２記載の情報記録素子である。
また請求項４に記載の発明は、前記導電性バンプの１０点平均表面粗さＲｚが０．５μｍ〜５μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の情報記録素子である。
また請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか記載の情報記録素子を含む情報記録装置である。
また請求項６に記載の発明は、複数の上部配線と、上部配線と交差する複数の下部配線とを有し、前記上部配線及び前記下部配線が交差する箇所に請求項１ないし４のいずれか記載の情報記録素子が接続されていることを特徴とする情報記録装置である。
また請求項７に記載の発明は、基板上に下部配線を形成する工程と、下部配線上に導電性バンプを形成する工程と、導電性バンプを覆うように基板上に絶縁層を形成する工程と、上部配線を絶縁層上で導電性バンプの直上となるように形成する工程と、を有する情報記録装置の製造方法である。
また請求項８に記載の発明は、前記絶縁層が塗布法で形成されることを特徴とする請求項７記載の情報記録装置の製造方法である。
また請求項９に記載の発明は、前記絶縁層がフィルム状のホットメルト接着剤を加熱圧着することで形成されることを特徴とする請求項７記載の情報記録装置の製造方法である。
また請求項１０に記載の発明は、前記導電性バンプが導電性微粒子を含むペーストをスクリーン印刷することにより形成されることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか記載の情報記録装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導電性バンプを用いた簡単な構造で情報記録素子を実現することができ、さらに印刷法等の塗布法やラミネート法等を用いて情報記録装置を容易に製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る情報記録装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ間の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について図面を用い説明するが、各図は模式図であり、各部材の縮尺や構成は発明の効果を示す範囲で任意である。
【００１１】
本発明の情報記録装置１００の平面図を図１に示した。また図１におけるＡ−Ｂ間での断面図を図２に示す。本発明の情報記録装置１００は、情報記録素子のアレイで構成され、本発明の情報記録素子は基板１０２上に設けられた下部電極１０３と、下部電極１０３上に設けられた導電性バンプ１０４と、基板１０２上に導電性バンプ１０４を覆うように設けられた絶縁層１０５と、絶縁層１０５上で、導電性バンプ１０４の直上に設けられた上部電極１０６とを備える。下部電極１０３及び上部電極１０６は、図１に示されるように、同時に他の素子又は回路と接続する下部配線１０３及び上部配線１０６とを構成している。あるいは、配線および電極パターンを別途設けても良い。すなわち、各情報記録素子は、下部配線１０３に接続して設けられた下部電極と、上部配線１０６に接続して設けられた上部電極とを有する構成としても良い。
【００１２】
図１の情報記録装置１００の例では複数の情報記録素子のアレイが形成され、各情報記録素子は下部配線１０３と交差し導電性バンプ１０４に重なるように絶縁層１０５上に設けられた一つ以上の上部配線１０６とを備えている。図１の情報記録装置は下部配線が２本、上部配線が２本、下部配線と上部配線が交差する４箇所に情報記録素子が設けられたものであるが（４ビット）、これに限られない。必要な記録容量に応じた数で設けることができる。
【００１３】
情報の書き込みは、選択された一の下部配線１０３と上部配線１０６の間に電圧（書込み電圧）を印加することで、前記選択された下部配線１０４と上部配線１０６に接続された情報記録素子の導電性バンプ１０４と上部電極間の絶縁層部分において絶縁破壊を生じさせ、前記選択された下部配線１０４と上部配線６の導通をとることでなされる。すなわち、所定位置の情報記録素子の下部電極と上部電極間の導通の有無として情報が記録される。
【００１４】
情報の読み取りは、例えば書込み電圧以下の導電性バンプ１０４部分において絶縁破壊を生じさせない電圧を所定位置の情報記録素子の下部電極と上部電極間に印加し、導通の有無を判断することでなされる。
【００１５】
なお情報記録装置１００の構成及び書き込み・読み取り方法は上記の様態に限られず、従来公知のアンチヒューズ型情報記録装置の構成、方法を適宜適用することができる。例えば特許文献２に記載されるように書込み電圧を安定させるためのダイオードやトランジスタを組み込んでも良い。
【００１６】
絶縁破壊が生じる印加電圧はある程度小さい必要がある。絶縁破壊が生じる電圧は、導電性バンプ１０４の表面形状や導電性バンプ上の絶縁層１０５の厚さに依存する。バンプ表面が適度な凹凸を有する場合、バンプの突起部へ電界が集中することで、絶縁破壊が生じる電圧は小さくなり、絶縁層上で絶縁破壊される領域を限定することができる。また、バンプ上の絶縁層が薄いほど、絶縁破壊が生じる電圧は小さくなる。
【００１７】
導電性バンプ１０４の表面形状は、１０点平均粗さＲｚが０．５μｍから５μｍの間であることが好ましい。１０点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４により定義されている。Ｒｚが０．５μｍより小さいと、前記電界集中の効果が十分に得られない。一方、５μｍより大きいと、書込み電圧を印加する前に下部電極と上部電極の短絡が問題となる。
【００１８】
表面凹凸を有する導電性バンプ１０４は、導電性微粒子を含む材料を用い印刷法で形成することができる。印刷法は各種公知の方法を用いることができるが、厚膜印刷に適したスクリーン印刷や凹版印刷が好ましい。導電性微粒子としてはＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉの金属粉など各種公知のものを用いることができる。
【００１９】
導電性微粒子は、平均粒径が１μｍ〜５μｍの粒子を含むことが好ましい。平均粒径が１μｍ以下のみの場合、バンプ表面に必要な凹凸を形成することができない。一方、５μｍ以上のみの場合は、バンプの解像性の低下やバンプ印刷時にスクリーン版詰まりなどの問題が生じるおそれがある。
【００２０】
基板１０２は、ソーダライムガラス、石英、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの各種公知のものから耐熱性などを考慮して適宜選択して用いることができる。
【００２１】
本発明の各種配線（上部配線１０３および下部配線１０６）に用いられる材料は、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属、ＩＴＯ等の透明導電膜、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリアニリンなどの導電性高分子、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属コロイド粒子を分散させた溶液、Ａｇなどの金属粒子を導電材料として用いたペースト等を用いることができる。各種電極の形成方法は、例えば真空蒸着法やスパッタリング法などのドライプロセスや、スクリーン印刷法、反転オフセット印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法などの印刷法を用いることができる。
【００２２】
絶縁層１０５はスピンコート、ディップコート、フレキソ印刷などの各種塗布法で形成することができる。用いられる材料は各種公知のものが可能であり、ＳｉＯ２、ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３、ＢａＴｉｘＺｒ１−ｘＯ３などの無機系の材料、ポリエステル／メラミン樹脂ペースト、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリスチレン、シアノエチルプルランなどの有機系の材料を用いることができる。
【００２３】
絶縁層１０５は絶縁性のフィルム状のホットメルト接着剤を加熱圧着することでも形成可能である。ホットメルト接着剤とは、室温では固体状でタック性がないが、加熱により液状となり流動性を示し、冷却すると元の固体に戻る性質をもった接着剤である。ホットメルト接着剤は前述の塗布方法で必要となる乾燥プロセスが不要であり、また、塗布方法でしばしば問題となるインクのヌレ性の問題が発生しないという利点がある。
【００２４】
ホットメルト接着剤は、ゴム系ホットメルト、オレフィン系ホットメルト、ＥＶＡ系ホットメルト、アクリル系ホットメルト、ポリアミド系ホットメルト、ポリウレタン系ホットメルトなどの材料が挙げられるが、必要な絶縁性を有する材料であれば特に限定されることなく用いられる。
【００２５】
ホットメルト接着剤の形態としてはバルク状やフィルム状があるが、本発明ではフィルム状のものが用いられる。フィルム状ホットメルト接着剤とは、フィルム状支持体にホットメルト接着剤を数μｍ〜数百μｍの厚みで塗布形成したものである。
【００２６】
ホットメルト接着剤の加熱圧着方法としては熱ラミネーションが好適に用いられる。熱ラミネーションにおいてホットメルト接着剤が流動することで、バンプ１０４の頂部のホットメルト接着剤の厚さが非常に薄くなり、絶縁破壊に必要な電圧を効果的に小さくすることができる。
【００２７】
絶縁層１０５の厚さは特に限定されるものではなく、前記バンプの形状や表面粗さ、所望の書込み電圧などを考慮し最適化される。
【００２８】
上記各構成要素を順に形成することで本発明の情報記録素子及び情報記録装置を作製することができる。
【００２９】
まず基板１０２上に下部配線１０３を形成し、次に下部配線１０３上に導電性バンプ１０４を形成する。下部配線１０３に形成された下部電極上に導電性バンプ１０４を形成しても良い。下部電極は下部配線１０３と同時にパターン形成することができることから、ここでは下部電極も含めて下部配線１０３としている。
【００３０】
次に、絶縁層１０５を基板１０２上に導電性バンプ１０４を覆うように形成する。前述のように、塗布法やホットメルト接着剤の加熱圧着方法を用いれば、導電性バンプ１０４の頂部で絶縁層１０５の膜厚が薄くなることから、絶縁破壊に必要な電圧を小さくすることができる。特に導電性バンプの高さよりも（平面基板での）絶縁層の膜厚が薄い場合には、効果的に書込み電圧を下げることができる。
【００３１】
次に上部配線１０６を絶縁層上で導電性バンプの直上となるように形成する。上部配線１０３に接続した上部電極を形成し、当該上部電極を導電性バンプの直上に配置するようにしても良い。上部電極は上部配線１０６と同時にパターン形成することができる。上部電極部も含めて上部配線１０６とする。
【００３２】
以上の工程で本発明の情報記録装置を作製することができる。むろん各工程間には適宜別の工程を加えることもできる。例えば塗布法を用いて配線、バンプ、絶縁層を形成する場合には、乾燥、熱処理を工程ごとに、あるいは形成後に行うことができる。なおホットメルト接着剤を絶縁層形成に用いる場合には、上部配線１０６の熱処理温度はホットメルト接着剤の溶融温度よりも小さいことが好ましい。溶融温度以上に加熱すると、上部配線材料がホットメルト接着剤に入り込んで導通してしまうおそれがある。
【００３３】
このように、本発明の情報記録装置の製造方法によれば、印刷法により導電性バンプ１０６を形成でき、さらに塗布法やラミネート法で絶縁層１０５を形成できることから製造が容易である。また、各製造工程で真空製膜せずに作製することも可能であることから、フレキシブル化、軽量化、低コスト化が可能である。
【実施例】
【００３４】
本実施例では本発明の情報記録装置（下部配線数：１０、上部配線数：１０、配線幅／ピッチ：５０μｍ／３００μｍ、バンプ数：１００、バンプサイズ／ピッチ：１００μ／３００μｍ）及びその製造方法の一例を示す。
【００３５】
まず、基板１０２として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム（帝人デュポン製）を準備した。次に、基板１０２にナノＡｇインキを反転オフセット印刷法で印刷した後、１８０℃で１時間の熱処理を行い、下部配線１０３を形成した。
【００３６】
次に、下部配線１０３上に銀ペースト（住友電気工業製、ＡＧＥＰ３０１Ｘ）をスクリーン印刷した後、１８０℃で３０分間の熱処理を行い、バンプ１０４（高さ１５μｍ、１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）＝１．０μｍ）を形成した。
【００３７】
次に、基板１０２、下部配線１０３および導電性バンプ１０４を覆うように、フィルム状のＥＶＡ系ホットメルト接着剤（５μｍ厚）を熱ラミネートし（温度：１５０℃、線圧：６Ｋｇ／ｃｍ、速度：２０ｍｍ／ｓ）、絶縁層１０５を形成した。
【００３８】
次に、銀ペースト（味の素ファインテクノ製、商品名「ＣＡ−４２」）をスクリーン印刷し、９０℃で３０分間の熱処理を行い、上部配線１０６を形成し、情報記録装置１００を得た。
【００３９】
得られた情報記録装置１００において、任意に選択した上部電極の端部と下部電極の端部に０．１Ｖの電圧を印加したところ、全て導通は認められなかった。続いて３Ｖの電圧を印加すると全て導通し、絶縁破壊による書込みが可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の情報記録装置の応用としては、例えば電子タグに個体識別情報を記録するためのメモリなどが考えられる。
【符号の説明】
【００４１】
１００・・・情報記録装置
１０２・・・基板
１０３・・・下部配線（下部電極）
１０４・・・バンプ
１０５・・・絶縁層
１０６・・・上部配線（上部電極）
【図１】
2010251630.tif 000003
【図２】
2010251630.tif 000004