射频识别芯片制造方法技术

本发明专利技术提出一种可印刷全聚合物射频识别芯片及其制造方法，其以导电高分子或纳米金属（金或银）墨水经打印或印刷而成电极和接点，以铁电高分子聚（偏氟乙烯－三氟乙烯）共聚物［Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）］为电介质，组装全部基于聚合物的信息存储器，其“电路”可以用导电材料直接“印刷”在聚合物薄层上，同时天线也由导电墨水直接打印或印刷而成，摆脱了传统无机晶体管制造中必须使用的真空过程和刻蚀技术，极大地简化了组装工艺，可以进行大规模连续生产，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种射频识别芯片及其制造方法，特别是有关于一种改 进存储芯片的低成本射频识别芯片。
技术介绍
射频识别(RF-ID)由于在物流，零售，公共交通，生产过程管理及军 事等方面的广阔应用，被认为是最有发展前途的信息技术之一。许多国家 和地区以及国际跨国公司都在加速推动射频识别技术的研发和应用进程。传统的射频识别芯片采用的是硅芯片，而硅芯片的信息存储系统是将 数据储存于单晶硅和多种金属、绝缘材料等制成的电路中，电路在硅片上 形成二维阵列。利用光刻技术，通过曝光和选择性刻蚀等诸多步骤，将掩膜版上设计好的图形转移到硅片上。步骤繁多，工艺复杂，加工时间长。 随着存储系统技术的发展，基于溶液的沉积和直接打印技术在功能材 料的上应用，提供了一种新的制造电子器件的可能性，例如有机场效应晶 体管(FET)，可以应用于低成本，大面积的柔性电子器件。因此基于溶液 沉积的铁电薄膜的随机存取信息存储器(FeRAM)受到越来越多的关注，因 为这类系统的记忆特性是即使电源断开，记忆状态并不消失或改变，只在 存储或读取数据时需要电源。早期的铁电随机存取技术主要是采用基于铁 电陶瓷薄膜的铁电随机存储技术，在硅基体上沉积铁电陶瓷薄膜，硅作为 栅极，而铁电陶瓷薄膜和金属电极作为源极和漏极。但对铁电陶瓷薄膜技 术的研究仅是一些基础方面的研究，未能取得可大规模应用的突破。后来出现有以PZT[Pb(Zr，Ti)03]为电介质的铁电随机存储芯片，如日 本富士通以及韩国三星等公司的1T/1C架构的手机芯片，然后PZT电介质中的铅(Pb)的毒性和PZT必须在高温(通常在100(TC以上)加工限制了它的进一步发展。目前的射频识别芯片是硅芯片，价格高，严重制约了射频识别技术的 进一步推广和应用。因此，开发低成本的基于铁电随机存取芯片的射频识 别芯片成为一种发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种射频识别芯片的制造方法，其制造工艺简 单，成本较低。根据上述目的，本专利技术提出一种射频识别芯片的制造方法，首先在塑 料基片上涂布导电高分子材料形成底电极；待干燥后在底电极上涂布铁电 聚合物；涂布完铁电聚合物后先在室温干燥，然后在烘箱中退火；待铁电 聚合物冷却至室温后，在铁电聚合物上涂布上电极，然后在大气中干燥； 在基片上周围用导电墨水印刷天线。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中在塑料基片上涂布导电 高分子材料形成底电极是通过调节导电高分子溶液配方在塑料基片上印 刷电极线。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中在塑料基片上涂布导电 高分子材料形成底电极是在塑料基片上涂布导电高分子薄膜。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中在底电极上涂布的铁电 聚合物是在己涂布有底电极的塑料基片上印刷铁电聚合物薄膜。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中在底电极上涂布的铁电 聚合物为聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)，其中偏氟乙烯与三氟乙烯的单体摩尔比 为90: 10 50: 50。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中在底电极上涂布的铁电 聚合物的步骤还包括在聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)溶解在溶剂中后过滤溶液 以除去机械杂质的步骤。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中在烘箱中退火的步骤中退火温度为120 150 °C，退火时间为10 60分钟。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中上电极与底电极材料相 同，均由导电高分子制成。根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中上电极用印刷的方法印 制到铁电聚合物上，上电极材料以商品导电聚苯胺(芬兰Panipol公司生产) 配制。 '根据本专利技术的射频识别芯片的制造方法，其中印刷天线的导电墨水为 导电高分子墨水或适于印刷或打印的金属或前体溶液。本专利技术以导电高分子或纳米金属(金或银)墨水经打印或印刷而成电极 和接点，以铁电高分子聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)共聚物为电介质，组装全部 基于聚合物的信息存储器，其电路可以用导电材料直接印刷在聚 合物薄层上，同时天线也由导电墨水直接打印或印刷而成，摆脱了传统无 机晶体管制造中必须使用的真空过程和刻蚀技术，极大地简化了组装工 艺，可以进行大规模连续生产，降低了生产成本。附图说明图1是本专利技术的射频识别芯片结构示意图。 图2是本专利技术含操作电路的射频识别芯片结构示意图。 图3是本专利技术的射频识别芯片的记忆单元的详细结构示意图。 图4是本专利技术的射频识别芯片的制造方法流程图。 图5A是本专利技术的射频识别芯片的记忆单元的铁电性能的极化性能测 试图。图5B是本专利技术的射频识别芯片的记忆单元的铁电性能的老化性能测 试图。具体实施例方式请参阅图l所示，其为依据本专利技术的可印刷全聚合物射频识别芯片io的结构示意图。其包括基体ll、设置于基体11上的芯片单元12以及设置于芯片单元12周围的天线13。请参阅图2所示，其中该射频识别芯片10的芯片单元12包括记忆单元 21和操作电路22，其中操作电路22可以在记忆单元21所在平面的下方或同 一平面的外侧。请参阅图3所示为本专利技术射频识别芯片10的记忆单元21的详细结构示 意图。其中记忆单元21包括底层的底电极31、形成于底电极31上的铁电聚 合物32以及形成于铁电聚合物32上的上电极33。请参阅图4所示，其为本专利技术射频识别芯片10的记忆单元21的制造方法流程图，其包括如下步骤步骤41:首先在光滑平整的塑料基片上涂布导电高分子材料以形成 底电极(BE)。其中涂布导电高分子材料，可以是使用水溶性聚苯胺， 通过调节溶液配方，在塑料基片上印刷电极线。线宽在50微米，间隔在 50至100微米。线的末端加宽。也可以用适合于印刷或打印的金属或前 体溶液。在光滑平整的塑料基片上，如聚丙烯腈(PAN)，聚对苯二甲酸 乙二醇酯(PET),涂布上导电高分子薄膜，如聚苯胺PANi，聚吡咯Ppy， 聚乙撑二氧噻吩(PEDOT),等作为底电极。步骤42:待己涂布有底电极的塑料基片干燥后，在已涂布有底电极的 塑料基片上印刷铁电聚合物。其中该铁电聚合物为铁电聚合物聚(偏氟乙 烯-三氟乙烯)(P(VDF/TrFE))。其中偏氟乙烯与三氟乙烯的单体摩尔比范 围为卯10 50: 50，在本实施例中采用摩尔比为70: 30的比例。其涂布 的方法为将铁电聚合物聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)溶解于溶剂中，溶剂有DMF, 环己烷，二乙基碳酸酯等。在本实施例中的溶解浓度为100ml溶剂溶解5g 聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)。在聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)完全溶解后还包括过滤溶液以除去机械杂 质的步骤，其中过滤器孔径在0.1到0.45微米之间。然后利用溶解有聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)的溶剂在已涂布有底电极的 塑料基片上涂布铁电聚合物聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)，即印刷形成铁电聚合 物薄膜。步骤43:将涂布有铁电聚合物聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)的塑料基片现在室温干燥，然后在烘箱中退火。其中退火温度为120 150 °C，退火时间为 10~60分钟。步骤44:待铁电聚合物冷却至室温后，在铁电聚合物上涂布上电极。其中在本实施例中上电极的材料与底电极的材料相同。上电极的图案可用 喷墨打印的方法印制到聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)薄膜上。利用一种普通的 办公室喷墨打印机，将墨盒中原来的普通墨水取出并彻底清洗墨盒，装进导电高分子油墨进行打印即可。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频识别芯片的制造方法，其特征在于包括如下步骤：首先在塑料基片上涂布导电高分子材料形成底电极；待干燥后在底电极上涂布铁电聚合物；涂布完铁电聚合物后先在室温干燥，然后在烘箱中退火；待铁电聚合物冷却至室温后，在铁电聚合物上涂布上电极；然后在大气中干燥；最后在基片上印刷天线。

【技术特征摘要】
1.一种射频识别芯片的制造方法，其特征在于包括如下步骤首先在塑料基片上涂布导电高分子材料形成底电极；待干燥后在底电极上涂布铁电聚合物；涂布完铁电聚合物后先在室温干燥，然后在烘箱中退火；待铁电聚合物冷却至室温后，在铁电聚合物上涂布上电极；然后在大气中干燥；最后在基片上印刷天线。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于在塑料基片上涂布导电高分 子材料形成底电极的步骤是通过调节导电高分子溶液配方在塑料基片上 印刷电极线。3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于在塑料基片上涂布导电高 分子材料形成底电极的步骤是在塑料基片上涂布导电高分子薄膜。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于在底电极上涂布的铁电聚合物的步骤是在已涂布有底电极的塑料基片上印刷铁电聚合物薄膜。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于在底电极上涂布的铁电聚合物为聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)，其中偏氟乙烯与三氟乙烯的单体摩尔比为90: 10 50: 50。6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于在底电极上涂布的铁电聚合物的步骤还包括在聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)溶解在溶剂中后过滤溶液以 除去机械杂质的步骤。7. 如权利要求l所述的方法，其特征在于在烘箱中退火的步骤中退火温度为120 150 °C，退火时间为10 60分钟。...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海生，
申请(专利权)人：徐海生，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]