整合式离子感测器制造技术

本发明专利技术是一种整合式离子感测器，所述整合式离子感测器是令一基板的表面具有一工作电极组以及一参考电极组，所述工作电极组包括一设置于基板表面的离子选择性电极、一与所述离子选择性电极电连接的导线以及覆盖于部分离子选择性电极和导线的阻绝层，所述参考电极组包括一设置于所述基板表面的参考电极、一与所述参考电极电连结的导线、覆盖于部分导线的阻绝层以及一设置于所述基板表面的外罩体，所述外罩体形成有一供液体流入外罩体内的交换界面，且所述外罩体内部填充有电解液；通过将参考电极与工作电极同时设置于同一基板上，使得使用者在操作上更为简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种离子感测器，尤其是一种同时将工作电极以及参考电极 设置于一基板上，以縮小空间且方便操作者使用的整合式离子感测器。
技术介绍
电位分析法是一种藉由测量待测液中所解离的离子产生的电位，判断待 测液的离子浓度以判别酸碱度等性质的方法。电位的测量需要有两个电极， 其一是提供测量电位参考的电极， 一般称为参考电极(或称参比电极)，其电极 反应是可逆的，以迅速建立热力学平衡电位，以具有能够供仪器测量的稳定 电位，常用的参考电极有甘汞电极和银-氯化银电极，但因银-氯化银电极可在高于6crc的系统中使用，所以使用范围较甘汞电极更广，而成为目前最佳的参考电极；而另一则是与待测液反应的工作电极(或称指示电极)，藉由参考电 极和工作电极，与待测液中的离子形成回路，而产生电位差，因此由电位差 的大小即可判读待测液的酸碱度。请参看图6所示，传统的离子感测器是采用玻璃电极，其包括一参考电 极管41、 一工作电极管42以及连结所述电极41, 42并显示电位差的显示器 43，该参考电极管41于端部具有一液态连接性介面(如多孔性陶瓷材料)411， 而内部填充有氯化钾导电液412，并设有一甘汞电极或银-氯化银电极413，该 工作电极管42外侧包覆一保护层421,并于端部露出一球状的感应玻璃膜 422，而内部则填充有氯化钾导电液423，且设有一氯化银电极424。然而，由于这种传统的离子感测器体积大，而且又是以易碎的玻璃所制 成，因此在使用上非常不方便，再者，在使用时还要特别注意工作电极管42 的感应玻璃膜422表面不可有油渍、刮痕或其他脏污，以免降低电极的敏感4度，而影响测量值的准确性。有鉴于此，即发展出更便于使用的离子感测器，如美国第4，857，166号专 利，并请参看图7所示，其是包括一感测盒体50以及一感测仪60，该感测盒 体50包括一本体51以及一突出部52，该本体51内部具有两参考电极片，其 一为传统玻璃参考电极片薄膜53所组成，以及另一则为MgF2或CaF2薄膜所 组成的参考电极片54，以将待测液滴在所述电极片53， 54上而进行反应，以 减少参考电极的体积及提高测量的稳定度，该突出部52具有由该本体51内 部所延伸而出的两参考电极片53,54，而该感测仪60具有一插孔61、 一电路 板(图中未示)以及一显示萤幕62，该插孔61是接受该感测盒体50的突出部 52，以检测所述参考电极片53，54，并由电路板将其检测到的信号转换为数值 显示于该显示萤幕62。然而，这种整合式的离子感测器需使用两参考电极片53,54，以提高测量 的稳定度。再请参看美国第6，964，734号专利，并参看图8所示，其是揭露一整合式 的参考电极，其包括一基板70，并于该基板70表面形成有一电极连接部71, 且该电极连接部71的上表面部分涂布有绝缘膜72，以露出电极连接部71的 末端，而于近该基板70 —端处形成有与该电极连接部71连接的电极73以及 遮罩住该电极73的半圆形多孔性高分子保护层74，该高分子保护层74内填 充有电解液75，而该高分子保护层74朝异于该电极连接部71的方向延伸有 一交换界面76。此种整合式离子感测器具有縮小的体积，具有易于携带及运 送的优点。然而，这些整合式的离子感测器是一参考电极，虽然，减少参考电极体 积和可直接与感测盒体50接合的优点，但，在测量时尚须额外使用一工作电 极，所以操作不便。再者，电解液75填充的空间仅在半圆形多孔性高分子保 护层74内，因此所获得的数值可能会有不够准确的问题。
技术实现思路
本专利技术人有鉴于既有整合式离子感测器仅有参考电极，而无设置工作电 极，所以需额外使用一工作电极，而增加操作上的复杂性，因此经过了长期 的研究以及反复的试验之后，终于专利技术出此整合式离子感测器。本专利技术的目的是在于提供一种同时将工作电极以及参考电极设置于一基 板上，以縮小空间且方便操作者使用的整合式离子感测器。为达上述目的，本专利技术的整合式离子感测器，其是令一基板的表面具有 一工作电极组以及一参考电极组；该工作电极组包括一离子选择性电极、 一导线以及阻绝层，该离子选择 性电极是设置于该基板的表面，而该导线是经由连接线与该离子选择性电极 连结，而该阻绝层是覆盖于部分离子选择性电极、连接线和导线，以确保反 应信号是由离子选择性电极经连接线传递至导线；该参考电极组包括一参考电极、 一导线、阻绝层以及一外罩体，该参考 电极是设置于该基板的表面，而该导线是直接与该参考电极电连结，而该阻 绝层是覆盖于部分参考电极及导线，以确保反应信号是经由该参考电极传递 至导线，该外罩体是设置于该基板表面，以遮罩该参考电极、导线以及阻绝 层，且该外罩体连通有一供液体进出外罩体内的交换界面(junction)，且该外罩体内部填充有电解液。较佳的是，该基板可为聚酯(PET)基板、聚甲基乙烯酸甲酯(PMMA)基板 或其他高分子材料、印刷电路板(PCB)、玻璃基板(glass)、硅晶片(silicon wafer)等。较佳的是，该离子选择性电极是离子敏感场效晶体管(ISFET)、延伸栅极 场效晶体管(EGFET)、氧化铟锡(ITO)镀膜芯片、二氧化锡(Sn02)镀膜芯片等。较佳的是，该导线可为银、铜、金、铝或其合金的金属导电材料，亦可 为多晶硅、碳、氧化铟锡等半导体材料。较佳的是，该连接线可藉由导电胶、导电胶带或其他如铝、铜、金、银 或其合金等金属连接线连接导线。较佳的是，该工作电极组或参考电极组的阻绝层是如环氧树脂胶或紫外线硬化胶(UV胶)的非导电胶等绝缘材料，也可为二氧化硅(SiO。、氮化硅(SiN) 等半导体材料，或可为外罩体结构的一部份。 较佳的是，该参考电极为氯化银(AgCl)。较佳的是，该交换界面是以多孔性材质所制成，最佳的是具有均匀孔洞 以及良好亲水性的多孔性材质，其可为如聚氯乙烯(PVC)等多孔性高分子材 料、如分子筛等多孔性陶瓷、多孔性金属如铝等易于产生多孔性孔洞的金属、 多孔性微机电材料或毛细纤维等，该交换界面位置可在外罩体或基板上，供液 体进出外罩体内。较佳的是，该外罩体是以塑胶如聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、丙烯腈树脂 (ABS)、亦可使用陶瓷等非导电性材料所制成的结构。较佳的是，该电解液是氯化钾(KC1)、氢氯酸(HC1)或其他于所属领域中具 有通常知识者可知的电解液。其中，该基板具有二表面，该工作电极组和参考电极组可分别设置于该 基板的相对两面，也可二者皆设置于该基板的同一表面。藉由本专利技术所提供的结构，可让参考电极与工作电极同时设置于同一基 板上，使得使用者在操作上更为简便。附图说明图1是本专利技术一实施例的侧面剖视图。图2是本专利技术一实施例的工作电极组的立体图。图3是本专利技术另一实施例的侧面剖视图。图4是本专利技术另一实施例的参考电极组的立体图。图5是本专利技术又一实施例的俯视图。图6是既有采用玻璃电极的离子感测器的示意图,图7是既有离子感测器的立体图。图8是既有整合式离子感测器的侧面剖视图。附图标号基板10离子选择性电极21 近端221 阻绝层23 间隔25 参考电极31 近端321 阻绝层33交换界面341， 343和344参考电极管41导电液412工作电极管42感应玻璃膜422氯化银电极424感测盒体50突出部52工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整合式离子感测器，其特征在于，所述整合式离子感测器是令一基板的表面具有一工作电极组以及一参考电极组；　　　　所述工作电极组包括一离子选择性电极、一导线以及阻绝层，所述离子选择性电极是设置于所述基板的表面，而所述导线是经由连接线与所述离子选择性电极连结，而所述阻绝层是覆盖于部分离子选择性电极、连接线和导线，以确保反应信号是由离子选择性电极经连接线传递至导线；　　　　所述参考电极组包括一参考电极、一导线、阻绝层以及一外罩体，所述参考电极是设置于所述基板的表面，而所述导线是直接与所述参考电极电连结，而所述阻绝层是覆盖于部分参考电极及导线，以确保反应信号是经由所述参考电极传递至导线，所述外罩体是设置于所述基板表面，以遮罩所述参考电极、导线以及阻绝层，且所述外罩体连通有一供液体进出外罩体内的交换界面，且所述外罩体内部填充有电解液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：萧夐，马国栋，
申请(专利权)人：中研应用感测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]