CN103995030B - 电化学检测试片的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学检测试片的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；提供一含有金属导体或碳粒子的导电胶体层，并经一印刷流程将该导电胶体层印刷于该基板上；使该导电胶体层经过一清洗程序；提供第一、第二、第三金属层以化学镀方式依序堆栈镀于该导电胶体层表面。可易于制造，有效降低成本，且有效提升电化学检测试片之敏感性以及特异性。

Description

电化学检测试片的制造方法

该申请为分案申请，其原案申请的申请号为201010527358.1、申请日为2010年10月26日、发明名称为“电化学检测试片”。

技术领域

本发明有关一种检测试片的制造方法，特别是关于一种电化学检测试片的制造方法。

背景技术

由于机电技术的发展，在检测生物检体时，大多使用电化学式或是光学式的反应加以侦测。利用前者(电化学)反应的情况，举例而言，在侦测血糖时，以血液样本中的葡萄糖与测试试片上搭载的葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOD)进行氧化还原反应，藉由氧化还原反应中所产生的电子或电流等讯号，以侦测参与反应的葡萄糖含量，藉此换算成血糖浓度。而利用后者(光学)反应的情况，则可以葡萄糖与酵素反应后所造成测试试片的颜色变化，再藉由比色法将颜色变化量换算成血糖浓度。

而目前采用电化学反应的检测试片，由于需要侦测反应中所产生的电子电流等讯号，因此需要有导电电极接收这些讯号，并且传导至测量仪器中进行换算。现有技术的导电电极有在铜质电极镀上镍及钯，或是将银胶印刷后涂上活性碳层以制成电极。由于铜质电极在制作上多利用电镀等方式，将后续的镍与钯镀在铜金属层上，制作成本较高。此外，亦有利用蒸镀或溅镀等方式，将惰性金属(金、铂、钯)直接镀在基板上，后续再使用蚀刻制程将多余部份去除，仅留下需要的电路部份，这种制程则会造成更多的材料耗损，且更提升制造成本。但是使用在印刷好的银胶线路上涂布有活性碳层以制成电极的方式，虽然成本较前述采用电镀或蒸镀溅镀等方式为低，但是所制成的检测试片，较前述采用惰性金属为电极外层的检测试片，在测量时的精准度与稳定度不佳，反而使得品管(QC)上要耗费额外的成本。

发明内容

为克服上述缺点，本发明提供一种电化学检测试片的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；提供一含有金属导体或碳粒子的导电胶体层，并经一印刷流程将该导电胶体层印刷于该基板上；使该导电胶体层经过一清洗程序；提供第一、第二、第三金属层以化学镀方式依序堆栈镀于该导电胶体层表面。

因此，本发明的主要目的是提供一种电化学检测试片的制造方法，由于采用导电胶体，因此易于制造，可有效降低成本。

本发明的另一目的是提供一种电化学检测试片的制造方法，由于是以钯、金或是铂金属形成电极外层，因此可有效提升测量的敏感性以及特异性。

此外，本发明亦提供另一种电化学检测试片的制造方法，包括下列步骤：提供一基板；提供一含有金属导体或碳粒子的导电胶体层，并经一印刷流程将该导电胶体层印刷于该基板上；使该导电胶体层经过一清洗程序，该清洗程序包括下列步骤：经过一电浆程序，去除该导电胶体层的杂质；以及经过一酸洗程序，活化该导电胶体层表面；提供第一、第二、第三金属层以化学镀方式依序堆栈镀于该导电胶体层表面。导电胶体可为铜胶、镍胶、银胶、银碳胶、或是碳胶。第一金属层则是由第VIII族金属组成。第二金属层则由镍组成。而第三金属层是钯、金或是铂金属所组成。

本发明的另一目的是提供一种电化学检测试片的制造方法，由于采用印刷方式将导电胶体印刷于基板上，因此易于制造，可有效降低成本。

本发明的另一目的是提供一种电化学检测试片的制造方法，由于是以钯、金或是铂金属形成电极外层，因此可有效提升测量的敏感性以及特异性。

附图说明

图1A，为本发明第一较佳实施例电化学检测试片示意图。

图1B，为本发明第一较佳实施例电化学检测试片剖面示意图。

图2A，为本发明第二较佳实施例电化学检测试片示意图。

图2B，为本发明第二较佳实施例电化学检测试片剖面示意图。

图3，为本发明之电化学检测试片的制造方法流程图。

【主要组件符号说明】

电化学检测试片 1、2

基板 11、21

导电电极 12、22

导电胶体层 120、220

第一金属层 121、221

第二金属层 122、222

第三金属层 123、223

绝缘层 13、23

反应材料 24

反应区 22a

传导区 22b

连接区 22c

绝缘漆 2201

具体实施方式

由于本发明公开了一种电化学检测试片的制造方法，其中所利用电化学原理及电路印刷技术，已为本领域普通技术人员所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，意在表达与本发明特征有关的含义，并未亦不需要依据实际情形完整绘制，在先说明。

首先，请参考图1A，为本发明第一较佳实施例电化学检测试片示意图。电化学检测试片1包含有基板11以及铺设于基板11之上的导电电极12，在导电电极12上盖设有绝缘层13。其中基板11的材质可以是聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)等生物惰性塑料(bio-inert plastic)材料，亦可采用聚亚酰胺(polyimide)、玻璃纤维板、或是电木板(酚醛树脂)。

请参考图1B，为图1A中电化学检测试片1沿AA连线的剖面示意图。导电电极12的构成，如同图中所示，由基板11向上，依序堆栈有导电胶体层120、第一金属层121、第二金属层122、以及第三金属层123。而导电胶体层120则为含有金属导体或碳粒子的树脂胶体，其材质可以是铜胶(copper paste)、镍胶(nickel paste)、银胶(silver paste)、银碳胶(含有银粒子与碳粒子的树脂胶)、或是碳胶，并且采用印刷方式将导电胶体层120印刷于基板11之上。第二金属层122的材质则采用镍。此外，在印刷导电胶体层120之后，会将印有导电胶体层120的基板10，经过清洗程序，利用电浆(plasma)去除导电胶体的杂质，并且再藉由酸洗程序将导电胶体层120的表面活化，以利后续第一金属层121、第二金属层122以及第三金属层123的制作。

另外，由于导电胶体层120之中的导电材料，如上所述，是使用铜、镍、银、碳，或是银碳胶，因此为了要将第二金属层122的镍以及第三金属层123采用化学镀的方式堆栈上去，第一金属层121的材质则是要使用第VIII族金属，亦即要使用镍(nickel，Ni)、钯(Palladium，Pd)、或是铂(Platinum，Pt)金属；其中又以使用钯的情况，对于后续第二金属层122与第三金属层123的化学镀效果较好。此外，导电胶体层120中所使用的胶体树脂的材质则与印刷上去的基板材质为相同时(例如基板11和导电胶体层120中胶体树脂的材质均是聚乙烯对苯二甲酸酯)，对于后续进行第一金属层121的化学镀的效果较好。此外，导电胶体层120的印刷厚度也会影响第一金属层121的化学镀的结果。

为了要能让电化学反应中所产生的电子顺利地传导到导电电极12，以利后续的讯号测量以及相对应的待测物质浓度换算，第三金属层123的材质是使用钯、金或者铂等具有良好导电性的金属，其中又以使用铂所制成的电化学检测试片1在使用测量的精准度为最佳，且铂本身可以当作触媒，有利于电化学反应的产生。虽然使用铂的效果最佳，但因铂的材料成本较高，因此，在材料成本与试片测量精准度两者的平衡考虑下，也可以采用金做为第三金属层123的材质。

此外，除了如上述第一较佳实施例中所示的，在整条导电电极12中都镀有第一金属层121、第二金属层122以及第三金属层123的情况(亦即是镀在整个导电胶体层120的上面)，也可以依照实际情况，只在导电电极12的部份区域镀上第一金属层121、第二金属层122与第三金属层123。

因此，本发明的第二较佳实施例，亦为一种电化学检测试片。请参考图2A，电化学检测试片2与第一较佳实施例中所述的电化学检测试片1大致相同，亦包含有基板21以及铺设于基板21之上的导电电极22，而在导电电极22上盖设有绝缘层23。与第一较佳实施例不同之处是电化学检测试片2的导电电极22，进一步包含有反应区22a、连接区22c，以及介于反应区22a与连接区22c之间的传导区22b。反应区22a上则涂布有反应材料24，以供与待测物质(未示出)进行电化学反应，藉此产生电子电流等讯号；而在反应区22a所产生的电子电流讯号，是经由传导区22b传导至连接区22c。连接区22c则是电化学反应试片2与测量仪器(未示出)连接的区域。在实际使用时，连接区22c会藉由与测量仪器(未示出)的连接，将电子电流讯号传送至测量仪器中进行运算，藉此换算成待测物质的浓度等信息。

请再参考图2B，为图2A中所示的电化学检测试片2沿BB连线的剖面示意图。如图中所示，在基板21上，则是自反应区22a、传导区22b一直到连接区22c都有印刷有导电胶体层220。而在连接区22c处，在导电胶体层220之上直接盖设有绝缘层23。而在反应区22a处，则是自导电胶体层220起依序堆栈有第一金属层221、第二金属层222以及第三金属层223。

此外，可根据实际需求，将依序堆栈的第一金属层221、第二金属层222以及第三金属层223设置于连接区22c处；或是更进一步地将第一金属层221、第二金属层222以及第三金属层223设置在反应区22a与连接区22c两处。

上述设计即是在电化学反应试片2中，并非如同第一较佳实施例中是沿着整条导电胶体层220都镀有第一金属层221、第二金属层222以及第三金属层223。由于反应区22a是涂布有反应材料24，待测物质(未图示)与反应材料24进行电化学反应后所产生的电子或电流，需要传导至反应区22a的导电电极22上，因此此处需要有良好导电性的导体金属，藉此降低阻抗以及导电电极22的信噪比(Signal/Noise Ratio)，以增进电化学反应试片2在测量上的敏感性(sensitivity)以及特异性(specificity)。此外，由于连接区22c的导电电极22是需要将电子或电流等讯号传送至测量仪器中进行运算，因此此处使用具有良好导电性的导体金属，亦有助于增进电化学反应试片2在测量上的敏感性以及特异性。

因此，在制作时，可以在基板21印刷上导电胶体层220，经过电浆清洗以及酸洗程序后，在传导区22b处的导电胶体层220喷上或涂上一层绝缘漆2201。藉此，让传导区22b处的导电胶体层220在后续的化学镀制程中，不会再与化学镀所使用的反应溶液接触，使得传导区22b处的导电胶体层220不再镀上金属层，可以有效节省第一金属层221、第二金属层222与第三金属层223中所需的惰性金属(例如金、铂、钯)用量，以降低制造成本。

此外，第二较佳实施例中所述的基板21、导电胶体层220、第一金属层221、第二金属层222以及第三金属层223，其材质以及较佳的配置状态则与第一较佳实施例中所述大致相同，在此不再重复赘述。

本发明进一步提供第三较佳实施例，其结构与第一较佳实施例相同，故请参考图1A与图1B。本发明中的第三较佳实施例所提供的电化学检测试片11包含有基板11以及铺设于基板11之上的导电电极12，在导电电极12上盖设有绝缘层13。而导电电极12的构成，则由基板11向上，依序堆栈有导电胶体层120、第一金属层121、第二金属层122、以及第三金属层123。

导电胶体层120可为铜胶、镍胶、银胶、银碳胶，或是碳胶所组成，且导电胶体层120是经由印刷流程印刷于基板11上。第一金属层121则是由第VIII族金属组成，并且是经将印刷有导电胶体层120的基板11经过电浆清洗与酸洗程序后，再经过化学镀方式镀于导电胶体层120上。第二金属层122则由镍组成。而第三金属层123是钯、金或是铂金属所组成。而第二金属层122与第三金属层123同样地是经过化学镀方式分别镀于在第一金属层121与第二金属层122之上。此外，第一金属层121则是将印刷有导电胶体层120且经过电浆清洗与酸洗程序的基板11，浸泡到含有第VIII族金属离子的电解液中，控制电解的温度、时间以及电解液中的第VIII族金属的离子浓度以及电解液的pH值在适当范围，将第一金属层121镀在导电胶体层120上。而第二金属层122与第三金属层123的化学镀方式，则与第一金属层121的化学镀方式类似，只是在将第二金属层122镀到第一金属层121之上时，是将已经镀上第一金属层121的基板11浸泡到含有镍离子的电解液中，而第三金属层123镀在第二金属层122上时则将已经镀上第二金属层122的基板11浸泡到含有是钯、金或是铂离子的电解液中，并且控制电解的温度、时间以及电解液中要镀上去的金属离子浓度以及电解液的pH值在适当范围。

请继续见图3，为本发明之电化学检测试片1及2的制造方法流程图，包括步骤31～36。详述如下。

步骤31：提供一基板11，基板11的材质可以是聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚碳酸酯(PC)等生物惰性塑料(bio-inert plastic)材料，亦可采用聚亚酰胺(polyimide)、玻璃纤维板、或是电木板(酚醛树脂)。

步骤32：提供一含有金属导体或碳粒子的导电胶体层120，并经一印刷流程将该导电胶体层120印刷于该基板上，其中导电胶体层120所使用之材质与基板材质相同可使后续步骤效果较好。

步骤33：使导电胶体层120经过一清洗程序，清洗程序包括下列步骤：经过一酸洗程序，活化导电胶体层120表面。另外清洗程序可进一步包含经过一电浆程序步骤，去除导电胶体层120的杂质。经清洗程序可有利后续步骤进行。

步骤34：将一第一金属121化学镀于该导电胶体层表面，第一金属121为第VIII族金属，亦即要使用镍(nickel，Ni)、钯(Palladium，Pd)、或是铂(Platinum，Pt)金属；其中又以使用钯的情况，对于后续步骤进行。

步骤35：将一第二金属122化学镀于第一金属121上，第二金属122为镍。

步骤36：将一第三金属123化学镀于第二金属122上，第三金属123的材质是使用钯、金或者铂等具有良好导电性的金属，其中又以使用铂所制成的电化学检测试片1在使用测量的精准度为最佳，且铂本身可以当作触媒，有利于电化学反应的产生。

需注意的是，本发明之第二实施例的电化学检测试片2的制造方法，乃根据前述步骤31～33执行，并在进行步骤34之前，进一步包含将一绝缘漆2201覆盖于导电胶体层220之传导区22b的步骤，藉此，让传导区22b处的导电胶体层220在后续的化学镀制程中，不会再与化学镀所使用的反应溶液接触，使得传导区22b处的导电胶体层220不再镀上金属层。之后再依序进行步骤34～36，使得第一到第三金属层221、222、223依序堆栈在导电胶体层220的反应区22a及连结区22c上。进行步骤36之后可继续将一绝缘层23设置在导电胶体层220之传导区22b上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利权利；同时以上的描述，对于本领域普通技术人员应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求中。

Claims (4)

1.一种电化学检测试片的制造方法，包括下列步骤：

提供一基板，该基板材质为一第一树脂胶体；

提供一导电胶体层，该导电胶体层为一含有金属导体或碳粒子的第二树脂胶体，其中，该第二树脂胶体材质与该第一树脂胶体材质相同，并经一印刷流程将该导电胶体层印刷于该基板上；

使该导电胶体层经过一清洗程序，该清洗程序包括下列步骤：

经过一电浆程序，去除该导电胶体层的杂质；以及

经过一酸洗程序，活化该导电胶体层表面；

将一第一金属化学镀于该导电胶体层表面，该第一金属为第VIII族金属；

将一第二金属化学镀于该第一金属上，该第二金属为镍；以及

将一第三金属化学镀于该第二金属上，该第三金属为钯(Pd)、金(Au)以及铂(Pt)其中之一。

2.根据权利要求1所述的电化学检测试片的制造方法，其特征在于,经过该酸洗程序后，更将一绝缘漆，覆盖于该导电胶体层的一区域上，并将该第一金属化学镀于覆盖有该绝缘漆的该导电胶体层的该区域以外的区域上。

3.根据权利要求2所述的电化学检测试片的制造方法，其特征在于,该绝缘漆的覆盖方式为喷漆或涂覆其中之一。

4.根据权利要求2所述的电化学检测试片的制造方法，其特征在于,提供一绝缘层，设置于该绝缘漆上。