CN106687804A - 电化学传感器和封装以及相关方法 - Google Patents
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Abstract
一些实施例包括电化学传感器。电化学传感器具有包括基板、多个电极、电耦合到多个电极的多个内部接触件的盖子元件、被配置为耦合到盖子元件的基底元件，以及电解质元件。基底元件包括传感器腔、位于基底元件的外表面处的多个外部接触件，以及包括多个信号通信线路的多个信号通信通道，并且电解质元件位于传感器腔中。当盖子元件耦合到基底元件时，多个电极位于传感器腔中、多个电极与电解质元件电解连通、多个内部接触件位于传感器腔中，并且多个内部接触件通过多个信号通信线路电耦合到多个外部接触件。还公开了相关传感器和方法的其它实施例。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年7月24日提交的美国临时专利申请No.62/028,543的权益。
另外，本申请是于2014年6月27日提交的美国非临时专利申请No.14/317,222的部分继续申请。美国非临时专利申请No.14/317,222是于2013年1月14日提交并于2014年8月5日作为美国专利No.8,795,484发布的美国非临时专利申请No.13/740,327的部分继续申请。美国非临时专利申请No.13/740,327是于2010年11月24日提交的美国非临时专利申请No.12/953,672的分案。
美国非临时专利申请No.14/317,222、美国非临时专利申请No.13/740,327、美国非临时专利申请No.12/953,672和美国临时专利申请No.62/028,543中每一个的全部内容通过引用被结合于此。
技术领域
本发明一般而言涉及电化学传感器和封装，更具体而言涉及电化学气体传感器和封装以及相关方法。
背景技术
自20世纪70年代以来，电化学电池已被用于检测有毒气体，例如，用于基础设施(诸如建筑物和停车场)的固定位置仪器以及在运输中使用的便携式安全和检查装备。例如，参见Stetter,J.R.，“Instrumentation to Monitor Chemical Exposure in theSynfuel Industry”，Annals American Conf.of Governmental and IndustrialHygienists，11，225-269，(1984)。由于它们在低检测水平、选择性、线性和功率要求下的准确度，这些传感器在环境监视应用中可能是期望的。工业级电化学电池能够使得每个客户花费超过25美元，甚至在没有任何电子器件的情况下几百美元，甚至在大量制造时也是如此。这种成本可以显著地增加气体监视器和检测器的成本，并且可以使制造商几乎没有成本有效的选择来创建超便宜但高性能的气体检测器。例如，用于感测一氧化碳并且在可能对生命或健康有害的过量浓度的一氧化碳(CO)的存在下触发警报的高质量、精确的设备目前可用于许多工业应用，但是这种设备对于在大多数家庭中使用还是太昂贵。
其结果是，选择具有低得多的性能的较便宜的传感器以满足大量消费产品的成本目标，从而导致较低的性能以及消费者所需的安全和健康保护的牺牲。通过电化学气体传感器的成本和尺寸的显著降低，附加的消费、医疗和工业应用将变得可用。其它现有技术的气体传感器可以使用液体质子导体，其中传感器的感测电极和反电极的外表面由NAFIONTM层涂覆。NAFIONTM材料在0度(℃)下结冰，从而阻碍在0℃及更低的温度下由NAFIONTM材料涂覆的传感器的操作。另外，由于液体电解质的快速干燥，这些传感器的寿命可以在大约6-12个月的范围内。因此，由于液体电解质的蒸发、泄漏和/或腐蚀，传感器需要维护。此外，传感器可以具有显著的制造成本并且相对较大，有时候具有大的电解质或蓄水池，这使得这些传感器集成到现代设备或小型个人监视器中变得困难。
另一种现有技术的气体传感器使用结合质子导体的设计，一种类型的导电金属催化剂用于感测电极，并且不同类型的导电金属催化剂用于反电极。这种配置允许感测电极分解气体以产生质子和电子，而反电极没有表现出分解气体的活性。结果是两个电极之间的Nernst电势，其可以被用来检测目标气体。但是，可能由这种设计产生的问题包括气体反应被缓慢地执行或者干扰在一个或另一个电极表面上发生的反应。此外，响应信号可能弱。另外，Nernst电势在清洁空气中可能难以为零，并且校准限于每十倍浓度大约59毫伏(mV)。再次，电解质或电极随时间的差稳定性会降级通常在高温下操作更好的电位计气体传感器的性能。
因此，对于成本更低以大量生产、具有高性能和小尺寸并且将为公司创造开发可以大量制造的低成本气体检测器的新机会的竞争性电化学传感器存在需要或潜在的益处，从而使得高准确度检测器(诸如一氧化碳检测器)便宜得多。这种成本降低而不损失性能可以彻底革新并大大扩展气体检测器在其应用中的使用，包括家用一氧化碳监视器、汽车空气质量监视器以及建筑物通风和控制。此外，新的应用将变得可能，包括可能希望廉价地保护或监视大面积的有毒气体(如一氧化碳)的安全组织，以及希望在大面积上研究有毒气体水平的大学或科学/环境组织。此外，也可以小型的电化学传感器可以在蜂窝电话中使用，以启用CO和其它气体监视器的全球网络。
传统的多孔复合电极由10-40重量％的聚四氟乙烯(PTFE)和60-90重量％的催化剂组成。传统的电极具有可能的残留分散、表面活性剂和增稠剂。这些残余组分是化学惰性和电化学惰性的。这些电极在PTFE的熔点(通常为290-310℃)附近固化和/或烧结。这需要在能够承受PTFE固化温度的基底(诸如多孔PTFE)上印刷。PTFE充当键合剂，以在多孔床中将催化剂颗粒保持在一起。它还充当复合材料床电极的疏水部分，以为三相边界提供适当的环境。这种三相边界对于气相电流传感器是期望的。
对于具有薄且微小形状因数和低成本组装的高性能电化学传感器存在需求或潜在的益处。
附图说明
为了便于对实施例的进一步描述，提供了以下附图，其中：
图1示出了根据实施例的包括耦合到基底元件的盖子元件的电化学传感器的等距视图；
图2示出了图1的盖子元件的侧视图；
图3示出了图1的盖子元件的仰视图；
图4示出了图3的基底元件的俯视图；
图5示出了图1的基底元件的仰视图；
图6示出了从图1的截面线VI-VI的视点取得的、当盖子元件耦合到基底元件时图1的电化学传感器的横截面侧视图；
图7示出了从图1的截面线VII-VII的视点取得的、当盖子元件耦合到基底元件时图1的电化学传感器的横截面侧视图；
图8示出了从图1的截面线VIII-VIII的角度取得的、当盖子元件耦合到基底元件时图1的电化学传感器的横截面侧视图；
图9示出了从图1的截面线IX-IX的视点取得的、当盖子元件耦合到基底元件时图1的电化学传感器的横截面侧视图；
图10示出了根据实施例的电化学传感器的盖子元件的仰视图；
图11示出了根据图10的实施例的电化学传感器的基底元件的俯视图；
图12示出了根据实施例的方法的流程图；
图13示出了根据图12的实施例的提供盖子元件的示例性活动；
图14示出了根据图12的实施例的提供(例如，形成)多个电极的示例性活动；
图15示出了根据图12的实施例的提供(例如，形成)多个内部接触件的示例性活动；
图16示出了根据实施例的系统的横截面侧视图；
图17示出了根据实施例的方法的流程图；
图18示出了根据图17的实施例的提供封装结构的示例性活动；
图19示出了根据图17的实施例的提供(例如，形成)基底结构的示例性活动；
图20A和20B示出了根据实施例的方法的流程图；
图21示出了根据实施例的耦合到系统的集成基底基板的系统的集成盖子基板和耦合到集成盖子基板的系统的集成阻挡层的等距视图；及
图22示出了从图21的截面线XXII-XXII的视点取得的、当集成盖子基板耦合到集成基底基板时图21的系统的部分横截面视图。
为了说明的简单和清楚，附图示出了一般构造方式，并且可以省略众所周知的特征和技术的描述和细节，以避免不必要地模糊本发明。此外，附图中的元件不一定按比例绘制。例如，附图中一些元件的维度可以相对于其它元件被夸大，以帮助提高对本发明的实施例的理解。不同附图中的相同标号表示相同的元件。
在说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果有的话)是用于区分相似的元件，而不一定是用于描述特定的顺序或时间次序。应当理解，这样使用的术语在适当情况下是可互换的，使得本文描述的实施例例如能够以除本文示出或以其它方式描述的顺序之外的顺序操作。此外，术语“包括”和“具有”及其任何变体意在覆盖非排他性的包括，使得包括元素列表的过程、方法、系统、制品、设备或装置不一定限于那些元素，而是可以包括未明确列出的或这种过程、方法、系统、制品、设备或装置固有的其它元件。
在说明书和权利要求书中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶部”、“底部”等(如果有的话)是用于描述目的，而不一定是用于描述永久的相对位置。应当理解，这样使用的术语在适当情况下是可互换的，使得本文描述的本发明的实施例例如能够以除本文示出或以其它方式描述的那些朝向之外的其它朝向操作。
术语“耦合”等应当被广义地理解并且指的是以电、机械和/或以其它方式连接两个或更多个元件或信号。两个或更多个电气元件可以电耦合而不是机械地或以其它方式耦合；两个或更多个机械元件可以机械耦合而不是电耦合或以其它方式耦合；两个或更多个电气元件可以机械耦合而不是电耦合或以其它方式耦合。耦合可以持续任何时间长度，例如，永久或半永久或仅一瞬间。
“电耦合”等应当被广义地理解并且包括涉及任何电信号(无论是功率信号、数据信号和/或其它类型的电信号或其组合)的耦合。“机械耦合”等应当被广义地理解并且包括所有类型的机械耦合。
在词语“耦合”等附近不存在词语“可移除地”、“可移除”等并不意味着所讨论的耦合等是或不是可移除的。
具体实施方式
一些实施例包括电化学传感器。电化学传感器包括盖子元件(其包括基板、多个电极、电耦合到多个电极的多个内部接触件)，以及被配置为耦合到盖子元件的基底元件。基底元件包括传感器腔和基底元件材料。同时，电化学传感器还包括位于电化学传感器的外表面处的多个外部接触件、包括多个信号通信线路的多个信号通信通道，以及位于传感器腔中的电解质元件。基板可以包括基板材料。另外，电化学传感器可以被配置为使得，当盖子元件耦合到基底元件时，多个电极位于传感器腔中、多个电极与电解质元件电解连通、多个内部接触件位于传感器腔中；并且多个内部接触件通过多个信号通信线路电耦合到多个外部接触件。
进一步的实施例包括方法。该方法可以包括：提供盖子元件，提供盖子元件包括提供基板；提供多个电极；提供多个内部接触件；提供被配置为耦合到盖子元件的基底元件，提供基底元件包括提供传感器腔；提供多个外部接触件；提供多个信号通信通道；以及在多个信号通信通道处提供多个信号通信线路。在这些实施例中，基板可以包括基板材料，并且基底元件可以包括基底元件材料。另外，传感器腔可以被配置为接纳电解质元件。还有，电化学传感器可以被配置为使得，当盖子元件耦合到基底元件时并且当传感器腔接纳电解质元件时，多个电极位于传感器腔中、多个电极与电解质元件电解连通、多个内部接触件位于传感器腔中；并且多个内部接触件通过多个信号通信线路电耦合到多个外部接触件。
其它实施例包括电化学传感器。电化学传感器包括盖子元件(其包括基板、包括多个芯(wick)的多个电极、电耦合到多个电极的多个内部接触件)，以及被配置为耦合到盖子元件的基底元件。基底元件包括传感器腔、基底元件材料、位于基底元件的外表面处的多个外部接触件，以及包括多个信号通信线路的多个信号通信通道。同时，电化学传感器还包括位于传感器腔中的电解质元件。基板可以包括基板材料。另外，电化学传感器可以包括气体传感器，并且可以被配置为使得，当盖子元件耦合到基底元件时，多个电极位于传感器腔中、多个电极与电解质元件电解连通、多个内部接触件位于传感器腔中，并且多个内部接触件通过多个信号通信线路电耦合到多个外部接触件。在这些或其它实施例中，盖子元件可以包括多个电极和多个内部接触件，以及耦合到基板的阻挡层。阻挡层可以包括多个入口，并且这多个入口可以与多个电极至少部分对准。而且，基板材料可以是至少部分多孔的并且可以包括聚合物材料，并且基底元件材料可以包括陶瓷材料。还有，多个外部接触件可以被配置为与一个或多个电子部件电耦合。
一些实施例包括系统。该系统包括电化学传感器，该电化学传感器包括盖子元件和被配置为耦合到盖子元件的基底元件，并且包括封装结构，该封装结构包括盖子结构和被配置为耦合到盖子结构的基底结构。基底结构可以包括外壳主体和被配置为接纳电化学传感器的封装腔。同时，盖子元件可以包括基板，并且基板可以包括基板材料。另外，基底元件可以包括传感器腔和基底元件材料。在这些或其它实施例中，电化学传感器还可以包括多个电极、电耦合到多个电极的多个内部接触件、位于电化学传感器的外表面处的多个外部接触件、包括多个信号通信线路的多个信号通信通道，以及位于传感器腔中的电解质元件。而且，电化学传感器可以被配置为使得，当盖子元件耦合到基底元件时，多个电极位于传感器腔中、多个电极与电解质元件电解连通、多个内部接触件位于传感器腔中，并且多个内部接触件通过多个信号通信线路电耦合到多个外部接触件。
进一步的实施例包括方法。该方法可以包括：提供电化学传感器；以及提供封装结构。同时，提供封装结构可以包括：提供盖子结构；以及提供被配置为耦合到盖子结构的基底结构。电化学传感器可以包括盖子元件和被配置为耦合到盖子元件的基底元件。另外，提供基底结构可以包括：提供外壳主体；以及提供被配置为接纳电化学传感器的封装腔。同时，盖子元件可以包括基板，并且基板可以包括基板材料。另外，基底元件可以包括传感器腔和基底元件材料。还有，电化学传感器还可以包括多个电极、电耦合到多个电极的多个内部接触件、位于电化学传感器的外表面处的多个外部接触件、包括多个信号通信线路的多个信号通信通道，以及位于在传感器腔中的电解质元件。而且，电化学传感器可以被配置为使得，当盖子元件耦合到基底元件时，多个电极位于传感器腔中、多个电极与电解质元件电解连通、多个内部接触件位于传感器腔中，并且多个内部接触件通过多个信号通信线路电耦合到多个外部接触件。
其它实施例包括系统。该系统包括电化学传感器，该电化学传感器包括盖子元件和被配置为耦合到盖子元件的基底元件，并且包括封装结构，该封装结构包括盖子结构和被配置为耦合到盖子结构的基底结构。基底结构可以包括外壳主体和被配置为接纳电化学传感器的封装腔。同时，盖子元件可以包括基板，并且基底元件可以包括传感器腔。另外，电化学传感器还可以包括多个电极、电耦合到多个电极的多个内部接触件、位于电化学传感器的外表面处的多个外部接触件、包括多个信号通信线路的多个信号通信通道；以及位于传感器腔中的电解质元件。在这些或其它实施例中，电化学传感器可以被配置为使得，当盖子元件耦合到基底元件时，多个电极位于传感器腔中、多个电极与电解质元件电解连通、多个内部接触件位于传感器腔中；并且多个内部接触件通过多个信号通信线路电耦合到多个外部接触件。另外，封装结构可以包括电耦合到多个外部接触件的多个封装接触件。还有，基板材料可以是至少部分多孔的，基板材料可以包括聚四氟乙烯，和/或基底元件材料可以包括一种或多种陶瓷材料。
一些实施例包括方法。该方法可以包括：提供集成盖子基板，集成盖子基板包括集成盖子基板第一表面和与集成盖子基板第一表面相对的集成盖子基板第二表面；提供集成基底基板，集成基底基板包括集成基底基板第一表面和与集成基底基板第一表面相对的集成基底基板第二表面；在集成基底基板第一表面处在集成基底基板中提供第一传感器腔，该第一传感器腔被配置为接纳第一电解质元件；在集成基底基板第一表面处在集成基底基板中提供第二传感器腔，该第二传感器腔被配置为接纳第二电解质元件；在集成盖子基板第一表面或集成基底基板第一表面中的至少一个之上提供多个第一电极；以及在集成盖子基板第一表面或集成基底基板第一表面中的至少一个之上提供多个第二电极。在许多实施例中，集成盖子基板第一表面可以被配置为耦合到集成基底第一表面。另外，当(i)集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面、(ii)第一电解质元件在第一传感器腔处被接纳，并且(iii)第二电解质元件在第二传感器腔处被接纳时，集成盖子基板和集成基底基板可以被配置为使得(a)多个第一电极位于第一传感器腔处并且与第一电解质元件电解连通，并且(b)多个第二电极位于第二传感器腔处并且与第二电解质元件电解连通。
进一步的实施例包括系统。该系统包括集成盖子基板。同时，集成盖子基板可以包括集成盖子基板第一表面和与集成盖子基板第一表面相对的集成盖子基板第二表面。另外，该系统包括集成基底基板。集成基底基板包括集成基底基板第一表面和与集成基底基板第一表面相对的集成基底基板第二表面。另外，集成基底基板包括在集成基底基板第一表面处在集成基底基板中的第一传感器腔。第一传感器腔被配置为接纳第一电解质元件。还有，集成基底基板包括在集成基底基板第一表面处在集成基底基板中的第二传感器腔。第二传感器腔被配置为接纳第二电解质元件。同时，系统还包括位于集成盖子基板第一表面或集成基底基板第一表面中的至少一个之上的多个第一电极，以及位于集成盖子基板第一表面或集成基底基板第一表面中的至少一个之上的多个第二电极。在许多实施例中，集成盖子基板第一表面可以被配置为耦合到集成基底第一表面。另外，当(i)集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面、(ii)第一电解质元件在第一传感器腔处被接纳，并且(iii)第二电解质元件在第二传感器腔处被接纳时，集成盖子基板和集成基底基板可以被配置为使得(a)多个第一电极位于第一传感器腔处并且与第一电解质元件电解连通，并且(b)多个第二电极位于第二传感器腔处并且与第二电解质元件电解连通。
其它实施例包括方法。该方法包括：提供集成盖子基板，集成盖子基板包括集成盖子基板第一表面和与集成盖子基板第一表面相对的集成盖子基板第二表面；提供集成基底基板，集成基底基板包括集成基底基板第一表面和与集成基底基板第一表面相对的集成基底基板第二表面；在集成基底基板第一表面处在集成基底基板中提供第一传感器腔，该第一传感器腔被配置为接纳第一电解质元件；在集成基底基板第一表面处在集成基底基板中提供第二传感器腔，该第二传感器腔被配置为接纳第二电解质元件；在集成盖子基板第一表面或集成基底基板第一表面中的至少一个之上提供多个第一电极；在集成盖子基板第一表面或集成基底基板第一表面中的至少一个之上提供多个第二电极；在第一传感器腔处提供第一电解质元件；以及在第二传感器腔处提供第二电解质元件。在许多实施例中，集成盖子基板第一表面可以被配置为耦合到集成基底第一表面。另外，当(i)集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面、(ii)第一电解质元件在第一传感器腔处被接纳，并且(iii)第二电解质元件在第二传感器腔处被接纳时，集成盖子基板和集成基底基板可以被配置为使得(a)多个第一电极位于第一传感器腔处并且与第一电解质元件电解连通，并且(b)多个第二电极位于第二传感器腔处并且与第二电解质元件电解连通。另外，集成盖子基板可以是至少部分多孔的，集成盖子基板可以包括一种或多种集成盖子基板材料，并且这一种或多种集成盖子基板材料可以包括聚四氟乙烯。还有，集成基底基板可以包括一种或多种集成基底基板材料，并且这一种或多种集成基底基板材料可以包括至少一种或多种陶瓷材料、一种或多种聚合物材料。而且，多个第一电极中的一个或多个可以被配置为当多个第一电极中的一个或多个与分析物和第一电解质元件连通时与分析物反应，并且多个第二电极中的一个或多个可以被配置为当多个第二电极中的一个或多个与分析物和第二电解质元件连通时与分析物反应。
转向附图，图1示出了根据实施例的包括耦合到基底元件102的盖子元件101的电化学传感器100的等距视图；图2示出了根据图1的实施例的盖子元件101的侧视图；图3示出了根据图1的实施例的盖子元件101的仰视图；图4示出了根据图1的实施例的基底元件102的俯视图；图5示出了根据图1的实施例的基底元件102的仰视图；图6示出了从图1的截面线VI-VI的视点取得的、当盖子元件101耦合到基底元件102时电化学传感器100的横截面侧视图；图7示出了从图1的截面线VII-VII的视点取得的、当盖子元件101耦合到基底元件102时电化学传感器100的横截面侧视图；图8示出了从图1的截面线VIII-VIII的视点取得的、当盖子元件101耦合到基底元件102时电化学传感器100的横截面侧视图；以及图9示出了从图1的截面线IX-IX的视点取得的、当盖子元件101耦合到基底元件102时电化学传感器100的横截面侧视图。在图1-5中，电化学传感器100、盖子元件101和基底元件102一起包括在图中被引用的侧面189，以阐明电化学传感器100、盖子元件101和基底元件102的朝向。
电化学传感器100仅仅是示例性的，并且电化学传感器的实施例不限于本文给出的实施例。电化学传感器100可以在本文未绘出或描述的许多不同实施例或示例中被采用。在一些实施例中，电化学传感器100的某些元件或模块可以执行各种方法和/或那些方法的活动。在这些或其它实施例中，方法和/或方法的活动可以由系统100的其它合适元件或模块执行。
在许多实施例中，电化学传感器100可以包括气体传感器(例如，印刷气体传感器)。电化学传感器100可以可操作，以检测和测量宽范围的目标气体组分。在一些实施例中，电化学传感器100可以可操作，以检测和测量一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、一氧化氮(NO)、丙酮((CH3)2CO)、氢(H2)、一种或多种醇(例如，乙醇(CH3CH2OH))、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)，以及可以是被电氧化或电还原的化合物的相关化合物。另外，电化学传感器100可以可操作，以检测和测量总氧化剂(TOX)和/或总还原剂(TOR)。对于示例性的电氧化和电还原化合物，参见：Stetter,J.R.Sang-Do,Han和G.Korotchenkov，“Review of Electrochemical Hydrogen Sensors”，Chemical Reviews109(3)，2009，pp 1402-1433；Joseph D.Stetter和Jing Li，Modern Topics in ChemicalSensing：Chapter 4，“Amperometric Gas Sensors-A Review，”Chemical Reviews，108(2)，2008，pp 352-366；Chang,S.C.、Stetter,J.R.、Cha,C.S.，“Amperometric GasSensors”，Talanta，40，No.4，pp 461-467，(1993)。
参考图1，虽然电化学传感器100被示出为矩形棱柱，但是电化学传感器100可以包括任何合适的形式(例如，形状)和/或维度。电化学传感器100的其它示例性形状可以包括圆柱、三角形棱柱、球形，六边形棱柱、八边形棱柱等。在许多实施例中，电化学传感器100可以包括大于或等于大约0.500毫米并且小于或等于大约15.0毫米的最大维度。例如，电化学传感器100可以包括大约0.500毫米、大约1.00毫米、大约5.00毫米、大约10.0毫米或大约15.0毫米的最大维度。
在许多实施例中，电化学传感器100包括盖子元件101和基底元件102。另外，电化学传感器100包括基板205(图2)、多个电极207(图2)、多个内部接触件209(图2)、盖子周边部分310(图3)、基底周边部分411(图4)、多个信号通信通道412(图4)、多个外部接触件513(图5)、多个信号通信线路414(图4)、传感器腔415(图4)，以及电解质元件。例如，在各种实施例中，图2的多个电极207可以包括第一电极318(图3)、第二电极322(图3)和第三电极323(图3)。
在这些或其它实施例中，电化学传感器100可以包括一个或多个入口103、阻挡层204(图2)、粘合剂层206(图2)，和/或多个芯208(图2)。在一些实施例中，(一个或多个)入口103、阻挡层204(图2)、粘合剂层206(图2)和/或芯208(图2)可以被省略。
参考图2，在一些实施例中，盖子元件101可以包括基板205和盖子周边部分310(图3)。在这些或其它实施例中，盖子元件101可以包括阻挡层204、粘合剂层206、电极207中的至少一个电极、芯208中的至少一个芯、内部接触件209中的至少一个内部接触件，和/或(一个或多个)入口103(图1)。另外，在一些实施例中，阻挡层204可以包括(一个或多个)入口103(图1)。此外，在一些实施例中，虽然在图2中未示出，但是盖子元件101还可以包括信号通信通道412(图4)中的至少一个信号通信通道、外部接触件513(图5)中的至少一个外部接触件，和/或信号通信线路414(图4)中的至少一个信号通信线路。在进一步的实施例中，盖子元件101可以包括电极207中的多个或全部电极、芯208中的多个或全部芯208、内部接触件209中的多个或全部内部接触件。在还有进一步的实施例中，虽然图2中未示出，但是盖子元件101可以包括信号通信通道412(图4)中的多个或全部信号通信通道、外部接触件513(图5)中的多个或全部外部接触件，和/或信号通信线路414(图4)中的多个或全部信号通信线路。在其它实施例中，虽然图2中未示出，但是盖子元件101可以没有电极207、芯208和/或内部接触件209，并且在还有其它实施例中，如图2中所示，盖子元件101可以没有信号通信通道412(图4)、外部接触件513(图5)和/或信号通信线路414(图4)。
在许多实施例中，盖子元件101可以包括外部盖子表面和与外部盖子表面相对的内部盖子表面。在这些实施例中，内部盖子表面可以包括盖子周边部分310(图3)，并且盖子周边部分310(图3)可以指靠近盖子元件101的边缘的内部盖子表面的一部分。在进一步的实施例中，盖子周边部分可以至少部分地环绕内部盖子表面的剩余部分。
参考图4，在一些实施例中，基底元件102可以包括基底周边部分411和传感器腔415。在进一步的实施例中，虽然图4中未示出，但是基底元件102可以包括电极207(图2)中的至少一个电极、芯208(图2)中的至少一个芯、内部接触件209(图2)中的至少一个内部接触件。在图4所示的其它实施例中，基底元件102可以包括信号通信通道412中的至少一个信号通信通道、外部接触件513(图5)中的至少一个外部接触件，和/或信号通信线路414(图4)中的至少一个信号通信线路。在进一步的实施例中，虽然图4中未示出，但是基底元件102可以包括电极207(图2)中的多个或全部电极、芯208(图2)中的多个或全部芯，和/或内部接触件209(图2)中的多个或全部内部接触件。在其它实施例中，如图4中所示，基底元件102可以包括信号通信通道412中的多个或全部信号通信通道、外部接触件513(图5)中的多个或全部外部接触件，和/或信号通信线路414中的多个或全部信号通信线路。在其它实施例中，也如图4中所示，基底元件102可以没有电极207(图2)、芯208(图2)和/或内部接触件209(图2)，并且在进一步的实施例中，虽然图4中未示出，但是基底元件102也可以没有信号通信通道412、外部接触件513(图5)和/或信号通信线路414(图4)。
另外，在许多实施例中，基底元件102可以包括一个或多个外部基底表面、一个或多个内部基底表面，以及将(一个或多个)外部基底表面和(一个或多个)内部基底表面分开的顶部基底表面。在这些实施例中，顶部基底表面可以包括基底周边部分411。
在许多实施例中，盖子元件101(图1-3和6-9)可以耦合到基底元件102。相应地，在这些或其它实施例中，当盖子元件(图1-3和6-9)耦合到基底元件102时，传感器腔415可以由盖子元件101(图1-3和6-9)和基底元件102形成和/或在其间形成。例如，当盖子元件(图1-3和6-9)耦合到基底元件102时，基底元件102的(一个或多个)内部基底表面和盖子元件101(图1-3和6-9)的内部盖子表面的一部分可以定义(例如，界定)传感器腔415。同时，传感器腔415可以包含电极207和电解质元件，并且，当盖子元件101耦合到基底元件102时，传感器腔415可以作为电化学传感器100的测试体积(图1和6-9)可操作。在这些实施例中，传感器腔415可以作为电解质元件的存储库(reservoir)可操作。还有，在许多实施例中，盖子元件101(图1-3和6-9)可以耦合到基底元件102，使得传感器腔415至少部分地与电化学传感器100周围的环境密封隔绝(例如，气密密封)(图1和6-9)。在这些或其它实施例中，基板205(图2)可以提供进入传感器腔415的唯一路径，并且在许多实施例中，可以限制可进入传感器腔415的一种或多种材料。例如，在一些实施例中，基板205可以将进入传感器腔415的限制为分析物(例如，气体样本)。
在这些或其它实施例中，盖子元件101(图1-3和6-9)可以通过热键合、阳极键合、化学键合、粘合剂键合、超声键合、层压、压力键合、垫圈(例如，O形环)键合和/或焊接耦合到基底元件102。在许多实施例中，盖子周边部分310(图3)可以在基底周边部分411耦合到基底元件102，以将盖子元件101(图1-3和6-9)耦合到基底元件102。在一些实施例中，当盖子元件101通过阳极键合耦合到基底元件102时，如下所述，基板205(图2)的(一种或多种)基板材料可以包括玻璃材料，并且如下所述，基底元件102(图1)的(一种或多种)基底元件材料可以包括硅，或者反之亦然。
在许多实施例中，电化学传感器100可以包括密封垫圈442(图4)。当盖子元件101(图1-3和6-9)耦合到基底元件102时，密封垫圈442(图4)可以可操作，以便将盖子元件101(图1-3和6-9)耦合到基底元件102和/或至少部分地密封(气密密封)传感器腔415。在一些实施例中，图1的盖子元件101(例如，盖子周边部分310(图3))和/或基底元件102(例如，基底周边部分411)可以包括围绕图1的盖子元件101(例如，盖子周边部分310(图3))和/或基底元件102(例如，基底周边部分411)的至少一部分延伸的凹槽443(图4)，以接纳密封垫圈442(图4)。在其它实施例中，虽然在附图中未示出，但是密封垫圈442(图4)可以被省略。
密封垫圈442(图4)可以包括一种或多种垫圈材料。(一种或多种)垫圈材料可以包括适于将盖子元件101耦合到基底元件415(图4)并密封的一种或多种材料。(一种或多种)示例性垫圈材料可以包括氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟醚聚四氟乙烯(PFA)、液体聚酰亚胺、聚酰亚胺和环氧树脂、高温环氧树脂、压敏粘合剂(PSA)、热固化粘合剂(TSA)和/或硅粘合剂等。
现在返回到图2，在许多实施例中，基板205可以可操作，以接纳分析物。另外，在一些实施例中，基板205可以可操作，以允许分析物通过(例如，渗透)基板205的至少一部分，以便在盖子元件101耦合到基底元件102(图1和4-9)时与电极207中的一个或多个电极(例如，工作电极)连通并电化学反应。相应地，在许多实施例中，基板205可以包括至少部分多孔的基板和/或可以包括一个或多个入口(图中未示出)，诸如为了在盖子元件101耦合到基底元件102(图1和4-9)时允许分析物进入电极207中的一个或多个电极。
在这些或其它实施例中，基板205可以包括一种或多种基板材料。(一种或多种)基板材料可以包括一种或多种聚合物材料(例如，低表面能聚合物材料)和/或一种或多种陶瓷(例如，玻璃)材料。例如，在一些实施例中，(一种或多种)示例性聚合物材料可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸、氟聚合物、纤维素聚合物、玻璃纤维(例如，被处理，以更改疏水性或疏油性)，和/或任何其它非反应性热塑性材料，或其复合物或混合物。另外，在这些或其它实施例中，(一种或多种)示例性陶瓷(例如，玻璃)材料可以包括氧化铝(Al2O3)、氮化铝、蓝宝石、硅、非晶硅、氮化硅、二氧化硅、硼硅酸钡、钠钙硅酸盐、碱性硅酸盐、硅-氧四面体等。在一些实施例中，(一种或多种)基板材料可以是可润湿的，而在其它实施例中，可以是不可润湿的。
另外，基板205可以包括基板厚度和/或基板孔径。在一些实施例中，基板厚度可以大于或等于大约0.100微米并且小于或等于大约0.250微米，和/或基板孔径可以大于或等于大约0.100微米并且小于或等于大约5.00微米。但是，在进一步的实施例中，如下面进一步讨论的，基板厚度和/或基板孔径可以包括当盖子元件101耦合到基底元件102(图1和4-9)时允许分析物与电极207中的一个或多个电极连通并电化学反应的任何合适的厚度和/或直径。
在许多实施例中，基板205可以包括一个或多个膜或者由一个或多个膜组成，这些膜可操作，以便在盖子元件101耦合到基底元件102(图1和图4-9)时允许分析物渗透通过基板205，以与电极207中的一个或多个电极连通并电化学反应。在这些或其它实施例中，膜可以根据(一个或多个)膜的Gurley数(即，通过(一个或多个)膜的气体输送效率)和/或水引发压力(即，水扩散通过(一个或多个)膜的压力)来表征。例如，(一个或多个)膜的水引发压力可以大于或等于大约25.00千帕并且小于或等于103.4千帕。在进一步的实施例中，膜的水引发压力可以大于或等于大约75.84千帕。
虽然在附图中未示出，但是在一些实施例中，当基板205包括(一个或多个)膜时，基板205的(一个或多个)入口可以包括(一个或多个)膜，和/或(一个或多个)膜可以大致与基板205共面和/或平行。例如，在这些实施例中，基板205的(一个或多个)入口中的每个入口可以包括(一个或多个)膜中的一个膜。另外，(一个或多个)膜可以位于基板205的(一个或多个)入口中或之上。而且，在一些实施例中，当基板205包括(一个或多个)膜时，(一个或多个)膜可以以固体或液体形式提供。在各种实施例中，当(一个或多个)膜以液体形式提供时，(一个或多个)膜可以被干燥成固体形式。
在这些或其它实施例中，(一个或多个)膜可以是至少部分多孔的，和/或可以是疏水的、疏油的或亲水的。在一些实施例中，(一个或多个)膜可以包括一个或多个疏水膜，诸如当电解质元件包括水性或亲水性室温离子液体(RTIL)电解质材料时。在其它实施例中，(一个或多个)膜可以包含一个或多个疏油膜，诸如当电解质元件包括疏水性有机电解质材料(例如，离子液体或更特别地是室温离子液体(RTIL)、主要包括离子和短寿命离子对的液体状态的盐)时。基板205的(一个或多个)膜对电解质元件的(一种或多种)电解质材料的润湿性可以根据电解质元件的(一种或多种)电解质材料与(一个或多个)膜的接触角来测量。在各种实施例中，电解质元件的(一种或多种)电解质材料与基板205的(一个或多个)膜的接触角可以大于或等于对于水或硫酸的接触角(例如，大约90°)。
基板205的(一个或多个)膜可以包括一种或多种膜材料。在一些实施例中，(一种或多种)膜材料可以与基板205的(一种或多种)基板材料相似或相同。在进一步的实施例中，(一种或多种)基板材料可以由(一种或多种)膜材料组成，诸如当基板205由(一个或多个)膜组成时。
例如，在一些实施例中，(一种或多种)膜材料可以包括一种或多种多孔疏水和疏油材料，诸如聚四氟乙烯(PTFE)或等价物(例如，PorexTM的MuPorTM、Saint-GobainTM的ZitexTM、WL Gore&Associates公司的Gore-Tex))、聚丙烯(例如，PallTM的聚丙烯过滤剂、SterlitechTM的聚丙烯膜)、聚碳酸酯(PC)(例如，SterlitechTM的聚碳酸酯轨道蚀刻(PCTE)膜圆盘过滤剂)，以及聚偏二氟乙烯(PVDF)(例如，MilliporeTM的ImmobilonTM)。同时，当(一种或多种)基板材料包括聚醚砜(PES)(例如，PallTM的聚醚砜膜)、表面改性的聚氯乙烯(PVC)(例如，具有臭氧诱导接枝聚合的PVC)以及表面改性的聚丙烯(例如，利用紫外线(UV)辐射的聚丙烯)时，基板205的(一个或多个)膜可以包括一种或多种多孔亲水膜。在一些实施例中，可以通过用细胞培养基处理基板205或通过用硅烷衍生化基板205的表面来使基板205、基板205的表面和/或基板205的(一个或多个)膜疏水。另外，一般可以通过选择具有期望水平的疏水性或疏油性的表面处理化学物质来使基板205和/或基板205的(一个或多个)膜疏水或疏油。
在许多实施例中，阻挡层204可以可操作，以在结构上支撑基板205和/或限制基板205的暴露表面面积。相应地，在这些或其它实施例中，阻挡层204可以耦合到基板205，诸如在基板205的一侧(例如，基板205的不形成盖子元件101的内部盖子表面的一侧)。
在一些实施例中，阻挡层204可以通过粘合剂层206耦合到支撑基板205。在这些实施例中，粘合剂层206可以包括氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟醚聚四氟乙烯(PFA)、液体聚酰亚胺、聚酰亚胺和环氧树脂、高温环氧树脂、压敏粘合剂(PSA)、热固化粘合剂(TSA)和/或硅树脂粘合剂等。在其它实施例中，粘合剂层206可以被省略。在进一步的实施例中，阻挡层204可以通过层压或任何其它合适的耦合方式耦合到基板205。在还有进一步的实施例中，阻挡层204可以沉积在基板205之上，以将阻挡层204耦合到基板205。
例如，在许多实施例中，阻挡层204可以利用任何合适的沉积技术(例如，旋涂、分配、丝网印刷、喷射等)沉积在基板205之上。在这些实施例中，阻挡层204可以在大于或等于300℃或小于或等于400℃下固化并清洗。另外，在这些或其它实施例中，盖子元件101的一个或多个边缘可以被密封。
阻挡层204可以包括大于或等于大约0.001毫米并且小于或等于大约0.127毫米的阻挡层厚度。在进一步的实施例中，阻挡层厚度可以大于或等于大约0.0508毫米并且小于或等于大约0.0100毫米。但是，在其它实施例中，阻挡层厚度可以是任何合适的厚度，从而允许分析物在盖子元件101耦合到基底元件102(图1和图4-9)时并且当阻挡层204耦合到基板205时与电极207中的一个或多个电极连通并电化学反应。在这些或其它实施例中，阻挡层204可以包括一种或多种阻挡层材料。(一种或多种)阻挡层材料可以包括一种或多种聚合物材料(例如，聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯等)、一种或多种金属材料，和/或一种或多种陶瓷(例如，玻璃)材料(例如，氧化铝(Al2O3)、氮化铝、蓝宝石、硅、非晶硅、氮化硅、二氧化硅、硼硅酸钡、钠钙硅酸盐、碱金属硅酸盐、硅-氧四面体等)。
在一些实施例中，如上面所讨论的，阻挡层204可以包括(一个或多个)入口103(图1)。(一个或多个)入口103(图1)可以可操作，以允许在阻挡层204耦合到基板205时并且当盖子元件101耦合到基底元件102(图1和4-9)时分析物进入基板205。在一些实施例中，当阻挡层204被省略时，(一个或多个)入口103(图1)可以被省略。
在一些实施例中，(一个或多个)入口103(图1)可以以任何合适的布置(例如，图案和/或间距)布置。例如，(一个或多个)入口103(图10)可以布置成具有1.00毫米间距的正方形图案。
在一些实施例中，如上面所讨论的，基板205可以包括一个或多个入口。在这些或其它实施例中，基底元件102(图1和4-9)可以包括一个或多个入口。
基板205和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口可以至少部分地与(一个或多个)入口103对准。另外，基板205和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口可以可操作，以便当盖子元件101耦合到基底元件102(图1和4-9)时允许分析物与电极207中的一个或多个电极连通并电化学反应。例如，当基板205的(一种或多种)基板材料是非多孔的时，基板205可以包括(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)。但是，在其它实施例中，基板205和/或基底元件102(图1和4-9)可以没有任何入口，诸如当基板205的(一种或多种)基板材料是多孔的时。
在许多实施例中，(一个或多个)入口103(图1)中的一个或多个入口、基板205的(一个或多个)入口中的一个或多个入口，和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口中的一个或多个入口可以至少部分地与电极207对准(例如，重叠)。将(一个或多个)入口103(图1)、基板205的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口与电极207对准可以改善电化学传感器100(图1和6-9)的分析物检测时间，诸如通过使电极207更容易让在传感器腔415(图4)处测试的分析物进入。还有，在这些或其它实施例中，(一个或多个)入口103(图1)中的一个或多个入口、基板205的(一个或多个)入口中的一个或多个入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口中的一个或多个入口可以与电极207中的一个或多个不对准。
在许多实施例中，(一个或多个)入口103(图1)、基板205的(一个或多个)入口和/或基底元件102的(一个或多个)入口(图1和4-9)可以包括一个或多个入口直径。(一个或多个)入口直径可以彼此相同或不同。另外，所实现的(一个或多个)入口直径可以依赖于要由电化学传感器100(图1和6-9)检测的分析物、电化学传感器100的期望范围，以及电化学传感器100的构造和/或操作的方式(例如，扩散受限信号、反应速率受限信号等)。例如，(一个或多个)入口直径可以设定为足够大，以允许当盖子元件101耦合到基底元件102(图1和图4-9)时分析物与电极207中的一个或多个电极连通并电化学反应，并且足够小，使得分析物不会超过电极207的测试容量和/或不能提供期望范围的反应性。在一些实施例中，(一个或多个)入口直径可以大于或等于大约0.0762毫米并且小于或等于大约2.032毫米。在一些实施例中，针对较低浓度(例如，百万分之1-10(ppm)的一氧化碳(CO)传感器)可以实现较大的入口直径，而对于较宽范围的传感器(例如，0-10000ppm一氧化碳(CO)传感器)可以实现较小的入口直径。
在一些实施例中，(一个或多个)入口103(图1)、基板205的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口可以通过冲压、选择性沉积、蚀刻、激光切割、模切、钻孔等形成。另外，当阻挡层204通过在基板205上沉积而形成时，阻挡层204可以用光致抗蚀剂掩蔽并蚀刻，以形成(一个或多个)入口103(图1)。在这些或其它实施例中，(一个或多个)入口103(图1)、基板205的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口可以是线性的或曲折的(例如，弯曲的、阶梯形的，等等)。
在一些实施例中，(一个或多个)入口103(图1)、基板205的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口可以包括一种或多种过滤剂和/或反应剂。(一种或多种)过滤剂可以是至少部分多孔的。另外，(一种或多种)过滤剂和/或(一种或多种)反应剂可以包括一种或多种过滤剂材料和/或一种或多种反应材料，被配置为防止某些材料进入和/或离开传感器腔415(图4)，同时允许分析物进入传感器腔415(图4)。例如，(一种或多种)过滤剂和/或(一种或多种)反应剂可以防止灰尘或干扰气体(例如，当电化学传感器100被实现为检测一氧化碳(CO)时的硫化氢)进入传感器腔415(图4)，和/或可以防止电解质从传感器腔415(图4)蒸发。另外，(一种或多种)过滤剂可以减少电化学传感器100(图1和6-9)处的压力波动和空气湍流。(一种或多种)示例性过滤材料和/或(一种或多种)反应材料可以包括聚四氟乙烯(PTFE)、碳、浸渍的碳布、氧化铝(Al2O3)上的高锰酸钾(KMnO4)等。用于一氧化氮(NO)的示例性过滤材料和/或反应材料可以包括二氧化硅上的三乙醇胺。其它(一种或多种)过滤材料和/或(一种或多种)反应材料可以基于(一种或多种)过滤材料的酸碱和其它吸收或反应性质来实现。例如，乙酸铜(C4H6CuO4)、碳酸氢盐(HCO3)或类似的碱性盐可以被用来除去如硫化氢(H2S)或二氧化硫(SO2)的酸性气体。为了除去氨，(一种或多种)过滤材料和/或(一种或多种)反应材料可以包括酸性介质，诸如酸洗氧化铝。但是，因为酸洗氧化铝会除去碱性气体，索引酸洗氧化铝可以被分散，以高效地除去气体，而不阻碍分析物流动。
在许多实施例中，当电极207的(一个或多个)电极与分析物和电解质元件连通时，电极207中的一个或多个电极(例如，工作电极)可以可操作，以与分析物连通并电化学反应。在一些实施例中，电极207可以是电极层的一部分。在许多实施例中，电极207的至少一个电极可以在基板205的一侧(例如，基板205的形成盖子元件101的内部盖子表面的一侧)上形成。例如，当电化学传感器100(图1和6-9)和/或盖子元件101包括阻挡层204时并且当阻挡层204耦合到基板205时，电极207中的至少一个电极可以在基板25的侧面上形成，该侧面与基板25的耦合到阻挡层204的侧面相对。在这些或其它实施例中，虽然在图2中未示出，但是电极207中的至少一个电极可以在图1的基底元件102上(例如，在基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)内部基底表面中的一个或多个内部基底表面)形成。
电极207可以包括一种或多种电极材料。例如，在一些实施例中，(一种或多种)电极材料可以包括一种或多种金属材料。另外，(一种或多种)电极材料可以包括油墨复合物(例如，悬浮(一种或多种)金属材料)，使得电极207被配置为多孔气体扩散电极。在这些实施例中，电极207的物理结构可以通过油墨复合物的配方和固化过程来控制。
例如，(一种或多种)电极材料可以包括大于或等于大约60％并且小于或等于大约90％的一种或多种导电材料。(一种或多种)导电材料可以作为催化剂可操作、可以被配置为粉末，和/或可以包括一种或多种金属或金属合金材料(例如，铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、钴(Co)、铁(Fe)和/或镍(Ni)等)和/或碳(C)。(一种或多种)导电材料还可以包括一种或多种负载型(supported)催化剂材料。例如，(一种或多种)负载型催化剂材料可以包括纳米颗粒碳、球磨石墨碳、单壁碳纳米管(SWCNT)、金(Au)纳米颗粒或任何合适的负载型催化剂。
在这些或其它实施例中，(一种或多种)电极材料可以包括大于或等于大约2％并且小于或等于大约40％的聚合物材料(例如，微米级聚四氟乙烯(PTFE)颗粒)。
在这些或其它实施例中，(一种或多种)电极材料可包括油墨组合物(composition)，其包括小于或等于大约10％的一种或多种键合剂、小于或等于大约10％的一种或多种表面活性剂，和/或大于或等于大约0％并且小于或等于大约10％的一种或多种改性剂。在许多实施例中，油墨组合物可以可操作，以悬浮电极207的其它(一种或多种)电极材料。
在许多实施例中，(一种或多种)键合剂可以在电极207与分析物的电化学反应期间保留在电极207处，并且可以可操作，以向电极207提供结构支撑。另外，(一种或多种)键合剂可以可操作，以提供具有用于沉积(例如，丝网印刷)的期望粘度和蒸发/干燥速率的油墨组合物和/或将电极207耦合到基板205和/或基底元件102(图1和4-9)，并且当电极207被固化时合并电极207与基板205和/或基底元件102(图1和4-9)，以控制电极性质，诸如疏水性、亲水性和/或孔隙率(量和类型)。(一种或多种)示例性键合剂可以包括Nicrobraz-S(可从位于Madison Heights,Michigan的Wall Colmonoy公司获得)或聚乙烯醇(PVA)的溶液。其它合适的键合剂包括硅酸盐或铝酸盐材料，或诸如乙基纤维素的聚合物。
在进一步的实施例中，(一种或多种)改性剂可以包含一种或多种可操作以更改电极207的性质(诸如润湿性或孔隙率)的添加剂。(一种或多种)改性剂可以包括少量的添加剂，其可以在处理和固化之前、期间和/或之后控制油墨组合物的行为中具有活性。(一种或多种)示例性改性剂可以包括聚乙烯醇、1-丙醇、阿拉伯树胶、正十二烷基硫酸钠、乙醇或复合材料。
在还有进一步的实施例中，(一种或多种)表面活性剂可以作为用于油墨组合物的溶液稳定剂可操作，并且可以包括一种或多种溶剂。(一种或多种)示例性表面活性剂可以包括水、triton-100，羧乙烯聚合物或其它材料。
油墨组合物的(一种或多种)材料中的一种或多种材料可以在固化过程期间蒸发或被烘烤出电极207，或者可以是电化学惰性的并且被配置为不更改电极207的性能、孔隙率或润湿性。另外，油墨组合物的(一种或多种)材料可以留下具有期望孔隙率、化学性质、密度和疏水性或亲水性的电极催化剂，用于与电解质元件和分析物的最佳相互作用。
在许多实施例中，电极207的表面积可以被设定为控制电极-电解质界面，诸如为了最优地最大化电化学传感器100(图1和6-9)的电流输出并且使电化学传感器100(图1和6-9)中的电噪声最小化。在许多实施例中，对分析物的最佳分析信号可以依赖于各种信号、背景、噪声和干扰考虑。在一些实施例中，电极207可以作为气体可渗透膜操作并且在电解质元件和分析物之间提供物理边界。
在许多实施例中，电极207可以以任何合适的方式形成。例如，电极207可以被溅射、冲压、模板印刷或沉积(例如，丝网印刷、喷墨印刷等)到基板205和/或基底元件102(图1和4-9)上，或使得位于紧挨着基板205和/或基底元件102。当电极207被沉积时，沉积可以通过物理或化学沉积来实现。
在一些实施例中，电极207可以在电极207被溅射、冲压、模板印刷或沉积(例如，丝网印刷，喷墨印刷等)到基板205和/或基底元件102(图1和4-9)上或使得位于紧挨着其之后被固化。在这些实施例中，电极207可以在小于基板205的熔化温度的温度被固化。在这些或其它实施例中，电极207可以在大于或等于大约260℃并且小于或等于大约330℃的固化温度被固化。例如，电极207可以在大约300℃的固化温度被固化。
在进一步的实施例中，电极207可以包括电极厚度。例如，电极厚度可以大于或等于大约100纳米并且小于或等于大约125微米。但是，在其它实施例中，电极厚度可以是被配置为与分析物有效地进行电化学反应的任何合适的厚度。例如，当电极207通过丝网印刷被沉积时，电极厚度可以大于或等于大约0.0254毫米并且小于或等于大约0.127毫米，这依赖于油墨配方和用来沉积(一致或多种)电极材料的丝网尺寸。在一些实施例中，丝网印刷可以提供同时形成电极207并且在大的基板区域上形成多个电化学传感器的快速有效的方法。利用丝网印刷沉积实现的(一致或多种)示例性电极金属材料可以包括用于检测一氧化碳(CO)的铂(Pt)颗粒、用于检测硫化氢(H2S)的金(Au)颗粒，以及用于检测臭氧的单壁碳纳米管(SWCNT)。
在许多实施例中，当电极207中的一个或多个电极(例如，工作电极)与分析物发生电化学反应时，电化学传感器100生成指示分析物存在的(即，被检测到)电流。另外，在一些实施例中，由电化学传感器100生成的电流的量可以对应于存在的(即，检测到的)分析物的量。
在这些或其它实施例中，电极207可以包括被称为感测或工作电极的第一电极和被称为反、辅助、反-参考或共用电极的第二电极。第一电极可以被配置为与分析物连通并电化学反应。当分析物与第一电极接触时，在第一电极处发生氧化或还原反应，在第二电极处发生对应的还原或氧化反应。
例如，当电化学传感器100被配置为检测一氧化碳时，氧化/还原反应可以在传感器腔415(图4)处发生。在这些示例中，一氧化碳可以经历如下的氧化反应(1)：
CO+H2O→CO2+2H++2e- (1)
同时，通过氧化反应生成的质子(氢离子)可以跨质子传导电解质元件迁移到第二电极，在那里它们可以根据如下还原反应(2)与氧反应：
2H++2e-+1/2O2→H2O (2)
在一些实施例中，电极207可以包括第三电极。在这些实施例中，第三电极可以被称为参考电极。第三电极可以被配置为在整个分析物反应中具有恒定或近似恒定的电势。相应地，第三电极可以帮助稳定第一电极的电势。在其它实施例中，第二电极可以是不可极化的，使得第二电极可以作为参考电极可操作。另外，如果由电化学传感器100(图1和6-9)生成的电流小到足以最低程度地极化第二电极，则当电极207包括三个电极时第二电极可以用作参考电极。
如下面更详细地解释的，电化学传感器100(图1和6-9)可以耦合(例如，电耦合)到一个或多个电子部件，诸如为了读取和测量由电化学传感器100生成的电流。示例性电子部件可以包括微控制器、电流-电压转换器、恒电势器、恒电流计、电流镜、流电传感器操作和电路等。
在许多实施例中，电极207可以包括芯208。在这些实施例中，电极207中的每个电极可以包括芯208中的一个芯。在一些实施例中，芯208可以可操作，以吸收和带走(wick)电解质元件与电极207连通。在各种实施例中，芯208可以是非导电的。另外，在这些或其它实施例中，芯208可以可操作，以提供电极207和电解质元件之间的离子连通。芯208可以沉积(例如，丝网印刷、喷墨印刷等)在电极207的部分或全部之上。
在一些实施例中，芯208可以是至少部分多孔的。另外，芯208可以包括一种或多种芯材料。(一种或多种)芯材料可以包括硅酸盐、碳化硅、碳、石墨、氧化铝、玻璃纤维、聚合物，或适当地被配置为吸收和带走电解质元件的任何材料。
在进一步的实施例中，芯208可以包括芯厚度。芯厚度可以是近似恒定的或可以单独地和/或相对于芯208的其它芯改变。另外，在许多实施例中，芯厚度可以大于或等于大约5微米并且小于或等于大约125微米。但是，在其它实施例中，芯厚度可以包括适于吸收和带走电解质元件的任何厚度。
在许多实施例中，电极207可以与电解质元件电解连通。当电化学传感器100(图1和6-9)和/或电极207包括芯208时，芯208可以可操作，以促进电解质元件与电极207的电解连通，如上面所讨论的。在一些实施例中，电解质元件可以包括电解质层。
在进一步的实施例中，电解质元件可以包括一种或多种电解质材料。例如，(一种或多种)电解质材料可以包括一种或多种被配置为在电极207之间或之中提供电解连通的材料。在这些或其它实施例中，电解质元件可以在酸、碱和/或盐的水溶液中配置或可以是非水性的。(一种或多种)示例性电解质材料可以包括NAFIONTM、碳酸丙烯酯高氯酸锂、聚环氧乙烷氯化锂、磷酸、硫酸、磷酸水溶液、硫酸水溶液、甲磺酸、磷酸盐水溶液、硫酸盐水溶液、氢氧化钾、聚乙烯醇与硫酸、聚丙烯酸、离子凝胶电解质，和/或离子液体(例如，室温离子液体(RTIL))等。
另外，(一种或多种)电解质材料可以与基板205具有一定的接触角。在一些实施例中，所实现的(一种或多种)电解质材料可以基于它们与基板205的(一个或多个)接触角的(一个或多个)范围来确定。例如，电解质材料与基板205的接触角可以影响基板205相对于那种电解质材料的性能。下面基于MuPor多孔聚四氟乙烯(PTFE)上的每种示例性电解质材料的2μL小滴的工作接触角测量提供示例性室温离子液体(RTIL)电解质材料的接触角。4M硫酸(H2SO4)具有大约118°的接触角，1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺具有大约99°的接触角，1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺具有大约106°的接触角，1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺具有大约90°的接触角，1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙基硫酸盐具有大约113°的接触角，1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐具有大约139°的接触角，1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐具有大约122°的接触角，1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓二氰胺具有大约131°和134°之间的接触角，以及1-丁基-1-N-甲基吡咯烷鎓双[(三氟甲基)磺酰基]酰亚胺具有大约71°的接触角。在许多实施例中，(一种或多种)电解质材料可以以大于115°的(一个或多个)接触角实现。实现包括大于115°的(一个或多个)接触角的(一种或多种)电解质材料可以在硫化氢(H2S)和臭氧(O3)的测量中提供高质量响应，并且也可以适合于其它气体测量化学。
另外，电解质元件可以配置成固体、液体和/或凝胶状态。在一些实施例中，电解质元件可以在基质中配置或悬浮在胶凝剂中，以防止电解质元件在振动或使用期间变干或移动，或者以其它方式增强电化学传感器100的感测性质(图1和6-9)。
同时，在一些实施例中，电化学传感器100可以包括一个或多个膨胀室。(一个或多个)膨胀室可以耦合到传感器腔415(图4)，以适应电解质元件在传感器腔415(图4)处的膨胀和收缩。
在许多实施例中，基底元件102(图1和4-9)可以耦合到盖子元件101，以封住传感器腔415(图4)、电极207和电解质元件，和/或与盖子元件101形成一体化结构。在一些实施例中，基底元件102可以包括封装层。
在一些实施例中，基底元件102(图1和4-9)可以是至少部分多孔的。另外，基底元件102(图1和4-9)可以包括一种或多种基底元件材料。(一种或多种)基底材料可以包括适于封住并至少部分地密封传感器腔415(图4)的一种或多种材料。(一种或多种)示例性基底元件材料可以包括一种或多种聚合物材料和/或一种或多种陶瓷(例如，玻璃)材料。(一种或多种)示例性聚合物材料可以包括聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸、氟聚合物、纤维素聚合物、玻璃纤维、聚四氟乙烯(PTFE)等。在这些或其它实施例中，(一种或多种)示例性陶瓷(例如，玻璃)材料可以包括氧化铝(Al2O3)、氮化铝、蓝宝石、硅、非晶硅、氮化硅、二氧化硅、硼硅酸钡、钠钙硅酸盐、碱金属硅酸盐、硅-氧四面体等。在一些实施例中，(一种或多种)示例性基底元件材料可以包括可以适当地键合以形成基底元件102(图1和4-9)的一种或多种灌封化合物、其它材料或其混合物或复合物。
在一些实施例中，基底元件102可以包括一个或多个毛细管通道。在这些实施例中，传感器腔415(图4)可以经由(一个或多个)毛细管通道用电解质元件填充。在进一步的实施例中，基底元件102可以包括一个或多个气孔。当电解质元件填充传感器腔415(图4)时，(一个或多个)气孔可以允许空气排空传感器腔415(图4)。另外，在电化学传感器100(图1和6-9)经历大的压力波动的应用中，(一个或多个)气孔可以允许传感器腔415(图4)排气，诸如当电化学传感器100(图1和6-9)检测飞机上或潜艇中的气体时。在许多实施例中，(一个或多个)毛细管通道和/或(一个或多个)气孔可以通过冲压、激光切割或模切形成。在其它实施例中，(一个或多个)毛细管通道和/或(一个或多个)气孔可以被省略。在其它实施例中，(一个或多个)毛细管通道和/或(一个或多个)气孔可以被省略。在这些实施例中，在盖子101耦合到基底元件102(图1和4-9)之前，传感器腔415(图4)可以用电解质元件填充。
在许多实施例中，内部接触件209可以包括多个导电焊盘。内部接触件209可以包括任何合适的形状(例如，圆形、矩形等)。
电极207可以耦合(例如，电耦合)到内部接触件209。例如，电极207中的每个电极可以耦合(例如，电耦合)到内部接触件209中的至少一个内部接触件。在一些实施例，电极207中的每个电极可以通过一个或多个导电流道(runner)(例如，导电迹线)耦合(例如，电耦合)到内部接触件209中的至少一个内部接触件。在其它实施例中，导电流道可以被省略，例如，当电极207直接耦合(例如，电耦合)到内部接触件209时。
在这些或其它实施例中，对于在基板205之上溅射、冲压、模板印刷或沉积的电极207中的每个电极，内部接触件209中的至少一个内部接触件可以在基板205之上被构图和电镀(例如，电解或化学镀等)、溅射、冲压、模板印刷或沉积(例如，气相沉积、丝网印刷、喷墨印刷等)，并且在一些实施例中，至少一个印刷流道可以在基板205之上被构图和电镀(例如，电解或化学镀等)、溅射、冲压、模板印刷或沉积(例如，气相沉积、丝网印刷、喷墨印刷等)并且(一个或多个)印刷流道可以将电极207中的电极耦合到内部接触件209中的(一个或多个)内部接触件。在这些或其它实施例中，对于在基底元件102(图1和4-9)之上被溅射、冲压、模板印刷或沉积的电极207中的每个电极，内部接触件209中的至少一个内部接触件可以在基底元件102(图1和4-9)之上被构图和电镀(例如，电解或化学镀等)、溅射、冲压、模板印刷或沉积(例如，气相沉积、丝网印刷、喷墨印刷等)，并且在一些实施例中，至少一个印刷流道可以在基底元件102(图1和4-9)之上被构图和电镀(例如，电解或化学镀等)、溅射、冲压、模板印刷或沉积(例如，气相沉积、丝网印刷、喷墨印刷等)并且(一个或多个)印刷流道可以将电极207中的电极耦合到内部接触件209中的(一个或多个)内部接触件。
在进一步的实施例中，(一个或多个)导电流道可以被配置为运输电子但不运输材料。在一些实施例中，(一个或多个)导电流道可以被实现为实心线或带。在这些或其它实施例中，(一个或多个)导电流道可以包括一种或多种导电流道材料。例如，(一种或多种)导电流道材料可以包括一种或多种导电材料。另外，(一种或多种)导电流道材料可以包括导电油墨(例如，悬浮(一种或多种)导电材料)。在许多实施例中，(一种或多种)导电流道材料可以包括一种或多种金属和/或金属合金材料(例如，铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)和/或铱(Ir)等)、碳(C)(例如，相对于电解质元件是非多孔且不可润湿的碳)，和/或一种或多种导电聚合物粘合剂(例如，一种或多种焊接聚合物、一种或多种压敏粘合剂(PSA)，或任何合适的热固性或紫外线(UV)固化导电粘合剂或相对于(一种或多种)电极材料和/或(一种或多种)电解质材料是惰性的粘合剂)。
在进一步的实施例中，内部接触件209可以包括一种或多种内部接触件材料。(一种或多种)内部接触件材料可以包括一种或多种导电材料。例如，(一种或多种)内部接触材料可以包括一种或多种金属或金属合金材料(例如，铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)和/或铱(Ir)等)和/或碳(C)(例如，相对于电解质元件是非多孔且不可润湿的碳)。
在许多实施例中，内部接触件209可以耦合(例如，电耦合)到外部接触件513(图5)。在这些或其它实施例中，内部接触件209可以通过信号通信线路414(图4)耦合(例如，电耦合)到外部接触件513(图5)。
在许多实施例中，外部接触件513(图5)可以包括多个导电焊盘、多个导电球(例如，焊球)、多个导电引脚、多个导电雉堞(castellation)等。外部接触件513(图5)可以包括任何合适的形状(例如，圆形、矩形等)。在许多实施例中，外部接触件513(图5)可以以球栅阵列、焊盘栅格阵列或者在盖子元件101的一个或多个外部盖子表面和/或基底元件102(图1和4-9)的一个或多个外部基底表面处的任何其它合适类型的阵列来实现。
在进一步的实施例中，外部接触件513(图5)可以包括一种或多种外部接触件材料。(一种或者多种)外部接触件材料可以包括一种或多种导电材料。例如，(一种或者多种)外部接触件材料可以包括一种或多种金属材料(例如，铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)和/或铱(Ir)等)、碳(C)，和/或一种或多种陶瓷材料。
同时，在许多实施例中，信号通信线路414(图4)可以是中空的(例如，管状)或填充的(例如，实心)信号通信线路，并且可以包括一种或多种信号通信线路材料。(一种或多种)信号通信线路材料可以包括一种或多种导电材料。例如，信号通信线路材料可以包括一种或多种金属和/或金属合金材料(例如，铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)和/或铱(Ir)等)和/或碳(C)。
在许多实施例中，信号通信线路414(图4)可以通过信号通信通道412(图4)从内部接触件209到外部接触件513(图5)。例如，信号通信线路414(图4)可以通过信号通信通道412(图4)。在许多实施例中，在适当的时候，每个信号通信通道412(图4)可以包括靠近(例如，在)传感器腔415(图4)的第一端和靠近(例如，在)盖子元件101的外部盖子表面或基底元件102(图1和4-9)的外表面的第二端。另外，信号通信线路414(图4)可以填充信号通信通道412(图4)和/或信号通道412(图4)的至少第一端可以被密封，以充当材料(例如，电解质元件)通过信号通信通道412(图4)逸出传感器腔415(图4)的阻挡。例如，信号通道412(图4)的至少第一端可以通过焊接、粘合、垫圈等用一种或多种密封剂密封。在一些实施例中，当基底元件102是多孔的并且信号通道412(图4)的至少第一端用一种或多种密封剂密封时，(一种或多种)密封剂可以嵌入基底元件102的孔中。(一种或多种)示例性密封剂可以包括氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟醚聚四氟乙烯(PFA)、液体聚酰亚胺、聚酰亚胺和环氧树脂、高温环氧树脂、压敏粘合剂(PSA)、热固化粘合剂(TSA)、硅粘合剂等。在一些实施例中，信号通道412(图4)的至少一部分可以用化学物质处理，以在信号通道412(图4)处使多孔聚四氟乙烯(PTFE)脱氟，使得信号通道412(图4)的至少一部分变得疏水并且允许(一种或多种)密封剂材料穿透信号通道412(图4)的至少一部分。
在许多实施例中，信号通信通道412(图4)可以在顶部元件101和/或基底元件102(图1和4-9)中形成。信号通信通道412(图4)可以利用任何合适的半导体制造技术形成。例如，在许多实施例中，顶部元件101和/或基底元件102(图1和4-9)可以被掩蔽和蚀刻，以形成信号通信通道412(图4)。
在这些或其它实施例中，信号通信通道412(图4)可以包括在基底元件102中形成的多个通孔。在许多实施例中，通孔可以包括多个盲通孔，并且适当地，外部接触件513(图5)可以耦合(例如，电耦合)到位于靠近(例如，在)在盖子元件101的(一个或多个)外部盖子表面和/基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)外部基底表面的信号通信通道412(图4)的端部处的信号通信线路414。同时，在这些或其它实施例中，适当地，内部接触件409(图4)可以耦合(例如，电耦合)到位于靠近(例如，在)在盖子元件101的(一个或多个)内部盖子表面和/基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)内部基底表面的信号通信通道412(图4)的端部的信号通信线路414(图4)。另外，在一些实施例中，通孔可以被金属化，以便形成信号通信线路414(图4)。
在许多实施例中，信号通信通道412(图4)中的一个或多个信号通信通道可以是线性的。但是，在这些或其它实施例中，信号通信通道412(图4)中的一个或多个信号通信通道可以是曲折的(例如，弯曲的、阶梯式的，等等)。实现信号通信通道412(图4)中具有曲折配置的信号通信通道可以有助于减轻或防止材料(例如，电解质元件)通过信号通信通道412(图4)中的信号通信通道逸出传感器腔415(图4)。另外，在一些实施例中，信号通信通道412(图4)中的一个或多个信号通信通道可以是单层的，并且在这些或其它实施例中，信号通信通道412(图4)可以是多层。
在许多实施例中，信号通信通道412(图4)可以包括任何合适的横截面形状(例如，圆形、矩形等)。在一些实施例中，信号通信通道412(图4)的横截面形状可以与内部接触件209和/或外部接触件513(图5)的形状相同或不同。另外，信号通信通道412(图4)可以包括最大维度(例如，直径)。信号通信通道412(图4)的最大维度可以大于或等于大约0.200毫米并且小于或等于大约1.800毫米。例如，信号通信通道412(图4)的最大维度可以是大约0.250毫米、大约0.500毫米、大约0.750毫米、大约1.000毫米、大约1.250毫米或大约1.500毫米。在进一步的实施例中，信号通信通道412(图4)的最大维度可以与内部接触件209和/或外部接触件513(图5)的最大维度(例如，直径)相同或不同(例如，大于或小于)。
在一些实施例中，信号通信通道412(图4)可以涂覆有通道涂层。通道涂层可以包括一种或多种通道涂层材料。在这些实施例中，(一种或多种)通道涂层材料可以包括一种或多种导电和/或非导电材料。在进一步的实施例中，(一种或多种)通道涂层材料可以包括一种或多种金属材料、一种或多种陶瓷材料，和/或一种或多种聚合物材料。(一种或多种)示例性通道涂层材料可以包括聚四氟乙烯(PTFE)。
在一些实施例中，内部接触件209中的一个或多个内部接触件可以通过将盖子元件101耦合到基底元件102(图1和4-9)而选择性地耦合(例如，电耦合)到外部接触件513(图5)中的一个或多个外部接触件。在这些或其它实施例中，内部接触件209中的一个或多个内部接触件可以永久地耦合(例如，电耦合)到外部接触件513(图5)中的一个或多个外部接触件。
在许多实施例中，外部接触件209可以耦合(例如，电耦合)到一个或多个电子部件(例如，微控制器、电流-电压转换器、恒电势器、恒电流计、电流镜，流电传感器操作和电路等)，由此将电化学传感器100(图1和6-9)耦合(例如，电耦合)到(一个或多个)电子部件。在这些或其它实施例中，外部接触件209可以可操作，以与(一个或多个)电子部件形成一个或多个电路，使得当电极207中的一个或多个电极与分析物反应时电化学传感器100(图1和6-9)生成的电流可以提供给(一个或多个)电子部件。例如，如上面所讨论的，电极207可以耦合(例如，电耦合)到内部接触件209(例如，通过(一个或多个)印刷流道)并且内部接触件209可以耦合(例如，电耦合)到图5的外部接触件513(例如，通过信号通信线路414(图4))。相应地，在许多实施例中，当电极207耦合(例如，电耦合)到内部接触件209时并且当内部接触件209耦合(例如，电耦合)到外部接触件513(图5)时，电流可从电极207的第一电极(例如，工作电极)延伸到内部接触件209的第一内部接触件，然后延伸到外部接触件513(图5)的第一外部接触件。然后，电流可以穿过(一个或多个)电子部件中的至少一个电子部件到达外部接触件513(图4)中的第二外部接触件、到达内部接触件209中的第二内部接触件，并进一步到达电极207中的第二电极(例如，反电极)。在许多实施例中，电流可以被读取，并且在一些实施例中，通过(一个或多个)电子部件中的一个或多个被测量。
在一些实施例中，电化学传感器100(图1和6-9)可以与(一个或多个)电子部件中的一个或多个集成，作为集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))的一部分和/或作为印刷电路板的一部分。另外，在许多实施例中，电化学传感器100(图1和6-9)可以集成在一个或多个产品和/或一个或多个装置中。在这些或其它实施例中，(一个或多个)产品可以包括(一个或多个)电子部件、印刷电路板和/或集成电路。(一个或多个)示例性产品可以包括一个或多个汽车、一个或多个交通信号、一个或多个标志、一个或多个服装物品(例如，一件或多件衣服)、一件或多件珠宝、一个或多个移动电子设备(例如，一个或多个智能电话、一个或多个平板计算机、一个或多个膝上型计算机等)、一架或多架飞机、一个或多个安全设备、一个或多个医疗设备、一个或多个航天设备等当中的一个或多个。同时，(一个或多个)示例性装置可以包括一条或多条道路、一座或多座桥梁、一个或多个家庭、一个或多个剧院、一个或多个医院等。
在许多实施例中，电化学传感器100(图1和6-9)可以缩放到现有技术达不到的尺寸(例如，更小的尺寸)，并且可以在宽温度范围内可操作。另外，电化学传感器100(图1和6-9)可以在具有宽范围的相对湿度的环境中操作并且具有可缩放的、优化的信噪比，这可以被用来检测低或高水平的分析物(例如，目标气体)。
同时，由于电化学传感器100(图1和6-9)的规模生产的能力，可以以低成本生产电化学传感器100(图1和6-9)。在这些实施例中，电化学传感器100(图1和图6-9)可以与一个或多个其它电化学传感器在一组中制造。其它(一个或多个)电化学传感器可以与电化学传感器100(图1和6-9)类似或相同。例如，在许多实施例中，电化学传感器100(图1和6-9)可以利用半导体晶片制造技术和装备来制造(例如，构造)。在一些实施例中，电化学传感器100(图1和图6-9)可以利用常规半导体制造装备(例如，处理装备等)来制造(例如，构造)。相应地，在这些实施例中，可以提供(例如，制造)电化学传感器100(图1和6-9)，而不需要专门的半导体制造装备(例如，处理装备等)的投资。电化学传感器的组制造在下面关于方法2000(图20A和20B)和系统2100(图21)更详细地讨论。
在附图中向前，图10示出了根据实施例的电化学传感器1000的盖子元件1001的仰视图；图11示出了根据图10实施例的电化学传感器1000的基底元件1002的俯视图。电化学传感器1000可以与电化学传感器100(图1和6-9)类似或相同；盖子元件1001可以与盖子元件101(图1-3和6-9)类似或相同；和/或基底元件1002可以与基底元件102(图1和图4-9)类似或相同。另外，在许多实施例中，电化学传感器1000可以包括多个电极1007和耦合(例如，电耦合)到电极1007的多个内部接触件1009。电极1007可以与电极207(图2)类似或相同，和/或内部接触件1009可以与内部接触件209(图2)类似或相同。
参考图10，多个电极1007可以包括至少一个盖子电极1016，并且内部接触件1009可以包括耦合到(一个或多个)盖子电极1016的至少一个盖子内部接触件1017。例如，(一个或多个)盖子电极1016可以包括第一盖子电极1018，并且(一个或多个)盖子内部接触件1017可以包括第一盖子内部接触件1019。在这些实施例中，第一盖子电极1018可以与第一盖子电极318(图3)类似或相同。在许多实施例中，盖子元件1001可以包括(一个或多个)盖子电极1016(例如，第一盖子电极1018)和(一个或多个)盖子内部接触件1017(例如，第一盖子内部接触件1019)。
参考图11，多个电极1007可以包括至少一个基底电极1020，并且内部接触件1009可以包括耦合到基底电极1020的至少一个基底内部接触件1021。例如，(一个或多个)基底电极1020可以包括第一基底电极1022和第二基底电极1023，并且(一个或多个)基底内部接触件1021可以包括第一基底内部接触件1024和第二基底内部接触件1025。在这些实施例中，第一基底电极1022可以与第二电极322(图3)相似或相同和/或第二基底电极1023可以与第三电极323(图3)类似或相同。在许多实施例中，基底元件1002可以包括(一个或多个)基底电极1020(例如，第一基底电极1022和第二基底电极1023)和(一个或多个)基底内部接触件1021(例如，第一基底内部接触件1024和第二基底内部接触件1025)。
在附图中再前进，图12示出了根据实施例的方法1200的流程图。在一些实施例中，方法1200可以包括提供(例如，制造)电化学传感器的方法。电化学传感器可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。方法1200仅仅是示例性的并且不限于本文给出的实施例。方法1200可以在本文未具体绘出或描述的许多不同实施例或示例中采用。在一些实施例中，方法1200的活动可以以给出的次序执行。在其它实施例中，方法1200的活动可以以任何合适的次序执行。在其它实施例中，方法1200的一个或多个活动可以被组合或跳过。
在许多实施例中，方法1200可以包括提供盖子元件的动作1201。盖子元件可以与盖子元件101(图1-3和6-9)和/或盖子元件1001(图10)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1201可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供盖子元件类似或相同。图13示出了根据图12实施例的示例性活动1201。
例如，在许多实施例中，活动1201可以包括提供基板的活动1301。基板可以与基板205(图2)类似或相同。
在一些实施例中，活动1201可以包括提供(例如，形成)阻挡层的活动1302。阻挡层可以与阻挡层204(图2)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1302可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供阻挡层类似或相同。在一些实施例中，活动1302可以被省略。
在进一步的实施例中，活动1201可以包括在阻挡层中提供(例如，形成)一个或多个入口的活动1303。(一个或多个)入口可以与入口103(图1)类似或相同。在各种实施例中，执行活动1303可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在阻挡层中提供一个或多个入口类似或相同。在一些实施例中，活动1303可以作为活动1302的一部分被执行。在其它实施例中，活动1303可以被省略，诸如例如当活动1302被省略时。
在进一步的实施例中，活动1201可以包括将阻挡层耦合到基板的活动1304。在各种实施例中，执行活动1304可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的将将阻挡层耦合到基板类似或相同。在一些实施例中，活动1303可以作为活动1302的一部分被执行。在其它实施例中，活动1303可以被省略，诸如当活动1302被省略时。
返回到图12，在许多实施例中，方法1200可以包括提供(例如，形成)多个电极的活动1202。电极可以与电极207(图2)和/或电极1007(图10和11)类似或相同。图14示出了根据图12实施例的示例性活动1202。
例如，在一些实施例中，活动1202可以包括在基板之上提供(例如，形成)多个电极的活动1401。在进一步的实施例中，执行活动1401可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在基板之上提供多个电极类似或相同。在许多实施例中，活动1401可以在活动1201的至少一部分之后执行。
在其它实施例中，活动1202可以包括在基板之上提供(例如，形成)多个电极中的至少一个第一电极的活动1402。在进一步的实施例中，执行活动1402可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在基板之上提供多个电极中的至少一个第一电极类似或相同。在一些实施例中，活动1402可以被省略，诸如当活动1401被执行时，并且反之亦然。在许多实施例中，活动1401可以在活动1201的至少一部分之后执行。
同时，在这些或其它实施例中，活动1202可以包括在基底元件之上提供(例如，形成)多个电极中的至少一个第二电极的活动1403。基底元件可以与基底元件102(图1和4-9)和/或基底元件1102(图11)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1403可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在基底元件之上提供多个电极中的至少一个第二电极类似或相同。在一些实施例中，活动1403可以被省略，例如，当活动1401被执行时，并且反之亦然。在许多实施例中，活动1403可以在活动1204的至少一部分之后执行。
回过头参考图12，在许多实施例中，方法1200可以包括提供(例如，形成)多个内部接触件的活动1203。内部接触件可以与内部接触件209(图2)类似或相同。在一些实施例中，执行活动1203可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供多个内部接触件类似或相同。在一些实施例中，活动1202和1203的至少部分可以彼此同时执行。图15示出了根据图12实施例的示例性活动1203。
例如，在一些实施例中，活动1203可以包括在基板之上提供(例如，形成)多个内部接触件的活动1501。在进一步的实施例中，执行活动1501可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在基板之上提供多个内部接触件类似或相同。在许多实施例中，活动1501可以在活动1201的至少一部分之后执行。
在其它实施例中，活动1203可以包括在基板之上提供(例如，形成)多个内部接触件中的至少一个第一内部接触件的活动1502。在进一步的实施例中，执行活动1502可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在基板上提供多个内部接触件中的至少一个第一内部接触件类似或相同。在一些实施例中，活动1502可以被省略，诸如当活动1501被执行时，并且反之亦然。在许多实施例中，活动1501可以在活动1201的至少一部分之后执行。
同时，在这些或其它实施例中，活动1203可以包括在基底元件之上提供(例如，形成)多个内部接触件中的至少一个第二内部接触件的活动1503。在进一步的实施例中，执行活动1503可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在基底元件上提供多个内部接触件中的至少一个第二内部接触件类似或相同。在一些实施例中，活动1503可以被省略，诸如当活动1501被执行时，并且反之亦然。在许多实施例中，活动1503可以在活动1204的至少一部分之后执行。
再次回过头参考图12，在许多实施例中，方法1200可以包括提供基底元件的动作1204。在一些实施例中，执行活动1204可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供基底元件类似或相同。例如，在许多实施例中，活动1204可以包括提供(例如，形成)传感器腔的活动。传感器腔可以与传感器腔415(图4)类似或相同。
在许多实施例中，方法1200可以包括提供(例如，形成)多个外部接触件(例如，在基底元件的外表面处)的活动1205。外部接触件可以与外部接触件513(图5)类似或相同。在一些实施例中，执行活动1205可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供多个外部接触件类似或相同。
在许多实施例中，方法1200可以包括提供(例如，形成)多个信号通信(例如，在基底元件处)的活动1206。信号通信通道可以与信号通信通道412(图4)类似或相同。在一些实施例中，执行活动1206可以如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在基底元件处提供多个信号通信通道类似或相同。在许多实施例中，活动1206可以在活动1205之前执行。
在许多情况下，方法1200可以包括在多个信号通信通道处提供(例如，形成)多个信号通信线路的活动1207。信号通信线路可以与信号通信线路414(图4)类似或相同。在一些实施例中，执行活动1207可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的在多个信号通信通道处提供多个信号通信线路类似或相同。在许多实施例中，活动1207可以在活动1205之前和/或活动1206之后执行。
在许多实施例中，方法1200可以包括提供电解质元件(例如，位于传感器腔中)的活动1208。电解质元件可以与上面关于电化学传感器100(图1和6-9)描述的电解质元件类似或相同。在一些实施例中，活动1208可以在活动1204之后执行。在其它实施例中，活动1207和1208可以以与用来构建用于计算机芯片的多层金属互连结构的半导体制造技术类似的方式彼此同时执行。
在许多实施例中，方法1200可以包括提供密封垫圈的活动1209。密封垫圈可以与密封垫圈442(图4)类似或相同。在一些实施例中，活动1209可以被省略。
在许多实施例中，方法1200可以包括将盖子元件耦合到基底元件的活动1210。在一些实施例中，活动1209可以是活动1210的一部分。
在许多实施例中，方法1200可以包括将多个外部接触件耦合(例如，电耦合)到一个或多个电子部件的活动1211。(一个或多个)电子部件可以与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)描述的(一个或多个)电子部件类似或相同。在许多实施例中，活动1211可以在活动1201-1210之后执行。在其它实施例中，活动1211可以与活动1201-1210中的一个或多个大致同时执行。
在附图中向前，图16示出了根据实施例的系统1600的横截面侧视图。系统1600仅仅是示例性的，并且系统的实施例不限于本文给出的实施例。系统1600可以在本文未具体绘出或描述的许多不同实施例或示例中采用。在一些实施例中，系统1600的某些元件或模块可以执行各种方法和/或那些方法的活动。在这些或其它实施例中，方法和/或方法的活动可以由系统1600的其它合适的元件或模块执行。
系统1600包括封装结构1626。如下面更详细描述的，在许多实施例中，封装结构1626可以可操作，以封装电化学传感器1628。在这些或其它实施例中，电化学传感器1628可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。
在许多实施例中，封装结构1626包括盖子结构1629和基底结构1630。在一些实施例中，封装结构1626可以包括多个封装接触件1631，并且在进一步的实施例中，还可以包括多个封装电连接器1639。在其它实施例中，封装接触件1631和/或封装电连接器1639可以被省略。
另外，在许多实施例中，基底结构1630可以包括外壳主体1632和封装腔1633。在进一步的实施例中，基底结构1630可以包括互连基板1634。
在进一步的实施例中，基底结构1630和/或外壳主体1632可以包括一个或多个基底结构入口1635和/或一个或多个基底结构过滤器1641。在其它实施例中，虽然图16中未示出，但是基底结构1630和/或外壳主体1632可以没有(一个或多个)基底结构入口1635和/或一个或多个基底结构过滤器1641。
在进一步的实施例中，基底结构1630和/或互连基板1634可以包括封装接触件1631中的至少一个封装接触件。在进一步的实施例中，基底结构1630和/或互连基板1634可以包括封装接触件1631中的多个或全部。在其它实施例中，虽然图16中未示出，但是基底结构1630和/或互连基板1634可以没有封装接触件1631。
在进一步的实施例中，盖子结构1629可以包括键合部分1636。在一些实施例中，盖子结构1629可以包括突出部分1637、一个或多个盖子结构入口1638和/或一个或多个盖结构过滤器1640。在其它实施例中，虽然图16中未示出，但是盖子结构1629可以没有突出部分1637、(一个或多个)盖子结构入口1638和/或(一个或多个)盖子结构过滤器1640中的一个或多个。
在进一步的实施例中，虽然图16中未示出，但是盖子结构1629可以包括封装接触件1631中的至少一个封装接触件。在还有进一步的实施例中，虽然图16中未示出，但是盖子结构1629可以包括封装接触件1631中的多个或全部。在其它实施例中，虽然图16中未示出示，但是盖子结构1629可以没有封装接触件1631。
在一些实施例中，系统1600可以包括电化学传感器1628。在其它实施例中，电化学传感器1628可以被省略。
如上面所提供的，电化学传感器1628可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。相应地，电化学传感器1628可以包括多个外部接触件1613，并且外部接触件1613可以与外部接触件513(图5)类似或相同。
封装结构1626可以包括任何合适的形式(例如，形状)和/或维度。封装结构1626的示例性形状可以包括矩形棱柱、圆柱体、三角形棱柱、球形、六边形棱柱、八边形棱柱等。在许多实施例中，封装结构1626可以包括大于或等于大约2.00毫米并且小于或等于大约20.0毫米的最大维度。例如，封装结构1626可以包括大约2.00毫米、大约毫米、大约5.00毫米、大约10.0毫米、大约15.0毫米或大约20.0毫米的最大维度。
在许多实施例中，基底结构1630可以可操作，以接收电化学传感器1628。同时，在基底结构1630接收到电化学传感器1628之后，盖子结构1629可以耦合到基底结构1630，使得封装结构1626、盖子结构1629和/或基底结构1630可以操作，以封装电化学传感器1628。在这些或其它实施例中，当基底结构1630接收到电化学传感器1628时并且当盖子结构1629耦合到基底结构1630时，封装结构1626、盖子结构1629和/或基底结构1630可以保护电化学传感器1628，诸如免受冲击和/或腐蚀。另外，在一些实施例中，当基底结构1630接收电化学传感器1628时并且当盖子结构1629耦合到基底结构1630时，封装结构1626、盖子结构1629和/或基底结构1630可以消散和/或调节由电化学传感器1628生成的热量。在这些或其它实施例中，电化学传感器1628可以指封装结构1626的管芯。
在这些或其它实施例中，封装接触件1631可以耦合(例如，电耦合)到电化学传感器1628的外部接触件1613(例如，经由互连基板1634)。在许多实施例中，当电化学传感器1628在基底结构1630处被接收时，并且在一些实施例中，当盖子结构1629耦合到基底结构1630时，封装接触件1631可以耦合(例如，电耦合)到电化学传感器1628的外部接触件1613。封装接触件1631可以包括一种或多种封装接触件材料。(一种或多种)封装接触件材料可以包括一种或多种导电材料。(一种或多种)示例性封装接触件材料可以包括一种或多种金属和/或金属合金材料(例如，铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、钛(Ti)、钨(W)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)和/或铱(Ir)等)和/或碳(C)。
另外，如上文关于电化学传感器100(图1)和外部接触件513(图5)类似地讨论的，封装接触件1631可以耦合(例如，电耦合)到一个或多个电子部件(例如，微控制器、电流-电压转换器、恒电势器、恒电流计、电流镜、流电传感器操作和电路等)，由此将外部接触件1613和电化学传感器1600耦合(例如，电耦合)到(一个或多个)电子部件。在这些或其它实施例中，外部接触件1613和封装接触件1631可以可操作，以与(一个或多个)电子部件形成一个或多个电路，使得由电化学传感器1600生成的电信号可以被提供给(一个或多个)电子部件。换句话说，封装接触件1631可以可操作，以将电化学传感器1600电耦合到(一个或多个)电子部件。
在一些实施例中，封装接触件1631可以通过封装电连接器1639耦合(例如，电耦合)到外部接触件1613。封装电连接器1639可以包括任何合适的有线互连(例如，引线键合、带状电缆、柔性电路、环氧树脂桥、导电丝等)。另外，封装电连接器1639可以包括一种或多种封装电连接器材料。(一种或多种)封装电连接器材料可以包括一种或多种导电材料。(一种或多种)示例性电连接器材料可以包括铝、铜、银、金和/或导电环氧树脂等。
例如，虽然图16中未示出，但是在一些实施例中，当电化学传感器1628的盖子元件包括外部接触件1613中的至少一个外部接触件时，并且当外部接触件1613通过封装电连接器1639耦合(例如，电耦合)到封装接触件1631时，封装电连接器1639中的一个或多个封装电连接器可以耦合(例如，电耦合)到作为电化学传感器1628的盖子元件的一部分的外部接触件1613中的(一个或多个)外部接触件1613并且耦合(例如，电耦合)到互连基板，以将作为电化学传感器1628的盖子元件的一部分的外部接触件1613中的(一个或多个)外部接触件耦合(例如，电耦合)到封装电连接器1639的一个或多个封装接触件。相应地，这些封装电连接器1639可以键合到作为电化学传感器1628的盖子元件的一部分的外部接触件1613中的(一个或多个)外部接触件并且键合到互连基板1634。在这些实施例中，电化学传感器1628的外部接触件1613和(一个或多个)入口可以在电化学传感器1628的盖子元件处。
同时，在这些或其它实施例中，封装接触件1631可以通过一种或多种键合材料键合到外部接触件1613。在一些实施例中，(一种或多种)键合材料可以包括一种或多种导电键合材料。(一种或多种)示例性导电键合材料可以包括导电环氧树脂、碳纳米管、焊料等。
在这些或其它实施例中，封装接触件1631可以通过(一种或多种)导电键合材料耦合(例如，电耦合)到外部接触件1613。在一些实施例中，当封装接触件1631通过(一种或多种)导电键合材料耦合(例如，电耦合)到外部接触件1613时，封装电连接器1639可以被省略。在其它实施例中，当封装接触件1631通过封装电连接器1639耦合(例如，电耦合)到外部接触件1613时，(一种或多种)键合材料可以没有(一种或多种)导电键合材料和/或封装接触件1631可以缺乏与外部接触件1613的键合。
在许多实施例中，互连基板1634可以包括引线框架、陶瓷基板、印刷电路板或任何其它合适的封装基板。互连基板1634可以包括一种或多种互连基板材料。(一种或多种)互连基板材料可以包括一种或多种金属和/或金属合金材料(例如，铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、金(Au)、钛(Ti)、钨(W)，钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)和/或铱(Ir)等)、一种或多种陶瓷材料，和/或一种或多种聚合物材料。
在一些实施例中，当互连基板1634包括引线框架时，引线框架可以通过蚀刻或冲压(一种或多种)互连基板材料的平板以形成引线框架来形成。在这些或其它实施例中，(一种或多种)互连基板材料可以包括铜或铜合金。
在许多实施例中，可以以任何合适的方式在互连基板1634之上提供(例如，形成)外壳主体1632。例如，在一些实施例中，外壳主体1632可以沉积在互连基板1634之上。在其它实施例中，外壳主体1632可以被预成形(例如，预铸造)并且放在互连基板1634之上并耦合到互连基板1634。外壳主体1632可以包括一种或多种外壳主体材料。(一种或多种)示例性主体材料可以包括环氧树脂模塑料、液晶聚合物和/或一种或多种等效材料。
在一些实施例中，可以在外壳主体1632中提供(例如，形成)封装腔1633。例如，在各种实施例中，在提供外壳主体1632之后，可以对外壳主体1632进行掩蔽和蚀刻，以在外壳主体1632中提供(例如，形成)封装腔1633。在其它实施例中，可以提供(例如，形成)封装主体1632，使得封装主体1632包括封装腔1633。
在一些实施例中，基底结构1630可以被配置为在封装腔1633处接纳电化学传感器1628。在这些或其它实施例中，电化学传感器1628可以耦合(例如，键合)到外壳主体1632和/或封装腔1633处的互连基板1634。例如，电化学传感器1628可以通过粘合剂和/或通过共晶键合键合到外壳主体1632和/或互连基板1634。粘合剂可以包括一种或多种粘合剂材料。(一种或多种)示例性粘合剂材料可以包括不导电的环氧树脂。
在许多实施例中，盖子结构1629可以包括一种或多种盖子结构材料。(一种或多种)示例性盖子结构材料可以包括金属、环氧树脂模塑料、液晶聚合物和/或一种或多种等效材料。在一些实施例中，盖子结构1629可以用一种或多种金属化材料(例如，金(Au)、镍(Ni)、银(Ag)、铬(Cr)等)金属化。实现(一种或多种)盖子结构材料以包括金属可以为电化学传感器1628提供电磁屏蔽。
在进一步的实施例中，盖子结构1629可以键合到基底结构1630，以便将盖子结构1629耦合到基底结构1630。例如，盖子结构1629的键合部分1636可以键合到基底结构1630的外壳主体1632。在一些实施例中，盖子结构1629(例如，键合部分1636)可以通过粘合剂材料(例如，B阶环氧树脂)键合到基底结构1630(例如，外壳主体1632)，诸如当(一种或多种)盖子结构材料包括环氧树脂模塑料或液晶聚合物时。在其它实施例中，盖子结构1629(例如，键合部分1636)可以通过焊接键合到基底结构1630(例如，外壳主体1632)，诸如当(一种或多种)盖子结构材料包括金属时。
在其它实施例中，盖子结构1629可以利用一个或多个机械紧固件和/或通过摩擦(例如，卡扣配合)耦合到基底结构1630。例如，当(一种或多种)盖子结构材料包括金属和/或环氧树脂模塑料时，盖子结构1629可以利用一个或多个机械紧固件和/或通过摩擦(例如，卡扣配合)耦合到基底结构1630。
在许多实施例中，当盖子结构1629耦合到基底结构1630时，盖子结构1629的突出部分1636可以位于封装腔1633之上。在这些或其它实施例中，突出部分1636可以指盖子结构1629的一部分，该部分在盖子结构1629耦合到基底结构1630时从封装腔1633突出。例如，突出部分1636和键合部分1636可以是非平面的。但是，在其它实施例中，突出部分1636可以被省略。在这些实施例中，盖子结构1629可以是平坦的，使得键合部分1636与盖子结构1629的剩余部分共面。
在一些实施例中，实现盖子结构1629可以在封装腔1633之上提供附加的体积。其结果是，封装结构1626可以容纳具有更大维度的电化学传感器1628。
在一些实施例中，当(一种或多种)盖子结构材料包括环氧树脂模塑料或液晶聚合物时，突出部分1636可以被省略。在进一步的实施例中，当(一种或多种)盖子结构材料包括金属时，盖子结构1629可以包括突出部分1636。
再次，如上面所提供的，电化学传感器1628可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。相应地，电化学传感器1628可以包括一个或多个入口，并且电化学传感器1628的(一个或多个)入口可以与(一个或多个)入口103(图1)、基板205(图2)的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口类似或相同。在许多实施例中，(一个或多个)基底结构入口1635可以与(一个或多个)入口103(图1)、基板205(图2)的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口103类似或相同，但是相对于基底结构1630，和/或(一个或多个)盖子结构入口1638可以与(一个或多个)入口103(图1)、基板205(图2)的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口类似或相同，但是相对于盖子结构1629。
例如，(一个或多个)基底结构入口1635和/或(一个或多个)盖子结构入口1638可以可操作，以允许分析物(例如，气体样本)接近封装腔1633并且接近位于封装腔1633处的电化学传感器1628。相应地，当电化学传感器1628被封装结构1626封装时，电化学传感器1628可以操作，以检测分析物。同时，在一些实施例中，类似于(一个或多个)入口103(图1)、基板205(图2)的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)相对于彼此的(一个或多个)入口，(一个或多个)基底结构入口1635和/或(一个或多个)盖子结构入口1638可以至少部分地与电化学传感器1628的(一个或多个)入口对准和/或彼此对准(例如，重叠)。但是，在其它实施例中，(一个或多个)基底结构入口1635和/或(一个或多个)盖子结构入口1638可以与电化学传感器1628的(一个或多个)入口不对准和/或彼此不对准。另外，在一些实施例中，(一个或多个)基底结构入口1635和/或(一个或多个)盖子结构入口1638可以包括与电化学传感器1628的(一个或多个)入口类似或不同的入口直径和/或彼此类似或不同的入口直径。
在进一步的实施例中，如上面所提供的，(一个或多个)基底结构入口1635可以包括(一个或多个)基底结构过滤器1641，和/或(一个或多个)盖子结构入口1638可以包括(一个或多个)盖子结构过滤器1640。(一个或多个)基底结构过滤器1641和/或(一个或多个)盖子结构过滤器1640可以与上文关于(一个或多个)入口103(图1)、基板205(图2)的(一个或多个)入口和/或基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口所述的过滤器类似或相同。
同时，在一些实施例中，盖子结构1629可以包括一种或多种盖子结构颜色。在这些实施例中，(一种或多种)盖子结构颜色可以与电化学传感器1628被配置为检测的一种或多种分析物(例如，一个或多个气体样本)相关联。相应地，盖子结构颜色可以指示电化学传感器1628被配置为检测的分析物(例如，(一个或多个)气体样本)的类型。盖子结构颜色
有利地，在许多实施例中，系统1600和/或封装结构1626可以利用常规半导体制造装备(例如，处理装备等)提供(例如，制造)。相应地，在这些实施例中，可以提供(例如制造)系统1600和/或封装结构1626，而无需专门和更昂贵的制造装备(例如，处理装备等)的投资。
而且，在许多实施例中，电化学传感器1628可以在传感器腔1633处以任何合适的位置和/或朝向定位和/或定向。例如，电化学传感器1628的位置和/或朝向可以依赖于外部接触件1613耦合(例如，电耦合)到封装接触件1631的方式。在一些实施例中，互连基板1634、外壳主体1632和/或盖子结构1629可以以促进耦合(例如，电耦合)的方式形成，并且在一些实施例中，将外部接触件1613键合到封装接触件1631。
例如，在一些实施例中，当电化学传感器1628位于传感器腔1633处时，电化学结构1628可以被定向成电化学传感器的盖子元件面朝盖子结构1629，诸如图16所示。在其它实施例中，虽然图16中未示出，但是，当电化学传感器1628位于传感器腔1633处时，电化学结构1628可以被定向成电化学传感器的盖子元件面朝基底结构1630。在这些实施例中，基底结构1630可以包括(一个或多个)过滤器1641，使得分析物可以接近电化学传感器1628的盖子元件。另外，封装电连接器1639的至少一个封装电连接器可以耦合(例如，电耦合)到作为电化学传感器1628的基底结构的一部分的外部接触件1613的至少一个外部接触件。
在附图中再向前，图17示出了根据实施例的方法1700的流程图。在一些实施例中，方法1700可以包括提供(例如，制造)系统的方法。系统可以与系统1600(图16)类似或相同。方法1700仅仅是示例性的并且不限于本文给出的实施例。方法1700可以在本文未具体绘出或描述的许多不同实施例或示例中采用。在一些实施例中，方法1700的活动可以以给出的次序执行。在其它实施例中，方法1700的活动可以以任何合适的次序执行。在还有其它实施例中，方法1700的一个或多个活动可以被组合或跳过。
在许多实施例中，方法1700可以包括提供电化学传感器的活动1701。电化学传感器可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1701可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供电化学传感器类似或相同。在一些实施例中，活动1701可以被省略。
在许多实施例中，方法1700可以包括提供封装结构的活动1702。封装结构可以与封装结构1626(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1702可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供封装结构类似或相同。在一些实施例中，活动1702可以在活动1701之前、之后或大致同时执行。图18示出了根据图17的实施例的示例性活动1702。
例如，在许多实施例中，活动1702可以包括提供(例如，形成)盖子结构的活动1801。盖子结构可以与盖子结构1629(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1702可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供盖子结构类似或相同。
在进一步的实施例中，活动1702可以包括提供(例如，形成)基底结构的活动1802。基底结构可以与基底结构1630(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1702可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供基底结构类似或相同。图19示出了根据图17的实施例的示例性活动1802。
例如，在许多实施例中，活动1802包括提供(例如，形成)外壳主体的活动1901。外壳主体可以与外壳主体1632(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1901可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供外壳主体类似或相同。
在进一步的实施例中，活动1802可以包括提供(例如，形成)封装腔的活动1902。封装腔可以与封装腔1633(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1902可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供封装腔类似或相同。在一些实施例中，活动1902可以在活动1901之后或大致同时执行。
在进一步的实施例中，活动1802可以包括提供(例如，形成)互连基板的活动1903。互连基板可以与互连基板1634(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1903可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供互连基板类似或相同。在许多实施例中，活动1903可以在活动1901和/或活动1902之前执行。
回过头参考图18，在一些实施例中，活动1702可以包括提供(例如，形成)多个封装接触件的活动1803。封装接触件可以与封装接触件1631(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1803可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供多个封装接触件类似或相同。在一些实施例中，活动1803可以作为活动1801和/或活动1802的一部分来执行。在其它实施例中，活动1803可以被省略。
回过头参考图17，在许多实施例中，方法1700可以包括将电化学传感器放在封装腔中的活动1703。在进一步的实施例中，执行活动1703可以与如上文关于系统1600(图16)所述的将电化学传感器放在封装腔中类似或相同。在一些实施例中，活动1703可以在活动1701和/或活动1702之后执行。在其它实施例中，活动1703可以被省略。
在许多实施例中，方法1700可以包括将封装接触件耦合(例如，电耦合)到电化学传感器的多个外部接触件的活动1704。电化学传感器的外部接触件可以与外部接触件1613(图16)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1704可以与如上文关于系统1600(图16)所述的将封装接触件耦合(例如，电耦合)到电化学传感器的多个外部接触件类似或相同。在一些实施例中，活动1704可以在活动1701-1703之后执行。
在许多实施例中，方法1700可以包括将盖子结构耦合到基底结构的活动1705。在进一步的实施例中，执行活动1705可以与如上文关于系统1600(图16)所述的将盖子结构耦合到基底结构类似或相同。在一些实施例中，活动1705可以在活动1701-1704之后执行。
在许多实施例中，方法1700可以包括提供一个或多个电子部件的活动1706。(一个或多个)电子部件可以与上面关于系统1600(图16)所述的(一个或多个)电子部件类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动1706可以与如上文关于系统1600(图16)所述的提供一个或多个电子部件类似或相同。在一些实施例中，活动1706可以在活动1701-1705中的一个或多个之前、之后或大致同时执行。在其它实施例中，活动1706可以被省略。
在许多实施例中，方法1700可以包括将多个封装接触件耦合(例如，电耦合)到(一个或多个)电子部件的活动1707。在进一步的实施例中，执行活动1707可以与如上文关于系统1600(图16)所述的将多个封装接触件耦合(例如，电耦合)到(一个或多个)电子部件类似或相同。在一些实施例中，活动1707可以在活动1701-1706中的一个或多个之后执行。在其它实施例中，活动1707可以被省略。
在附图中再向前，图20A和20B示出了根据实施例的方法2000的流程图。在一些实施例中，方法2000可以包括提供(例如，制造)多个电化学传感器的方法。在这些或其它实施例中，多个电化学传感器中的每个电化学传感器可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。该方法可以包括在电化学传感器的生产环境中的大规模或晶片级制造。
方法2000仅仅是示例性的并且不限于本文给出的实施例。方法2000可以在本文未具体绘出或描述的许多不同实施例或示例中采用。在一些实施例中，方法2000的活动可以以给出的次序执行。在其它实施例中，方法2000的活动可以以任何合适的次序执行。在其它实施例中，方法2000的一个或多个活动可以被组合或跳过。
在许多实施例中，方法2000可以包括提供(例如，形成)集成盖子基板的活动2001。集成盖子基板可以包括集成盖子基板第一表面和与集成盖子基板第一表面相对的集成盖子基板第二表面。在这些或其它实施例中，集成盖子基板可以与基板205(图2)类似或基本相同。但是，集成盖子基板可以包括比基板205(图2)更大的维度(例如，横向和/或厚度维度)，使得可以从集成盖子基板提供(例如，形成)多个组成基板。例如，集成盖子基板可以包括基本圆形的晶片或面板，并且可以包括任何合适的最大维度(例如，直径)，诸如大约1.969英寸(大约5.000厘米)、大约2.000英寸(大约5.080厘米)、大约2.953英寸(大约7.500厘米)、大约3.000英寸(大约7.620厘米)、大约3.937英寸(大约10.00厘米)、大约4.000英寸(大约10.16厘米)、大约4.921英寸(大约12.50厘米)、大约5.000英寸(大约12.70厘米)、大约5.906英寸(大约15.00厘米)、大约6.000英寸(大约15.24厘米)、大约7.874英寸(大约20.00厘米)、大约8.000英寸(大约20.32厘米)、大约11.81英寸(大约30.00厘米)、大约12.00英寸(大约30.48厘米)、大约17.72英寸(大约45.00厘米)或大约18.00英寸(大约45.72厘米)。在一些实施例中，集成基板可以包括面板，诸如大约300毫米乘以大约400毫米、大约360毫米乘以大约465毫米、大约370毫米乘以大约470毫米、大约400毫米乘以大约500毫米、大约550毫米乘以大约650毫米、大约600毫米乘以大约720毫米、大约620毫米乘以大约750毫米、大约680毫米乘以大约880毫米、大约730毫米乘以大约920毫米、大约1100毫米乘以大约1250毫米、大约1100毫米乘以大约1300毫米、大约1500毫米乘以大约1800毫米、大约1500毫米乘以大约1850毫米、大约1870毫米乘以大约2200毫米、大约1950毫米乘以大约2200毫米、大约1950毫米乘以大约2250毫米、大约2160毫米乘以大约2460毫米、大约2200毫米乘以大约2500毫米，或者大约2880毫米乘以大约3130毫米。每个组成基板可以与基板205(图2)类似或相同，并且组成基板可以被用作由方法2000提供(例如，制造)的电化学传感器的基板。
就像基板205(图2)，集成盖子基板可以是至少部分多孔的。另外，集成盖子基板可以包括一种或多种集成盖子基板材料。在这些实施例中，(一种或多种)集成盖子基板材料可以与基板205(图2)的(一种或多种)基板材料类似或相同。例如，在一些实施例中，(一种或多种)集成盖子基板材料可以包括聚四氟乙烯(PTFE)。
在许多实施例中，方法2000可以包括提供(例如，形成)集成基底基板的活动2002。集成基底基板可以包括集成基底基板第一表面和与集成基底基板第一表面相对的集成基底基板第二表面。在这些或其它实施例中，集成基底基板可以与基底元件102(图1和4-9)类似或基本相同。但是，集成基底基板可以包括比基底元件102(图1和4-9)更大的维度(例如，横向和/或厚度维度)，使得可以从集成基底元件102提供(例如，形成)多个组成基底元件。例如，集成基底基板可以包括基本上圆形的晶片或面板，并且可以包括任何合适的最大维度(例如，直径)，诸如大约1.969英寸(大约5.000厘米)、大约2.000英寸(大约5.080厘米)、大约2.953英寸(大约7.500厘米)、大约3.000英寸(大约7.620厘米)、大约3.937英寸(大约10.00厘米)、大约4.000英寸(大约10.16厘米)、大约4.921英寸(大约12.50厘米)、大约5.000英寸(大约12.70厘米)、大约5.906英寸(大约15.00厘米)、大约6.000英寸(大约15.24厘米)、大约7.874英寸(大约20.00厘米)、大约8.000英寸(大约20.32厘米)、大约11.81英寸(大约30.00厘米)、大约12.00英寸(大约30.48厘米)、大约17.72英寸(大约45.00厘米)或大约18.00英寸(大约45.72厘米)。在一些实施例中，集成基底基板可以包括面板，诸如大约300毫米乘以大约400毫米、大约360毫米乘以大约465毫米、大约370毫米乘以大约470毫米、大约400毫米约500毫米、大约550毫米乘以大约650毫米、大约600毫米乘以大约720毫米、大约620毫米乘以大约750毫米、大约680毫米乘以大约880毫米、大约730毫米乘以大约920毫米、大约1100毫米乘以大约1250毫米、大约1100毫米乘以大约1300毫米、大约1500毫米乘以大约1800毫米、大约1500毫米乘以大约1850毫米、大约1870毫米乘以大约2200毫米、大约1950毫米乘以大约2200毫米、大约1950毫米乘以大约2250毫米、大约2160毫米乘以大约2460毫米、大约2200毫米乘以大约2500毫米，或大约2880毫米乘以大约3130毫米。每个组成基底元件可以与基底元件102(图1和4-9)类似或相同，并且组成基底元件可以被用作由方法2000提供(例如，制造)的电化学传感器的基底元件。
集成基底基板可以包括一种或多种集成基底基板材料。在这些实施例中，(一种或多种)集成基底基板材料可以与基底元件102(图1和4-9)的(一种或多种)基底元件材料类似或相同。在许多实施例中，集成盖子基板第一表面可以耦合到集成基底第一表面，诸如在活动2018(下面)。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成基底基板第一表面处在集成基底基板中提供(例如，形成)多个传感器腔(例如，第一传感器腔和第二传感器腔)的活动2003。多个传感器腔(例如，第一传感器腔和第二传感器腔)中的每一个可以与传感器腔415(图4)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2003可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)传感器腔415(图4)类似或相同。
例如，在一些实施例中，执行活动2003可以包括在集成基底基板第一表面处掩蔽集成基底基板，然后在集成基底基板第一表面处蚀刻集成基底基板，以形成多个传感器腔(例如，第一传感器腔和第二传感器腔)。在其它实施例中，活动2003可以是活动2001的一部分。在这些实施例中，可以形成(例如，沉积)集成基底基板，使得集成基底基板包括多个传感器腔(例如，第一传感器腔和第二传感器腔)。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成盖子基板第一表面和/或集成基底基板第一表面之上提供(例如，形成)多组多个电极(例如，多个第一电极和多个第二电极)的活动2004。多组电极(例如，多个第一电极和多个第二电极)中的每个电极可以与电极207(图2)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2004可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供电极207(图2)类似或相同。例如，在一些实施例中，执行活动2004可以包括在集成盖子基板第一表面和/或集成基底基板第一表面之上形成(例如，溅射、冲压、模板印刷、沉积等)多组电极(例如，多个第一电极和多个第二电极)。
在一些实施例中，活动2004可以在活动2001-2003中的一个或多个之后执行。在许多实施例中，当活动2004包括在集成基底基板第一表面之上提供(例如，形成)多组电极(例如，多个第一电极和多个第二电极)时，活动2004可以在活动2002和2003之后执行。例如，活动2004可以包括在多个传感器腔中提供(例如，形成)多组电极(例如，多个第一电极和多个第二电极)。在这些或其它实施例中，当活动2004包括在集成盖子基板第一表面之上提供(例如，形成)多组电极(例如，多个第一电极和多个第二电极)时，活动2004可以在活动2001之后执行。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成基底基板第二表面之上提供(例如，形成)集成阻挡层的活动2005。集成阻挡层可以包括集成阻挡层第一表面和与集成阻挡层第一表面相对的集成阻挡层第二表面。
在这些或其它实施例中，集成阻挡层可以与阻挡层204(图2)类似或基本相同。但是，集成阻挡层可以包括比阻挡层204(图2)更大的维度(例如，横向和/或厚度维度)，使得可以从集成阻挡层提供(例如，形成)多个组成阻挡层。每个组成阻挡层可以与阻挡层204(图2)类似或相同，并且组成阻挡层可以被用作由方法2000提供(例如，制造)的电化学传感器的阻挡层。在一些实施例中，活动2005可以被省略。在许多实施例中，活动2005可以在活动2001之前、之后或大致同时执行。
集成阻挡层可以包括一种或多种集成阻挡层材料。(一种或多种)集成阻挡层材料可以与阻挡层204(图2)的阻挡层材料类似或相同。
另外，在许多实施例中，执行活动2005可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)阻挡层204(图2)类似或相同。例如，在一些实施例中，执行活动2005可以包括在集成基底基板第二表面之上沉积集成阻挡层。
在进一步的实施例中，方法2000可以包括将集成阻挡层(例如，集成阻挡层第一表面)耦合到集成盖子基板(例如，集成盖子基板第二表面)的活动2006。在这些或其它实施例中，执行活动2006可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的将阻挡层204(图2)耦合到基板205(图2)类似或相同。例如，在许多实施例中，执行活动2006可以包括用粘合剂层将集成阻挡层(例如，集成阻挡层第一表面)键合到集成盖子基板(例如，集成盖子基板第二表面)。在这些实施例中，粘合剂层可以与粘合剂层206(图2)类似或相同。在一些实施例中，活动2006可以作为活动2005的一部分来执行，诸如当执行活动2005包括在集成基底基板第二表面之上沉积集成阻挡层时。在各种实施例中，活动2006可以在活动2001之后或大致同时执行，并且在进一步的实施例中，可以在活动2005之后执行。在其它实施例中，活动2006可以被省略，诸如当活动2005被省略时。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成阻挡层处提供多组一个或多个阻挡层入口(例如，一个或多个第一阻挡层入口和一个或多个第二阻挡层入口)的活动2007。多组(一个或多个)阻挡层入口的(一个或多个)阻挡层入口中的每一个可以与(一个或多个)入口103(图1)类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2007可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)(一个或多个)入口103(图1)类似或相同。在一些实施例中，活动2007可以作为活动2005的一部分来执行。在其它实施例中，活动2007可以在活动2006之前或之后执行。在其它实施例中，活动2007可以被省略，诸如当活动2005被省略时。
在一些实施例中，当集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面时，诸如在下面的活动2018提供的，多组(一个或多个)阻挡层入口中的至少一组可以至少部分地与多个传感器腔中的至少一个对准(例如，重叠)。另外，当集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面时，诸如在下面的活动2018提供的，多组(一个或多个)阻挡层入口中的至少一组可以至少部分地与多组电极中的至少一组电极对准(例如，重叠)。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成盖子基板处提供(例如，形成)多组一个或多个基板入口(例如，一个或多个第一基板入口和一个或多个第二基板入口)的活动2008。多组(一个或多个)基板入口的(一个或多个)基板入口中的每一个可以与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的基板205(图2)的(一个或多个)入口类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2008可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)基板205(图2)的(一个或多个)入口类似或相同。在一些实施例中，当活动2005集成盖子基底是非多孔的时，可以执行活动2008。在一些实施例中，活动2008可以在活动2001之后或作为活动2001的一部分来执行。
在一些实施例中，当集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面时，诸如在下面的动作2018提供的，多组(一个或多个)基板入口中的至少一组可以至少部分地与多个传感器腔中的至少一个对准(例如，重叠)。另外，当集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面时，诸如在下面的活动2018提供的，多组(一个或多个)基板入口中的至少一组可以至少部分地与多组电极中的至少一组电极对准(例如，重叠)。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成基底元件基板处提供多组一个或多个基底入口(例如，一个或多个第一基底入口和一个或多个第二基底入口)的活动2009。多组(一个或多个)基底入口的(一个或多个)基底入口中的每一个可以与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)描述的基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2009可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)基底元件102(图1和4-9)的(一个或多个)入口类似或相同。在一些实施例中，活动2009可以在活动2001之后或作为活动2001的一部分来执行。而且，在该同一或其它实施例中，活动2002、2003和/或2009可以在活动2001、2004、2005、2006、2007和/或2008中一个或多个活动之前、之后或同时执行。
在一些实施例中，当集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面时，诸如在下面的活动2018提供的，多组(一个或多个)基板入口中的至少一个可以至少部分地与多个传感器腔中的至少一个对准(例如，在其下方)。另外，当集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面时，诸如在下面的活动2018提供的，多组(一个或多个)基板入口中的至少一组可以至少部分地与多组电极中的至少一组对准(例如，在其下方)。
在许多实施例中，方法2000可以包括分别在多个传感器腔(例如，第一传感器腔和第二传感器腔)中提供(例如，形成)多个电解质元件(例如，第一电解质元件和第二电解质元件)的活动2010。相应地，活动2010可以在活动2003之后执行。第一和第二电解质元件可以彼此相同或不同。另外，每个电解质元件可以与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的电解质元件类似或相同。在各种实施例中，执行活动2010可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)电解质元件类似或相同。在一些实施例中，活动2010可以被省略。在其它实施例中，活动2010可以在活动2018之后执行，尤其是当多个电解质元件时。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成盖子基板第一表面或集成基底基板第一表面处提供(例如，形成)多个凹槽的活动2011。多个凹槽中的每个凹槽可以与凹槽443(图4)类似或相同。相应地，在一些实施例中，当集成盖子基板第一表面耦合到集成基底第一表面时，诸如在下面的活动2018所提供的，凹槽中的每个凹槽至少部分地围绕多个传感器腔的不同开口。在进一步的实施例中，执行活动2011可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)凹槽443(图4)类似或相同。在一些实施例中，活动2011可以与活动2003大致同时执行。在其它实施例中，活动2011可以被省略。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成盖子基板和/或集成基底基板中提供(例如，形成)多组多个信号通信通道(例如，多个第一信号通信通道和多个第二信号通信通道)的活动2012。在这些实施例中，可以提供多组多个信号通信通道(例如，多个第一信号通信通道和多个第二信号通信通道)，以与由活动2004提供的多组电极对应。
在一些实施例中，多组多个信号通信通道(例如，多个第一信号通信通道和多个第二信号通信通道)中的每个信号通信通道可以与信号通信通道412(图4)之一类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2012可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供信号通信通道412(图4)类似或相同。在一些实施例中，活动2012可以在活动2003之前、之后或大致同时执行。
在许多实施例中，方法2000可以包括在多组信号通信通道中的每个信号通信通道中提供(例如，形成)至少一个信号通信线路的活动2013。在这些实施例中，可以提供信号通信线路，以与由活动2004提供的多组电极对应。
在一些实施例中，多个信号通信线路中的每个信号通信线路可以与信号通信线路414(图4)之一类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2013可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供信号通信线路414(图4)类似或相同。在一些实施例中，活动2013可以在活动2012之后执行。在其它实施例中，活动2012和2013可以以类似于用来构建用于计算机芯片的多级金属互连结构的半导体制造技术的方式彼此同时执行。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成盖子基板第一表面和/集成基底基板第一表面之上提供(例如，形成)多组多个内部接触件(例如，多个第一内部接触件和多个第二内部接触件)的活动2014。多组内部接触件(例如，多个第一内部接触件和多个第二内部接触件)中的每个内部接触件可以与内部接触件209(图2)类似或相同。相应地，多组内部接触件(例如，多个第一内部接触件和多个第二内部接触件)中的内部接触件可以电耦合到多组电极中的电极。在进一步的实施例中，执行活动2014可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供内部接触件209(图2)类似或相同。在一些实施例中，活动2014可以在活动2012和/或活动2013之后执行。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成盖子基板第二表面和/集成基底基板第二表面之上提供(例如，形成)多组多个外部接触件(例如，多个第一外部接触件和多个第二外部接触件)的活动2015。多组多个外部接触件(例如，多个第一外部接触件和多个第二外部接触件)中的每个外部接触件可以与外部接触件513(图5)类似或相同。相应地，多个外部接触件(例如，多个第一外部接触件和多个第二外部接触件)中的外部接触件可以通过信号通信线路电耦合到多组多个内部接触件(例如，多个第一内部接触件和多个第二内部接触件)。在进一步的实施例中，执行活动2015可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供外部接触件513(图5)类似或相同。在一些实施例中，活动2015可以在活动2012和/或活动2013之后执行。
在许多实施例中，方法2000可以包括在集成盖子基板和/或集成基底基板处提供(例如，形成)多组一个或多个电子部件的活动2016。多组(一个或多个)电子部件中的(一个或多个)电子部件中的每一个可以与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的(一个或多个)电子部件类似或相同。在进一步的实施例中，执行活动2016可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的提供(例如，形成)(一个或多个)电子部件类似或相同。
在许多实施例中，活动2016可以在活动2003、2004和2010-2015中的一个或多个之前、之后或大致同时执行。在其它实施例中，活动2016可以被省略。
在进一步的实施例中，方法2000可以包括将多组(一个或多个)电子部件耦合(例如，电耦合)到多组外部接触件的活动2017。在这些实施例中，一组(一个或多个)电子部件可以耦合到多组外部接触件中的一组或多组的外部接触件。另外，执行活动2017可以与如上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的将(一个或多个)电子部件耦合(例如，电耦合)到外部接触件513(图5)类似或相同。在一些实施例中，活动2017可以作为活动2016的一部分来执行。在进一步的实施例中，活动2017可以在活动2016之前、之后或大致同时执行。在其它实施例中，活动2017可以被省略。
在许多实施例中，方法2000可以包括将集成盖子基板第一表面耦合到集成基底基板第一表面的活动2018。在这些实施例中，执行活动2018可以与如上文关于电化学传感器100(图1和图6-9)所述的将基板205(图2)耦合到基底元件102(图1和4-9)类似或相同。在一些实施例中，活动2018可以在活动2003和活动2004之后执行。
在进一步的实施例中，方法2000可以包括切割(例如，模切或切单(singulate))集成盖子基板和集成基底基板以将至少一个电化学传感器(例如，第一电化学传感器)与至少一个一个其它电化学传感器(例如，第二电化学传感器)分离的动作2019。所述至少一个电化学传感器和其它电化学传感器可以包括多个电化学传感器，并且多个电化学传感器可以包括多个传感器腔和多组电极。在许多实施例中，活动2019可以在活动2018之后执行。在其它实施例中，活动2018可以被省略，并且多个电化学传感器的基板和基底元件可以单独地耦合在一起。
在许多实施例中，当在活动2019之前执行活动2017时，活动2019可以包括切割(例如，模切或切单)集成盖子基板和集成基底基板以将至少一个电化学传感器(例如，第一电化学传感器)与至少一个其它电化学传感器(例如，第二电化学传感器)分离、同时所述至少一个传感器的外部接触件保持耦合(例如，电耦合)到多组(一个或多个)电子器件中一组的(一个或多个)电子部件的活动。例如，多个电化学传感器中的每一个或多个可以与一组(一个或多个)电子部件中的(一个或多个)电子部件集成，以形成集成电路(例如，专用集成电路(ASIC))。在一些实施例中，这些(一个或多个)电化学传感器和/或集成电路可以是印刷电路板的一部分。同样，(一个或多个)电化学传感器、集成电路和/或印刷电路板可以集成在一个或多个产品和/或一个或多个装置中。(一个或多个)产品可以与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的(一个或多个)产品和/或与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的(一个或多个)装置类似或相同。在进一步的实施例中，当执行活动2016但不执行活动2017时，方法2000可以包括切割(例如，模切或切单)集成盖子基板和集成基底基板以将至少一个电化学传感器(例如，第一电化学传感器)与至少一组(一个或多个)电子部件(例如，第一组(一个或多个)电子部件)分离的活动。
在附图中向前，图21示出了根据实施例的耦合到系统2100的集成基底基板2144的系统2100的集成盖子基板2143和耦合到集成盖子基板2143的系统2100的集成阻挡层2145的等距视图。系统2100仅仅是示例性的并且系统的实施例不限于本文给出的实施例。系统2100可以在本文未具体绘出或描述的许多不同的实施例或示例中采用。在一些实施例中，系统2100的某些元件或模块可以执行各种方法和/或那些方法的活动。在这些或其它实施例中，方法和/或方法的活动可以由系统2100的其它合适的元件或模块执行。在这些实施例中，集成盖子基板2143可以与上文关于方法2000(图20A和20B)所述的集成盖子基板类似或相同；集成基底基板2144可以与上文关于方法2000(图20A和20B)所述的集成基底基板类似或相同；和/或集成阻挡层2145可以与上文关于方法2000(图20A和20B)所述的集成阻挡层类似或相同。在许多实施例中，系统2100可以利用方法2000(图20A和20B)提供(例如，制造)。
虽然在图21中未示出，但是，当集成盖子基板2143耦合到集成基底基板2144时，系统2100包括可以彼此分离(例如，切割)的多个电化学传感器。在这些或其它实施例中，每个电化学传感器可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。在一些实施例中，虽然在图21中也未示出，但是多个电化学传感器可以耦合(例如，电耦合)到多组一个或多个电子部件。多组(一个或多个)电子部件中的每个电子部件可以与上文关于电化学传感器100(图1和6-9)所述的(一个或多个)电子部件类似或相同。
图22示出了从图21的截面线XXII-XXII的视点取得的、当集成盖子基板2143耦合到集成基底基板2144时系统2100的部分横截面视图。在这些实施例中，多个电化学传感器可以包括第一电化学传感器2145和第二电化学传感器2146。第一电化学传感器2145和/或第二电化学传感器2146可以与电化学传感器100(图1和6-9)和/或电化学传感器1000(图10和11)类似或相同。
虽然已经参考具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以进行各种改变。相应地，本发明的实施例的公开内容意在说明本发明的范围，而不意在限制。意在本发明的范围仅限于所附权利要求所要求的范围。例如，对于本领域普通技术人员，显而易见的是，方法1200(图12)、方法1700(图17)和/或方法2000(图20A和20B)的一个或多个活动可以由许多不同的活动、程序和/或过程组成，并且可以由许多不同的模块和以许多不同的次序执行，图1-22的任何元件都可以被修改，并且这些实施例中某些实施例的前述讨论不一定表示所有可能实施例的完整描述。
一般而言，一个或多个要求保护的元件的替换构成重构而不是修复。此外，已经关于具体实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。但是，益处、优点、对问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何一个或多个元素都不应当被解释为任何或全部权利要求的关键、必需或必要的特征或元素，除非这种益处、优点、解决方案或元件在这种权利要求中进行了陈述。
而且，如果实施例和/或限制：(1)没有在权利要求中明确要求保护；和(2)在等效原则下是或者潜在地是权利要求中的表达元素和/或限制的等价物，则本文公开的实施例和限制不是专门针对公众的。
Claims (23)
1.一种电化学传感器，包括：
盖子元件，包括基板，基板包括基板材料；
多个电极；
多个内部接触件，电耦合到所述多个电极；
基底元件，被配置为耦合到盖子元件，基底元件包括：
传感器腔；及
基底元件材料；
多个外部接触件，位于电化学传感器的外表面处；
多个信号通信通道，包括多个信号通信线路；及
电解质元件，位于传感器腔中；
其中：
电化学传感器被配置为使得当盖子元件耦合到基底元件时：
所述多个电极位于传感器腔中；
所述多个电极与电解质元件电解连通；
所述多个内部接触件位于传感器腔中；及
所述多个内部接触件通过所述多个信号通信线路电耦合到所述多个外部接触件。
2.如权利要求1所述的电化学传感器，其中：
盖子元件包括所述多个电极和所述多个内部接触件。
3.如权利要求1所述的电化学传感器，其中：
所述多个电极包括至少一个第一电极和至少一个第二电极；
所述多个内部接触件包括电耦合到所述至少一个第一电极的至少一个第一内部接触件，并且包括电耦合到所述至少一个第二电极的至少一个第二内部接触件；
盖子元件包括所述至少一个第一电极和所述至少一个第一内部接触件；及
基底元件包括所述至少一个第二电极和所述至少一个第二内部接触件。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电化学传感器，其中：
盖子元件包括耦合到基板的阻挡层，阻挡层包括一个或多个阻挡层入口。
5.如权利要求4所述的电化学传感器，其中：
所述一个或多个阻挡层入口至少部分地与所述多个电极中的一个或多个电极对准。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电化学传感器，其中：
基板材料是至少部分多孔的。
7.如权利要求1-6中任一项所述的电化学传感器，其中：
基板材料包括聚四氟乙烯。
8.如权利要求1-7中任一项所述的电化学传感器，其中：
基底元件材料包括一种或多种陶瓷材料。
9.如权利要求1-8中任一项所述的电化学传感器，其中：
基底元件材料包括一种或多种聚合物材料。
10.如权利要求1-9中任一项所述的电化学传感器，其中以下之一：
所述多个外部接触件布置成球栅阵列或焊盘栅格阵列；或者
所述多个外部接触件包括多个雉堞。
11.如权利要求1-10中任一项所述的电化学传感器，其中：
所述多个外部接触件被配置为与一个或多个电子部件电耦合。
12.如权利要求1-11中任一项所述的电化学传感器，还包括：
密封垫圈；
其中：
盖子元件通过密封垫圈耦合到基底元件。
13.如权利要求12所述的电化学传感器，其中：
基底元件包括基底周边部分，该基底周边部分包括被配置为接纳密封垫圈的凹槽。
14.如权利要求12或13所述的电化学传感器，其中：
密封垫圈包括氟化乙烯丙烯、全氟醚聚四氟乙烯、液体聚酰亚胺、聚酰亚胺、环氧树脂、压敏粘合剂(PSA)、热固化粘合剂(TSA)或硅氧烷粘合剂中的至少一种。
15.如权利要求1-14中任一项所述的电化学传感器，其中：
基板包括一个或多个基板入口；及
所述一个或多个基板入口包括一个或多个膜。
16.一种方法，包括：
提供盖子元件，提供盖子元件包括提供基板；
提供多个电极；
提供多个内部接触件；
提供被配置为耦合到盖子元件的基底元件，提供基底元件包括提供传感器腔；
提供多个外部接触件；
提供多个信号通信通道；及
在所述多个信号通信通道处提供多个信号通信线路；
其中：
基板包括基板材料；
基底元件包括基底元件材料；
传感器腔被配置为接纳电解质元件；及
电化学传感器被配置为使得当盖子元件耦合到基底元件时并且当传感器腔接纳电解质元件时：
所述多个电极位于传感器腔中；
所述多个电极与电解质元件电解连通；
所述多个内部接触件位于传感器腔中；及
所述多个内部接触件通过所述多个信号通信线路电耦合到所述多个外部接触件。
17.如权利要求16所述的方法，其中：
提供所述多个电极包括在基板之上提供所述多个电极；及
提供所述多个内部接触件包括在基板之上提供所述多个内部接触件。
18.如权利要求17所述的方法，其中：
提供所述多个电极包括：
在基板之上提供所述多个电极中的至少一个第一电极；及
在基底元件之上提供所述多个电极中的至少一个第二电极；及
提供所述多个内部接触件包括：
在基板之上提供所述多个内部接触件中的至少一个第一内部接触件；及
在基底元件之上提供所述多个内部接触件中的至少一个第二内部接触件。
19.如权利要求16-18中任一项所述的方法，其中：
提供盖子元件包括：
提供阻挡层；及
将阻挡层耦合到基板；
其中：
提供阻挡层包括在阻挡层中提供多个入口。
20.如权利要求16-19中任一项所述的方法，还包括：
提供被配置为将盖子元件耦合到基底元件的密封垫圈。
21.如权利要求16-20中任一项所述的方法，其中以下至少一个：
基板材料是至少部分多孔的；
基板材料包括聚四氟乙烯；或者
基底元件材料包括一种或多种陶瓷材料。
22.如权利要求16-21中任一项所述的方法，还包括以下至少一个：
在提供基底元件之后，提供位于传感器腔中的电解质元件；
将盖子元件耦合到基底元件；或者
将多个外部接触件电耦合到一个或多个电子部件。
23.一种电化学传感器，包括：
盖子元件，包括基板，基板包括基板材料；
多个电极，包括多个芯；
多个内部接触件，电耦合到多个电极；
基底元件，被配置为耦合到盖子元件，该基底元件包括：
传感器腔；
基底元件材料；
多个外部接触件，位于基底元件的外表面处；及
多个信号通信通道，包括多个信号通信线路；及
电解质元件，位于传感器腔中；
其中：
电化学传感器包括气体传感器；
电化学传感器被配置为使得当盖子元件耦合到基底元件时：
所述多个电极位于传感器腔中；
所述多个电极与电解质元件电解连通；
所述多个内部接触件位于传感器腔中；及
所述多个内部接触件通过所述多个信号通信线路电耦合到所述多个外部接触件；
盖子元件包括所述多个电极和所述多个内部接触件；
盖子元件包括耦合到基板的阻挡层，阻挡层包括多个入口；
所述多个入口至少部分地与所述多个电极对准；
基板材料是至少部分多孔的并且包括聚合物材料；
基底元件材料包括陶瓷材料；及
所述多个外部接触件被配置为与一个或多个电子部件电耦合。
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