CN113994201A - 用于生产用于生物医学传感器的带的方法和根据该方法生产的带 - Google Patents

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Abstract

基于载体条(1)上的柔性电路产生用于生物测量的带的方法，所述载体条设有柔性绝缘基底，所述柔性绝缘基底在其至少一个面上设有导电轨迹(101)、接触垫(102)和电极(103，104)，所述方法包括将掩蔽装置(41)施加(40)到所述面，使所述带的所述接触垫和/或所述电极可见，并且通过所述掩蔽装置(41)在所述接触垫和所述电极上选择性沉积(50)贵金属层。

Description

用于生产用于生物医学传感器的带的方法和根据该方法生产 的带
本发明涉及一种用于生产用于生物医学传感器的带的方法和根据该方法所生产的带。
技术领域
本发明的领域是生物医学传感器作为用于客户端附近的诊断测试(被称为即时检验(POCT))的生物测量的带的领域，并且本发明具体涉及用于监控糖尿病患者的葡萄糖水平的测量。
生物传感器带的一个示例是由糖尿病患者用来测量血糖浓度的血糖仪。该生物传感器的敏感元件具体可以是酶(诸如葡萄糖氧化酶)，该敏感元件将葡萄糖转化为葡萄糖酸，葡萄糖酸将改变在其上布置生物传感器的带的电极处的电参数，这些参数由带连接到的相关联的测量装置测量。
背景技术
已知的实践是生产包括通过丝网印刷沉积碳以生产生物传感器的连接轨迹的带。
还已知的实践是生产包括绝缘柔性基底的测量带，在该基底上生产导电轨迹，这些导电轨迹包括一系列金属层，对于这金属层来说，最后一层是金和/或钯层。
通常大小方面较小的此类带在轨迹的一个端部处包括用于将带连接到测量装置的触点的接触垫，并且在轨迹的第二端部处包括包含生物活性材料(例如基于形成生物传感器的酶)的电极。
其制造例如包括，在柔性绝缘基底上沉积树脂层，沉积铜片，并且然后使用基于光致抗蚀剂和化学蚀刻的技术，生产铜轨迹，附加的金属层使用诸如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积或电沉积的技术将被沉积在该铜轨迹上。
利用该技术，所有轨迹上的沉积物是均匀的，这对于金或钯层来说是昂贵的。
此外，存在一种用于此类带的方法，该方法包括在绝缘基底上气相沉积金，随后激光重构轨迹。该方法成本高，并且消耗大量金，并且不适合使用卷对卷方法制造。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于制造用于生物测量的带的柔性电路的方法，其目的具体在于通过将该沉积定位到导电轨迹的连接区域来减少沉积在带的导电轨迹上的贵金属(例如金或钯)的量。附加地，该方法使得能够在厚度以及长度和宽度方面来调节金沉积物的尺寸。
为此，本发明提出了一种用于基于载体条上的柔性电路生产用于生物测量的带的方法，该载体条设有柔性绝缘基底，该柔性绝缘基底在其至少一个面上设有导电轨迹、接触垫和电极，所述方法包括将掩蔽装置施加到所述面，使带的接触垫和/或电极可见，并且通过掩蔽装置在所述接触垫和/或电极上选择性沉积贵金属层。
根据一个特定实施例，载体条的生产包括一系列步骤，这些步骤包括在载体条上沉积或层压第一层金属或金属合金(例如铜或铜合金层)，并且通过光刻或激光蚀刻方法在所述层上生产轨迹、接触垫和电极。
根据一个特定实施例，该方法包括在选择性沉积之前，在轨迹、接触垫和电极上沉积第二层金属或金属合金，例如具有或不具有磷的镍层。
有利的是，该方法是在载体条上产生彼此并排对准的多个带的卷对卷方法。
卷对卷方法有利地在载体条上连续实施，该载体条从第一卷上卷下，并且然后卷回到第二卷上。
优选地，在后面的步骤中，载体条被再次卷下，并且该方法包括在测量带的电极上沉积生物活性材料，以及层压并且然后切割测量带中的一个或多个步骤。
根据一些实施例，用于选择性沉积的掩蔽装置具体可以选自膜、嵌体、诸如形成模版的塑料工具的工具或由泡沫制成的掩蔽条。
所有施加到载体条的轨迹上的这些装置设有切口，并且使接触垫和电极暴露，以用于这些接触垫和电极与贵金属的选择性金属化。
第一层金属或金属合金的厚度具体可以选择为在10μm至20μm之间。
第二层金属或金属合金的沉积可以是1μm至10μm，并且优选地2μm至5μm的厚度的沉积。
贵金属层的选择性沉积可以有利地是10nm至50nm的厚度的沉积。
根据一个特定实施例，条具有35mm至150mm的宽度。
本发明还涉及一种根据本发明的方法生产的用于生物测量的带，其中柔性绝缘基底的材料选自聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、玻璃-环氧化物复合物和合适的纸。
根据一些实施例：
-带使得轨迹是具有10μm至20μm的铜的厚度的铜轨迹，
-轨迹设有具有2μm至5μm的厚度的镍涂覆层，并且
-接触垫和电极覆盖有具有10nm至100nm的沉积厚度的贵金属。
附图说明
根据阅读下面的详细描述并且根据研究附图，其他特征、细节和优点将变得显而易见，其中：
[图1]示出了适用于本申请的方法的示例性带；
[图2]示出了根据本申请的示例性方法中的步骤的示意图；以及
[图3]示出了附加方法步骤的示意图。
具体实施方式
下面的附图和描述主要包含某些特征的元素。因此，它们不仅有助于更好地理解本公开内容，而且有助于其定义，视情况而定。
本发明涉及用于进行生物测量的生物医学传感器的带。此类带的一个示例在最终切割之前在图1中示意性地示出，该带包括柔性基底和接触垫102，这里呈正方形，其旨在与使用于与容纳带的测量装置的连接设备的互补垫进行电连接，并且通过轨迹101连接到电极103、104。电极容纳活性产物(诸如酶)，该活性产物在与含有给定标记物的体液反应的情况下，例如葡萄糖在用于监控糖尿病人的带的情况下，将改变带的电特性。
带是基于设有侧向链轮孔120的载体条1生产的，该载体条形成带的柔性绝缘基底，有利地，轨迹、垫和电极通过卷对卷(或卷到卷)方法布置在该柔性绝缘基底上。
将形成用于带的柔性绝缘基底的载体条的材料可以选自聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、玻璃-环氧化物复合物或合适的纸。条的宽度根据将在条上并排生产的带的长度进行调整。根据现场使用的带和卷对卷装置的常规尺寸，条的宽度可以是35mm、70mm或150mm。
载体条的厚度在50μm至350μm的范围内。
图2中示意性示出的方法包括在由载体条形成的基底上沉积由金属(例如由铜或铜基合金)制成的轨迹、垫和电极的第一步。
例如，这些是通过结合和/或层压到基底上的铜层或源自铜沉积(诸如电沉积)的层的光刻生产的。它们也可以通过层压来沉积。
在结合或层压的情况下，铜片2本身可以来自卷12，该卷被卷下并且连续施加到从卷11卷下的载体条上。使用用于生产柔性电子电路的传统技术进行结合，例如，粘合剂可以是两种类型：
a.-液体，然后经由使用辊或槽的涂覆物进行胶合过程；
b.-以膜的形式，然后经由层压进行结合过程。
在结合之后，固化步骤可以在20℃至120℃的温度范围内进行。
铜片2的厚度通常选择在10μm至20μm之间，并且更具体地为12μm或18μm。
接下来，该方法包括使用光刻方法从铜片生产铜迹线，该光刻方法使用将光致抗蚀剂和掩模放置到位的步骤20、将光致抗蚀剂的未掩蔽部分暴露于辐射的步骤21、溶解光致抗蚀剂的暴露部分，随后进行化学侵蚀22，该化学侵蚀从不再被光致抗蚀剂覆盖的区域去除铜的部分。
可替换地，电接触垫也可以被机械切割以形成导电网格，然后该导电网格被卷结合到基底上。
一旦电路由铜制成，该方法潜在地继续，在铜轨迹上沉积30有或没有磷的镍层，以保护它们免于氧化。
该层可以使用电沉积或自催化沉积来沉积。
镍层具有提供足够耐腐蚀性的厚度，优选在2μm至5μm之间。
接下来，应用的过程包括将掩蔽装置41施加40到条的轨迹侧，这使带的接触垫和电极区域暴露，并且通过掩蔽装置41在所述接触垫和电极区域上选择性沉积50贵金属层。
具有厚度为1纳米至100纳米的金的选择性沉积，例如使用电沉积或自催化沉积进行，使得获得低电阻和具有抗氧化性的连接区域成为可能。
多种解决方案可以用于生产掩蔽装置。在任何情况下，这些装置41将包括切口42，该切口使接触垫和/或电极暴露，以允许贵金属在其上选择性沉积。
掩蔽装置可以由设有开口的膜组成，这些开口允许贵金属的选择性沉积。
它们也可以由嵌体组成，该嵌体设有允许选择性沉积的开口，并且当条移动到电解槽中或沉积液体施加器上时施加到该条上。
它们可以附加地由工具组成，例如形成模版的塑料工具，该工具设有切口使接触垫和电极暴露，该工具被放置在条上，并且在沉积贵金属的站点处被施加到载体条的轨迹上。
它们也可以由施加到条上的泡沫制成的掩蔽条组成，并且设有所述切口，使接触垫和电极暴露。
掩蔽装置在制造过程中定位，以便当条移动到电解槽中或沉积液体施加器上时，通过施加到条上来执行选择性沉积，开口使接触垫和/或电极暴露。该方法的步骤在卷下的载体条上连续进行。生产形成柔性电路的载体条以生产带的制造商然后可以冲压轨迹105的不需要的部分，并且将条及其柔性电路卷回到卷13上，用于在交付给公司之前的潜在存储，这执行将生物传感器沉积在带上的步骤，或者用于内部转移到适于处理生物产品的生产线，以便完成带。
为了完成这些带，它们必须设有各自的一个或多个生物传感器。为此，载体条1再次从卷13上卷下，以使用沉积设备60在电极上进行生物活性材料的沉积61。生物活性材料例如可以是适于在糖尿病治疗中测量葡萄糖的酶。
一旦执行了该操作，则执行一个或多个层压步骤，并且在一个或多个切割步骤70、71中分离带100，例如通过分离带面板的第一切割刀片和修剪带的冲头71。
本发明为生物传感器带的大规模生产提供了优化的解决方案，特别是在卷对卷方法的背景下，并且减少了用于这种制造所需的金或贵金属的量。

Claims (10)

1.一种用于基于载体条(1)上的柔性电路产生用于生物测量的带的方法，所述载体条设有柔性绝缘基底，所述柔性绝缘基底在其至少一个面上设有导电轨迹(101)、接触垫(102)和电极(103，104)，所述方法包括将掩蔽装置(41)施加(40)到所述面，使所述带的所述接触垫和/或所述电极可见，并且通过所述掩蔽装置(41)在所述接触垫和所述电极上选择性沉积(50)贵金属层。
2.根据权利要求1所述的用于生产带的方法，其特征在于，所述载体条的生产包括一系列步骤，所述步骤包括在所述载体条的所述柔性绝缘基底上沉积(10)或层压第一层金属或金属合金(2)，并且通过光刻或激光蚀刻法(20，21，22)在所述层上生产轨迹(101)、接触垫(102)和电极(103，104)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其包括在选择性沉积之前，在所述轨迹、所述接触垫和所述电极上沉积(30)第二层金属或金属合金。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述方法是卷(11)对卷(13)方法，所述方法在所述载体条上连续地生产彼此并排对准的多个带(100)，所述载体条从第一卷(11)上卷下，并且然后卷回到第二卷(13)上。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述载体条再次卷下，所述方法包括在测量带的电极上沉积(60，61)生物活性材料，以及层压并且然后切割(70，71)这些测量带(100)中的一个或多个步骤。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于所述选择性沉积的所述掩蔽装置(41)选自膜、嵌体、诸如形成模版的塑料工具的工具或由泡沫制成的掩蔽条，并且所述掩蔽装置被施加到所述载体条并且设有切口，从而使所述接触垫和/或所述电极暴露以便进行选择性金属化。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一层金属或金属合金(2)的厚度选择为在10μm至20μm之间。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二层金属或金属合金的所述沉积(30)是1μm至10μm，并且优选地2μm至5μm的厚度的沉积。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述贵金属层的所述选择性沉积(50)是10nm至100nm的厚度的沉积。
10.一种根据前述权利要求中任一项所述的方法生产的用于生物测量的带，其中，所述柔性绝缘基底的材料选自聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、玻璃-环氧化物复合物和合适的纸。
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