FR3121991A1 - Procédé de fabrication d’un capteur comprenant au moins deux électrodes distinctes et capteur obtenu par ce procédé - Google Patents

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Nicolas De Guillebon
Simon Vassal
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Abstract

Procédé de fabrication d’un capteur comprenant au moins deux électrodes (350, 352), comprenant la fourniture d’un substrat (310) diélectrique flexible une couche de matériau (320) électriquement conducteur sur au moins l’une de ses faces. Les électrodes (350, 352), des pistes de connexion (342) conductrices et une piste d’amenée de courant (340) commune sont gravées dans la couche de matériau (320) électriquement conducteur. Le procédé comprend en outre l’électro-déposition d’une ou plusieurs couches sur les deux électrodes (350, 352) et une étape consistant à déposer de manière sélective, par voie électrochimique, sur au moins une électrode, au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déjà déposés une autre électrode. Fig. 2

Description

Procédé de fabrication d’un capteur comprenant au moins deux électrodes distinctes et capteur obtenu par ce procédé
L’invention concerne le domaine des capteurs destinés à être utilisés pour réaliser des mesures à l’aide d’au moins deux électrodes distinctes. Par exemple, ces électrodes sont utilisées pour mesurer une différence de potentiel, un courant, une impédance en courant alternatif, etc. Des capteurs de ce type sont destinés, par exemple, à la réalisation de mesures en chimie, dans l’agroalimentaire, pour contrôler la qualité de l’eau dans des piscines, etc. Par exemple, des capteurs de ce type permettent de mesurer le pH (potentiel hydrogène), ou la concentration en chlore d’une solution, etc. Plus particulièrement, il s’agit de capteurs jetables sous forme de bandes flexibles munies d’au moins deux électrodes.
Etat de la technique
On connait par exemple par la demande de brevet KR20200132389 A, un capteur configuré pour mesurer le pH sur la base de la différence de potentiel entre deux électrodes réalisées sur un substrat diélectrique flexible, par des techniques de sérigraphie, jet d'encre et photolithographie.
L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de fabrication d’un capteur comprenant au moins deux électrodes, différent de ceux de l’art antérieur.
A cette fin, il est proposé un procédé de fabrication d’un capteur comprenant au moins deux électrodes, ce procédé comprenant notamment les étapes suivantes :
a) la fourniture d’un substrat diélectrique flexible avec deux faces principales, dites respectivement face avant et face arrière, la face avant étant au moins partiellement recouverte d’une couche d’un premier matériau électriquement conducteur,
b) la gravure dans la couche du premier matériau, d’au moins une première et une deuxième électrodes, et d’au moins une première et une deuxième pistes de connexion, conductrices et reliées chacune respectivement à une piste d’amenée de courant commune, chacune de ces première et deuxième pistes de connexion étant configurée pour être reliée respectivement à la première électrode et à la deuxième électrode (ainsi la « piste d’amenée de courant commune » est commune aux première et une deuxième pistes de connexion et est par conséquence, commune à la première électrode et à la deuxième électrode), et
c) le dépôt électrolytique d’au moins un matériau conducteur sur au moins l’une des deux électrodes.
Ce procédé comprend en outre une étape une étape d) consistant à déposer de manière sélective, par voie électrochimique, sur la deuxième électrode, au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode lors de l’étape c).
Cette étape d) de dépôt sélectif peut être réalisée en procédant, par exemple par des techniques de photolithographie, à un masquage sélectif protégeant la première électrode pendant le ou les dépôts sur la deuxième électrode.
Alternativement, cette étape d) comprend une étape d’) de déconnexion consistant à isoler électriquement au moins la première électrode de la piste d’amenée de courant commune, la deuxième électrode restant reliée électriquement à la piste d’amenée de courant commune. Et postérieurement à l’étape d’) de déconnexion, ce procédé comprend aussi au moins une étape d’’) de formation par voie électrochimique, sur la deuxième électrode, d’au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode lors de l’étape c).
Ainsi, la deuxième électrode peut être alimentée en courant par l’intermédiaire de la piste d’amenée de courant commune pour réaliser un dépôt électrochimique, alors que la première électrode ne peut plus être alimentée par ce courant et ne peut donc plus participer à ce dépôt électrochimique. Ce procédé permet donc de déposer sélectivement un matériau sur la deuxième électrode et de de réaliser ainsi, sur un même substrat, au moins deux électrodes ayant des structures différentes. Par exemple, l’une de ces structures est adaptée pour former une électrode de travail destinée à une mesure de pH, tandis que l’autre structure est adaptée pour former une électrode de référence.
Ce procédé permet de réaliser tout ou partie de chacune des électrodes par voie électrochimique (notamment la gravure de la couche du premier matériau électriquement conducteur, puis les dépôt(s) électrolytique(s) d’une ou plusieurs couches sur au moins l’une des deux électrodes). Or, les procédés électrochimiques sont avantageux en termes de vitesse de production et de coût de production. Donc, plus on peut réaliser d’étapes par voie électrochimique, plus il est possible de réduire les coûts de production. Ce qui présente un avantage indéniable, notamment quand il s’agit de fabriquer des produits à usage unique.
Ce procédé comporte également éventuellement l’une et/ou l’autre des caractéristiques suivantes considérées chacune indépendamment l’une de l’autre ou en combinaison d’une ou plusieurs autres :
- ladite au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode lors de l’étape c), est une couche de polyaniline (pour des mesures de pH par exemple) ;
- ladite au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode lors de l’étape c), est une couche d’or (pour des mesures de la concentration en chlore par exemple) ;
- le premier matériau électriquement conducteur recouvrant au moins partiellement la face avant du substrat est formé d’une couche métallique laminée sur le substrat, cette couche métallique comprenant l’un des métaux suivants, ou un de leurs alliages : cuivre, aluminium, acier ;
- un deuxième matériau électriquement conducteur recouvrant au moins partiellement la face arrière du substrat est formé d’une couche métallique laminée sur le substrat, cette couche métallique comprenant l’un des métaux suivants, ou un de leurs alliages : cuivre, aluminium, acier ;
- la première électrode et la deuxième électrode sont réalisées sur la face avant, et des pistes de connexion électriquement conductrices sont formées sur la face arrière ;
- des vias conducteurs sont réalisés à travers le substrat pour relier les électrodes à l’amenée de courant commune, par l’intermédiaire des pistes de connexion ;
- lors de l’étape c), le dépôt électrolytique d’au moins un matériau sur au moins une des électrodes comprend le dépôt d’au moins une couche d’un métal choisi dans la liste comprenant le nickel, l’or, l’argent, le cuivre, le platine, le palladium ;
– lors de l’étape c), le dépôt électrolytique d’au moins un matériau sur au moins une des électrodes comprend le dépôt, sur la première électrode, d’une couche de nickel, puis le dépôt d’une couche d’or, puis le dépôt d’une couche d’argent ;
- l’étape c) du dépôt électrolytique d’au moins un matériau sur au moins une des électrodes comprend le dépôt, sur la deuxième électrode, d’une couche de nickel, puis le dépôt d’une couche d’or, cette étape c) étant antérieure à l’étape d’’) de formation d’une couche de polyaniline ;
– le procédé comprend la gravure dans la couche du premier matériau, d’une troisième électrode et le dépôt, sur cette troisième électrode, d’au moins une couche d’un métal choisi dans la liste comprenant le nickel, l’or, l’argent, le cuivre, le platine, le palladium.
- le procédé comprend une étape, postérieure à l’étape c), de dépôt sur la première électrode, d’une couche de chlorure d’argent ou de carbone par une technique choisie dans la liste comprenant la sérigraphie, l’impression par jet et le dépôt électrolytique ; et
– le procédé comprend une étape de masquage sélectif lors d’au moins un dépôt électrolytique d’un matériau sur au moins l’une des électrodes.
Selon un autre aspect, il est proposé un capteur de mesure, par exemple, un capteur de mesure fabriqué selon le procédé décrit ci-dessus. Ce capteur comprend au moins deux électrodes. Plus particulièrement, il comprend
a) un substrat diélectrique flexible avec deux faces principales, dites respectivement face avant et face arrière,
b) au moins une première et une deuxième électrodes réalisées dans une couche d’un premier matériau électriquement conducteur supportée par la face avant, et au moins une première et une deuxième pistes de connexion conductrices, reliées chacune respectivement à la première électrode et à la deuxième électrode.
Dans ce capteur, la deuxième électrode est au moins partiellement recouverte d’au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode, cette couche ayant une structure correspondant à une couche formée à l’aide d’un procédé électrochimique.
Ce capteur comporte également éventuellement l’une et/ou l’autre des caractéristiques suivantes considérées chacune indépendamment l’une de l’autre ou en combinaison d’une ou plusieurs autres :
- ladite au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode est une couche de polyaniline ;
- la première électrode et la deuxième électrode comprennent un même empilement de couches électrodéposées sur la couche de premier matériau électriquement conducteur, cet empilement étant au moins partiellement recouvert d’une couche de chlorure d’argent sur la première électrode et de la couche de polyaniline sur la deuxième électrode ; et
- il comprend une antenne et une puce électronique d’identification par radiofréquence.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, ainsi que sur les dessins annexés. Sur ces dessins :
représente schématiquement, en perspective, selon un premier exemple de mise en œuvre, un dispositif muni d’un exemple de capteur conforme à la présente invention ;
représente schématiquement, vu de dessus, un substrat muni d’électrodes, à un stade intermédiaire au cours d’un premier exemple de procédé de fabrication d’un capteur conforme à l’invention ;
représente schématiquement en coupe les différentes couches situées au niveau de l’électrode de travail et de l’électrode de référence, dans un exemple de mode de réalisation d’un capteur selon l’invention ;
représente schématiquement, vue de dessus, une partie du substrat représenté sur la , à un stade ultérieur du premier exemple de procédé de fabrication d’un capteur conforme à l’invention ;
est une vue similaire à celle de la , à un stade ultérieur, par rapport à celui correspondant à la et/ou à la , du premier exemple de procédé de fabrication d’un capteur conforme à l’invention ;
représente schématiquement, vu de dessus, le capteur obtenu par le procédé illustré par les figures 2 à 5 ;
représente schématiquement, vu de dessus, un substrat muni d’électrodes, à un stade intermédiaire au cours d’un deuxième exemple de procédé de fabrication d’un capteur conforme à l’invention ;
représente schématiquement, vu de dessous le substrat représenté sur la ; et
représente schématiquement, selon un deuxième exemple de mise en œuvre, une carte munie d’un exemple de capteur conforme à la présente invention.
Description détaillée
La montre un dispositif de mesure 100, par exemple du pH d’une solution 200, muni d’un capteur 300 conforme à l’invention.
Un tel capteur 300 est par exemple réalisé à partir d’un substrat 310 diélectrique flexible sur lequel repose une couche d’un premier matériau 320 électriquement conducteur. Par exemple, le substrat 310 est constitué de verre-époxy, ou de polyéthylène-téréphtalate (PET), ou de polyimide (PI), etc. Le substrat 310 a, par exemple, une épaisseur comprise entre 25 et 300 micromètres, et plus préférentiellement comprise entre 50 et 200 micromètres. Le premier matériau 320 électriquement conducteur est, par exemple, constitué de l’un des métaux suivants, ou un de leurs alliages : cuivre, aluminium, acier. Le premier matériau 320 électriquement conducteur a, par exemple, une épaisseur comprise entre 12 et 70 micromètres. Par exemple, le premier matériau 320 conducteur est laminé directement sur le substrat 310 diélectrique, ou avec une couche de matériau adhésif entre eux, pour former un stratifié. Ce stratifié est avantageusement fourni sous forme d’un rouleau, le procédé selon l’invention étant alors avantageusement mis en œuvre de rouleau à rouleau. Alternativement, le stratifié est fourni en plaques.
Selon un premier exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention, le stratifié est un stratifié simple face. Par exemple, c’est un stratifié cuivré (« copper clad » en anglais) constitué d’un substrat 310 de PET dont l’épaisseur est de 150 µm, sur lequel est reportée une couche du premier matériau 320, du cuivre de 18 µm d’épaisseur, dans cet exemple. Ce stratifié subit un certain nombre d’opérations connues de l’homme du métier, tel que la réalisation de trous d’entraînement 330 par perforation, la gravure de pistes conductrices (pistes d’amenée de courant 340 et pistes de connexion 342), dans la couche du premier matériau 320 conducteur, par exemple par gravure électrochimique de motifs 322 définis par photolithographie.
À l’issue de ces premières opérations, on obtient une bande telle que celle représentée sur la . Sur la sont représentés seulement trois motifs 322 correspondant chacun à un capteur 300. Bien entendu, la bande peut comprendre de nombreux autres motifs 322 identiques à ceux représentés, notamment lorsque la bande est fournie en rouleau. Chaque motif 322 comporte :
– trois électrodes 350, 352, 354 : correspondant respectivement à une électrode de travail 350, une électrode de référence 352 et une contre électrode 354,
– des pistes d’amenée de courant 340 sur chacun des bords longitudinaux de la bande,
– des pistes de connexion 342 reliées électriquement aux pistes d’amenée de courant 340,
– des contacts 360 reliés électriquement, chacun respectivement, par les pistes de connexion 342, d’une part, aux pistes d’amenée de courant 340, et d’autre part aux électrodes 350, 352, 354.
À ce stade, le premier matériau 320 est encore à nu. La bande subit alors plusieurs étapes de dépôts électrolytiques au cours desquelles sont successivement déposées une couche de nickel 323 (avec une épaisseur minimale de 2 µm par exemple) et une couche d’or 324 (avec une épaisseur maximale de 0,2 µm par exemple). Voir .
À ce stade, les trois électrodes 350, 352, 354 ont subi le même traitement et sont recouvertes du même empilement de couches conductrices.
Selon une première variante du mode de réalisation décrit en relation avec les figures 2 à 5, l’électrode de référence 352 et la contre électrode 354 sont isolées électriquement de l’électrode de travail 350 (voir ). Par exemple, la portion des pistes de connexion 342, située entre la piste d’amenée de courant 340 et les contacts 360 respectifs de ces électrodes 352, 354, est coupée par poinçonnage formant un trou 370 traversant le substrat 310, la couche de premier matériau 320 et l’ensemble des couches conductrices 323, 324 déposées sur la couche de premier matériau 320. Alternativement, cette portion des pistes de connexion 342 peut être coupée par ablation laser, par gravure électrochimique, ou toute autre méthode appropriée. Alternativement les deux électrodes 352 et 354 sont masquées sélectivement, par exemple par des techniques de photolithographie, ce qui les protège pendant le ou les dépôts sur l’électrode de travail 350.
Les motifs 322 peuvent alors subir un nouveau dépôt électrolytique destiné à recouvrir l’électrode de travail 350 d’un matériau conducteur 325 différent de celui recouvrant l’électrode de référence 352 et la contre électrode 354. Ainsi, ce matériau conducteur 325 différent peut-être de l’aniline, qui subit au cours de ce dépôt une réaction d’électro-polymérisation permettant d’obtenir, sur l’électrode de travail 350, une couche de polyaniline. Par exemple, la couche de polyaniline formée a une épaisseur inférieure à 20 micromètres.
Toujours selon cette première variante du mode de réalisation décrite en relation avec les figures 2 à 5, une couche de chlorure d’argent 326 est déposée sur l’électrode de référence 352, par exemple par impression par jet ou par sérigraphie. Par exemple, la couche de chlorure d’argent déposée a une épaisseur inférieure à 100 micromètres.
Selon une deuxième variante du mode de réalisation décrit en relation avec les figures 2 à 5, seule la contre électrode 354 est isolée électriquement de l’électrode de travail 350 et de l’électrode de référence 352 (voir ). Par exemple, la portion de la piste de connexion 342, située entre la piste d’amenée de courant 340 et le contact 360 de la contre électrode 354, est coupée par poinçonnage formant un trou 370 traversant le substrat 310, la couche de premier matériau 320 et l’ensemble des couches conductrices 323, 324 déposées sur la couche de premier matériau 320. Alternativement, cette portion de piste de connexion 342 peut être coupée par ablation laser, par gravure électrochimique, ou toute autre méthode appropriée. L’une des deux autres électrodes 350, 352 est masquée par exemple à l’aide de d’une résine, ou d’un masquage sélectif approprié mis en place dans le bain électrolytique destiné à recevoir la bande pour électrodéposer une couche spécifique sur l’électrode restant découverte. Par exemple, l’électrode de travail 350 est ainsi masquée. Une couche d’argent ayant une épaisseur maximum de 10 micromètres est déposée par voie électrochimique sur l’électrode de référence 352. Ce dépôt est suivi d’une étape de chloration de la surface de façon à former une couche superficielle de chlorure d’argent (épaisseur inférieure à 1 micromètre).
Dans ce cas, après la formation de cette couche de chlorure d’argent, la portion de la piste de connexion 342, située entre la piste d’amenée de courant 340 et le contact 360 de l’électrode de référence 352, est coupée par poinçonnage formant un trou 370 traversant le substrat 310, la couche de premier matériau 320 et l’ensemble des couches conductrices déposée sur la couche de premier matériau 320 (voir ). Alternativement, cette portion de piste de connexion 342 peut être coupée par ablation laser, par gravure électrochimique, ou toute autre méthode appropriée.
Les motifs 322 peuvent alors subir un nouveau dépôt électrolytique destiné à recouvrir uniquement l’électrode de travail 350 d’un matériau conducteur différent de celui recouvrant l’électrode de référence 352 et la contre électrode 354. Ainsi, ce matériau conducteur différent peut-être de l’aniline, qui subit au cours de ce dépôt une réaction d’électro-polymérisation permettant d’obtenir, sur l’électrode de travail 350, une couche de polyaniline. Par exemple, la couche de polyaniline formée a une épaisseur inférieure à 10 micromètres.
A l’issue des étapes décrites ci-dessus, on obtient un capteur 300 tel que celui représenté sur la . Celui-ci comporte une électrode de travail 350, une électrode de référence 352 et une contre électrode 354, reliées chacune respectivement à un contact 360 par une piste de connexion 342.
Selon un deuxième exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention, le stratifié est un stratifié double face. Par exemple, c’est un stratifié constitué d’un substrat 310 de verre époxy de PET ou de PI, dont l’épaisseur est comprise entre 25 et 300 micromètres, et sur lequel est reportée une couche d’un premier matériau 320 conducteur, en l’occurrence du cuivre de 12 à 70 micromètres d’épaisseur sur une face, dite face avant, et d’un deuxième matériau 321 conducteur, en l’occurrence du cuivre de 12 à 70 micromètres d’épaisseur, sur l’autre face, dite face arrière. Ce stratifié subit un certain nombre d’opérations connues de l’homme du métier, tel que la réalisation de trous d’entraînement 330 et de via 380 par perforation, la gravure de pistes conductrices (pistes d’amenée de courant 340 et pistes de connexion 342) dans les couches de matériau conducteur recouvrant les faces avant et arrière, par exemple par gravure électrochimique de motifs définis par photolithographie et la réalisation d’un dépôt conducteur dans les vias 380.
À l’issue de ces premières opérations, on obtient une bande telle que celle représentée sur les figures 7 et 8. Sur les figures 7 et 8 est représenté seulement un motif correspondant à un capteur 300. Bien entendu, la bande peut comprendre de nombreux autres motifs identiques à ceux représentés, notamment lorsque la bande est fournie en rouleau. Chaque motif comporte :
– des vias 380 conducteurs à travers le substrat 310,
– sur la face avant, trois électrodes 350, 352, 354 : correspondant respectivement à une électrode de travail 350, une électrode de référence 352 et une contre électrode 354, et des pistes d’amenée de courant 340 sur chacun des bords longitudinaux de la bande,
– sur la face arrière, des pistes d’amenée de courant 340 sur chacun des bords longitudinaux de la bande et des contacts 360 reliés électriquement, chacun respectivement, par des pistes de connexion 342, d’une part aux pistes d’amenée de courant 340 de la face arrière, et d’autre part aux vias 380 formés de trous borgnes conducteurs fermés, chacun respectivement, en face avant par une électrode 350, 352 ou 354 à laquelle ils sont ainsi électriquement connectés.
À ce stade, le matériau conducteur recouvrant partiellement les faces avant et arrière est encore à nu. La bande subit alors plusieurs étapes de dépôts électrolytiques au cours desquelles sont successivement déposées une couche de nickel et une couche d’or (alternativement, il peut être déposé une couche d’argent, donc sans or, sur la couche de nickel). Un avantage de ce mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention réside dans le fait que la face arrière peut être masquée pour que ces dépôts électrolytiques ne soient réalisés que sur les électrodes 350, 352, 354, rendant ainsi le procédé selon l’invention plus économique.
Des variantes similaires à celles décrites en relation avec le premier exemple de mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention sont alors mises en œuvre de manière à réaliser sélectivement une couche de polyaniline sur l’électrode de travail 350 (qui comporte une couche d’or sous-jacente à la couche de polyaniline et une couche de nickel sous-jacent à la couche d’or) et une couche de chlorure d’argent sur l’électrode de référence 352 (qui comporte une couche d’argent sous-jacente à la couche de chlorure d’argent, une couche d’or sous-jacente à la couche d’argent et une couche de nickel sous-jacente à la couche d’or), tandis que la contre électrode 354 ne comporte qu’une couche d’or ou d’argent et une couche de nickel sous-jacente la couche d’or.
D’autres modes de mise en œuvre et d’autres variantes du procédé selon l’invention peuvent être adaptés pour réaliser des capteurs 300 comportant des empilements spécifiques de couches conductrices, différents d’une électrode à l’autre. Ces empilements étant choisis en fonction de l’application à laquelle est destiné le capteur 300. Par exemple pour une mesure de la concentration de chlore, l’électrode de travail 350 peut être revêtue d’une couche superficielle d’or (donc sans polyaniline) éventuellement plus épaisse (par exemple, cette couche a une épaisseur comprise entre 0,2 à 1 micromètre) que dans les exemples exposés ci-dessus, l’électrode de référence 352 et la contre électrode 354 demeurant semblables à celles décrites en relation avec ces mêmes exemples.
Le capteur 300 peut prendre également des facteurs de forme différents de ceux représentés sur les figures 1 à 8, et décrits ci-dessus. Par exemple, il peut avoir une forme adaptée pour être intégré par exemple à une carte à puce, ou à transpondeur comprenant une puce d’identification et une antenne.
Par exemple, comme représenté sur la , le capteur 300 tel que décrit ci-dessus en relation avec les figures 7 et 8 (les électrodes étant ici représentées sous une forme rectangulaire au lieu de la forme ronde représentée sur la ), est intégré dans une cavité ménagée le corps d’une carte 600. La carte 600 comporte un circuit électrique par exemple sous la forme d’un fil 700 incrusté dans un inlay lui-même intégré au sein du corps de la carte 600 entre des couches de matière plastique constitutives de celle-ci. Lors de la formation de la cavité, des extrémités du fil 700 sont mises à nu. Lors de l’intégration du capteur 300 dans la cavité, les extrémités du fil 700 mises à nu sont connectées (par des techniques connues : soudures, films conducteurs anisotropes, etc.) aux contacts 360 situés en face arrière du capteur 300. Ces extrémités sont elles-mêmes reliées à une puce 500 intégrée dans le circuit électrique formé sur l’inlay. De même ce circuit électrique comprend une antenne 400 reliée à la puce 500. Il est alors possible de faire une ou plusieurs mesures à l’aide de la carte 600 pour analyser un liquide, puis de lire ces mesures en mémoire dans la puce 500 à l’aide d’un smartphone 900 par exemple, communiquant avec la puce 500, par exemple grâce au protocole de communication NFC.

Claims (16)

  1. Procédé de fabrication d’un capteur (300) comprenant au moins deux électrodes (350, 352), ce procédé comprenant les étapes suivantes :
    a) la fourniture d’un substrat (310) diélectrique flexible avec deux faces principales, dites respectivement face avant et face arrière, la face avant étant au moins partiellement recouverte d’une couche d’un premier matériau (320) électriquement conducteur,
    b) la gravure dans la couche du premier matériau (320), d’au moins une première (352) et une deuxième (350) électrodes, et d’au moins une première et une deuxième pistes de connexion (342), conductrices et reliées chacune respectivement à une piste d’amenée de courant (340) commune, chacune de ces première et deuxième pistes de connexion (342) étant configurée pour être reliée respectivement à la première électrode (352) et à la deuxième électrode (350),
    c) le dépôt électrolytique d’au moins un matériau conducteur sur au moins l’une des deux électrodes (350, 352),
    caractérisé par le fait qu’il comprend en outre une étape d) consistant à déposer de manière sélective, par voie électrochimique, sur la deuxième électrode, au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode (352) lors de l’étape c).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape d) comprend une étape d’) de déconnexion consistant à isoler électriquement au moins la première électrode (352) de la piste d’amenée de courant (340) commune, la deuxième électrode (352) restant reliée électriquement à la piste d’amenée de courant (340) commune, et postérieurement à l’étape d’) de déconnexion, au moins une étape d’’) de formation par voie électrochimique, sur la deuxième électrode, d’au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode (352) lors de l’étape c).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode (352) lors de l’étape c), est une couche de polyaniline.
  4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode (352) lors de l’étape c), est une couche d’or.
  5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le premier matériau (320) électriquement conducteur recouvrant au moins partiellement la face avant du substrat (310) est formé d’une couche métallique laminée sur le substrat (310), cette couche métallique comprenant l’un des métaux suivants, ou un de leurs alliages : cuivre, aluminium, acier.
  6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un deuxième matériau (321) électriquement conducteur recouvrant au moins partiellement la face arrière du substrat (310) est formé d’une couche métallique laminée sur le substrat (310), cette couche métallique comprenant l’un des métaux suivants, ou un de leurs alliages : cuivre, aluminium, acier.
  7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la première électrode (352) et la deuxième électrode (350) sont réalisées sur la face avant, et des pistes de connexion (342) électriquement conductrices sont formées sur la face arrière.
  8. Procédé selon l’une des revendications 6 et 7, dans lequel dans lequel des vias conducteurs sont réalisés à travers le substrat (310) pour relier les électrodes (350, 352) à l’amenée de courant (340) commune, par l’intermédiaire des pistes de connexion (342).
  9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel lors de l’étape c), le dépôt électrolytique d’au moins un matériau sur au moins une des deux électrodes (350, 352) comprend le dépôt d’au moins une couche d’un métal choisi dans la liste comprenant le nickel, l’or, l’argent, le cuivre, le platine et le palladium.
  10. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant la gravure dans la couche du premier matériau (320), d’une troisième électrode (354) et le dépôt, sur cette troisième électrode (354), d’au moins une couche d’un métal choisi dans la liste comprenant le nickel, l’or, l’argent, le cuivre, le platine et le palladium.
  11. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape, postérieure à l’étape c), de dépôt sur la première électrode (352), d’une couche de chlorure d’argent ou de carbone par une technique choisie dans la liste comprenant la sérigraphie, l’impression par jet et le dépôt électrolytique.
  12. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de masquage sélectif lors d’au moins un dépôt électrolytique d’un matériau sur au moins l’une des électrodes (350, 352, 354).
  13. Capteur (300) de mesure comprenant au moins deux électrodes (350, 352), ce capteur (300) comprenant
    a) un substrat (310) diélectrique flexible avec deux faces principales, dites respectivement face avant et face arrière,
    b) au moins une première et une deuxième électrodes (350, 352) réalisées dans une couche d’un premier matériau (320) électriquement conducteur supportée par la face avant, et au moins une première et une deuxième pistes de connexion (342) conductrices, reliées chacune respectivement à la première électrode (352) et à la deuxième électrode (350),
    caractérisé par le fait que la deuxième électrode (350) est au moins partiellement recouverte d’au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode (352), cette couche ayant une structure correspondant à une couche formée à l’aide d’un procédé électrochimique.
  14. Capteur (300) selon la revendication 13, dans lequel ladite au moins une couche d’un matériau différent de celui ou ceux déposés sur la première électrode (352) est une couche de polyaniline.
  15. Capteur (300) selon la revendication 14, dans lequel la première électrode (352) et la deuxième électrode (350) comprennent un même empilement de couches électrodéposées sur la couche de premier matériau (320) électriquement conducteur, cet empilement étant au moins partiellement recouvert d’une couche de chlorure d’argent sur la première électrode (352) et de la couche de polyaniline sur la deuxième électrode (350).
  16. Capteur (300) selon l’une des revendications 13 à 15, comprenant une antenne (400) et une puce électronique (500) d’identification par radiofréquence.
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KR1020237034754A KR20230169156A (ko) 2021-04-14 2022-04-13 적어도 2개의 별개의 전극을 포함하는 센서를 제조하는 방법 및 센서

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190154620A1 (en) * 2016-06-29 2019-05-23 Roche Diabetes Care, Inc. Galvanically functionalized sensors
KR20200132389A (ko) 2019-05-17 2020-11-25 강원대학교산학협력단 플렉서블 pH 센서 및 이의 제조 방법
WO2021005279A1 (fr) * 2019-07-09 2021-01-14 Linxens Holding Procédé de fabrication de bandelettes pour capteurs biomédicaux et bandelettes réalisées selon ce procédé

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190154620A1 (en) * 2016-06-29 2019-05-23 Roche Diabetes Care, Inc. Galvanically functionalized sensors
KR20200132389A (ko) 2019-05-17 2020-11-25 강원대학교산학협력단 플렉서블 pH 센서 및 이의 제조 방법
WO2021005279A1 (fr) * 2019-07-09 2021-01-14 Linxens Holding Procédé de fabrication de bandelettes pour capteurs biomédicaux et bandelettes réalisées selon ce procédé

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LINXENS: "Biosensor solutions for Point of Care diagnostics", 13 November 2020 (2020-11-13), XP055869659, Retrieved from the Internet <URL:https://web.archive.org/web/20201113083538if_/https://www.linxens.com/sites/default/files/leads/LIN_Healthcare_Biosensor_EN_10-2020.pdf> [retrieved on 20211206] *
MALHOTRA BANSI ET AL: "Polyaniline-based biosensors", NANOBIOSENSORS IN DISEASE DIAGNOSIS, 1 July 2015 (2015-07-01), pages 25, XP055869785, DOI: 10.2147/NDD.S64841 *
MIHAELA BARACU ANGELA ET AL: "Review-Recent Advances in Microfabrication, Design and Applications of Amperometric Sensors and Biosensors", J. ELECTROCHEM. SOC, vol. 168, 2 March 2021 (2021-03-02), pages 1 - 15, XP055869903 *
MOHAMMADZADEH ALIAKBAR ET AL: "Electroplating of Multiple Materials in Parallel Using Patterned Gels with Applications in Electrochemical Sensing", SENSORS, vol. 20, no. 3, 7 February 2020 (2020-02-07), pages 886, XP055869768, DOI: 10.3390/s20030886 *

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