JP2002181779A - Residual chlorine sensor and its manufacturing method - Google Patents

Residual chlorine sensor and its manufacturing method

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JP2002181779A
JP2002181779A JP2001224032A JP2001224032A JP2002181779A JP 2002181779 A JP2002181779 A JP 2002181779A JP 2001224032 A JP2001224032 A JP 2001224032A JP 2001224032 A JP2001224032 A JP 2001224032A JP 2002181779 A JP2002181779 A JP 2002181779A
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residual chlorine
electrolyte
pad
electrodes
electrode
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JP2001224032A
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Japanese (ja)
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Junko Kato
純子 加藤
Shogo Ishikawa
省吾 石川
Nozomi Narita
望 成田
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FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a residual chlorine sensor that is hardly subjected to influences from the outside, can be mass-produced, has a small size, and can readily measure the concentration of residual chlorine without requiring any agitating mechanism and the performance of which can be improved due to its little varying characteristics. SOLUTION: This residual chlorine sensor is provided with a pair of electrodes formed on an insulating substrate 30, pads 38 for external terminal which are respectively connected to the electrodes in lead sections 36, an electrolyte-containing body 44 arranged to connect the electrodes to each other. The sensor is also provided with a gas permeating film 46 provided to cover the other portion than the pads 38. Of the paired electrodes, the cathode 32 is composed of a gold electrode and the anode 34 is composed of a silver electrode. The pH value of the electrolyte is set on the acidic side. The electrolyte- containing body 44 is a screen-printed film composed, for example, of polyvinyl pyrrolidone, a sodium chloride or potassium chloride, and a buffering agent. The buffering agent is one or more kinds selected from among borates, acetates, phthalates, citrates, and phosphates.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、隔膜式の残留塩素
センサ及びその製造方法に関し、更に詳しく述べると、
一対の電極のうちカソードに金電極を、アノードに銀電
極を用い、電解質pHを酸性側に設定することにより水
溶液中の残留塩素濃度(次亜塩素酸濃度)を安定に測定
可能とした残留塩素センサ及びその製造方法に関するも
のである。
The present invention relates to a diaphragm type residual chlorine sensor and a method for manufacturing the same.
Using a gold electrode as the cathode and a silver electrode as the anode of the pair of electrodes, the residual chlorine concentration (hypochlorous acid concentration) in the aqueous solution can be measured stably by setting the electrolyte pH to the acidic side. The present invention relates to a sensor and a method for manufacturing the sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】上水道、プール、あるいは浄化槽などに
おいては、殺菌の目的で塩素が用いられている。そのた
め、これらの施設では残留塩素濃度の測定が義務づけら
れており、残留塩素量を適宜測定し監視する必要があ
る。
2. Description of the Related Art In waterworks, pools, septic tanks, etc., chlorine is used for the purpose of sterilization. Therefore, these facilities are required to measure the residual chlorine concentration, and it is necessary to appropriately measure and monitor the residual chlorine amount.

【0003】残留塩素濃度の測定には、一般に専用の試
験紙が用いられているが、1回の測定に掛かるコストが
高く、目視確認のために精度が低いなどの問題がある。
[0003] A dedicated test paper is generally used for measuring the residual chlorine concentration. However, there is a problem that the cost for one measurement is high and the accuracy is low due to visual confirmation.

【0004】残留塩素を比較的精度よく測定できる方法
の一つにポーラログラフ電極型測定法がある。それによ
る測定状況の一例を図3に示す。これは、円筒状絶縁体
10の先端に検出極12を設け、該円筒状絶縁体10の
外周に対極14を巻き付けた構造の電極装置16を試料
液18中に浸漬し、検出極12と対極14との間に一定
の電圧を印加する方法である。電極表面上で生ずる酸化
還元反応に伴って電流が発生するが、この電流は、試料
液中の残留塩素濃度と相関があるため、出力電流値を測
定することで残留塩素濃度を求めることができる。
One of the methods for measuring the residual chlorine with relatively high accuracy is a polarographic electrode type measuring method. FIG. 3 shows an example of the measurement situation. In this method, a detection electrode 12 is provided at the tip of a cylindrical insulator 10, and an electrode device 16 having a structure in which a counter electrode 14 is wound around the outer periphery of the cylindrical insulator 10 is immersed in a sample solution 18. 14 is a method of applying a constant voltage between the first and second electrodes. A current is generated due to the oxidation-reduction reaction occurring on the electrode surface, and since this current has a correlation with the residual chlorine concentration in the sample solution, the residual chlorine concentration can be obtained by measuring the output current value. .

【0005】この装置において安定した出力を得るため
には、ビーカー20内に試料液18と共に回転子22を
入れ、それらをスターラ24上に載置して試料液を攪拌
させることが行われている。スターラを用いるのに代え
て、電極装置自体に試料液を振動あるいは回転する機構
を組み込んでもよい。
In order to obtain a stable output in this apparatus, a rotor 22 is put together with a sample liquid 18 in a beaker 20, and these are placed on a stirrer 24 to stir the sample liquid. . Instead of using a stirrer, a mechanism for vibrating or rotating the sample liquid may be incorporated in the electrode device itself.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来のポーラログラフ電極型測定法では、両方の電極が
直接試料液に接触するため、外部環境の影響や反応物の
付着により、安定した感度が得られ難い問題がある。こ
のため、定期的に電極を研磨剤などにより磨くなどのメ
ンテナンスが必要となる。更に、安定した出力を得るた
めには攪拌機構を付設する必要があり、電極装置に組み
込めば装置が大きくなりコストも高くなるし、またスタ
ーラなどを用いるとすれば測定に手間がかかる。
However, in the conventional polarographic electrode type measuring method as described above, since both electrodes are in direct contact with the sample solution, a stable sensitivity is obtained due to the influence of the external environment and the adhesion of reactants. Is difficult to obtain. For this reason, maintenance such as periodically polishing the electrode with an abrasive or the like is required. Furthermore, in order to obtain a stable output, it is necessary to add a stirring mechanism. If the device is incorporated in an electrode device, the size of the device is increased and the cost is increased. If a stirrer or the like is used, the measurement is troublesome.

【0007】ところで、隔膜式センサとして、溶液など
の溶存酸素濃度を測定するための小型酸素センサが開発
されている。これは、絶縁基板上に形成した一対の銀電
極を有し、前記一対の電極とそれらの間を結ぶように電
解質含有体を配置し、それらを覆うようにガス透過膜を
設けた構成であるが、このような酸素センサは、そのま
までは残留塩素(次亜塩素酸)を安定して検出すること
はできない。
[0007] As a diaphragm type sensor, a small-sized oxygen sensor for measuring the concentration of dissolved oxygen such as a solution has been developed. This is a configuration having a pair of silver electrodes formed on an insulating substrate, arranging an electrolyte-containing body so as to connect the pair of electrodes and between them, and providing a gas permeable membrane so as to cover them. However, such an oxygen sensor cannot stably detect residual chlorine (hypochlorous acid) as it is.

【0008】本発明の目的は、外部の影響を受け難く、
特性のばらつきが小さく高性能化でき、量産化に適し、
しかも小型で攪拌機構を必要とせず手軽に測定できるよ
うな残留塩素センサ及びそれを製造する方法を提供する
ことである。本発明の他の目的は、繰り返し使用しても
ガス透過膜の剥離が生じ難く、そのため長寿命で、低コ
ストの残留塩素センサ及びそれを製造する方法を提供す
ることである。
[0008] The object of the present invention is to be less susceptible to external influences,
Small variations in characteristics, high performance, suitable for mass production,
In addition, an object of the present invention is to provide a residual chlorine sensor which is small in size and can be easily measured without requiring a stirring mechanism, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a low-cost residual chlorine sensor and a method for manufacturing the same, which are less likely to cause peeling of the gas permeable membrane even when used repeatedly and therefore have a long service life.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
形成した一対の電極と、各電極にリード部で接続された
外部端子用のパッドと、前記一対の電極とそれらの間を
結ぶように配置した電解質含有体と、前記パッド以外の
部分を覆うように設けたガス透過膜を具備し、前記一対
の電極のうちカソードは金電極、アノードは銀電極から
なり、電解質pHが酸性側に設定されている残留塩素セ
ンサである。
According to the present invention, a pair of electrodes formed on an insulating substrate, a pad for an external terminal connected to each electrode by a lead portion, and a connection between the pair of electrodes and the electrodes are provided. And a gas permeable membrane provided so as to cover portions other than the pad, the cathode of the pair of electrodes is a gold electrode, the anode is a silver electrode, and the electrolyte pH is on the acidic side. It is a residual chlorine sensor set in.

【0010】ここで電解質含有体は、例えばポリビニル
ピロリドンと、塩化ナトリウム又は塩化カリウムと、緩
衝剤とからなるスクリーン印刷膜であり、該緩衝剤はN
2基を含まないものとし、例えばホウ酸塩、酢酸塩、
フタル酸塩、クエン酸塩、リン酸塩のいずれか一種以上
とする。電解質pHは、5.0〜7.0とすることが望
ましい。
Here, the electrolyte-containing material is, for example, a screen-printed film comprising polyvinylpyrrolidone, sodium chloride or potassium chloride, and a buffer, wherein the buffer is N 2
H 2 groups shall not be present, for example borates, acetates,
Any one or more of phthalates, citrates, and phosphates. The pH of the electrolyte is desirably 5.0 to 7.0.

【0011】ガス透過膜としては、低分子シロキサンを
低減した脱アルコールタイプのシリコーン樹脂、あるい
は脱オキシムタイプのシリコーン樹脂が望ましい。これ
らの樹脂を使用することで、センサ基板表面との密着性
が向上し、ガス透過膜の剥離が生じなくなる。
As the gas permeable membrane, a dealcoholized silicone resin or a deoxime type silicone resin in which low molecular siloxane is reduced is desirable. By using these resins, adhesion to the sensor substrate surface is improved, and peeling of the gas permeable film does not occur.

【0012】本発明は、絶縁基板上に、一対の電極とな
るカソード金電極及びアノード銀電極と、外部端子用の
パッドと、各電極と外部端子用のパッドとの間を接続す
るリード部とを形成し、ポリビニルピロリドンと、塩化
ナトリウム又は塩化カリウムと、緩衝剤としてホウ酸
塩、酢酸塩、フタル酸塩、クエン酸塩、リン酸塩のいず
れか一種以上を含みスクリーン印刷可能な粘性をもつ分
散体電解質組成物を、前記一対の電極とそれらの間を結
ぶ範囲にスクリーン印刷して電解質含有体を形成し、前
記パッド以外の部分を覆うように樹脂を塗布してガス透
過膜を形成する残留塩素センサの製造方法である。
According to the present invention, a cathode gold electrode and an anode silver electrode serving as a pair of electrodes, a pad for an external terminal, and a lead portion connecting between each electrode and the pad for an external terminal are provided on an insulating substrate. And contains polyvinylpyrrolidone, sodium chloride or potassium chloride, and any one or more of borate, acetate, phthalate, citrate, and phosphate as a buffer, and has a screen printable viscosity. The dispersion electrolyte composition is screen-printed in the range connecting the pair of electrodes and the electrodes to form an electrolyte-containing body, and a resin is applied so as to cover portions other than the pads to form a gas permeable membrane. This is a method for manufacturing a residual chlorine sensor.

【0013】また本発明は、絶縁基板上に、一対の電極
となるカソード金電極及びアノード銀電極と、外部端子
用のパッドと、各電極と外部端子用のパッドとの間を接
続するリード部を形成し、ポリビニルピロリドンと、塩
化ナトリウム又は塩化カリウムと、緩衝剤としてホウ酸
塩、酢酸塩、フタル酸塩、クエン酸塩、リン酸塩のいず
れか一種以上を含みスクリーン印刷可能な粘性をもつ分
散体電解質組成物を、前記一対の電極とそれらの間を結
ぶ範囲にスクリーン印刷して電解質含有体を形成し、前
記パッド部分に剥離可能な被覆剤をスクリーン印刷して
パッド保護膜を形成し、基板全体に樹脂をスピンコート
してガス透過膜を形成し、その後、パッド保護膜を剥離
することでその上のガス透過膜も除去してパッドを露出
させる残留塩素センサの製造方法である。
According to the present invention, a cathode gold electrode and an anode silver electrode serving as a pair of electrodes, a pad for an external terminal, and a lead portion connecting between each electrode and the pad for an external terminal are provided on an insulating substrate. And contains polyvinylpyrrolidone, sodium chloride or potassium chloride, and at least one of borate, acetate, phthalate, citrate, and phosphate as a buffer, and has a screen-printable viscosity. The dispersion electrolyte composition is screen-printed in a range connecting the pair of electrodes and the electrodes to form an electrolyte-containing body, and a pad protective film is formed by screen-printing a peelable coating agent on the pad portion. Then, a resin is spin-coated on the entire substrate to form a gas permeable film, and then the pad protective film is peeled off to remove the gas permeable film thereover, thereby exposing the pad to a residual chlorine film. It is a manufacturing method of support.

【0014】これらにおいて、絶縁基板としては、表面
を酸化処理したシリコン基板を用いるのが好ましい。ガ
ス透過膜となる樹脂としてはシリコーン樹脂を用いる。
その場合、ガス透過膜を形成する前段階でセンサ基板に
HMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理を施すのがよ
い。例えば、ガス透過膜を形成する前段階で、HMDS
(ヘキサメチルジシラザン)とセンサ基板を真空デシケ
ータ中に約3〜10分間、より好ましくは5〜10分間
程度入れておくことで蒸発物を堆積させ薄く均一なHM
DS層を形成する。このようにHMDS処理を施すこと
により、センサ基板表面とガス透過膜との密着性を化学
的に向上させることができる。
In these, it is preferable to use a silicon substrate having a surface oxidized as the insulating substrate. Silicone resin is used as the resin that becomes the gas permeable membrane.
In that case, it is preferable to perform HMDS (hexamethyldisilazane) treatment on the sensor substrate before forming the gas permeable film. For example, before the gas permeable membrane is formed, HMDS
(Hexamethyldisilazane) and the sensor substrate are placed in a vacuum desiccator for about 3 to 10 minutes, more preferably for about 5 to 10 minutes to deposit evaporates and form a thin and uniform HM.
A DS layer is formed. By performing the HMDS treatment as described above, the adhesion between the sensor substrate surface and the gas permeable film can be chemically improved.

【0015】パッド保護膜を形成する場合には、被覆剤
として熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。電極、リ
ード部、外部端子用のパッドは、フォトリソグラフィー
技術と薄膜蒸着技術によって容易に形成できる。
When forming the pad protective film, it is preferable to use a thermosetting resin as the coating agent. Electrodes, leads, and pads for external terminals can be easily formed by photolithography and thin film deposition techniques.

【0016】[0016]

【実施例】図1は、本発明に係る残留塩素センサの一実
施例を示す説明図であり、Aは内部構造(電解質含有体
及びガス透過膜が無い状態)を表し、Bはそのx−x位
置での断面を表している。絶縁基板30の上に、カソー
ド32とアノード34からなる一対の電極と、各電極に
リード部36で接続された外部端子用のパッド38が、
フォトリソグラフィー技術と薄膜蒸着技術によって形成
されている。絶縁基板30としては、シリコン基板40
の表面に酸化膜42を形成したものを用いている。ここ
で、カソード32は金電極、アノード34は銀電極から
なる。なお、リード部36は、電気絶縁膜で覆う。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a residual chlorine sensor according to the present invention, wherein A shows the internal structure (without electrolyte containing material and gas permeable membrane), and B shows its x-. It shows a cross section at the x position. On the insulating substrate 30, a pair of electrodes consisting of a cathode 32 and an anode 34, and a pad 38 for an external terminal connected to each electrode by a lead portion 36,
It is formed by photolithography technology and thin film deposition technology. As the insulating substrate 30, a silicon substrate 40
Having an oxide film 42 formed on the surface thereof. Here, the cathode 32 is made of a gold electrode, and the anode 34 is made of a silver electrode. Note that the lead portion 36 is covered with an electric insulating film.

【0017】カソード32とアノード34の上、及びそ
れらの間を結ぶように電解質含有体44を配置する。電
解質含有体44は、ポリビニルピロリドンと、塩化ナト
リウム又は塩化カリウムと、緩衝剤からなるスクリーン
印刷膜であり、該緩衝剤としては、ホウ酸塩、酢酸塩、
フタル酸塩、クエン酸塩、リン酸塩のいずれか一種以上
を用いる。この電解質pHは酸性側(5.0〜7.0)
に設定されている。そして、前記パッド以外の部分を覆
うようにガス透過膜46を設ける。ガス透過膜46とし
ては、低分子シロキサンを低減した脱アルコールタイプ
のシリコーン樹脂、あるいは脱オキシムタイプのシリコ
ーン樹脂が好ましい。
An electrolyte-containing member 44 is arranged on the cathode 32 and the anode 34 and so as to connect between them. The electrolyte containing body 44 is a screen-printed film made of polyvinylpyrrolidone, sodium chloride or potassium chloride, and a buffer, and the buffer includes borate, acetate,
One or more of phthalate, citrate, and phosphate are used. This electrolyte pH is on the acidic side (5.0-7.0).
Is set to Then, a gas permeable film 46 is provided so as to cover portions other than the pads. As the gas permeable film 46, a dealcohol-type silicone resin in which low molecular siloxane is reduced or a deoxime-type silicone resin is preferable.

【0018】このような残留塩素センサを次亜塩素酸溶
液に浸漬し、電極間に+0.05Vの電圧を印加する
と、ガス透過膜46を通過した次亜塩素酸がカソード3
2上で還元(HClO+e- →1/2H2 +ClO-
され、アノード34上では酸化(Ag→Ag+ +e-
反応が生じる。この際、反応に応じた大きさの電流が生
じるため、これをパッド38により測定することで次亜
塩素酸濃度(残留塩素濃度)を求めることができる。
When such a residual chlorine sensor is immersed in a hypochlorous acid solution and a voltage of +0.05 V is applied between the electrodes, the hypochlorous acid that has passed through the gas permeable membrane 46 is converted to the cathode 3.
Reduction on 2 (HClO + e → 1 / 2H 2 + ClO )
Is, oxidized on the anode 34 (Ag → Ag + + e -)
A reaction occurs. At this time, a current having a magnitude corresponding to the reaction is generated. By measuring this with the pad 38, the hypochlorous acid concentration (residual chlorine concentration) can be obtained.

【0019】残留塩素センサの場合には、カソード材料
に酸素センサのような銀(Ag)は使用できない。その
理由は、ガス透過膜を通過したHClOによってAg表
面が酸化されAgClに変わってしまい、電極反応が不
安定になるからである。そのためカソード材料に金(A
u)を用いている。他方、アノードはもともと酸化反応
を起こす側であるため、Agを使用する。
In the case of a residual chlorine sensor, silver (Ag) such as an oxygen sensor cannot be used as a cathode material. The reason is that the Ag surface is oxidized by HClO passing through the gas permeable membrane to be changed to AgCl, and the electrode reaction becomes unstable. Therefore, gold (A
u). On the other hand, Ag is used because the anode is a side that originally causes an oxidation reaction.

【0020】また、この残留塩素センサでは、電解質p
Hを酸性側(5.0〜7.0)に設定する。HClO
は、その溶液のpHにより形態が変化するため、安定に
検出するには上記設定を維持する必要がある。因みに、
酸素センサの場合には、電解質pHをアルカリ側に設定
する。酸性側に持っていった場合には、スムーズな電極
反応が生じず、出力電流値が不安定になるからである。
In this residual chlorine sensor, the electrolyte p
H is set on the acidic side (5.0-7.0). HClO
Since the form changes depending on the pH of the solution, the above setting must be maintained for stable detection. By the way,
In the case of an oxygen sensor, the electrolyte pH is set on the alkaline side. This is because when the electrode is brought to the acidic side, a smooth electrode reaction does not occur and the output current value becomes unstable.

【0021】更にHClOはNH2 基を持つ物質によっ
て結合塩素に変化してしまうため、pHを固定するため
の緩衝剤も、NH2 基を持たない前記のような材料から
選択する必要がある。
[0021] Since the thus further HClO changes in combined chlorine by substances with NH 2 groups, a buffer to fix the pH must also be selected from materials such as the not having a NH 2 group.

【0022】酸素センサでは、−側の電圧を印加すると
電流が発生し、−0.9Vの電圧印加で安定した出力電
流が得られる。それに対して残留塩素センサでは、電極
間に+0.05V程度の電圧を印加する。そのため、O
2 の影響を受けずにHClOのみによる還元電流が発生
し、安定した出力が得られるのである。
In the oxygen sensor, a current is generated when a negative voltage is applied, and a stable output current can be obtained by applying a voltage of -0.9 V. On the other hand, in the residual chlorine sensor, a voltage of about +0.05 V is applied between the electrodes. Therefore, O
The reduction current is generated only by HClO without being affected by 2 , and a stable output is obtained.

【0023】次に、残留塩素センサを製造する手順の一
例を以下に示す。 (1)絶縁基板の作製 シリコンウエハーを熱酸化し、両面に酸化膜(Si
2 )を形成して絶縁基板とする。 (2)電極下地パターンの形成 薄膜蒸着法により、絶縁基板上に、クロム(40nm)、
金(200nm)の順に成膜する。蒸着面にポジ型フォト
レジストを塗布し、80℃でベーキング処理する。露光
装置にて、電極パターンマスクを用いて露光・現像・洗
浄を行い、フォトレジストパターンを形成する。フォト
レジストパターンをマスクにし、金エッチング液を用い
て露出した金を除去した後、アセトン中に浸漬し、フォ
トレジストを除去する。続いて、金パターンをマスクと
してクロムエッチング液を用いて露出したクロムを除去
し、洗浄を行い、電極部分、リード部、パッド部分の電
極下地パターンを形成する。 (3)リード部絶縁膜の形成 感光性ポリイミドレジストを塗布し、ベーキング後、リ
ード部のみにレジストが残るように露光・現像・洗浄を
行う。続いて乾燥器にて280℃で1時間キュアを行
う。 (4)銀薄膜の形成 フォトレジストを塗布し、アノード以外を覆うように、
露光・現像・洗浄を行う。薄膜蒸着法により銀(400
nm)を蒸着した後、アセトン中に浸漬し、銀をリフトオ
フしてアノードのみに銀薄膜を形成する。 (5)電解質含有体の形成 カソードとアノード、及びそれらを結ぶ通路に、電解質
ペーストをスクリーン印刷することによって電解質パタ
ーンを形成する。ここで用いた電解質ペーストは、粉末
化した塩化カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸
二水素カリウムの混合物をポリビニルピロリドンのアル
コール溶液中に分散させたものである。 (6)ガス透過膜の形成 パッド上に熱硬化性剥離塗料をスクリーン印刷すること
により、パッド保護膜を形成する。次に、所定のシリコ
ーン樹脂をスピンコート法により塗布し、乾燥器にて8
0℃で硬化させ、ガス透過膜を形成する。続いて、パッ
ドからパッド保護膜を剥離して、パッド保護膜と共にそ
の上の部分のシリコーン樹脂も除去し、パッドを露出さ
せる。 (7)チップ切断 このようにして1枚のシリコンウエハー上に同時に多数
の残留塩素センサを形成することができる。そこで、シ
リコンウエハーを縦横にダイシングし、個々の残留塩素
センサを切り出す。
Next, an example of a procedure for manufacturing the residual chlorine sensor will be described below. (1) Preparation of insulating substrate A silicon wafer is thermally oxidized, and an oxide film (Si
O 2 ) is formed to form an insulating substrate. (2) Formation of electrode base pattern Chromium (40 nm) is deposited on an insulating substrate by a thin film deposition method.
Films are formed in the order of gold (200 nm). A positive photoresist is applied to the deposition surface, and baked at 80 ° C. Using an exposure apparatus, exposure, development, and cleaning are performed using an electrode pattern mask to form a photoresist pattern. Using the photoresist pattern as a mask, the exposed gold is removed using a gold etchant, and then immersed in acetone to remove the photoresist. Subsequently, the exposed chromium is removed using a chromium etching solution using the gold pattern as a mask, and the chromium is washed, and an electrode base pattern of an electrode portion, a lead portion, and a pad portion is formed. (3) Formation of Lead Insulation Film A photosensitive polyimide resist is applied, and after baking, exposure, development, and cleaning are performed so that the resist remains only in the lead. Subsequently, curing is performed at 280 ° C. for 1 hour in a dryer. (4) Formation of silver thin film Apply a photoresist, and cover it except the anode.
Performs exposure, development, and cleaning. Silver (400
nm) and then immersed in acetone to lift off the silver and form a silver film on the anode only. (5) Formation of Electrolyte-Containing Body An electrolyte pattern is formed by screen-printing an electrolyte paste on the cathode, the anode, and the passage connecting them. The electrolyte paste used here was obtained by dispersing a mixture of powdered potassium chloride, disodium hydrogen phosphate, and potassium dihydrogen phosphate in an alcohol solution of polyvinylpyrrolidone. (6) Formation of gas permeable film A pad protective film is formed by screen-printing a thermosetting release coating on the pad. Next, a predetermined silicone resin is applied by a spin coat method, and dried by a drier.
Cure at 0 ° C. to form a gas permeable membrane. Subsequently, the pad protective film is peeled off from the pad, and the silicone resin on the pad protective film and the pad protective film thereover are also removed, exposing the pad. (7) Chip cutting In this way, a large number of residual chlorine sensors can be simultaneously formed on one silicon wafer. Therefore, the silicon wafer is diced vertically and horizontally, and individual residual chlorine sensors are cut out.

【0024】作製した残留塩素センサを水溶液中に12
時間以上浸漬するか、またはオートクレーブにて水分を
導入し、電解液を形成する。その後、試料液中に浸漬
し、電極間に+0.05Vの電圧を印加して、試料液中
の次亜塩素酸濃度に対する出力電流値を測定した。測定
結果の一例を図2に示す。図2に示すように、次亜塩素
酸濃度に対して良好な相関が得られた。
The prepared residual chlorine sensor was immersed in an aqueous solution.
Immerse for more than an hour or introduce water in an autoclave to form an electrolyte. Thereafter, the sample was immersed in a sample solution, a voltage of +0.05 V was applied between the electrodes, and the output current value with respect to the hypochlorous acid concentration in the sample solution was measured. FIG. 2 shows an example of the measurement result. As shown in FIG. 2, a good correlation was obtained with respect to the concentration of hypochlorous acid.

【0025】ガス透過膜の密着強度を向上するには、H
MDS(ヘキサメチルジミラザン)処理も有効である。
ガス透過膜となるシリコーン樹脂を塗布する前の段階
で、HMDSが1ml程度入ったビーカとウエハー(セン
サ基板)とを真空デシケータに入れて約5分間、真空状
態を保ち、ウエハー表面に薄く均一にHMDS層を付着
させる。その後、ガス透過膜となるシリコーン樹脂を塗
布する。HMDS処理時のウエハー表面には、スクリー
ン印刷して乾燥した電解質含有体が形成されているの
で、直接HMDS溶液に浸漬すると、それらが剥離して
しまう。そのため、上記のように、HMDSを気化して
付着させる方法は、形成した電解質含有体を損傷しない
ため特に好ましい。
To improve the adhesion strength of the gas permeable membrane, H
MDS (hexamethyldimirazane) treatment is also effective.
Before applying the silicone resin to be a gas permeable membrane, place a beaker containing about 1 ml of HMDS and a wafer (sensor substrate) in a vacuum desiccator and maintain the vacuum state for about 5 minutes, and apply a thin and uniform surface on the wafer. Deposit the HMDS layer. Thereafter, a silicone resin to be a gas permeable film is applied. Since an electrolyte-containing material that has been screen-printed and dried is formed on the wafer surface during the HMDS process, if it is directly immersed in an HMDS solution, they will be peeled off. Therefore, as described above, the method of vaporizing and adhering HMDS is particularly preferable because it does not damage the formed electrolyte-containing body.

【0026】本発明に係る残留塩素センサにおける各電
極の形状や配置、大きさなどは、上記実施例に限られる
ものではなく、用途や使用条件などに応じて適宜変更で
きることはいうまでもない。
The shape, arrangement, size, and the like of each electrode in the residual chlorine sensor according to the present invention are not limited to those in the above-described embodiment, and it goes without saying that they can be appropriately changed according to the application and use conditions.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は上記のように、電極と電解質含
有体の材料や性状を工夫したことにより、小型の構造
で、しかも次亜塩素酸濃度の測定が可能となる。そし
て、本発明に係る残留塩素センサは、基本的に隔膜式の
構造であるため、外部の影響を受け難く、出力の安定化
を図ることができ、メンテナンスも不要となり、取り扱
い易くなる。
As described above, the present invention makes it possible to measure the hypochlorous acid concentration with a small structure by devising the materials and properties of the electrode and the electrolyte-containing body. Further, since the residual chlorine sensor according to the present invention is basically a diaphragm type structure, it is hardly affected by outside, can stabilize the output, does not require maintenance, and is easy to handle.

【0028】本発明によれば、リソグラフィー技術や薄
膜蒸着技術、スクリーン印刷技術を用いて、絶縁基板上
に一括して作製できるので、微細加工を精度よく行うこ
とができ、個々の特性のばらつきが小さく、大量生産が
可能となる。また小型化できるので、攪拌機構を必要と
せず、その点でもコストを大幅に下げることができ、手
軽に測定できるようになる。
According to the present invention, lithography, thin film deposition, and screen printing techniques can be used to collectively manufacture an insulating substrate, so that fine processing can be performed with high accuracy and variations in individual characteristics can be achieved. Small and mass production is possible. In addition, since the size can be reduced, a stirring mechanism is not required, and in that respect, the cost can be significantly reduced and the measurement can be easily performed.

【0029】更にガス透過膜として適切なシリコーン樹
脂を使用したり、ガス透過膜形成の前段階としてセンサ
基板にHMDS処理を施すことで、ガス透過膜とセンサ
基板との密着強度が向上し、それによって剥離が生じ難
くなり、長寿命化を図ることができる。
Further, by using an appropriate silicone resin as the gas permeable film or performing HMDS treatment on the sensor substrate before the formation of the gas permeable film, the adhesion strength between the gas permeable film and the sensor substrate is improved. As a result, peeling hardly occurs, and the life can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る残留塩素センサの一実施例を示す
説明図。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of a residual chlorine sensor according to the present invention.

【図2】その測定結果の一例を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing an example of the measurement result.

【図3】従来の残留塩素センサ装置による測定状況の説
明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a measurement situation by a conventional residual chlorine sensor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30 絶縁基板 32 カソード 34 アノード 36 リード部 38 パッド 44 電解質含有体 46 ガス透過膜 Reference Signs List 30 Insulating substrate 32 Cathode 34 Anode 36 Lead part 38 Pad 44 Electrolyte-containing material 46 Gas permeable membrane

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板上に形成した一対の電極と、各
電極にリード部で接続された外部端子用のパッドと、前
記一対の電極とそれらの間を結ぶように配置した電解質
含有体と、前記パッド以外の部分を覆うように設けたガ
ス透過膜を具備し、前記一対の電極のうちカソードは金
電極、アノードは銀電極からなり、電解質pHが酸性側
に設定されていることを特徴とする残留塩素センサ。
1. A pair of electrodes formed on an insulating substrate, a pad for an external terminal connected to each electrode by a lead, and an electrolyte-containing body disposed so as to connect the pair of electrodes to each other. A gas permeable membrane provided so as to cover portions other than the pad, wherein the cathode of the pair of electrodes is a gold electrode, the anode is a silver electrode, and the electrolyte pH is set to an acidic side. And residual chlorine sensor.
【請求項2】 電解質含有体が、ポリビニルピロリドン
と塩化ナトリウムと緩衝剤とからなる膜であり、該緩衝
剤はホウ酸塩、酢酸塩、フタル酸塩、クエン酸塩、リン
酸塩のいずれか一種以上である請求項1記載の残留塩素
センサ。
2. The electrolyte-containing material is a membrane comprising polyvinylpyrrolidone, sodium chloride and a buffer, wherein the buffer is any one of borate, acetate, phthalate, citrate and phosphate. 2. The residual chlorine sensor according to claim 1, wherein the sensor is at least one.
【請求項3】 電解質含有体が、ポリビニルピロリドン
と塩化カリウムと緩衝剤とからなる膜であり、該緩衝剤
はホウ酸塩、酢酸塩、フタル酸塩、クエン酸塩、リン酸
塩のいずれか一種以上である請求項1記載の残留塩素セ
ンサ。
3. The electrolyte-containing material is a membrane comprising polyvinylpyrrolidone, potassium chloride and a buffer, wherein the buffer is any one of borate, acetate, phthalate, citrate and phosphate. 2. The residual chlorine sensor according to claim 1, wherein the sensor is at least one.
【請求項4】 電解質pHが5.0〜7.0である請求
項1乃至3のいずれかに記載の残留塩素センサ。
4. The residual chlorine sensor according to claim 1, wherein the electrolyte has a pH of 5.0 to 7.0.
【請求項5】 ガス透過膜が、低分子シロキサンを低減
した脱アルコールタイプのシリコーン樹脂からなる請求
項1乃至4のいずれかに記載の残留塩素センサ。
5. The residual chlorine sensor according to claim 1, wherein the gas permeable membrane is made of a dealcoholized silicone resin in which low molecular siloxane is reduced.
【請求項6】 ガス透過膜が、脱オキシムタイプのシリ
コーン樹脂からなる請求項1乃至4のいずれかに記載の
残留塩素センサ。
6. The residual chlorine sensor according to claim 1, wherein the gas permeable membrane is made of a deoxime type silicone resin.
【請求項7】 絶縁基板上に、一対の電極となるカソー
ド金電極及びアノード銀電極と、外部端子用のパッド
と、各電極と外部端子用のパッドとの間を接続するリー
ド部とを形成し、ポリビニルピロリドンと、塩化ナトリ
ウム又は塩化カリウムと、緩衝剤としてホウ酸塩、酢酸
塩、フタル酸塩、クエン酸塩、リン酸塩のいずれか一種
以上を含みスクリーン印刷可能な粘性をもつ分散体電解
質組成物を、前記一対の電極とそれらの間を結ぶ範囲に
スクリーン印刷して電解質含有体を形成し、前記パッド
以外の部分を覆うように樹脂を塗布してガス透過膜を形
成することを特徴とする残留塩素センサの製造方法。
7. A cathode gold electrode and an anode silver electrode serving as a pair of electrodes, a pad for an external terminal, and a lead portion connecting between each electrode and the pad for an external terminal are formed on an insulating substrate. And polyvinylpyrrolidone, sodium chloride or potassium chloride, and borate, acetate, phthalate, citrate, a dispersion having a viscosity capable of screen printing and containing at least one of phosphates as a buffering agent. An electrolyte composition is screen-printed in a range connecting the pair of electrodes and the electrodes to form an electrolyte-containing body, and a resin is applied so as to cover portions other than the pads to form a gas permeable membrane. Characteristic method for manufacturing residual chlorine sensor.
【請求項8】 絶縁基板上に、一対の電極となるカソー
ド金電極及びアノード銀電極と、外部端子用のパッド
と、各電極と外部端子用のパッドとの間を接続するリー
ド部とを形成し、ポリビニルピロリドンと、塩化ナトリ
ウム又は塩化カリウムと、緩衝剤としてホウ酸塩、酢酸
塩、フタル酸塩、クエン酸塩、リン酸塩のいずれか一種
以上を含みスクリーン印刷可能な粘性をもつ分散体電解
質組成物を、前記一対の電極とそれらの間を結ぶ範囲に
スクリーン印刷して電解質含有体を形成し、前記パッド
部分に剥離可能な被覆剤をスクリーン印刷してパッド保
護膜を形成し、基板全体に樹脂をスピンコートしてガス
透過膜を形成し、その後、パッド保護膜を剥離すること
でその上のガス透過膜も除去してパッドを露出させるこ
とを特徴とする残留塩素センサの製造方法。
8. A cathode gold electrode and an anode silver electrode serving as a pair of electrodes, a pad for an external terminal, and a lead portion connecting between each electrode and the pad for an external terminal are formed on an insulating substrate. And polyvinylpyrrolidone, sodium chloride or potassium chloride, and borate, acetate, phthalate, citrate, a dispersion having a viscosity capable of screen printing and containing at least one of phosphates as a buffering agent. An electrolyte composition is screen-printed in the range between the pair of electrodes and the electrode to form an electrolyte-containing body, and a pad protective film is formed by screen-printing a peelable coating agent on the pad portion, Resin salt characterized by spin-coating a resin to form a gas permeable film, and then removing the pad protective film to remove the gas permeable film on the pad to expose the pad. Element sensor manufacturing method.
【請求項9】 パッド保護膜となる被覆剤として熱硬化
性樹脂を用いる請求項8記載の残留塩素センサの製造方
法。
9. The method for producing a residual chlorine sensor according to claim 8, wherein a thermosetting resin is used as a coating material for forming a pad protective film.
【請求項10】 絶縁基板として表面を酸化処理したシ
リコン基板を用いる請求項7乃至9のいずれかに記載の
残留塩素センサの製造方法。
10. The method for manufacturing a residual chlorine sensor according to claim 7, wherein a silicon substrate having a surface oxidized is used as the insulating substrate.
【請求項11】 ガス透過膜となる樹脂としてシリコー
ン樹脂を用い、ガス透過膜を形成する前段階でセンサ基
板にHMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理を施す請
求項7乃至10のいずれかに記載の残留塩素センサの製
造方法。
11. The sensor according to claim 7, wherein a silicone resin is used as a resin to be a gas permeable film, and the sensor substrate is subjected to HMDS (hexamethyldisilazane) treatment before the gas permeable film is formed. Manufacturing method of residual chlorine sensor.
【請求項12】 ガス透過膜を形成する前段階で、HM
DS(ヘキサメチルジシラザン)とセンサ基板を真空デ
シケータ中に3〜10分間入れておくことでHMDS処
理を施す請求項11記載の残留塩素センサの製造方法。
12. The method according to claim 1, further comprising the step of:
The method for manufacturing a residual chlorine sensor according to claim 11, wherein the HMDS treatment is performed by placing DS (hexamethyldisilazane) and the sensor substrate in a vacuum desiccator for 3 to 10 minutes.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004317395A (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Riken Keiki Co Ltd Electrochemical chloride sensor
JP2005291757A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Horiba Ltd Residual chlorine sensor, residual chlorine meter using it and residual chlorine sensor manufacturing method

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