JP2008073736A - Laser beam machining method and method for manufacturing electrode for biosensor - Google Patents

Laser beam machining method and method for manufacturing electrode for biosensor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excellent laser beam machining method which can form an electrode by completely removing simultaneously both surfaces of a metallic layer of a metallized film. <P>SOLUTION: This laser beam machining method is directed to remove the metallic layer of the metallized film comprising a polymeric film substrate, which has a total light transmittance of not less than 80%, and whose both surfaces have been metallized. The method is characterized in that a Q switch pulse laser is used as a laser which transmits the polymeric film substrate to simultaneously remove the metallic layer provided on both surfaces of the film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜が積層された基材に任意の形状を設けるレーザー加工方法であり、より詳しくは、金属化フィルムの両面に形成された金属層を任意の形状に除去するレーザー加工方法に関するものである。   The present invention relates to a laser processing method for providing an arbitrary shape on a substrate on which thin films are laminated, and more particularly to a laser processing method for removing a metal layer formed on both surfaces of a metallized film into an arbitrary shape. It is.

また、本発明は、上記レーザー加工方法により、両面金属化フィルムの金属層を除去するバイオセンサ用電極の製造方法に関するものである。   Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the electrode for biosensors which removes the metal layer of a double-sided metallized film with the said laser processing method.

生体試料中の特定成分を簡易に定量するバイオセンサの測定方法として、酵素電極法が提案されている。   An enzyme electrode method has been proposed as a measurement method of a biosensor for easily quantifying a specific component in a biological sample.

この酵素電極法は、絶縁性基材上に測定極、対極および参照極からなる電極を形成し、この電極上に、酸化還元酵素および電子メディエータを含む酵素層を形成した酵素電極を用いる。このように作成された酵素電極の酵素層上に、酵素反応の基質である特定成分を含む試料液を滴下すると、酵素層が試料液に溶解して、酵素と基質が反応し、さらに電子メディエータが還元される。この還元された電子メディエータを電気化学的に酸化する際に電極へ流れる電流値から、試料液中の基質濃度を求めることができる。   This enzyme electrode method uses an enzyme electrode in which an electrode composed of a measurement electrode, a counter electrode and a reference electrode is formed on an insulating substrate, and an enzyme layer containing an oxidoreductase and an electron mediator is formed on this electrode. When a sample solution containing a specific component that is a substrate for an enzyme reaction is dropped on the enzyme layer of the enzyme electrode thus prepared, the enzyme layer dissolves in the sample solution, the enzyme and the substrate react, and the electron mediator Is reduced. The substrate concentration in the sample solution can be determined from the value of current flowing to the electrode when the reduced electron mediator is oxidized electrochemically.

一例として、グルコースセンサが開発されている(特許文献1等)。酵素にグルコースオキシダーゼまたはグルコースデヒドロゲナーゼ、電子メディエータにフェリシアン化カリウム等をそれぞれ用いている。血液等の試料液に含まれるグルコース量を測定できるため、糖尿病患者の自己血糖測定用途を中心に広く使用されている。   As an example, a glucose sensor has been developed (Patent Document 1, etc.). Glucose oxidase or glucose dehydrogenase is used as the enzyme, and potassium ferricyanide is used as the electron mediator. Since the amount of glucose contained in a sample solution such as blood can be measured, it is widely used mainly for the purpose of measuring self blood glucose in diabetic patients.

酵素電極の電極部材は、絶縁性の高分子フィルム基材上に、スパッタリング法等により金、白金、パラジウム等の貴金属層を積層し、レーザー加工により該貴金属層の一部を除去することで形成することができる(特許文献2等)。   The electrode member of the enzyme electrode is formed by laminating a noble metal layer such as gold, platinum or palladium on an insulating polymer film substrate by sputtering or the like, and removing a part of the noble metal layer by laser processing. (Patent Document 2 etc.).

さらに、絶縁性基材の両面に酵素電極を形成する方式のバイオセンサが提案されている(特許文献3)。該バイオセンサによれば、複数の酵素電極に同一の酵素を用いることによって定量の信頼性を高めることができる。また、複数の酵素電極に異なる酵素を用いることによって、試料液中の複数の成分を同時に定量することができる。   Furthermore, a biosensor having a method of forming enzyme electrodes on both surfaces of an insulating base material has been proposed (Patent Document 3). According to the biosensor, quantitative reliability can be improved by using the same enzyme for a plurality of enzyme electrodes. Further, by using different enzymes for the plurality of enzyme electrodes, a plurality of components in the sample solution can be quantified simultaneously.

一方、透明な絶縁性基材の両面に金属層を積層し、レーザー加工により両面の金属層を同時に除去する方法が提案されている(特許文献4)。   On the other hand, a method has been proposed in which metal layers are laminated on both sides of a transparent insulating substrate and the metal layers on both sides are removed simultaneously by laser processing (Patent Document 4).

しかしながら、かかる方法を用いて金属化フィルムの両面の金属層を除去することにより電極を形成する場合、一度のレーザースキャンでは両面の金属層を完全に除去することができず、金属層の一部が絶縁性基材上に残ってしまうという問題があった。
特開平5−196595号公報(第2頁第1欄第20行〜第2欄第2行) 特開2001−305096号公報(請求項5) 特開平5−196596号公報(請求項1) 特開平1−251689号公報(特許請求の範囲)
However, when an electrode is formed by removing the metal layers on both sides of the metallized film using such a method, the metal layers on both sides cannot be completely removed by a single laser scan. However, there was a problem that remained on the insulating substrate.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-196595 (page 2, column 1, line 20 to column 2, line 2) JP 2001-305096 A (Claim 5) JP-A-5-196596 (Claim 1) Japanese Patent Laid-Open No. 1-251689 (Claims)

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、金属化フィルムの金属層を、両面同時に、かつ完全に除去することによって電極を形成する、優れたレーザー加工方法を提供せんとするものである。   In view of the background of the prior art, the present invention is to provide an excellent laser processing method for forming an electrode by simultaneously and completely removing the metal layer of a metallized film.

絶縁性基材の異なる面上に複数組の酵素電極を形成したバイオセンサは、通常、カバー/スペーサー/電極/絶縁性基材/電極/スペーサー/カバーの順で構成されている(特許文献4等)。本発明は、特に、このバイオセンサ等の電極を得るためのレーザー加工方法を提供せんとするものである。   A biosensor in which a plurality of sets of enzyme electrodes are formed on different surfaces of an insulating substrate is usually configured in the order of cover / spacer / electrode / insulating substrate / electrode / spacer / cover (Patent Document 4). etc). In particular, the present invention intends to provide a laser processing method for obtaining an electrode such as a biosensor.

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明におけるレーザー加工方法は、全光線透過率が80%以上である高分子フィルム基材で構成された両面金属化フィルムの金属層を除去するレーザー加工方法であって、該高分子フィルム基材を透過するレーザーとしてQスイッチパルスレーザーを用いて、両面の金属層を同時に除去するものである。   The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is, the laser processing method in the present invention is a laser processing method for removing a metal layer of a double-sided metallized film composed of a polymer film substrate having a total light transmittance of 80% or more, and the polymer film A Q-switched pulse laser is used as a laser that passes through the substrate, and the metal layers on both sides are removed simultaneously.

また、本発明は、上記レーザー加工方法により、両面金属化フィルムの金属層を除去するバイオセンサ用電極の製造方法である。   Moreover, this invention is a manufacturing method of the electrode for biosensors which removes the metal layer of a double-sided metallized film with the said laser processing method.

本発明によれば、一度のレーザースキャンにより、金属層を両面同時かつ完全に除去することができるので、グルコースセンサに代表されるようなバイオセンサ等において、両面に電極を備えた形式のバイオセンサに用いる電極を形成するための、優れたレーザー加工方法を提供することができる。   According to the present invention, the metal layer can be removed simultaneously and completely on both sides by a single laser scan. Therefore, in a biosensor such as a glucose sensor, a biosensor having electrodes on both sides. It is possible to provide an excellent laser processing method for forming an electrode used in the above.

本発明は、前記課題、つまり、金属化フィルムの金属層を両面同時かつ完全に除去して電極を形成する方法について鋭意検討を行った結果、該金属化フィルムの高分子フィルム基材を透過するレーザーとして、Qスイッチパルスレーザーという特殊なものを用いたところ、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。   The present invention, as a result of intensive studies on the above-mentioned problem, that is, a method of forming an electrode by simultaneously and completely removing the metal layers of the metallized film, transmits the polymer film substrate of the metallized film. When a special laser called a Q-switched pulse laser was used as the laser, it was investigated that this problem could be solved at once.

本発明において、金属化フィルムとは、高分子フィルム基材の両面に金属層を積層したフィルムを意味する。本発明によれば、レーザーを照射した部分において金属化フィルム両面の金属層は除去され、高分子フィルム基材が露出することとなる。   In this invention, a metallized film means the film which laminated | stacked the metal layer on both surfaces of the polymer film base material. According to the present invention, the metal layers on both sides of the metallized film are removed at the portion irradiated with the laser, and the polymer film substrate is exposed.

本発明における、レーザー加工前の金属化フィルムの断面図を図1に示した。該金属化フィルムは、高分子フィルム基材(1)、金属層(2)および(3)からなる。   A sectional view of the metallized film before laser processing in the present invention is shown in FIG. The metallized film comprises a polymer film substrate (1) and metal layers (2) and (3).

本発明における、レーザー加工後の金属化フィルムの断面図を図2に示した。レーザー加工部(4)は、レーザーが照射された部分であり、両面の金属層が除去され、高分子フィルム基材(1)が露出することとなる。   A cross-sectional view of the metallized film after laser processing in the present invention is shown in FIG. A laser processing part (4) is a part irradiated with the laser, the metal layers on both sides are removed, and the polymer film substrate (1) is exposed.

本発明における金属化フィルムの高分子フィルム基材は、かかるレーザーを透過する素材で構成することが必要である。すなわち、JIS−K−7105(1981年版)に基づいて測定した全光線透過率が、80%以上であることが必要であり、好ましくは85%以上、より好ましくは87%以上である。全光線透過率が80%より低いと、かかる高分子フィルム基材に熱が蓄積し損傷を受けるため、好ましくない。   The polymer film substrate of the metallized film in the present invention needs to be composed of a material that transmits such a laser. That is, the total light transmittance measured based on JIS-K-7105 (1981 version) needs to be 80% or more, preferably 85% or more, more preferably 87% or more. When the total light transmittance is lower than 80%, heat is accumulated in the polymer film substrate and is damaged.

本発明における高分子フィルム基材を構成する素材は、公知のプラスチックフィルム基材の素材の中から適宜選択して用いることができる。例えば、このようなプラスチックフィルム基材の素材として、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ジアセテート系、トリアセテート系、ポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリメチルペンテン系、ポリスルホン系、ポリエーテルエチルケトン系、ポリイミド系、フッ素系、ナイロン系、メタクリル系およびポリ乳酸系等の樹脂から選ばれた樹脂を使用することができる。これらの樹脂の中で、機械的強度および均一性等の観点から、ポリエステル樹脂からなるポリエステルフィルムを用いることが好ましい。   The material constituting the polymer film substrate in the present invention can be appropriately selected from known plastic film substrate materials. For example, as a material for such a plastic film substrate, polyester, polyethylene, polypropylene, diacetate, triacetate, polystyrene, polycarbonate, polymethylpentene, polysulfone, polyether ethyl ketone, polyimide Resins selected from resins such as fluorine-based, fluorine-based, nylon-based, methacrylic-based, and polylactic acid-based resins can be used. Among these resins, it is preferable to use a polyester film made of a polyester resin from the viewpoint of mechanical strength and uniformity.

かかるポリエステルフィルムのポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等を使用することができる。また、これらのポリエステルには、さらに他のジカルボン酸成分やジオール成分を20モル%以下の範囲で共重合したものも使用することができる。これらの構成成分は一種のみ用いても、二種以上併用してもいずれでも良いが、品質、経済性等を総合的に判断すると、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましく使用される。   As the polyester of the polyester film, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, or the like can be used. In addition, those polyesters obtained by copolymerizing other dicarboxylic acid components and diol components in a range of 20 mol% or less can also be used. These constituent components may be used singly or in combination of two or more, but polyethylene terephthalate is particularly preferably used in view of quality, economy and the like.

また、かかる高分子フィルム基材の厚さは特に限定されるものではないが、機械的強度の点から、好ましくは5〜800μm、より好ましくは10〜250μmである。   The thickness of the polymer film substrate is not particularly limited, but is preferably 5 to 800 μm, more preferably 10 to 250 μm from the viewpoint of mechanical strength.

また、本発明の金属化フィルムは、金属層を積層する前に、高分子フィルム基材表面に表面処理を施すことができる。例えば、このような表面処理として、エッチング処理、蒸気処理、イオンビーム処理、粗面化処理、コロナ放電処理を施すことができる。また、同様に、金属層を積層する前に、表面コーティングを施すことができる。例えば、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリエステルアクリレート系、ポリウレタンアクリレート系、ポリエポキシアクリレート系等の樹脂やチタネート系化合物等をコーティングすることができる。かかる表面処理および/または表面コーティングにより、該金属層の高分子フィルム基材に対する密着性を高めることができる。   In addition, the metallized film of the present invention can be subjected to a surface treatment on the surface of the polymer film substrate before laminating the metal layer. For example, as such surface treatment, etching treatment, vapor treatment, ion beam treatment, surface roughening treatment, and corona discharge treatment can be performed. Similarly, a surface coating can be applied before laminating the metal layer. For example, resins such as polyurethane, polyester, polyester acrylate, polyurethane acrylate, and polyepoxy acrylate, titanate compounds, and the like can be coated. Such surface treatment and / or surface coating can enhance the adhesion of the metal layer to the polymer film substrate.

かかる金属層を構成する金属素材としては、酸化されにくく、かつ導電性があれば、いずれの金属でも用いることができるが、特に、化学的な安定性が良好であることから、金、白金、パラジウム、銀、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、イリジウム等の貴金属は、化学反応による変化を電気的に捉えるための電極用途、例えば、バイオセンサ用の酵素電極等に好適に使用できるので好ましい。また、かかる金属層を構成する金属素材は、一種であっても二種以上併用しても良い。さらに、複数の金属層が積層されたものであっても良く、合金であっても良い。加えて、金属層を構成する素材は、金属化フィルムの両面で異なっていても良く、金属層の数が両面で異なっても良い。   As the metal material constituting the metal layer, any metal can be used as long as it is difficult to be oxidized and has electrical conductivity. In particular, since the chemical stability is good, gold, platinum, Precious metals such as palladium, silver, ruthenium, rhodium, osmium and iridium are preferable because they can be suitably used for electrode applications for electrically capturing changes due to chemical reactions, for example, enzyme electrodes for biosensors. Moreover, the metal raw material which comprises this metal layer may be 1 type, or may use 2 or more types together. Further, a plurality of metal layers may be laminated, or an alloy may be used. In addition, the raw material which comprises a metal layer may differ on both surfaces of a metallized film, and the number of metal layers may differ on both surfaces.

かかる金属層の厚さは、両面とも50nm以下であることが好ましく、より好ましくは40nm以下、特に好ましくは30nm以下である。また、金属層の厚さは、かかる範囲内であれば、両面で異なっても良い。しかし、少なくとも片面の金属層の厚さが50nmより大きいと、一度のレーザースキャンで両面の金属層を完全に除去することができない場合がある。   The thickness of the metal layer is preferably 50 nm or less on both sides, more preferably 40 nm or less, and particularly preferably 30 nm or less. Further, the thickness of the metal layer may be different on both sides as long as it is within such a range. However, if the thickness of the metal layer on at least one side is larger than 50 nm, the metal layer on both sides may not be completely removed by a single laser scan.

本発明における金属化フィルムの両面に金属層を積層する方法は、スパッタリング法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。中でも、金属層の厚さの均一性、密着性等の観点から、スパッタリング法が特に好ましい。   Examples of the method for laminating the metal layers on both sides of the metallized film in the present invention include sputtering, vacuum deposition, electron beam deposition, and ion plating. Among these, the sputtering method is particularly preferable from the viewpoint of uniformity of the thickness of the metal layer, adhesion, and the like.

本発明におけるレーザー加工には、Qスイッチパルスレーザーを用いることが必要である。かかるQスイッチパルスレーザーとは、半値幅が10ナノ秒以上300ナノ秒以下のパルス発振をするレーザーを意味する。かかるQスイッチパルスレーザーを用いることにより、一度のレーザースキャンで金属層を両面同時かつ完全に除去することができる。連続発振、あるいは半値幅が300ナノ秒より大きいパルスレーザーでは、一度のレーザースキャンで両面の金属層を完全に除去することができないため好ましくない。また、半値幅が10ナノ秒未満のパルスレーザーでは、金属化フィルムに急激に熱が蓄積して損傷するため、好ましくない。   For laser processing in the present invention, it is necessary to use a Q-switch pulse laser. The Q-switched pulse laser means a laser that emits a pulse having a half-value width of 10 nanoseconds or more and 300 nanoseconds or less. By using such a Q-switched pulse laser, both metal surfaces can be simultaneously and completely removed by a single laser scan. A pulsed laser with continuous oscillation or a half-width greater than 300 nanoseconds is not preferable because the metal layers on both sides cannot be completely removed by a single laser scan. Further, a pulse laser having a half-value width of less than 10 nanoseconds is not preferable because heat accumulates rapidly on the metallized film and is damaged.

かかるQスイッチパルスレーザーについては、例えば「レーザ加工技術」(宮崎俊行他著、産業図書発行)の9〜10ページ等に詳細に記述されている。   Such a Q-switch pulse laser is described in detail, for example, on pages 9 to 10 of “Laser processing technology” (Toshiyuki Miyazaki et al., Published by an industrial book).

〔評価方法〕
各実施例および比較例で作成した金属化フィルムの両面(レーザー入射面、および裏面)に対して、金属層の厚さ、フィルム基材の全光線透過率、表面抵抗値、およびレーザー加工部の深さを測定した。測定は、温度25℃、相対湿度45〜55%RHの大気下で行った。100mm×100mmの大きさの正方形の形状に10枚のフィルムサンプルを切り出して各測定に用いた。測定値は、かかる10枚のフィルムサンプルの平均値とした。
〔Evaluation methods〕
The thickness of the metal layer, the total light transmittance of the film base material, the surface resistance value, and the laser processing part of both sides (laser incident surface and back surface) of the metallized film prepared in each example and comparative example The depth was measured. The measurement was performed in an atmosphere having a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 45 to 55% RH. Ten film samples were cut into a square shape with a size of 100 mm × 100 mm and used for each measurement. The measured value was an average value of the 10 film samples.

(1)金属層の厚さ
分光エリプソメーター(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製M−2000)を用いて測定した。入射光の波長範囲は245〜1000nm、光径は2mmφ、入射角は60°とした。
金属化フィルムの任意の片面から光を入射して、両面のそれぞれの金属層の厚さを一度に測定した。
(1) Thickness of metal layer It measured using the spectroscopic ellipsometer (M-2000 by JA Woollam Japan Co., Ltd.). The wavelength range of incident light was 245 to 1000 nm, the light diameter was 2 mmφ, and the incident angle was 60 °.
Light was incident from one side of the metallized film, and the thickness of each metal layer on both sides was measured at once.

(2)フィルム基材の全光線透過率
フィルム基材の全光線透過率は、JIS−K−7105(1981年版)に基づいて、濁度計(日本電色工業(株)製NDH2000)を用いて測定した。
(2) Total light transmittance of film base material The total light transmittance of a film base material is based on JIS-K-7105 (1981 edition) using a turbidimeter (NDH2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). Measured.

(3)表面抵抗値
レーザー加工部の金属層が完全に除去されたかを、表面抵抗値により評価した。
表面抵抗値は、JIS−C−2151(2006年版)に基づいて、表面抵抗率計(日置電機(株)製デジタルハイテスタ3256)を用い、試験電圧100Vで測定を行った。
フィルム両面それぞれについて中心部の値を測定した。レーザー加工後の金属化フィルムに関しては、二本の電極探針が直線状のレーザースキャン部を挟むように設置して測定した。異なる10枚のフィルムサンプルの各面の表面抵抗値の平均値を、それぞれの面の測定値とした。以下の式により算出される表面抵抗値の比が1000以上であれば、レーザー加工部の金属層は良好に除去されている。
・表面抵抗値の比=レーザー加工後の表面抵抗値(Ω/□)/レーザー加工前の表面抵抗値(Ω/□)。
(3) Surface resistance value It was evaluated by the surface resistance value whether the metal layer of the laser-processed part was completely removed.
The surface resistance value was measured at a test voltage of 100 V using a surface resistivity meter (Digital Hitester 3256 manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.) based on JIS-C-2151 (2006 version).
The value at the center was measured for each side of the film. With respect to the metallized film after laser processing, the measurement was performed by installing two electrode probes so as to sandwich the linear laser scanning part. The average value of the surface resistance value of each surface of ten different film samples was taken as the measured value of each surface. When the ratio of the surface resistance values calculated by the following formula is 1000 or more, the metal layer of the laser processed part is removed well.
Ratio of surface resistance value = surface resistance value after laser processing (Ω / □) / surface resistance value before laser processing (Ω / □).

(4)レーザー加工部の深さ
レーザー加工部におけるフィルム基材の損傷の有無を評価するため、レーザー加工部の深さ(フィルム基材表面からレーザー加工跡の凹部底面までの距離)を測定した。レーザー加工部の深さは、高精度薄膜段差計((株)小坂研究所製ET−10)を用いて、触針先端半径0.5μm、針圧5mgで測定を行った。
レーザー加工部の深さが1.5μm以下であれば、金属化フィルムの基材が損傷を受けず、金属層が良好に除去されている。また、金属層が未除去であることを目視確認できる場合は、不良である。
なお、本測定方法では金属層表面からレーザー加工跡の凹部底面までの距離を測定しており、厳密にはレーザー加工部のみの深さをしていない。しかし、レーザー加工部の深さに対して金属層の厚みは非常に小さいことから、本願においては本測定方法による値をレーザー加工部の深さとみなす。
(4) Depth of laser processed part In order to evaluate the presence or absence of damage to the film base in the laser processed part, the depth of the laser processed part (distance from the film base surface to the bottom of the concave portion of the laser processed trace) was measured. . The depth of the laser processed part was measured using a high precision thin film level gauge (ET-10 manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.) with a stylus tip radius of 0.5 μm and a needle pressure of 5 mg.
When the depth of the laser processed portion is 1.5 μm or less, the base material of the metallized film is not damaged, and the metal layer is well removed. Moreover, when it can confirm visually that the metal layer is unremoved, it is unsatisfactory.
In this measurement method, the distance from the surface of the metal layer to the bottom surface of the concave portion of the laser processing trace is measured, and strictly speaking, the depth of only the laser processing portion is not provided. However, since the thickness of the metal layer is very small with respect to the depth of the laser processed portion, in this application, the value obtained by this measurement method is regarded as the depth of the laser processed portion.

〔実施例1、2、3および比較例1〕
フィルム基材として厚さ100μmの透明ポリエステルフィルム(東レ(株)製ルミラー(登録商標)#100S10)を使用し、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、厚さ10nmのパラジウム膜をフィルム基材の両面に積層した。ターゲットには、純度99.99質量%のパラジウム(フルウチ化学(株)製)を用いた。到達背圧は5×10−3Pa以下とした。スパッタガスには、スパッタ圧力0.7Paのアルゴンを用いた。
[Examples 1, 2, 3 and Comparative Example 1]
Using a transparent polyester film with a thickness of 100 μm (Lumilar (registered trademark) # 100S10 manufactured by Toray Industries, Inc.) as a film base, a palladium film with a thickness of 10 nm is laminated on both sides of the film base using a magnetron sputtering apparatus. did. As the target, palladium having a purity of 99.99 mass% (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was used. The ultimate back pressure was 5 × 10 −3 Pa or less. Argon having a sputtering pressure of 0.7 Pa was used as the sputtering gas.

レーザー加工は、YVOレーザマーカ(MD−V9600、(株)キーエンス製)により行った。該レーザマーカ装置の波長は1064nmであり、パルスレーザーの半値幅は10ナノ秒であった。 Laser processing was performed with a YVO 4 laser marker (MD-V9600, manufactured by Keyence Corporation). The wavelength of the laser marker device was 1064 nm, and the half width of the pulse laser was 10 nanoseconds.

レーザー条件は、Qスイッチパルス周波数を10kHz、レーザー強度を40%に設定した。スキャンスピード200mm/秒で、100mm×100mmの正方形のフィルムサンプルの中心を通り、かかる正方形の任意の一辺に平行な直線状にレーザースキャンを施した。かかる加工により得られたフィルムサンプルを実施例1とした。   The laser conditions were set such that the Q switch pulse frequency was 10 kHz and the laser intensity was 40%. Laser scanning was performed in a straight line parallel to an arbitrary side of the square at a scanning speed of 200 mm / second, passing through the center of a 100 mm × 100 mm square film sample. A film sample obtained by such processing was referred to as Example 1.

また、実施例1において、パラジウム膜の厚さがフィルム両面ともに20nmであるフィルムサンプルを実施例2、パラジウム膜の厚さがフィルム両面ともに50nmであるフィルムサンプルを実施例3とした。さらに、実施例1において、パラジウム膜の厚さがフィルム両面ともに100nmであるフィルムサンプルを比較例1とした。   In Example 1, a film sample in which the thickness of the palladium film was 20 nm on both sides of the film was set as Example 2, and a film sample in which the thickness of the palladium film was 50 nm on both sides of the film was set as Example 3. Furthermore, in Example 1, a film sample in which the thickness of the palladium film was 100 nm on both sides of the film was taken as Comparative Example 1.

〔実施例4〕
フィルム基材として厚さ125μmの透明ポリエステルフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)#125T60)を使用し、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、厚さ10nmのパラジウム膜をフィルム基材の両面に積層した。ターゲットには、純度99.99質量%のパラジウム(フルウチ化学(株)製)を用いた。到達背圧は5×10−3Pa以下とした。スパッタガスには、スパッタ圧力0.7Paのアルゴンを用いた。
Example 4
Using a transparent polyester film with a thickness of 125 μm (Lumirror (registered trademark) # 125T60 manufactured by Toray Industries, Inc.) as the film base, a 10 nm thick palladium film is laminated on both sides of the film base using a magnetron sputtering device. did. As the target, palladium having a purity of 99.99 mass% (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was used. The ultimate back pressure was 5 × 10 −3 Pa or less. Argon having a sputtering pressure of 0.7 Pa was used as the sputtering gas.

レーザー加工は、YVOレーザマーカ(MD−V9600、(株)キーエンス製)により行った。該レーザマーカ装置の波長は1064nmであり、パルスレーザーの半値幅は10ナノ秒であった。 Laser processing was performed with a YVO 4 laser marker (MD-V9600, manufactured by Keyence Corporation). The wavelength of the laser marker device was 1064 nm, and the half width of the pulse laser was 10 nanoseconds.

レーザー条件は、Qスイッチパルス周波数を10kHz、レーザー強度を40%に設定した。スキャンスピード200mm/秒で、100mm×100mmの正方形のフィルムサンプルの中心を通り、かかる正方形の任意の一辺に平行な直線状にレーザースキャンを施した。かかる加工により得られたフィルムサンプルを実施例4とした。   The laser conditions were set such that the Q switch pulse frequency was 10 kHz and the laser intensity was 40%. Laser scanning was performed in a straight line parallel to an arbitrary side of the square at a scanning speed of 200 mm / second, passing through the center of a 100 mm × 100 mm square film sample. A film sample obtained by such processing was referred to as Example 4.

〔比較例2〕
フィルム基材として厚さ100μmの白色ポリエステルフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)#100E20)を使用し、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、厚さ50nmのパラジウム膜をフィルム基材の両面に積層した。ターゲットには、純度99.99質量%のパラジウム(フルウチ化学(株)製)を用いた。到達背圧は5×10−3Pa以下とした。スパッタガスには、スパッタ圧力0.7Paのアルゴンを用いた。
[Comparative Example 2]
Using a 100 μm thick white polyester film (Lumirror (registered trademark) # 100E20 manufactured by Toray Industries, Inc.) as the film base, a 50 nm thick palladium film is laminated on both sides of the film base using a magnetron sputtering apparatus. did. As the target, palladium having a purity of 99.99 mass% (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was used. The ultimate back pressure was 5 × 10 −3 Pa or less. Argon having a sputtering pressure of 0.7 Pa was used as the sputtering gas.

レーザー加工は、YVOレーザマーカ(MD−V9600、(株)キーエンス製)により行った。該レーザマーカ装置の波長は1064nmであり、パルスレーザーの半値幅は10ナノ秒であった。レーザー条件は、Qスイッチパルス周波数を10kHz、レーザー強度を40%に設定した。スキャンスピード200mm/秒で、100mm×100mmの正方形のフィルムサンプルの中心を通り、かかる正方形の任意の一辺に平行な直線状にレーザースキャンを施した。かかる加工により得られたフィルムサンプルを比較例2とした。 Laser processing was performed with a YVO 4 laser marker (MD-V9600, manufactured by Keyence Corporation). The wavelength of the laser marker device was 1064 nm, and the half width of the pulse laser was 10 nanoseconds. The laser conditions were set such that the Q switch pulse frequency was 10 kHz and the laser intensity was 40%. Laser scanning was performed in a straight line parallel to an arbitrary side of the square at a scanning speed of 200 mm / second, passing through the center of a 100 mm × 100 mm square film sample. The film sample obtained by such processing was referred to as Comparative Example 2.

〔比較例3〕
フィルム基材として厚さ100μmの透明ポリエステルフィルム(東レ(株)製 ルミラー(登録商標)#100S10)を使用し、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、厚さ50nmのパラジウム膜をフィルム基材の両面に積層した。ターゲットには、純度99.99質量%のパラジウム(フルウチ化学(株)製)を用いた。到達背圧は5×10−3Pa以下とした。スパッタガスには、スパッタ圧力0.7Paのアルゴンを用いた。
[Comparative Example 3]
A transparent polyester film with a thickness of 100 μm (Lumirror (registered trademark) # 100S10 manufactured by Toray Industries, Inc.) is used as a film substrate, and a palladium film with a thickness of 50 nm is laminated on both surfaces of the film substrate using a magnetron sputtering apparatus. did. As the target, palladium having a purity of 99.99 mass% (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) was used. The ultimate back pressure was 5 × 10 −3 Pa or less. Argon having a sputtering pressure of 0.7 Pa was used as the sputtering gas.

レーザー加工は、YVOレーザマーカ(MD−V9600、(株)キーエンス製)により行った。該レーザマーカ装置の波長は1064nmであった。レーザーは連続発振とし、レーザー強度を40%に設定した。スキャンスピード200mm/秒で、100mm×100mmの正方形のフィルムサンプルの中心を通り、かかる正方形の任意の一辺に平行な直線状にレーザースキャンを施した。かかる加工により得られたフィルムサンプルを比較例3とした。 Laser processing was performed with a YVO 4 laser marker (MD-V9600, manufactured by Keyence Corporation). The wavelength of the laser marker device was 1064 nm. The laser was continuously oscillated and the laser intensity was set to 40%. The laser scan was performed in a straight line parallel to an arbitrary side of the square at a scanning speed of 200 mm / second, passing through the center of a 100 mm × 100 mm square film sample. A film sample obtained by such processing was referred to as Comparative Example 3.

各実施例、および比較例の評価結果を、表1に示した。   The evaluation results of each Example and Comparative Example are shown in Table 1.

Figure 2008073736
Figure 2008073736

実施例1〜4は、両面のパラジウム層が完全に除去されており、かつ、レーザー加工部においてフィルム基材の損傷が見られず良好であった。   In Examples 1 to 4, the palladium layers on both sides were completely removed, and damage to the film base material was not observed in the laser processed part.

パラジウム層が100nmである比較例1は、レーザー入射面のパラジウム層が完全に除去されているものの、裏面のパラジウム層が除去されておらず、不良であった。   In Comparative Example 1 in which the palladium layer was 100 nm, although the palladium layer on the laser incident surface was completely removed, the palladium layer on the back surface was not removed, which was defective.

金属化フィルムの基材に白色フィルムを用いた比較例2は、レーザー入射面のパラジウム層が完全に除去されているものの、裏面のパラジウム層が除去されておらず、かつ、レーザー入射面の加工部においてフィルム基材の損傷が見られたため、不良であった。   In Comparative Example 2 in which a white film was used as the base material of the metallized film, the palladium layer on the laser incident surface was completely removed, but the palladium layer on the back surface was not removed, and the laser incident surface was processed. The film base was damaged because of damage to the film base.

連続発振でレーザースキャンを行った比較例3は、レーザー入射面のパラジウム層が完全に除去されているものの、裏面のパラジウム層が除去されておらず、不良であった。   In Comparative Example 3 in which laser scanning was performed with continuous oscillation, although the palladium layer on the laser incident surface was completely removed, the palladium layer on the back surface was not removed, which was defective.

本発明は、グルコースセンサに代表されるようなバイオセンサ等において、両面に電極を備えた形状のバイオセンサに用いる電極を形成するための優れたレーザー加工方法として、特に好適に用いられる。   The present invention is particularly suitably used as an excellent laser processing method for forming an electrode used for a biosensor having a shape provided with electrodes on both sides in a biosensor such as a glucose sensor.

本発明におけるレーザー加工前の金属化フィルム断面の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the metallized film cross section before the laser processing in this invention. 本発明におけるレーザー加工後の金属化フィルム断面の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the metallized film cross section after the laser processing in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:高分子フィルム基材
2:金属層
3:金属層
4:レーザー加工部
1: Polymer film base material 2: Metal layer 3: Metal layer 4: Laser processed part

Claims (3)

全光線透過率が80%以上である高分子フィルム基材で構成された両面金属化フィルムの金属層を除去するレーザー加工方法であって、高分子フィルム基材を透過するレーザーとしてQスイッチパルスレーザーを用いて、両面の金属層を同時に除去するレーザー加工方法。   A laser processing method for removing a metal layer of a double-sided metallized film composed of a polymer film substrate having a total light transmittance of 80% or more, wherein a Q-switched pulse laser is used as a laser that transmits the polymer film substrate A laser processing method that simultaneously removes the metal layers on both sides using a laser. 前記金属層の厚さが、両面とも50nm以下である請求項1に記載のレーザー加工方法。   The laser processing method according to claim 1, wherein the thickness of the metal layer is 50 nm or less on both surfaces. 請求項1または2に記載のレーザー加工方法により、両面金属化フィルムの金属層を除去するバイオセンサ用電極の製造方法。   The manufacturing method of the electrode for biosensors which removes the metal layer of a double-sided metallized film with the laser processing method of Claim 1 or 2.
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