JP2009528677A - 電極作製のフレックス回路技術を使用する方法および装置 - Google Patents

Abstract

第１の物質からなる電極（１２０）を有するフレックス回路（１００）を提供するステップと、第１のマスク（２００）を該フレックス回路の上に提供するステップとを含む、活性電極（１０）を作製する方法であって、該第１のマスクは、オフセット領域（３０５）と、該電極を露出する開口部（２２０）とを有する。また、本方法は、第２の物質（３００）を該オフセット領域および該開口部の上に蒸着するステップを含み、該第２の物質は、該第１の物質とは異なり、第２のマスク（４００）を該第２の物質上に提供し、該第２のマスクは、オフセット領域の上にある該第２の物質の一部の上に開口部（４０５）を有する。

Description

（米国特許法１１９条の優先権主張）
本特許出願は、２００６年２月２７日に出願された米国仮特許出願第６０／７７７，１３５号の優先権を主張し、この仮特許出願はその譲受人に譲渡され、これにより本明細書において明白に参考として援用される。

（発明の分野）
本発明は、概して、フレックス回路技術に関する。より具体的には、本発明は、電極を作製するためのフレックス回路技術の使用に関する。

フレックス回路は、マイクロエレクトロニクス産業において長年使用されている。近年、フレックス回路は、生体用途のための微小電極の設計に使用されている。フレックス回路の一設計には、柔軟性のある誘電体基板（例えば、ポリイミド）の上への導体箔（例えば、銅）のラミネート加工を伴う。フレックス回路は、マスキングおよびフォトリソグラフィ技術を使用して、導体箔の上に形成される。フレックス回路は、その低い製造コスト、設計統合の容易さ、運動用途における柔軟性から、好適であると言える。

本発明は、第１の物質からなる電極を有するフレックス回路を提供するステップと、第１のマスクを該フレックス回路の上に提供するステップとを含み得る、活性電極を作製する方法に関し、該第１のマスクは、オフセット領域と、該電極を露出する開口部とを有する。また、本方法は、第２の物質を該オフセット領域および該開口部の上に蒸着するステップを含んでもよく、該第２の物質は、該第１の物質とは異なり、第２のマスクを該第２の物質の上に提供し、該第２のマスクは、該オフセット領域の上の該第２の物質の一部の上に開口部を有する。

本発明は、第１の物質からなる導電性トレースを有する基板と、該導電性トレースの上に配置される第１のマスクとを含み得る電極に関し、該第１のマスクは、該導電性トレースの一部の上に第１の開口部を有する。また、該電極は、第２の物質からなり、該導電性トレースの一部および該第１のマスクの一部の上に配置される対象物質と、該対象物質の上の第２のマスクとを含んでもよく、該第２のマスクは、該対象物質の一部の上に第２の開口部を有し、該第２の開口部は、該第１の開口部からオフセットされる。

本発明の特徴、目的、利点は、図面を参照することによって以下に記載される詳細な説明からより明らかとなるであろう。

本発明は、活性電極を作製するためのフレックス回路の使用を目的とする。フレックス回路は、マスキングされ、ポリイミド基板の上に転写された銅トレースを有する。銅トレースを有するフレックス回路は、低い製造費によって得られる。銅トレースの端部は、第１の対象物質（例えば、金）で被覆されてもよい。第１のマスクは、活性電極のための開口部を作製するために使用される。第２の対象物質（例えば、黒鉛および／または白金）は、開口部の中およびオフセット領域の上に蒸着またはスクリーン印刷してもよい。第２のマスクは、開口部を覆う第２の対象物質を覆うために使用される。薄膜をオフセット領域の上に載設し、活性電極を形成してもよい。オフセット領域上の第２の対象物質は、例えば、電解質の銅トレースとの接触を防止する拡散障壁として作用する。オフセット領域は、例えば、銀−塩化銀電極と対比した場合の過酸化物を測定するグルコース電極の場合等において、銅トレースの陽電位での酸化を防止する。

図１は、本発明の実施形態による、フレックス回路１００を使用して作製された活性電極１０の断面図である。フレックス回路１００は、基板１０５と、１つ以上の接触部１１０と、１つ以上のトレース１１５と、１つ以上の電極１２０（７０５）とを含んでもよい。例示的目的のため、接触部１１０、トレース１１５、電極１２０は、異なる要素として示される。しかしながら、接触部１１０、トレース１１５、電極１２０は、集合的にトレースとして称され、同一物質（例えば、銅）を使用して形成してもよい。接触部１１０、トレース１１５、電極１２０は、マスキングされ、基板１０５の上に転写される。マスク２００は、フレックス回路１００（７１０）上に載設される。マスク２００は、電極１２０を露出し、活性電極１０（７１５）を形成するために使用される対象物質３００を受容する開口部２２０を有してもよい。また、対象物質３００は、オフセット領域３０５のマスク２００上に蒸着される。オフセット領域３０５は、開口部２２０に隣接して示される。開口部４０５を有するマスク４００は、対象物質３００（７２０）上に蒸着される。開口部４０５は、オフセット領域３０５上に位置し、薄膜５００（７２５）の載設のために使用される。開口部２２０は、第１の軸または平面に沿って配置され、開口部４０５は、第２の軸または平面に沿って配置される。第１の軸または平面は、第２の軸または平面と一致しない。故に、第１の軸または平面は、第２の軸または平面から垂直および／または水平にオフセットされる。図１および６Ｂは、水平オフセットを示し、図６Ａは、垂直オフセットを示す。水平オフセットは、基板１０５の長さと、垂直オフセットは、基板１０５の幅と平行であってもよい。マスク２００および／または対象物質３００は、薄膜５００から侵入する電解質の電極１２０との接触を防止するための拡散障壁として作用してもよい。オフセット領域３０５は、電極１２０の望ましくない電気化学的活性を防止する。

図２は、本発明の実施形態による、フレックス回路１００の上面図である。接触部１１０、トレース１１５、電極１２０は、銅物質から成り、マスキングおよびフォトリソグラフィ技術を使用して基板１０５上に形成される。基板１０５は、ポリイミド等の柔軟性のある誘電体基板であってもよい。接触部１１０は、定電位電解装置等の測定装置に接続するために使用される。トレース１１５は、電極１２０から接触部１１０へ電圧または電流を流すために使用される。実施例として、図１は、基板１０５と、３つの接触部１１０ａ−ｃと、３つのトレース１１５ａ−ｃと、３つの電極１２０ａ−ｃとを有するフレックス回路１００を示す。

図３は、本発明の実施形態による、図２に示されるフレックス回路１００を覆うために使用されるマスク２００の上面図である。マスク２００は、感光画像形成性エポキシ樹脂または紫外線硬化性エポキシ樹脂物質等の誘電体物質から成ってもよい。マスク２００は、開口部２１０ａ−ｃおよび２２０ａ−ｃを有する。一実施形態では、マスク２００は、接触部１１０および／または電極１２０上の領域を除いて、フレックス回路１００の上面全体を覆う。故に、接触部１１０ａ−ｃがマスク２００の開口部２１０ａ−ｃを貫通して露出されるように、開口部２１０ａ−ｃは、接触部１１０ａ−ｃの直上に配置される。同様に、電極ｌ２０ａ−ｃがマスク２００の開口部２２０ａ−ｃを貫通して露出されるように、開口部２２０ａ−ｃは、電極１２０ａ−ｃの直上に配置される。従来のリソグラフィ技術を使用して、マスク２００をフレックス回路１００の上に蒸着または載設してもよい。

図４は、本発明の実施形態による、マスク２００の開口部２２０ａ−ｃ内および上に蒸着される１つ以上の対象物質３００ａ−ｃを示す上面図である。対象物質３００ａ−ｃは、電極１２０ａ−ｃに体する作業面を提供する。同一の対象物質３００または異なる対象物質３００を、開口部２２０ａ−ｃのそれぞれの上に蒸着してもよい。対象物質３００は、炭素、金、黒鉛、白金、銀−塩化銀、ロジウム、パラジウム、他の金属、および特定の電気化学特性を有する他の物質からなるインクまたは物質であってもよい。実施例として、白金インクまたは物質は、開口部２２０ａおよび２２０ｃ上に蒸着させてもよく、銀−塩化銀インクまたは物質は、開口部２２０ｂ上に蒸着させてもよい。また、１つ以上の対象物質３００は、開口部２２０ａ−ｃに隣接するが開口部２２０ａ−ｃの直上ではないオフセット領域３０５ａ−ｃの上に蒸着させてもよい。オフセット領域３０５ａ−ｃの大きさは、特定の用途および電極１２０ａ−ｃの配列や構成によって変更してもよい。一実施形態では、オフセット領域３０５ａ−ｃの大きさは、それぞれ約０．０１０インチ、０．００３インチ、０．０５０インチである。

図５は、本発明の実施形態による、図４に示される対象物質３００を覆うために使用されるマスク４００の上面図である。マスク４００は、感光画像形成性エポキシ樹脂または紫外線硬化性エポキシ樹脂物質等の誘電体物質から成ってもよい。マスク４００は、オフセット領域３０５上に位置する開口部４０５を有する。一実施形態では、マスク４００は、オフセット領域３０５上の領域を除いて、対象物質３００の上面全体を覆う。故に、開口部４０５は、オフセット領域３０５の直上である、対象物質３００の直上に配置してもよい。従来のリソグラフィ技術を使用して、マスク４００を対象物質３００上に蒸着または載設してもよい。

図１を再び参照すると、薄膜５００は、開口部４０５内および対象物質３００（つまり、作業面）上に蒸着され、検出領域として作用する。薄膜５００は、例えば、グルコース酸化酵素を含んでもよい。薄膜５００は、分子を一定の速度で通過させることができるため、対象物質３００は、例えば、血中グルコース値を正確に測定することが可能となる。つまり、血中の分子は、薄膜５００から、血中グルコースの特定の測定のための対象物質３００へ、一定の速度で通過することができる。薄膜５００および／または対象物質３００は、対象種（例えば、血液）および／または電解質を含む流体または溶液中に浸漬することが好適であり得る。接触部１１０、トレース１１５、および／または電極１２０は、対象種を含む流体または溶液中に浸漬することが好適ではない可能性があり、従って、適切な誘電体特性を有する好適なカプセル材料によって保護されるべきである。

特定の例示的実施形態が添付の図面において説明および図示されたが、かかる実施形態は、単に例示となるだけであり、広範な発明を制限するものではなく、本発明は、図示および説明された特定の構造および配列に制限されず、上記の記載に加え、種々の他の変更、組み合わせ、省略、修正および代替が可能であると理解されるべきである。上述の実施形態の種々の適応および修正は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく構成され得ることは、当業者には理解されるであろう。従って、添付の請求項の範囲内において、本願に具体的に説明されたもの以外にも本発明を実践し得るものと理解されるべきである

図１は、本発明の実施形態による、フレックス回路を使用して作製された活性電極の断面図である。 図２は、本発明の実施形態による、フレックス回路の上面図である。 図３は、本発明の実施形態による、図１のフレックス回路を覆うために使用されるマスクの上面図である。 図４は、本発明の実施形態による、マスクの開口部内および上に蒸着される１つ以上の対象物質を示す上面図である。 図５は、本発明の実施形態による、図４に示される対象物質を覆うために使用されるマスクの上面図である。 図６Ａおよび６Ｂは、本発明の種々の実施形態による、垂直および水平オフセットを示す上面図である。 図６Ａおよび６Ｂは、本発明の種々の実施形態による、垂直および水平オフセットを示す上面図である。 図７は、本発明の実施形態による、図１の電極を作製する方法を示すフロー図である。

Claims (20)

1. 第１の物質からなる電極を有するフレックス回路を提供することと、
   該フレックス回路の上に第１のマスクを提供することであって、該第１のマスクは、オフセット領域と、該電極を露出する開口部とを有する、ことと、
   該オフセット領域および該開口部の上に第２の物質を蒸着することであって、該第２の物質は、該第１の物質とは異なる、ことと、
   該第２の物質の上に第２のマスクを提供することであって、該第２のマスクは、該オフセット領域の上の該第２の物質の一部の上に開口部を有する、ことと
   を含む、活性電極を作製する方法。
2. 前記第２のマスクの前記開口部の中に薄膜を提供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記オフセット領域は、前記第１のマスクの前記開口部に隣接している、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の物質は銅物質であり、前記第２の物質は、炭素、金、黒鉛、白金、銀−塩化銀、ロジウム、パラジウム物質からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
5. 前記複数の電極のうちの１つは、第１の軸に沿って配置され、前記オフセット領域は、該第１の軸と一致しない第２の軸に沿って配置される、請求項１に記載の方法。
6. 前記複数の電極のうちの１つは、第１の平面に沿って配置され、前記オフセット領域は、該第１の平面と一致しない第２の平面に沿って配置される、請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の物質は銅であり、前記第２の物質は銅ではない、請求項１に記載の方法。
8. その上に導電性トレースを有する基板を提供することと、
   該導電性トレースの上に第１のマスクを適用することであって、該第１のマスクは、該導電性トレースの一部の上に第１の開口部を有することと、
   該導電性トレースの一部の上および該第１のマスクの一部の上に対象物質を適用することと、
   該対象物質の上に第２のマスクを適用することであって、該第２のマスクは、該対象物質の一部の上に第２の開口部を有し、該第２の開口部は、該第１の開口部からオフセットされている、ことと、
   を含む、電極を作製する方法。
9. 前記導電性トレースは銅物質からなり、前記対象物質は、銅ではない物質からなる、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の開口部は、第１の軸に沿って配置され、前記第２の開口部は、該第１の軸と一致しない第２の軸に沿って配置される、請求項８に記載の方法。
11. 前記第１の開口部は、第１の平面に沿って配置され、前記第２の開口部は、該第１の平面と一致しない第２の平面に沿って配置される、請求項８に記載の方法。
12. 前記オフセットは、前記基板の長さと平行する方向にある、請求項８に記載の方法。
13. 前記オフセットは、前記基板の幅と平行する方向にある、請求項８に記載の方法。
14. 前記導電性トレースは銅物質からなり、前記対象物質は、炭素、金、黒鉛、白金、銀−塩化銀、ロジウム、パラジウム物質からなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
15. 第１の物質からなる導電性トレースを有する基板と、
    該導電性トレースの上に配置された第１のマスクであって、該第１のマスクは、該導電性トレースの一部の上に第１の開口部を有する、マスクと、
    第２の物質からなり、該導電性トレースの一部の上および該第１のマスクの一部の上に配置された対象物質と、
    該対象物質の上の第２のマスクであって、該第２のマスクは、該対象物質の一部の上に第２の開口部を有し、該第２の開口部は、該第１の開口部からオフセットされている、マスクと
    を含む、電極。
16. 前記第１の開口部は、第１の軸に沿って配置され、前記第２の開口部は、該第１の軸と一致しない第２の軸に沿って配置される、請求項１５に記載の電極。
17. 前記第１の開口部は、第１の平面に沿って配置され、前記第２の開口部は、該第１の平面と一致しない第２の平面に沿って配置される、請求項１５に記載の電極。
18. 前記オフセットは、前記基板の長さと平行する方向にある、請求項１５に記載の電極。
19. 前記オフセットは、前記基板の幅と平行する方向にある、請求項１５に記載の電極。
20. 前記導電性トレースは、銅物質からできており、前記対象物質は、銅ではない物質からできている、請求項１５に記載の電極。

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