JP2607631B2 - Electrochemical sensor - Google Patents

Electrochemical sensor

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JP2607631B2
JP2607631B2 JP63187505A JP18750588A JP2607631B2 JP 2607631 B2 JP2607631 B2 JP 2607631B2 JP 63187505 A JP63187505 A JP 63187505A JP 18750588 A JP18750588 A JP 18750588A JP 2607631 B2 JP2607631 B2 JP 2607631B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気化学式センサに関し、詳しくは電解
反応を利用し、例えば一酸化炭素,アルコール等のガス
や蒸気を検知する検知器やバイオセンサーとして利用さ
れる電気化学式センサに関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical sensor, and more particularly to a detector and a biosensor that detect gas or vapor such as carbon monoxide and alcohol using an electrolytic reaction. The present invention relates to an electrochemical sensor used as a sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

種々のガス成分、例えば水素,酸素,一酸化炭素等を
検知する電気化学式センサは既知であり、種々の刊行物
に詳細に記載されている。電気化学式ガスセンサは、一
般には、作用電極と言われる感知電極と対極,参照電極
の3つの電極が電解質中に設けられてあり、感知すべき
ガス成分を作用電極と接触させ、電子の交換によって該
成分を酸化もしくは還元し、このときに作用極と対極と
の間を流れる電流によって、ガス成分の存在および濃度
を検出する構造になっている。
Electrochemical sensors for detecting various gas components, for example, hydrogen, oxygen, carbon monoxide, etc., are known and described in detail in various publications. An electrochemical gas sensor generally has a sensing electrode called a working electrode, a counter electrode, and a reference electrode, which are provided in an electrolyte. The components are oxidized or reduced, and the presence and concentration of gas components are detected by a current flowing between the working electrode and the counter electrode at this time.

このような電気化学式センサは、高感度かつ低消費電
力であるという利点がある。しかし、従来の電気化学式
センサは、液体の酸電解質を使用し、各電極はガス透過
膜を介して検知すべきガスと接する構造であるため、液
体電解質の経時変化、液漏れ、材料腐食等の問題があっ
た。そのため、検出部を小型化し難く、感度または出力
が経時的に低下し、寿命が短いという重大な難点が生じ
ていた。
Such an electrochemical sensor has the advantage of high sensitivity and low power consumption. However, conventional electrochemical sensors use a liquid acid electrolyte, and each electrode has a structure in contact with the gas to be detected through a gas permeable membrane. There was a problem. For this reason, it has been difficult to reduce the size of the detection unit, the sensitivity or output has been reduced over time, and there has been a serious problem that the life is short.

上記のような難点を解決する方法として、米国特許第
4,227,984号明細書、同第4,265,714号明細書には、固体
ポリマー電解質を用いた電気化学式センサが提案されて
いる。その構造は、固体ポリマー電解質膜の片面側に作
用極と参照極を配置し、対極は、上記作用極と対向させ
て電解質膜の反対面側に配置している。
As a method of solving the above-mentioned difficulties, U.S. Pat.
Nos. 4,227,984 and 4,265,714 propose an electrochemical sensor using a solid polymer electrolyte. In this structure, a working electrode and a reference electrode are arranged on one side of a solid polymer electrolyte membrane, and a counter electrode is arranged on the opposite side of the electrolyte membrane so as to face the working electrode.

しかし、上記先行技術では、固体電解質を有する可撓
性フィルム上に電極を接着する必要があるとともに、ガ
ス透過性固体ポリマー電解質の膨潤による体積変化によ
って電極の剥離が生じ、感度,出力が低下するという問
題があった。
However, in the above prior art, it is necessary to adhere the electrode on a flexible film having a solid electrolyte, and the electrode is separated due to a volume change due to swelling of the gas-permeable solid polymer electrolyte, thereby lowering sensitivity and output. There was a problem.

上記のような問題を解決するために、プレーナ型の電
気化学式センサが提案された。第5図は、プレーナ型セ
ンサの構造例を示しており、セラミック,ガラス等の強
固な絶縁基板1の一面に、蒸着,スパッタ等の手段によ
って作用極2,対極3および参照極4を形成し、その上に
ガス透過性固体電解質5を塗布した構造を有している。
固体電解質5を絶縁基板1上に保持しておくために、絶
縁基板1の表面には、各電極2…を囲むように堰状のフ
レーム1aが設けられている。
In order to solve the above problems, a planar-type electrochemical sensor has been proposed. FIG. 5 shows an example of the structure of a planar sensor, in which a working electrode 2, a counter electrode 3 and a reference electrode 4 are formed on one surface of a strong insulating substrate 1 made of ceramic, glass or the like by means of vapor deposition, sputtering or the like. And a gas permeable solid electrolyte 5 applied thereon.
In order to hold the solid electrolyte 5 on the insulating substrate 1, a weir-like frame 1 a is provided on the surface of the insulating substrate 1 so as to surround the electrodes 2.

発明者らも、このようなプレーナ型電気化学式センサ
について研究を進め、例えば、特願昭63−42848号(特
開平1−216256号公報)等において特許出願している。
The inventors have also studied on such a planar type electrochemical sensor, and have filed a patent application in Japanese Patent Application No. 63-42848 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-216256).

上記のような従来のプレーナ型センサにおけるフレー
ム1aの形成方法としては、絶縁基板1上に各電極2…を
形成した後、絶縁基板1上の電極2…を囲むように、絶
縁性高分子材料あるいは無機材料等を塗布あるいは貼付
することによって、フレーム1aを構成している。
As a method for forming the frame 1a in the conventional planar sensor as described above, after forming the electrodes 2 on the insulating substrate 1, the insulating polymer material is formed so as to surround the electrodes 2 on the insulating substrate 1. Alternatively, the frame 1a is formed by applying or attaching an inorganic material or the like.

第6図〜第8図には、具体的なフレーム1aの形成方法
を示しており、まず、第6図に示す方法は、基板1とは
別個に、所定の枠状に形成されたフレーム1aを作製して
おき〔工程(a)〕、このフレーム1aを絶縁基板1上に
貼付している〔工程(b)〕。
6 to 8 show a specific method of forming the frame 1a. First, the method shown in FIG. 6 is a method of forming the frame 1a formed in a predetermined frame shape separately from the substrate 1. [Step (a)], and the frame 1a is attached to the insulating substrate 1 [Step (b)].

第7図に示す方法は、基板1の表面で、フレーム1a形
成個所以外の部分をマスク6で覆い〔工程(a)〕、そ
の上から基板1全体にフレーム材料1a′を塗布し〔工程
(b)〕、その後、マスク6をその上の覆うフレーム材
料1a′とともに除去すれば、所定部分のフレーム材料の
みが基板1上に残って、フレーム1aが形成されるよにな
っている〔工程(c)〕。
In the method shown in FIG. 7, a portion of the surface of the substrate 1 other than the portion where the frame 1a is formed is covered with a mask 6 [step (a)], and a frame material 1a 'is applied to the entire substrate 1 from above [step (a). b)) Then, if the mask 6 is removed together with the covering frame material 1a 'thereon, only a predetermined portion of the frame material remains on the substrate 1 to form the frame 1a [step (step (b)). c)].

第8図に示す方法は、基板1の全面に無機物等からな
るフレーム材料1a″を所定高さ堆積させ〔工程
(a)〕、その上をマスク6で覆い〔工程(b)〕、マ
スク6のうちフレーム1a形成個所以外の部分をパターン
ニングして除去する〔工程(c)〕。このパターン状の
マスク6を用いて、フレーム材料1a″をエッチング手段
等で掘り込み〔工程(d)〕、その後マスク6を除去す
ればフレーム1aが形成されるようになっている。
In the method shown in FIG. 8, a frame material 1a ″ made of an inorganic material or the like is deposited on the entire surface of the substrate 1 at a predetermined height [step (a)], and the top thereof is covered with a mask 6 [step (b)]. Then, a portion other than the portion where the frame 1a is formed is patterned and removed [step (c)]. Using the patterned mask 6, the frame material 1a ″ is dug by etching means or the like [step (d)]. After that, if the mask 6 is removed, the frame 1a is formed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、上記のようなプレーナ型センサにおいて、
センサの小型化を図るために、素子寸法を、例えば1mm
×1mm以下にする等、非常に小さくする必要のあるとき
には、フレームの位置、形状、バターン等も非常に高精
度に形成しておかなければならない。
However, in the above-mentioned planar type sensor,
To reduce the size of the sensor, the element size must be
When it is necessary to make the size extremely small, such as × 1 mm or less, the position, shape, pattern, etc. of the frame must also be formed with very high precision.

しかし、上記した従来方法によって製造されたフレー
ムは、一般に精度的に劣っており、高精度化するために
はコストが高くつき、製造能率も低下する欠点があり、
実用上は、ある程度以上の高精度化は不可能であり、セ
ンサ全体の小型化あるいは高精度化を阻害する要因とな
っていた。
However, frames manufactured by the above-described conventional method are generally inferior in accuracy, and in order to achieve high accuracy, cost is high, and there is a disadvantage that manufacturing efficiency is reduced,
In practice, it is impossible to achieve a certain degree of higher accuracy, which has been a factor that hinders miniaturization or higher accuracy of the entire sensor.

例えば、前記第6図のように、基板1と別部材からな
るフレーム1aを貼付する方法では、フレーム1aの変形が
生じること、フレーム1aと基板1との位置合わせ精度が
悪いこと、センサ素子1個づつについて、フレーム1aを
基板1上に貼付する手間がかかり、製作コストが高くつ
くとともに製造能率が悪いこと等の欠点がある。
For example, as shown in FIG. 6, in the method of attaching the frame 1a made of a separate member to the substrate 1, the deformation of the frame 1a occurs, the alignment accuracy between the frame 1a and the substrate 1 is poor, the sensor element 1 It takes time and effort to attach the frame 1a to the substrate 1 for each piece, and has disadvantages such as high production cost and poor production efficiency.

前記第7図のように、マスク6のパターンに合わせて
フレーム材料1a′を塗布する方法も、フレーム1aと基板
との位置合わせ精度があまり良くない。
As shown in FIG. 7, the method of applying the frame material 1a 'in accordance with the pattern of the mask 6 also does not provide very good positioning accuracy between the frame 1a and the substrate.

前記第8図のように、基板1上に堆積させたフレーム
材料1a″をマスク6のパターンに合わせて掘り込む方法
では、通常のフレーム1aとして必要な数十μm以上の高
さのフレーム材料1a″を堆積によって形成するのは難し
く、堆積工程に非常に多くの時間とコストがかかる。
As shown in FIG. 8, in the method of excavating the frame material 1a ″ deposited on the substrate 1 in accordance with the pattern of the mask 6, the frame material 1a having a height of several tens μm or more required for a normal frame 1a is used. Is difficult to form by deposition, and the deposition process is very time consuming and costly.

また何れの方法も、フレーム1aが基板1とは別構造に
なっているので、フレーム1aと基板1との一体性に劣
り、材料コストの点でもフレーム材料の分だけ高くつく
欠点があった。
Also, in each of the methods, since the frame 1a has a structure different from that of the substrate 1, there is a disadvantage that the integration between the frame 1a and the substrate 1 is inferior, and the material cost is higher by the amount of the frame material.

そこで、この発明の課題は、前記したプレーナ型の電
気化学式センサにおいて、フレームが、絶縁基板との一
体性に優れ高精度であるとともに、そのようなフレーム
を能率良く低コストで形成できる構造のものを提供する
ことにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide, in the above-described planar type electrochemical sensor, a frame having a structure that is excellent in integration with an insulating substrate and has high accuracy, and that can form such a frame efficiently and at low cost. Is to provide.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決する、この発明のうち、請求項1記載
の発明は、前記したプレーナ型の電気化学式センサにお
いて、フレームと絶縁基板とが同一部材で一体形成され
ているようにしている。
According to a first aspect of the present invention to solve the above-mentioned problems, in the above-mentioned planar type electrochemical sensor, the frame and the insulating substrate are integrally formed of the same member.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の実施に
際し、フレームを、絶縁基板を掘り込むことによって一
体成形するようにしている。
According to a second aspect of the present invention, in carrying out the first aspect of the present invention, the frame is integrally formed by digging an insulating substrate.

〔作用〕[Action]

請求項1記載の発明によれば、フレームが絶縁基板と
一体形成されているため、絶縁基板との一体性が向上
し、基板とフレームの位置ずれを起こし難い。また、フ
レーム材料の堆積工程等が省け、絶縁基板と別にフレー
ム材料を用意する必要がない。
According to the first aspect of the present invention, since the frame is formed integrally with the insulating substrate, the integration with the insulating substrate is improved, and the displacement between the substrate and the frame is unlikely to occur. Further, the step of depositing the frame material and the like can be omitted, and there is no need to prepare a frame material separately from the insulating substrate.

請求項2記載の発明によれば、絶縁基板を掘り込んで
フレームを形成しているので、通常のフォトリソグラフ
ィ技術等を用いて、高精度かつ低コストのフレームが形
成できる。
According to the second aspect of the present invention, since the frame is formed by digging the insulating substrate, a high-precision and low-cost frame can be formed using a normal photolithography technique or the like.

〔実 施 例〕〔Example〕

ついで、この発明を、実施例を示す図面を参照しなが
ら、以下に詳しく説明する。
Next, the present invention will be described in detail below with reference to the drawings showing embodiments.

第1図は、この発明にかかる電気化学式センサの構造
例を示している。シリコン等からなる絶縁基板10の上
に、金やプラチナ等の電極材料からなる作用極20,対極3
0および参照極40が形成されており、フレーム11は、各
電極20…の一端部分を除いて、絶縁基板10の表面の大部
分を囲むような角枠状に突出形成されており、フレーム
11と絶縁基板10とは同一材料で一体形成されている。各
電極20…は、フレーム11の内部から、フレーム11の周壁
面に沿ってフレーム11外の絶縁基板10上まで連続して形
成されており、各電極20…のフレーム11内の部分21,31,
41が、検知すべき成分との電気化学反応の場となる反応
部を構成し、フレーム11外の部分22,32,42が、外部回路
からの電気信号を受け入れたり、外部回路への電気信号
を取り出すための端子部となる。フレーム11の内部に
は、高分子固体電解質等のガス透過性固体電解質50が塗
布もしくは充填されている。
FIG. 1 shows a structural example of an electrochemical sensor according to the present invention. A working electrode 20 and a counter electrode 3 made of an electrode material such as gold and platinum are placed on an insulating substrate 10 made of silicon or the like.
0 and the reference electrode 40 are formed, and the frame 11 is formed in a square frame shape so as to surround most of the surface of the insulating substrate 10 except for one end of each electrode 20.
11 and the insulating substrate 10 are integrally formed of the same material. The electrodes 20 are formed continuously from the inside of the frame 11 to the insulating substrate 10 outside the frame 11 along the peripheral wall of the frame 11, and portions 21, 31 of the electrodes 20 in the frame 11 are formed. ,
41 constitutes a reaction part which is a place for an electrochemical reaction with a component to be detected.Parts 22, 32, and 42 outside the frame 11 receive an electric signal from an external circuit or receive an electric signal to the external circuit. It becomes a terminal part for taking out. The inside of the frame 11 is coated or filled with a gas-permeable solid electrolyte 50 such as a polymer solid electrolyte.

これらの電極20…の形状や構造、電解質50の材料、あ
るいは絶縁基板10やフレーム11の形状自体は、基本的に
は通常のプレーナ型センサと同様の構成が実施できる。
The shape and structure of these electrodes 20,..., The material of the electrolyte 50, or the shapes of the insulating substrate 10 and the frame 11 can be basically the same as those of a normal planar sensor.

第2図は、上記のようなセンサの製造工程のうち、特
にフレーム11の形成方法を中心にして、工程順に示して
いる。
FIG. 2 shows the manufacturing steps of the above-described sensor, in particular, focusing on the method of forming the frame 11, in the order of the steps.

まず、シリコン基板13の(110)面を用い、その上に
エッチング用二酸化シリコン層60を熱酸化法によって膜
厚1μmに堆積させる。〔工程(a)〕。
First, a silicon dioxide layer 60 for etching is deposited to a thickness of 1 μm on the (110) plane of the silicon substrate 13 by a thermal oxidation method. [Step (a)].

その上にレジスト61を塗布し〔工程(b)〕、フレー
ム11の形状に対応するパターンで露光・現像して、所定
パターンのレジスト61を形成する〔工程(c)〕。
A resist 61 is applied thereon (step (b)), and is exposed and developed in a pattern corresponding to the shape of the frame 11 to form a resist 61 having a predetermined pattern [step (c)].

上記レジスト61のパターンをマスクにして、二酸化シ
リコン膜60をパターニングし、フレーム11の形成個所以
外の二酸化シリコン膜60を除去する。このとき、二酸化
シリコン膜60のパターンが、シリコン基板13の(1
1)あるいは(1)と(110)との交線と平行にな
るように配置する〔工程(d)〕。
Using the pattern of the resist 61 as a mask, the silicon dioxide film 60 is patterned, and the silicon dioxide film 60 other than where the frame 11 is formed is removed. At this time, the pattern of the silicon dioxide film 60 is
1) Or it is arranged so as to be parallel to the intersection line between (1) and (110) [Step (d)].

レジスト61を除去した後〔工程(e)〕、KOH45wt%,
H2O55wt%,液温85℃のエッチング液を用いて、シリコ
ン基板13を掘り込み、フレーム11を形成する〔工程
(f)〕。このとき、前記したような二酸化シリコン膜
60のパターン配置に形成しておくと、シリコン基板13の
面方位によるエッチングレートの異方性によって、シリ
コン基板13の表面に垂直に掘り込むことができ、フレー
ム11の形状を正確に形成できる。エッチング時間30分で
シリコン基板13の掘り込みを終了する。
After removing the resist 61 [step (e)], KOH 45 wt%,
The silicon substrate 13 is dug using an etching solution of 55 wt% of H 2 O and a liquid temperature of 85 ° C. to form the frame 11 [step (f)]. At this time, the silicon dioxide film as described above
If the pattern is formed in 60 patterns, the anisotropy of the etching rate depending on the plane orientation of the silicon substrate 13 makes it possible to dig vertically into the surface of the silicon substrate 13 and accurately form the shape of the frame 11. The digging of the silicon substrate 13 is completed in an etching time of 30 minutes.

残った二酸化シリコン膜60を除去すれば〔工程
(g)〕、シリコン基板13と一体形成されフレーム11が
形成されるが、以下の工程では、シリコン基板13の絶縁
化および電極20…の製造工程について説明する。
If the remaining silicon dioxide film 60 is removed (step (g)), the frame 11 is formed integrally with the silicon substrate 13. In the following steps, the steps of insulating the silicon substrate 13 and manufacturing the electrodes 20. Will be described.

絶縁層となる二酸化シリコン層12を、前記同様の熱酸
化法によって、フレーム11部分を含むシリコン基板13の
全面に、2μmの厚さで堆積させて、絶縁基板10を作製
する〔工程(h)〕。
A silicon dioxide layer 12 serving as an insulating layer is deposited to a thickness of 2 μm on the entire surface of the silicon substrate 13 including the frame 11 by the same thermal oxidation method as described above, thereby manufacturing an insulating substrate 10 (step (h)). ].

二酸化シリコン層12の上に、マスクスパッタリング法
に用いて、プラチナ膜からなる各電極20…を厚み1μm
で形成する〔工程(i)〕。
On the silicon dioxide layer 12, each electrode 20 consisting of a platinum film was formed to a thickness of 1 μm using a mask sputtering method.
[Step (i)].

このようにして、シリコン基板13と二酸化シリコン層
12からなる絶縁基板10に、フレーム11が一体形成され、
その上に電極20…が形成された、この発明にかかる電気
化学式センサが完成する。なお、フレーム11の内側に
は、通常の手段によって、適当な電解質50を充填して保
持させる。
Thus, the silicon substrate 13 and the silicon dioxide layer
A frame 11 is integrally formed on an insulating substrate 10 made of 12,
The electrochemical sensor according to the present invention in which the electrodes 20 are formed thereon is completed. The inside of the frame 11 is filled with an appropriate electrolyte 50 and held by ordinary means.

つぎに、第3図は別の実施例を示し、第4図はその製
造方法を工程順に示している。なお、前記実施例と同様
の構造部分には同じ符号をつけるとともに、重複する説
明は省略する。
Next, FIG. 3 shows another embodiment, and FIG. 4 shows the manufacturing method in the order of steps. In addition, the same reference numerals are given to the same structural parts as those in the above-described embodiment, and the overlapping description will be omitted.

この実施例では、電極20…をフレーム11の外部まで延
長形成せず、電極20…の全体がフレーム11の内側に納ま
っている。各電極20…の反応部21…および端子部22…の
構造は詳しく示していないが、通常のセンサと同様の構
造で実施される。
In this embodiment, the electrodes 20 are not formed so as to extend to the outside of the frame 11, and the whole of the electrodes 20 is accommodated inside the frame 11. Although the structures of the reaction portions 21 and the terminal portions 22 of the electrodes 20 are not shown in detail, the structure is the same as that of a normal sensor.

第4図に示すように、絶縁基板10の表面に、高分子マ
スク材料等のマスク62を堆積させ〔工程(a)〕、マス
ク62を所定のマスクパターンに形成した後〔工程
(c)〕、適宜エッチング手段等を用いて、絶縁基板10
の掘り込みを行ってフレーム11を形成し〔工程
(c)〕、残ったマスク62を除去することよって〔工程
(d)〕、第3図に示すようなセンサが製造される。先
の実施例のように、シリコン基板13と二酸化シリコン層
12からなる絶縁基板10を構成せず、絶縁基板10全体を、
ガラス基板やセラミック基板等の絶縁性材料でも構成し
ておけば、この実施例のような製造方法も適用できる。
As shown in FIG. 4, a mask 62 such as a polymer mask material is deposited on the surface of the insulating substrate 10 (step (a)), and after the mask 62 is formed in a predetermined mask pattern [step (c)] , The insulating substrate 10
The frame 11 is formed by digging [Step (c)], and the remaining mask 62 is removed [Step (d)] to manufacture a sensor as shown in FIG. As in the previous embodiment, the silicon substrate 13 and the silicon dioxide layer
Without forming the insulating substrate 10 consisting of 12, the entire insulating substrate 10
If it is made of an insulating material such as a glass substrate or a ceramic substrate, the manufacturing method as in this embodiment can be applied.

絶縁基板10とフレーム11とを同一部材で一体形成する
方法は、前記したように、フォトリソグラフィ法を利用
して絶縁基板10の表面をエッチングによって掘り込む方
法が、高精度で能率良く製造できる方法であるが、具体
的なエッチング処理液や処理工程については、絶縁基板
10の材質やフレーム11の構造等によって、通常の各種エ
ッチング処理方法および適当な処理条件で実施される。
また、絶縁基板10を掘り込む方法は、エッチング等の化
学的な掘り込み手段のほか、絶縁基板10の表面を機械的
に削る物理的な手段も採用できる。また、絶縁基板10を
セラミック材料等で成形する際に、フレーム11を一体成
形することも可能である。
As described above, the method of integrally forming the insulating substrate 10 and the frame 11 with the same member is a method in which the surface of the insulating substrate 10 is dug by etching using the photolithography method, which can be manufactured with high precision and efficiency. However, for the specific etching solution and process,
Depending on the material of the frame 10, the structure of the frame 11, and the like, the etching is carried out under various ordinary etching methods and appropriate processing conditions.
The method of digging the insulating substrate 10 may employ not only a chemical digging method such as etching, but also a physical means for mechanically shaving the surface of the insulating substrate 10. When the insulating substrate 10 is formed of a ceramic material or the like, the frame 11 can be formed integrally.

この発明にかかる電気化学式センサとしては、上記し
たフレーム11の構造以外の、各電極20…や電解質層50の
材料や構造等は、通常のプレーナ型電気化学式センサの
構造等を自由に組み合わせて実施することが可能であ
る。
In the electrochemical sensor according to the present invention, the materials and structures of the electrodes 20... And the electrolyte layer 50 other than the structure of the frame 11 described above are implemented by freely combining the structure and the like of a normal planar electrochemical sensor. It is possible to

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に述べた、この発明のうち、請求項1記載の発明
によれば、フレームと絶縁基板とを同一部材で一体形成
されていることによって、フレームと絶縁基板との一体
性が高く、フレームと絶縁基板とが別部材ではないた
め、フレームと絶縁基板との位置合わせが極めて正確で
あるとともに、電気絶縁性等の諸性能も均一で良好なも
のとなる。
According to the first aspect of the present invention, since the frame and the insulating substrate are integrally formed by the same member, the integration between the frame and the insulating substrate is high, and Since the insulating substrate is not a separate member, the alignment between the frame and the insulating substrate is extremely accurate, and various properties such as electrical insulation are uniform and excellent.

絶縁基板の上に別のフレーム材料を塗布したり堆積さ
せず、絶縁基板の一部をフレームにしているため、材料
コストが安くつくとともに、フレーム材料の塗布工程や
堆積工程が不要になるので、工程的にも簡略化され、製
造能率が向上し、全体の製造コストも削減できる。
Since a part of the insulating substrate is used as a frame without applying or depositing another frame material on the insulating substrate, the material cost is reduced and the application and deposition steps of the frame material are not required. The process can be simplified, the production efficiency can be improved, and the overall production cost can be reduced.

請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の
上記効果に加え、フレームが絶縁基板を掘り込んで形成
されたものであるので、フォトリソグラフィ技術等の高
精度な加工方法が適用でき、フレームの形状や形成位
置,パターンが精度良くなり、例えば、誤差±10μm以
下の高精度のフレームを提供できる。また、多数のセン
サ素子について、同時にフレームの加工ができるので、
大量生産に好適である。
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, since the frame is formed by digging the insulating substrate, a high-precision processing method such as a photolithography technique is applied. As a result, the shape, formation position, and pattern of the frame are improved in accuracy, and for example, a highly accurate frame with an error of ± 10 μm or less can be provided. Also, since the frame can be processed simultaneously for many sensor elements,
Suitable for mass production.

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

第1図はこの発明にかかる実施例の斜視図、第2図は製
造方法を工程順に示す断面図、第3図は別の実施例の斜
視図、第4図は製造工程を工程順に示す断面図、第5図
は従来例の斜視図、第6図〜第8図はそれぞれ別の製造
方法を工程順に示す断面図である。 10……絶縁基板、11……フレーム、20……作用極、30…
…対極、40……参照極、50……電解質層
1 is a perspective view of an embodiment according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing method in the order of steps, FIG. 3 is a perspective view of another embodiment, and FIG. 5 and 5 are perspective views of a conventional example, and FIGS. 6 to 8 are cross-sectional views showing different manufacturing methods in the order of steps. 10 ... insulating substrate, 11 ... frame, 20 ... working electrode, 30 ...
… Counter electrode, 40 …… Reference electrode, 50 …… Electrolyte layer

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁基板の同一面上に、作用極,対極およ
び参照極が設けられ、各極の間がガス透過性固体電解質
層で覆われているとともに、前記電解質層が、絶縁基板
の表面に突出するフレーム内に保持されてなる電気化学
式センサにおいて、フレームと絶縁基板とが同一部材で
一体形成されてなることを特徴とする電気化学式セン
サ。
A working electrode, a counter electrode and a reference electrode are provided on the same surface of an insulating substrate, and a space between each of the electrodes is covered with a gas-permeable solid electrolyte layer. An electrochemical sensor held in a frame projecting from the surface, wherein the frame and the insulating substrate are integrally formed of the same member.
【請求項2】フレームが、絶縁基板を堀り込むことによ
り一体形成されたものである特許請求の範囲第1項記載
の電気化学式センサ。
2. The electrochemical sensor according to claim 1, wherein the frame is formed integrally by digging an insulating substrate.
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