JPH046456A - Oxygen electrode and manufacture thereof - Google Patents

Oxygen electrode and manufacture thereof

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JPH046456A
JPH046456A JP2106383A JP10638390A JPH046456A JP H046456 A JPH046456 A JP H046456A JP 2106383 A JP2106383 A JP 2106383A JP 10638390 A JP10638390 A JP 10638390A JP H046456 A JPH046456 A JP H046456A
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electrode
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博章 鈴木
Akio Sugama
明夫 菅間
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Abstract

PURPOSE:To prevent the breakdown of a gas transmitting film for a long time and to make it possible to manufacture a compact electrode by providing a first substrate on the surface of which electrodes are formed, providing a second substrate wherein a hole is provided at a region corresponding to parts of the electrodes of the first substrate and a groove for communicating the hole and the end parts is provided so that the second substrate is bonded to the first substrate, and providing a gas transmitting film covering the hole. CONSTITUTION:Electrodes 3A and 3B are formed on a first substrate 1. A part of the substrate is exposed so that connection to another device is possible. A second substrate 2 wherein a hole 4 is provided at a region corresponding to the regions of respective parts of the electrodes 3A and 3B is provided. An electrolyte injecting grooves 5 for communicating the hole 4 and the end parts is formed on the surface which is bonded to the first substrate 1. An exposed gas transmitting film 6 is formed at a region which covers at least the hole 4 on the upper surface of the substrate 2. In the case of a galvanic type, one electrode of two electrodes is formed of gold or platinum and becomes a cathode. The other electrode is formed of silver or lead and becomes an anode. In the case of a polar type, both electrodes are formed of gold or platinum.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 酸素濃度検出手段として機能する酸素電極の改良に関し
、 ガス透過膜が長時間にわたって破損することなく、しか
も、小型の酸素電極を提供することを目的とし、 電極が表面に形成されている第1の基板と、この第1の
基板(1)上に接着され、前記の電極のそれぞれの一部
領域に対応する領域に1の開口を有し、前記の第1の基
板と接着される面にそって延在し前記の開口と端部とを
連通ずる溝を有する第2の基板と、前記の開口を覆うガ
ス透過膜とを有する酸素電極をもって構成される。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the improvement of an oxygen electrode that functions as an oxygen concentration detection means, an object of the present invention is to provide an oxygen electrode that does not cause damage to the gas permeable membrane over a long period of time and is small in size. is formed on the surface thereof; and the first substrate (1) is bonded onto the first substrate (1) and has one opening in a region corresponding to a partial region of each of the electrodes; A second substrate having a groove extending along the surface to be bonded to the first substrate and communicating the opening with the end, and an oxygen electrode having a gas permeable film covering the opening. .

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、酸素濃度検出手段として機能する酸素電極の
改良と、その製造方法の改良とに関する。
The present invention relates to an improvement in an oxygen electrode that functions as an oxygen concentration detection means, and an improvement in a method for manufacturing the same.

特に、電解液を除去した状態において保有することがで
きるようにして、ガス透過膜の破損を防止することがで
きるようにする酸素電極の構造の改良と、生産性を向上
する酸素電極の製造方法の改良とに関する。
In particular, an improvement in the structure of an oxygen electrode that allows the electrolyte to be retained in a removed state to prevent damage to the gas permeable membrane, and a method for manufacturing an oxygen electrode that improves productivity. Regarding the improvement of.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

酸素電極は、各種分野において酸素濃度の測定に使用さ
れる。例えば、水質保全を図るため、水中の生化学的酸
素要求量(BOD)の測定に使用されたり、また、醗酵
工業において、醗酵槽中の溶存M票の測定に使用される
。さらには、酵素と組み合わせて、糖やアルコール等の
濃度測定に使用される0例えば、グルコースはグルコー
スオキシダーゼという酵素を触媒として、溶存酸素と反
応してグルコノラクトンに変化するが、これにより酸素
電極セルの中に拡散して来る溶存酸素が減少することを
利用し、溶存酸素の消費量からグルコース濃度を測定す
ることができる。
Oxygen electrodes are used to measure oxygen concentration in various fields. For example, it is used to measure biochemical oxygen demand (BOD) in water to maintain water quality, and in the fermentation industry, it is used to measure dissolved M in fermenters. Furthermore, in combination with enzymes, glucose is used to measure the concentration of sugars, alcohols, etc. For example, glucose reacts with dissolved oxygen using an enzyme called glucose oxidase as a catalyst and turns into gluconolactone. By utilizing the decrease in dissolved oxygen that diffuses into the cell, the glucose concentration can be measured from the amount of dissolved oxygen consumed.

このように、酸素電極は、環境計測、醗酵工業、臨床医
療など各種の分野において広く使用することができる。
In this way, oxygen electrodes can be widely used in various fields such as environmental measurement, fermentation industry, and clinical medicine.

ところで、酸素電極には、28i方式と3権力式とがあ
る。2掻刃式には、ガルバニ型とポーラ口型とがあり、
ガルバニ型は、カソードが金または白金、アノードが銀
または鉛をもってそれぞれ形成され、外部から電圧を印
加することなく両電極間に流れる電流を測定して酸素濃
度を測定する自己発電型であり、ポーラ口型は、カソー
ド、アノードのいずれも金または白金をもって形成され
、外部から一定の電圧を印加して両電極間に流れる電流
を測定して酸素濃度を測定する電圧印加型である。3極
方式は、一般にはポーラ口型であって、作用極と対極と
は金または白金をもって形成され、参照極は塩化銀で被
覆された銀をもって形成され、参照極と作用極との間に
一定の電圧を印加し、対極と作用極との間に流れる電流
を測定して酸素濃度を測定するものである。
By the way, there are two types of oxygen electrodes: a 28i type and a three-power type. There are two types of two-scraper type: galvanic type and polar mouth type.
The galvanic type is a self-power generation type in which the cathode is made of gold or platinum and the anode is made of silver or lead, and the oxygen concentration is measured by measuring the current flowing between the two electrodes without applying an external voltage. The mouth type is a voltage application type in which both the cathode and anode are made of gold or platinum, and the oxygen concentration is measured by applying a constant voltage from the outside and measuring the current flowing between the two electrodes. The three-electrode system is generally a polar type, in which the working and counter electrodes are made of gold or platinum, the reference electrode is made of silver coated with silver chloride, and there is a gap between the reference electrode and the working electrode. The oxygen concentration is measured by applying a constant voltage and measuring the current flowing between the counter electrode and the working electrode.

これらの酸素電極を小型化するために、マイクロマシー
ニング技術を応用して、第12図に示す構造の酸素電極
が開発された。これは、シリコン基板14に異方性エツ
チングをなして凹部15が形成され、シリコン基板14
の表面から凹部15にわたって、絶縁1116を介して
二つの電極、3A、3Bが相互に離隔して形成され、凹
部15内に電解液含有体17が充填され、その上にガス
透過膜18が形成された構造となっている。
In order to miniaturize these oxygen electrodes, an oxygen electrode having the structure shown in FIG. 12 was developed by applying micromachining technology. This is because a recess 15 is formed in the silicon substrate 14 by anisotropic etching.
Two electrodes 3A and 3B are formed spaced apart from each other from the surface of the recess 15 with an insulation 1116 in between, the recess 15 is filled with an electrolyte-containing body 17, and a gas permeable membrane 18 is formed thereon. It has a built-in structure.

本発明は、このようなマイクロマシーニング技術を応用
して製造する小型の酸素電極の構造の改良と、その製造
方法の改良である。
The present invention is an improvement in the structure of a small-sized oxygen electrode manufactured by applying such micromachining technology, and an improvement in a manufacturing method thereof.

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

上記の従来技術に係る酸素電極においては、二つの電極
3A、3Bの形成までは、ウェーハプロセスをもって製
造することができるが、それ以降の工程は、各酸素電極
をチップ状に切り出してから実行されるチッププロセス
となるため、生産性が低いという欠点がある。また、電
解液含有体17とガス透過膜1日とは、測定に使用され
ない保存時にも常時接触しているため、ガス透過膜が電
解液と反応して劣化し、破損し易いという欠点がある。
The oxygen electrode according to the above-mentioned conventional technology can be manufactured using a wafer process up to the formation of the two electrodes 3A and 3B, but the subsequent steps are performed after each oxygen electrode is cut into chips. Since it is a chip process, it has the disadvantage of low productivity. Furthermore, since the electrolyte-containing body 17 and the gas-permeable membrane are in constant contact even during storage when not used for measurements, the gas-permeable membrane reacts with the electrolyte, deteriorates, and is easily damaged. .

本発明の目的は、これらの欠点を解消することにあり、
二つの独立した目的を有する。第1の目的は、ガス透過
膜が長時間にわたって破損することがなく、しかも、小
型である酸素電極を提供することにあり、第2の目的は
、ガス透過膜が破損することがなく、しかも、小型であ
る酸素電極を、高い生産性をもって製造する方法を提供
することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate these drawbacks,
It has two independent purposes. The first objective is to provide an oxygen electrode in which the gas permeable membrane is not damaged over a long period of time and is compact.The second objective is to provide an oxygen electrode in which the gas permeable membrane is not damaged over a long period of time and is compact. The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a small-sized oxygen electrode with high productivity.

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

上記二つの目的のうち、第1の目的は、電極(3A、3
B)が表面に形成されている第1の基板(1)と、この
第1の基板(1)上に接着され、前記の電極(3A、3
B)のそれぞれの一部類域に対応する領域に1の開口(
4)を有し、前記の第1の基板(1)と接着される面に
そって延在し前記の開口(4)と端部とを連通ずる溝(
5)を有する第2の基板(2)と、前記の開口(4)を
覆うガス透過膜(6)とを有する酸素電極によって達成
される。
Of the two purposes above, the first purpose is to
B) is formed on the surface of the first substrate (1), and the electrodes (3A, 3
One opening (
4), a groove (4) extending along the surface to be bonded to the first substrate (1) and communicating the opening (4) with the end;
5) and an oxygen electrode comprising a gas permeable membrane (6) covering said opening (4).

なお、前記の電極(3A、3B)は、前記の第1の基板
(1)に埋め込まれることが効果的である。また、前記
の第1の基板(1)はガラス板であり、前記の第2の基
板(2)はシリコン板であり、前記のガス透過膜(6)
は、露光されたネガ型フォトレジストの膜であることが
好ましい。
Note that it is effective that the electrodes (3A, 3B) are embedded in the first substrate (1). Further, the first substrate (1) is a glass plate, the second substrate (2) is a silicon plate, and the gas permeable membrane (6) is a glass plate.
is preferably a film of exposed negative photoresist.

上記二つの目的のうち、第2の目的は、下記いずれの手
段によっても達成される。
Of the above two objectives, the second objective can be achieved by any of the following means.

第1の手段は、第1の基板(1)上に電極(3A、3B
)を形成し、第2の基板(2)に、前記の電極(3A、
3B)のそれぞれの一部類域に対応する領域に1の開口
(4)を形成し、この開口(4)と端部とを連通ずる浅
い溝(5)を形成し、この第2の基板(2)の前記の溝
(5)のある面を前記の第1の基板(1)の前記の電極
(3A、3B)の延在する面に固着し、前記の第2の基
板(2)上にガス透過DI(6)を形成して前記の開口
(4)をカバーする工程を有する酸素電極の製造方法で
ある。
The first means includes electrodes (3A, 3B) on the first substrate (1).
), and the above-mentioned electrodes (3A,
One opening (4) is formed in a region corresponding to each one category area of the second substrate (3B), and a shallow groove (5) is formed that communicates this opening (4) with the end. 2) the surface with the groove (5) is fixed to the surface of the first substrate (1) on which the electrodes (3A, 3B) extend; This method of manufacturing an oxygen electrode includes the step of forming a gas permeable DI (6) to cover the opening (4).

第2の手段は、第1の基板(1)上に、電極(3A、3
B)を埋め込み形成し、第2の基板(2)に、前記の電
極(3A、3B)のそれぞれの一部類域に対応する領域
に1の開口(4)を形成し、この開口(4)と端部とを
連通ずる浅い溝(5)を形成し、この第2の基板(2)
の前記の溝(5)のある面を前記の第1の基板(1)の
前記の電極(3A、3B)の延在する面に固着し、前記
の第2の基板(2)上にガス透過膜(6)を形成して前
記の開口(4)をカバーする工程を有する酸素電極の製
造方法である。
The second means includes electrodes (3A, 3
B) is embedded, and one opening (4) is formed in the second substrate (2) in a region corresponding to one category region of each of the electrodes (3A, 3B), and this opening (4) A shallow groove (5) communicating with the end of the second substrate (2) is formed.
The surface with the groove (5) is fixed to the surface of the first substrate (1) on which the electrodes (3A, 3B) extend, and a gas is placed on the second substrate (2). This method of manufacturing an oxygen electrode includes the step of forming a permeable film (6) to cover the opening (4).

なお、前記の開口(4)をカバーする工程は、前記の開
口(4)をポジ型レジスト(12)をもって埋没し、こ
のポジ型レジスト(12)上にネガ型フォトレジスト膜
(13)を形成した後、少な(とも前記の開口(4)を
カバーする領域を露光し、未露光領域の前記のネガ型フ
ォトレジスト膜(13)と前記のポジ型レジスト(12
)とを溶解除去する工程であることが好適である。
Note that the step of covering the opening (4) involves burying the opening (4) with a positive resist (12) and forming a negative photoresist film (13) on the positive resist (12). After that, a small area (covering the opening (4)) is exposed, and the negative photoresist film (13) in the unexposed area and the positive photoresist (12) are exposed.
) is preferably a step of dissolving and removing.

(作用〕 本発明に係る酸素電極は、電解液封じ切り型ではないか
ら、保存時には電解液を除去しておくことができるので
、ガス透過膜は常時電解液と接触することがなくなり、
劣化による破損が防止される。
(Function) Since the oxygen electrode according to the present invention is not an electrolyte-sealed type, the electrolyte can be removed during storage, so the gas permeable membrane is not constantly in contact with the electrolyte.
Damage due to deterioration is prevented.

また、マイクロマシーニング技術では、ウェーハプロセ
スが高能率であり、チッププロセスが非能率であること
は周知であるが、本発明に係る酸素電極の製造方法にお
いては、すべてウェーハプロセスをもって製造すること
ができるので、生産性が極めて高い。
Furthermore, in micromachining technology, it is well known that the wafer process is highly efficient and the chip process is inefficient. Because it can be done, productivity is extremely high.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しつ−、本発明の一実施例に係る酸素
電極及びその製造方法について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An oxygen electrode and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1a図、第1b図参照 第1a図に一例として、2極力式の酸素電極の斜視図を
示す、第1b図は、第1a図のX −Y断面図である0
図において、1はガラス基板、セラミック基板、絶縁膜
の形成されたシリコン基板等よりなる第1の基板であり
、第1の基板1上には、2つの電極3A、3Bが形成さ
れ、その一部は他のデバイスとの接続が可能となるよう
に露出している。2は2つの電極3A、3Bのそれぞれ
の一部領域(その領域において反応が発生し、電極本体
として機能する領域)に対応する領域に開口4を有しシ
リコン等よりなる第2の基板であり、第1の基板1と接
着される面に、開口4と端部とを連通ずる電解液注入用
の溝5が形成されている。
See Figures 1a and 1b. Figure 1a shows a perspective view of a bipolar oxygen electrode as an example. Figure 1b is an X-Y cross-sectional view of Figure 1a.
In the figure, 1 is a first substrate made of a glass substrate, a ceramic substrate, a silicon substrate on which an insulating film is formed, etc. Two electrodes 3A and 3B are formed on the first substrate 1, and one of them is portions are exposed to allow connection with other devices. Reference numeral 2 denotes a second substrate made of silicon or the like and having an opening 4 in a region corresponding to a partial region of each of the two electrodes 3A and 3B (a region in which a reaction occurs and functions as an electrode body). A groove 5 for injecting an electrolytic solution is formed on the surface to be bonded to the first substrate 1, which communicates the opening 4 with the end.

第2の基板2の上面の少なくとも開口4を覆う領域に露
光されたネガ型フォトレジスト、シリコン基板ス等より
なるガス透過WI46が形成されている。
A gas permeable WI 46 made of exposed negative photoresist, a silicon substrate, or the like is formed in a region covering at least the opening 4 on the upper surface of the second substrate 2 .

ガルバニ型の場合は、二つの電極のうち、一方の電極は
倉または白金をもって形成されてカソードと4す、他方
の電極は銀または鉛をもって形成されてアノードとなる
。ポーラ口型の場合は、いずれの電極も金または白金を
もって形成される。
In the case of the galvanic type, one of the two electrodes is made of platinum and serves as a cathode, and the other electrode is made of silver or lead and serves as an anode. In the case of the polar mouth type, both electrodes are made of gold or platinum.

また、3極力式の場合は電極が三つ形成され、三つの内
二つは金または白金をもって形成されてそれぞれ作用極
及び対極となり、残りの一つは塩化銀で被覆された銀を
もって形成されて参照極とななお、電極3A、3Bが第
1の基板1に埋め込まれた構造にすると、第1の基板1
と第2の基板2との接着が良好になされて、電解液の漏
洩がなくなり好適である0次に、−例として、2極力式
のポーラ口型(電圧印加型)の酸素電極の製造方法につ
いて説明する。
In addition, in the case of a three-electrode type, three electrodes are formed, two of the three are made of gold or platinum and serve as a working electrode and a counter electrode, respectively, and the remaining one is made of silver coated with silver chloride. Note that if the electrodes 3A and 3B are embedded in the first substrate 1, the first substrate 1
As an example, there is a method for manufacturing a bipolar polar mouth type (voltage application type) oxygen electrode, which is preferable because the adhesion between the second substrate 2 and the second substrate 2 is good, and there is no leakage of the electrolytic solution. I will explain about it.

第2図参照 第2の基板2として厚さ3500の(100)面シリコ
ン基板を使用し、これを過酸化水素水とアンモニアとの
混合溶液及び濃硝酸を使用して洗浄した後、ウェット熱
酸化をなして全面に0.8 n厚程度の二酸化シリコン
膜7を形成し、その表面にネガ型フォトレジスト8例え
ば東京応化製OMR−83を塗布し、フォトリソグラフ
ィー法を使用してパターニングして、酸素電極の感応部
形成領域に対応する領域から除去して開口9を形成する
。シリコン基板2の裏面にも同一のネガ型フォトレジス
ト8を塗布し、150℃の温度に30分間加熱してベー
キングする。
Refer to Figure 2. A (100) silicon substrate with a thickness of 3,500 mm is used as the second substrate 2. After cleaning this using a mixed solution of hydrogen peroxide and ammonia and concentrated nitric acid, wet thermal oxidation is performed. A silicon dioxide film 7 with a thickness of about 0.8 nm is formed on the entire surface, a negative photoresist 8 such as OMR-83 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. is coated on the surface, and patterned using a photolithography method. The opening 9 is formed by removing from the area corresponding to the area where the sensitive part of the oxygen electrode is formed. The same negative photoresist 8 is applied to the back surface of the silicon substrate 2, and baked by heating to a temperature of 150° C. for 30 minutes.

第3図参照 50%フン化水素酸と40%フッ化アンモニウムとを1
=6の割合に混合した溶液中にシリコン基板1を浸漬し
、ネガ型フォトレジスト膜8(図は除去後の状態を示す
、)に形成された開口9に露出する領域の二酸化シリコ
ン膜7をエツチング除去し、次いで、硫酸と過酸化水素
水とを2:1の割合に混合した溶液を使用してネガ型フ
ォトレジスト8を除去して、図示する形状を完成する。
See Figure 3. 50% hydrofluoric acid and 40% ammonium fluoride
The silicon substrate 1 is immersed in a solution mixed at a ratio of 6, and the area of the silicon dioxide film 7 exposed in the opening 9 formed in the negative photoresist film 8 (the figure shows the state after removal) is removed. The negative photoresist 8 is removed by etching and then using a solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide in a ratio of 2:1 to complete the shape shown.

第4図参照 80℃の35%水酸化カリウム水溶液中に、前記のシリ
コン基板2を浸漬して異方性エツチングをなし、シリコ
ン基板2に、貫通する開口4を形成した後、純水で洗浄
し、さらに、50%フッ化水素酸と40%フッ化アンモ
ニウムとをl:6の割合に混合した溶液に浸漬して、エ
ツチングマスクとして使用した二酸化シリコン膜7を除
去する。
Refer to Fig. 4. The silicon substrate 2 is immersed in a 35% potassium hydroxide aqueous solution at 80°C for anisotropic etching to form a penetrating opening 4 in the silicon substrate 2, and then washed with pure water. Then, the silicon dioxide film 7 used as an etching mask is removed by immersion in a solution containing 50% hydrofluoric acid and 40% ammonium fluoride in a ratio of 1:6.

第5図参照 上記の方法と同一の方法を使用して電解液注入用の溝5
を形成する。なお、溝5は上記の開口4の形成前に形成
しておくこともでき、むしろ、その方が好ましい。
Refer to Figure 5 Groove 5 for electrolyte injection using the same method as described above.
form. Note that the groove 5 can also be formed before the above-mentioned opening 4 is formed, and this is rather preferable.

第6図参照 第1の基板1としてガラス基板、例えばコーニング製、
No、 7740を使用し、ネガ型フォトレジスト10
を塗布し、フォトリソグラフィー法を使用してバターニ
ングして、電極形成領域から除去する。
Refer to FIG. 6. The first substrate 1 is a glass substrate, for example, manufactured by Corning.
No. 7740, negative photoresist 10
is coated, patterned using a photolithography method, and removed from the electrode formation area.

第7図参照 50%フッ化水素酸と40%0%フッンモニウムとを1
=6の割合に混合した溶液に浸漬して2n程度の深さに
ガラス基板1をエツチングして、電極形成領域に凹部1
1を形成し、ネガ型フォトレジスト膜10を除去し、洗
浄する。
See Figure 7. 50% hydrofluoric acid and 40% 0% fluormonium
The glass substrate 1 is etched to a depth of about 2n by immersing it in a solution mixed at a ratio of 6 to 6, and a recess 1 is formed in the electrode formation area.
1 is formed, and the negative photoresist film 10 is removed and cleaned.

第8図参照 真空蒸着法等を使用して、400人厚0クロム膜と4,
000人厚0金膜との積層膜(電極完成後の状態のみ示
す、)を形成した後、ポジ型フォトレジスト例えば東京
応化製0FPR−800を塗布してフォトレジスト膜(
図示せず、)を形成し、フォトリソグラフィー法を使用
してパターニングして凹部11に対応する領域以外から
除去し、これ(図示せず、)をマスクとして台用エツチ
ング液(ヨー化カリウム4gとヨウ素1gとを40mj
l!の水に溶かした溶液)及びクロム用クロムエツチン
グ液(力性ソーダ0.58とKs F e (CN) 
−1gとを4mlの水に溶かした溶液)に浸漬して積層
膜をエツチングし、凹部11内に電極3A、3Bを形成
した後、純水で洗浄し、さらに、ポジ型フォトレジスト
を除去する。
Refer to Figure 8. Using vacuum evaporation method etc., 400 layers of 0 chrome film and 4
After forming a laminated film (only the state after completion of the electrode is shown) with a gold film with a thickness of 0.000, a positive photoresist such as 0FPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. is coated to form a photoresist film (
(not shown) is formed, patterned using a photolithography method and removed from areas other than those corresponding to the recesses 11, and using this (not shown) as a mask, a bench etching solution (4 g of potassium iodide and 1g of iodine and 40mj
l! solution in water) and chrome etching solution for chromium (hydrocarbon soda 0.58 and Ks Fe (CN)
-1 g dissolved in 4 ml of water) to etch the laminated film, form electrodes 3A and 3B in the recess 11, and then wash with pure water, and further remove the positive photoresist. .

第9図参照 ガラス基板1とシリコン基板2とを過酸化水素水とアン
モニア水との混合液及び純水で洗浄した後、ガラス基板
1の電極3A、3Bの形成されている面と、シリコン基
板2の電解液注入用の溝5の形成されている面とを重ね
合わせ、陽極接合法を使用して、400°Cの温度に加
熱して両基板の間にガラス基11側を負として350v
の電圧を印加して固着する。なお、陽極接合法に代えて
、接着剤を使用して接着してもよい。
Refer to FIG. 9 After cleaning the glass substrate 1 and silicon substrate 2 with a mixed solution of hydrogen peroxide and ammonia water and pure water, the surface of the glass substrate 1 where the electrodes 3A and 3B are formed, and the silicon substrate 2 and the surface where the groove 5 for electrolyte injection is formed are overlapped, and using an anodic bonding method, it is heated to a temperature of 400°C, and a voltage of 350 V is applied between both substrates with the glass substrate 11 side being negative.
Apply voltage to fix it. Note that instead of the anodic bonding method, adhesive may be used for bonding.

第10図参照 開口4にポジ型フォトレジスト12を流し込み、80”
Cの温度に加熱してベーキングする。シリコン基板2の
表面に付着したレジストは、露光・現像を繰り返して除
去し、開口4の中のみにレジスト12を残留する。
Pour a positive photoresist 12 into the opening 4, as shown in Fig. 10.
Heat to temperature C and bake. The resist attached to the surface of the silicon substrate 2 is removed by repeating exposure and development, leaving the resist 12 only in the opening 4.

次いで、開口4がポジ型フォトレジスト12をもって埋
没されたシリコン基板2上に、ネガ型フォトレジスト(
ゴム系)13を塗布して露光し、ガス透過膜6を形成す
る。この時、開口4をカバーする領域のみを露光し、開
口4をカバーする領域のみに選択的にガス透過膜を形成
してもよい。
Next, a negative photoresist (
Rubber-based) 13 is applied and exposed to form a gas permeable film 6. At this time, only the region covering the opening 4 may be exposed, and the gas permeable film may be selectively formed only in the region covering the opening 4.

ガス透過!lF6の材料は、疎水性で水溶液が通過しな
いことは勿論であるが、原料状態においては液体状であ
って、デイツプコーティングまたはスピンコーティング
が可能であり、シリコン基板との密着力が良好であり、
電解液が外部に漏出しないことが必須条件であるから、
ネガ型フォトレジスト(ゴム系)の他にシリコンゴムス
等が好適であるが、テフロン(商品名)は不適当である
Gas permeable! Of course, the material of IF6 is hydrophobic and does not allow aqueous solutions to pass through it, but it is liquid in its raw material state and can be dip coated or spin coated, and has good adhesion to silicon substrates. ,
It is essential that the electrolyte does not leak outside.
In addition to negative photoresists (rubber-based), silicone rubber and the like are suitable, but Teflon (trade name) is not suitable.

なお、ネガ型フォトレジスト膜だけではガス透過膜とし
ての強度が不足する場合には、シリコンゴム例えば信越
シリコン製のKE347Tをその上に塗布するとよい。
Note that if the strength of the negative photoresist film alone is insufficient as a gas permeable film, silicone rubber such as KE347T manufactured by Shin-Etsu Silicon Co., Ltd. may be coated thereon.

第11図参照 アセトン液中に浸漬し、電解液注入用の溝5を介して開
口4内のポジ型フォトレジスト12を溶解除去した後、
基板上に多数形成された酸素電極をチップ状に切り出す
Refer to FIG. 11. After immersing in an acetone solution and dissolving and removing the positive photoresist 12 in the opening 4 through the electrolyte injection groove 5,
A large number of oxygen electrodes formed on a substrate are cut into chips.

酸素濃度を測定する場合には、酸素電極を0.1M(モ
ーラ、MO1/I!、)の塩化カリウム水溶液等の中性
の電解液中に浸漬し、電解液を減圧する。ガス透過膜6
はガスを透通するので、上記の工程をもって、ガス透過
膜6に過大な力を印加することなく、電解液注入用溝5
を介して、電解液を開口4に注入することができる。
When measuring the oxygen concentration, the oxygen electrode is immersed in a neutral electrolytic solution such as a 0.1 M (Mora, MO1/I!) potassium chloride aqueous solution, and the electrolytic solution is depressurized. Gas permeable membrane 6
Since the gas permeates through the electrolyte injection groove 5, the above process allows the electrolyte injection groove 5 to be formed without applying excessive force to the gas permeable membrane 6.
An electrolyte can be injected into the opening 4 via.

電解液を開口4に注入した後、エポキシ樹脂等を使用し
て、電解液注入用溝5を封止してもよいが、短期的に使
用するには、封止は必須ではない。
After injecting the electrolyte into the opening 4, the electrolyte injection groove 5 may be sealed using an epoxy resin or the like, but sealing is not essential for short-term use.

た−2そのときは、溝5を上向きに保持して使用するこ
とが望ましい。
T-2 In that case, it is desirable to use the device with the groove 5 facing upward.

電解液を排除するときは、酸素電極全体を蒸留水等の中
に浸漬して電解液を希釈した後、自然乾燥すれば、蒸留
水等は気化してガス透過膜を透過して排除される。
When removing the electrolyte, immerse the entire oxygen electrode in distilled water, etc. to dilute the electrolyte, and then dry it naturally. The distilled water will vaporize and pass through the gas permeable membrane to be removed. .

その後、活性ガスが存在する領域や高湿度の領域を避け
て保存すれば、長期間の保存に耐える。
After that, it can be stored for a long time if it is stored away from areas where active gas exists or high humidity.

なお、ガルバニ型酸素電極を製造する場合は、二つの電
極のうち、一方の電極を金または白金をもって形成し、
他方の電極を銀または鉛をもって形成し、電解液として
はIMの水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性水溶液を
使用する。また、3極力式の酸素電極を製造する場合は
、電極を三つ形成し、そのうち二つは金または白金をも
って形成して、それぞれ作用極及び対極とし、残りの一
つは塩化銀をもって被覆された銀をもって形成して参照
極とし、電解液としては、塩化カリウム水溶液、硫酸ナ
トリウム水溶液等を使用する。
In addition, when manufacturing a galvanic type oxygen electrode, one of the two electrodes is formed of gold or platinum,
The other electrode is made of silver or lead, and the electrolyte is an alkaline aqueous solution such as IM potassium hydroxide aqueous solution. In addition, when manufacturing a three-electrode oxygen electrode, three electrodes are formed, two of which are made of gold or platinum and serve as a working electrode and a counter electrode, respectively, and the remaining one is coated with silver chloride. A reference electrode is formed using silver, and a potassium chloride aqueous solution, a sodium sulfate aqueous solution, or the like is used as an electrolyte.

また、電極3A、3Bをガラス基板1に埋め込んで形成
するのに代えて、ガラス基板1上に形成し、接着剤を使
用してシリコン基板2と接着してもよい、この場合には
、工程は簡略化されるが、接着性の点では劣る。
Further, instead of forming the electrodes 3A and 3B by embedding them in the glass substrate 1, they may be formed on the glass substrate 1 and bonded to the silicon substrate 2 using an adhesive. Although it is simplified, it is inferior in terms of adhesiveness.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明せるとおり、本発明に係る酸素電極及びその製
造方法においては、電解液封し切り型とする必要がない
から、保存時には電解液を除去しておくことができるの
で、ガス透過膜は常時電解液に接触している必要がなく
なり、ガス透過膜の劣化が避けられ、破損が防止される
。また、全工程が、マイクロマシーニング技術を使用し
てなすウェーハプロセスをもってなされることができる
ので、小型の酸素電極を高い生産性をもって製造するこ
とができる。
As explained above, in the oxygen electrode and its manufacturing method according to the present invention, there is no need to use an electrolyte-sealed type, so the electrolyte can be removed during storage, so the gas permeable membrane is always There is no need for it to be in contact with the electrolyte, so deterioration of the gas permeable membrane is avoided and damage is prevented. Further, since all steps can be performed in a wafer process using micromachining technology, small-sized oxygen electrodes can be manufactured with high productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1a図は、本発明の一実施例に係る酸素電極の斜視図
である。 第1b図は、第1a図のX−Y断面図である。 第2図〜第11図は、本発明の一実施例に係る酸素電極
の製造工程図である。 第12図は、従来技術に係る酸素電極の断面図である。 1 ・ ・ ・ 2 ・ ・ ・ 3A、 3 4 ・ ・ ・ 5 ・ ・ ・ 6 ・ −・ 7 ・ ・ ・ 8 ・ ・ ・ 9 ・ ・ ・ 10・ ・ ・ 11・ ・ ・ 12・ ・ ・ 13・ ・ ・ 14・ ・ ・ 15・ ・ ・ 16・ ・ ・ 第1の基板、 第2の基板、 B・・・電極、 開口、 溝、 ガス透過膜、 二酸化シリコン膜、 ネガ型フォトレジスト、 開口、 ネガ型フォトレジスト、 凹部、 ポジ型フォトレジスト、 ネガ型フォトレジスト、 シリコン基板、 凹部、 絶縁膜、 17・・・電解液含有体、 工8・・・ガス透過膜。
FIG. 1a is a perspective view of an oxygen electrode according to an embodiment of the present invention. FIG. 1b is an X-Y sectional view of FIG. 1a. 2 to 11 are process diagrams for manufacturing an oxygen electrode according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view of an oxygen electrode according to the prior art. 1 ・ ・ ・ 2 ・ ・ 3A, 3 4 ・ ・ ・ 5 ・ ・ 6 ・ −・ 7 ・ ・ 8 ・ ・ 9 ・ ・ ・ 10・ 14 ・ ・ 15 ・ ・ 16 ・ ・ ・ First substrate, second substrate, B...electrode, opening, groove, gas permeable film, silicon dioxide film, negative photoresist, opening, negative type Photoresist, recess, positive photoresist, negative photoresist, silicon substrate, recess, insulating film, 17...electrolyte-containing body, 8...gas permeable film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 [1]電極(3A、3B)が表面に形成されてなる第1
の基板(1)と、 該第1の基板(1)上に接着され、前記電極(3A、3
B)のそれぞれの一部領域に対応する領域に1の開口(
4)を有し、前記第1の基板(1)と接着される面にそ
って延在し前記開口(4)と端部とを連通する溝(5)
を有する第2の基板(2)と、 前記開口(4)を覆うガス透過膜(6)とを有する ことを特徴とする酸素電極。 [2]前記電極(3A、3B)は、前記第1の基板(1
)に埋め込まれてなることを特徴とする請求項[1]記
載の酸素電極。 [3]前記第1の基板(1)はガラス板であり、前記第
2の基板(2)はシリコン板であることを特徴とする請
求項[1]または[2]記載の酸素電極。 [4]前記ガス透過膜(6)は、露光されたネガ型フォ
トレジストの膜であることを特徴とする請求項[1]、
[2]、または、[3]記載の酸素電極。 [5]第1の基板(1)上に電極(3A、3B)を形成
し、 第2の基板(2)に、前記電極(3A、3B)のそれぞ
れの一部領域に対応する領域に1の開口(4)を形成し
、該開口(4)と端部とを連通する浅い溝(5)を形成
し、 該第2の基板(2)の前記溝(5)のある面を前記第1
の基板(1)の前記電極(3A、3B)の延在する面に
固着し、 前記第2の基板(2)上にガス透過膜(6)を形成して
前記開口(4)をカバーする 工程を有することを特徴とする酸素電極の製造方法。 [6]第1の基板(1)上に、電極(3A、3B)を埋
め込み形成し、第2の基板(2)に、前記電極(3A、
3B)のそれぞれの一部領域に対応する領域に1の開口
(4)を形成し、該開口(4)と端部とを連通する浅い
溝(5)を形成し、該第2の基板(2)の前記溝(5)
のある面を前記第1の基板(1)の前記電極(3A、3
B)の延在する面に固着し、 前記第2の基板(2)上にガス透過膜(6)を形成して
前記開口(4)をカバーする 工程を有することを特徴とする酸素電極の製造方法。 [7]前記開口(4)をカバーする工程は、前記開口(
4)をポジ型レジスト(12)をもって埋没し、該ポジ
型レジスト(12)上にネガ型フォトレジスト膜(13
)を形成した後、少なくとも前記開口(4)をカバーす
る領域を露光し、未露光領域の前記ネガ型フォトレジス
ト膜(13)と前記ポジ型レジスト(12)とを溶解除
去する工程であることを特徴とする請求項[5]または
[6]記載の酸素電極の製造方法。
[Claims] [1] A first device having electrodes (3A, 3B) formed on its surface.
substrate (1), and the electrodes (3A, 3
One opening (
4), a groove (5) extending along the surface to be bonded to the first substrate (1) and communicating the opening (4) with the end portion;
An oxygen electrode characterized in that it has a second substrate (2) having: a gas permeable membrane (6) covering the opening (4). [2] The electrodes (3A, 3B) are connected to the first substrate (1
2. The oxygen electrode according to claim 1, wherein the oxygen electrode is embedded in a. [3] The oxygen electrode according to claim 1 or 2, wherein the first substrate (1) is a glass plate and the second substrate (2) is a silicon plate. [4] Claim [1], wherein the gas permeable film (6) is a film of an exposed negative photoresist;
[2] or the oxygen electrode described in [3]. [5] Form electrodes (3A, 3B) on the first substrate (1), and form electrodes (3A, 3B) on the second substrate (2) in areas corresponding to partial areas of each of the electrodes (3A, 3B). forming an opening (4) in the second substrate (2), forming a shallow groove (5) communicating the opening (4) with an end, and connecting the surface of the second substrate (2) with the groove (5) to the second substrate (2); 1
A gas permeable film (6) is fixed to the surface of the substrate (1) on which the electrodes (3A, 3B) extend, and a gas permeable film (6) is formed on the second substrate (2) to cover the opening (4). A method for manufacturing an oxygen electrode, comprising the steps of: [6] The electrodes (3A, 3B) are embedded on the first substrate (1), and the electrodes (3A, 3B) are embedded on the second substrate (2).
One opening (4) is formed in a region corresponding to each partial region of the second substrate (3B), a shallow groove (5) is formed that communicates the opening (4) with the end, and 2) Said groove (5)
A certain surface of the electrode (3A, 3) of the first substrate (1)
B) is fixed to the extending surface of the oxygen electrode, and includes the step of forming a gas permeable film (6) on the second substrate (2) to cover the opening (4). Production method. [7] The step of covering the opening (4) includes covering the opening (4).
4) with a positive resist (12), and a negative photoresist film (13) is placed on the positive resist (12).
), the step is to expose at least a region covering the opening (4), and dissolve and remove the negative photoresist film (13) and the positive resist (12) in the unexposed region. The method for manufacturing an oxygen electrode according to claim 5 or 6, characterized in that:
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