JPH05230142A - Adjustment of ph of polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl pyrrolidone having ph adjusted with same and screen printing electrolyte composition containing the same and oxygen electrode using the composition and its production - Google Patents
Adjustment of ph of polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl pyrrolidone having ph adjusted with same and screen printing electrolyte composition containing the same and oxygen electrode using the composition and its productionInfo
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- JPH05230142A JPH05230142A JP4032124A JP3212492A JPH05230142A JP H05230142 A JPH05230142 A JP H05230142A JP 4032124 A JP4032124 A JP 4032124A JP 3212492 A JP3212492 A JP 3212492A JP H05230142 A JPH05230142 A JP H05230142A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ポリビニルピロリドン
のpH調節方法およびそれにより調節されたpHを有す
るポリビニルピロリドンおよびそれを含有するスクリー
ン印刷用電解質組成物およびこの組成物を用いた酸素電
極およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for adjusting pH of polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone having a pH adjusted by the method, an electrolyte composition for screen printing containing the same, an oxygen electrode using the composition, and the same. It relates to a manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】ポリビニルピロリドン(PVP)は水に
も有機溶媒にも溶解し、種々の溶液やスラリーの使用に
適した粘度を付与したり(例えばペンキ、インク、セラ
ミック等)、使用時に溶媒中に投与されるまで固形状態
で特定成分を含有保持させたり(例えば医薬品の錠剤
等)、種々の用途に用いられている。2. Description of the Related Art Polyvinylpyrrolidone (PVP) is soluble in water and organic solvents, and imparts a viscosity suitable for use in various solutions and slurries (for example, paints, inks, ceramics, etc.) or in solvents during use. It is used for various purposes such as containing and holding a specific component in a solid state until it is administered to (for example, a tablet of a pharmaceutical product).
【0003】一般に、市販のPVPは水溶液としたとき
に酸性を示すものが多く、またそのときのpH値もかな
り広い範囲が許容されている。例えば、関東化学(株)
製のPVPは水溶液としてpH4〜5を示す。また医薬
品に用いられるPVPの規格でも、pH3〜7と広いp
H範囲が許容されている。したがって、市販のPVPを
そのまま用いた場合、水溶液のpH値は製品ロットによ
ってまちまちになる。In general, many commercially available PVPs show acidity when made into an aqueous solution, and the pH value at that time is allowed in a considerably wide range. For example, Kanto Chemical Co., Ltd.
The manufactured PVP exhibits a pH of 4 to 5 as an aqueous solution. In addition, according to the standard of PVP used for pharmaceuticals, pH 3 to 7 has a wide pH range.
The H range is allowed. Therefore, when the commercially available PVP is used as it is, the pH value of the aqueous solution varies depending on the product lot.
【0004】しかし用途によっては、常に一定の所定値
となるようにPVPのpHを調節するとが望ましい。例
えば、本発明者は、ポリビニルピロリドンの有機溶媒溶
液中に、スクリーン印刷用メッシュを通過し得る微細粉
末状の無機塩を電解質成分として分散させてスクリーン
印刷用電解質組成物とし、これをスクリーン印刷により
酸素感応部に充填する小型酸素電極の製造方法を提案し
た。(注:貴社 No.91−15091、明細書原稿1/
14付け送付済。本件より先に出願し、その出願番号を
ここに記入します。)この方法は、半導体プロセス技術
を適用することにより、従来に比べて構造が単純で且つ
小型の隔膜型酸素電極を均一な品質で大量生産可能にす
るものである。However, depending on the application, it is desirable to adjust the pH of PVP so that it always becomes a constant value. For example, the inventors of the present invention, in an organic solvent solution of polyvinylpyrrolidone, a fine powdery inorganic salt that can pass through a screen-printing mesh is dispersed as an electrolyte component to obtain a screen-printing electrolyte composition, which is then screen-printed. We have proposed a method of manufacturing a small oxygen electrode that fills the oxygen sensitive part. (Note: Your company No.91-15091, specification manuscript 1 /
14 sent. Apply before this case and enter the application number here. This method makes it possible to mass-produce a diaphragm type oxygen electrode having a simpler structure and a smaller size than the conventional one with uniform quality by applying a semiconductor process technology.
【0005】酸素電極は、種々の分野における溶存酸素
濃度の測定用として非常に有用である。例えば、水質保
全のための生化学的酸素要求量(BOD)の測定に、醗
酵・醸造工業においてアルコール醗酵等を効率良くする
ため醗酵槽中の溶存酸素濃度調整に、酸素電極が用いら
れる。更に、酸素電極を酵素と組み合わせることにより
酵素電極として用いることもできる。The oxygen electrode is very useful for measuring the dissolved oxygen concentration in various fields. For example, an oxygen electrode is used to measure the biochemical oxygen demand (BOD) for water quality conservation, and to adjust the dissolved oxygen concentration in the fermenter to make alcohol fermentation and the like efficient in the fermentation and brewing industries. Furthermore, the oxygen electrode can also be used as an enzyme electrode by combining it with an enzyme.
【0006】また、酸素電極は溶液中の溶存酸素以外
に、気相中の酸素濃度の管理にも非常に有用である。例
えば、種々の作業環境において酸欠防止のための大気中
酸素濃度の測定に、酸素ボンベ吸引やガス麻酔等の治療
に使用するガスの酸素濃度の厳密な管理に、酸素電極が
用いられる。このように酸素電極は、環境計測、醗酵工
業、臨床医療、労働安全等の各種の分野で高い利用価値
がある。The oxygen electrode is also very useful for controlling the oxygen concentration in the gas phase in addition to the dissolved oxygen in the solution. For example, an oxygen electrode is used for measuring the oxygen concentration in the atmosphere for the purpose of preventing oxygen deficiency in various working environments, and for strictly controlling the oxygen concentration of gas used for treatment such as oxygen cylinder suction and gas anesthesia. As described above, the oxygen electrode has high utility value in various fields such as environmental measurement, fermentation industry, clinical medicine, and occupational safety.
【0007】上記小型酸素電極の製造において用いる電
解質組成物は、塩化カリウムのような無機塩の微粉末
を、有機溶媒に溶かしたPVP中に分散させたものであ
る。PVPは、スクリーン印刷に適した粘度を得るため
の増粘剤としての役割と、印刷された塩化カリウムを基
板(通常はシリコンウェハ)上に固定する役割を有す
る。PVPは前記のように水にも有機溶媒にも溶解する
ので、小型酸素電極の使用時にガス透過膜を通じて酸素
感応部の電解質組成物に水分を導入して電極を活性化さ
せると、塩化カリウムと共に水中に溶けて水溶液とな
る。The electrolyte composition used in the production of the small oxygen electrode is a fine powder of an inorganic salt such as potassium chloride dispersed in PVP dissolved in an organic solvent. PVP has a role as a thickener for obtaining a viscosity suitable for screen printing and a role for fixing printed potassium chloride on a substrate (usually a silicon wafer). Since PVP is soluble in both water and organic solvents as described above, when water is introduced into the electrolyte composition of the oxygen sensitive part through the gas permeable membrane to activate the electrode when a small oxygen electrode is used, the electrode is activated together with potassium chloride. It dissolves in water to form an aqueous solution.
【0008】酸素感応部における電気化学反応は上記水
溶液のpHに依存するので、小型酸素電極の特性を安定
化するためには、pHを一定にすることが重要である。
また、酸性ではなく、中性からアルカリ性の側に維持す
ることが望ましい。市販のPVPは一般に前記のように
製品ロットによるバラツキが大きく、また酸性を示すも
のが多いため、酸素感応部のpH値を望ましい一定値に
制御することが困難である。Since the electrochemical reaction in the oxygen sensitive part depends on the pH of the aqueous solution, it is important to keep the pH constant in order to stabilize the characteristics of the small oxygen electrode.
Also, it is desirable to maintain the neutral to alkaline side rather than the acidic side. As described above, commercially available PVPs generally have large variations depending on product lots and often show acidity, so that it is difficult to control the pH value of the oxygen sensitive part to a desired constant value.
【0009】PVP自体には酸性を示す構造を含まない
ので、酸性の原因は不純物にあると考えられる。PVP
を精製して酸性不純物を除去すればよいが、これは実際
には困難である。高分子樹脂の精製方法として、良溶媒
に溶解した後、貧溶媒に滴下して析出させる方法が一般
的である。PVP中の不純物は、酸性を示すことから水
に溶解する性質を有するはずである。ここで、通常の高
分子物質は水に溶解しないものが多いので、水に溶解す
る不純物の分離・除去は容易なはずである。しかしPV
Pの場合は水にも溶解するため、水溶性の不純物と類似
した溶解挙動をしてしまうため、分離が極めて難しい。Since PVP itself does not include a structure showing acidity, it is considered that the cause of acidity is impurities. PVP
Can be purified to remove acidic impurities, but this is difficult in practice. As a method for purifying a polymer resin, a method of dissolving the polymer resin in a good solvent and then dropping it into a poor solvent for precipitation is generally used. Impurities in PVP should have the property of dissolving in water since they show acidity. Here, since many of the usual polymer substances are not soluble in water, it should be easy to separate and remove impurities that are soluble in water. But PV
In the case of P, since it also dissolves in water, it behaves similarly to water-soluble impurities, so that separation is extremely difficult.
【0010】更に、医薬品用のPVPの用途として溶解
補助剤があるが。医薬品の中には水などに溶解しにくい
ものが多いが、PVPを添加することにより溶解可能に
することができる。その際にPVP中の不純物も、本来
は溶解しないはずの溶媒中にもPVPの作用により溶解
してしまい、やはり除去が困難になる。Further, there is a solubilizing agent as a use of PVP for pharmaceuticals. Although many pharmaceuticals are difficult to dissolve in water or the like, they can be made soluble by adding PVP. At that time, the impurities in PVP are also dissolved in the solvent, which should not be dissolved, by the action of PVP, which makes removal difficult.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題を解消し、ポリビニルピロリドンのpHを所定値に
安定して調節する方法、この方法により所定値のpHと
したポリビニルピロリドン、この所定pHのポリビニル
ピロリドンを用いたスクリーン印刷用電解質組成物、こ
れを用いて動作特性の安定性を向上させた小型酸素電極
およびその製造方法を提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and a method of stably adjusting the pH of polyvinylpyrrolidone to a predetermined value, polyvinylpyrrolidone having a predetermined pH value by this method, and the predetermined method. It is an object of the present invention to provide an electrolyte composition for screen printing using polyvinylpyrrolidone having a pH, a small oxygen electrode with improved stability of operating characteristics using the same, and a method for producing the same.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、ポリビニルピロリドンを所定
pH値の緩衝液中に溶解した後、得られた溶液から上記
緩衝液成分を除去することにより、ポリビニルピロリド
ンのpHを調節する。望ましくは、緩衝液成分の除去
を、ゲル濾過または透析により行う。これにより得られ
たポリビニルピロリドンを凍結乾燥して粉末状のポリビ
ニルピロリドンが得られる。In order to achieve the above object, in the present invention, polyvinylpyrrolidone is dissolved in a buffer solution having a predetermined pH value, and then the above-mentioned buffer solution component is removed from the obtained solution. Thereby adjusting the pH of polyvinylpyrrolidone. Desirably, removal of buffer components is accomplished by gel filtration or dialysis. The polyvinylpyrrolidone thus obtained is freeze-dried to obtain polyvinylpyrrolidone in powder form.
【0013】本発明で用いる緩衝液は、リン酸緩衝液、
酢酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、クエン酸緩衝液、フタル酸
緩衝液、四ホウ酸緩衝液、グリシン酸緩衝液、トリス
(ヒドロキシメチル)アミノメタン緩衝液等、通常pH
緩衝液として用いられるもので良い。本発明のスクリー
ン印刷用電解質組成物は、上記所定pHのポリビニルピ
ロリドンの有機溶媒溶液中に、スクリーン印刷用メッシ
ュを通過し得る微細粉末状の無機塩を電解質成分として
分散させたものである。The buffer used in the present invention is a phosphate buffer,
Acetate buffer, borate buffer, citrate buffer, phthalate buffer, tetraborate buffer, glycinate buffer, tris (hydroxymethyl) aminomethane buffer, etc., usually pH
What is used as a buffer may be used. The electrolyte composition for screen printing of the present invention is obtained by dispersing, as an electrolyte component, a fine powdery inorganic salt capable of passing through a screen printing mesh in an organic solvent solution of polyvinylpyrrolidone having the above-mentioned predetermined pH.
【0014】本発明の小型酸素電極は、上記スクリーン
印刷用電解質組成物を、スクリーン印刷により酸素感応
部に充填することにより製造される。The small oxygen electrode of the present invention is produced by filling the oxygen sensitive portion with the above-mentioned screen printing electrolyte composition by screen printing.
【0015】[0015]
【作用】本発明においては、ポリビニルピロリドン(P
VP)は緩衝液に溶解することにより中和されて所定の
pHの環境に置かれる。これをゲル濾過または透析する
ことにより、緩衝液成分が除去される。その際、緩衝液
成分が除去された後も、PVPのpHは緩衝液のpHを
維持している。この状態のPVPを凍結乾燥することに
より水分を除去すると、PVP粉末が得られる。In the present invention, polyvinylpyrrolidone (P
VP) is neutralized by dissolving it in a buffer solution and placed in an environment of a predetermined pH. The buffer component is removed by gel filtration or dialysis of this. At that time, the pH of the PVP maintains the pH of the buffer solution even after the components of the buffer solution are removed. By removing the water content by freeze-drying PVP in this state, PVP powder is obtained.
【0016】[0016]
〔実施例1〕PVP(K=30、関東化学(株))をリ
ン酸緩衝液に溶解し、10%溶液(pH7.1)を調製
した。これを、Fast Desalting Column (φ10×10
0mm、ファルマシア(株))を用い、水を溶媒にし
て、流速1ml/minでゲル濾過した。254nmの
光吸度でモニタして、PVP画分を集めた。これを凍結
乾燥して、緩衝液と同じpH7.1を示す粉末を得た。
一方、未処理のままのPVPはpH3.8であった。[Example 1] PVP (K = 30, Kanto Chemical Co., Inc.) was dissolved in a phosphate buffer to prepare a 10% solution (pH 7.1). This is the Fast Desalting Column (φ10 × 10
Gel filtration was carried out at a flow rate of 1 ml / min using a water of 0 mm, Pharmacia Co., Ltd. as a solvent. The PVP fraction was collected, monitored by light absorption at 254 nm. This was freeze-dried to obtain a powder having the same pH 7.1 as the buffer solution.
On the other hand, the untreated PVP had a pH of 3.8.
【0017】透析する場合は、10%PVP溶液を透析
膜中に注入したものを、水を静かに攪拌した大過剰の水
中に浸漬する。2〜3回水を交換しながら一晩(8〜1
2時間程度)以上放置すると、緩衝成分が除去される。
透析膜からPVP溶液を取り出し、凍結乾燥することに
より、ゲル濾過の場合と同様なpHを示すPVP粉末が
得られた。For dialysis, a 10% PVP solution injected into a dialysis membrane is immersed in a large excess of water in which water is gently stirred. Replace the water 2-3 times overnight (8-1
When left for 2 hours or more), the buffer component is removed.
The PVP solution was taken out from the dialysis membrane and freeze-dried to obtain PVP powder having a pH similar to that in the case of gel filtration.
【0018】このようにして得られたPVP粉末を用い
て、酸素電極用電解質ペーストを調製した。電解質ペー
ストの組成は下記の通りであった。 塩化カリウム 1g PVP 1g ペンタノール 5g ここで、後に行うスクリーン印刷のメッシュ径を考慮し
て、塩化カリウムは粒子径10μm以下に粉砕したもの
を用いる。An electrolyte paste for an oxygen electrode was prepared using the PVP powder thus obtained. The composition of the electrolyte paste was as follows. Potassium chloride 1 g PVP 1 g Pentanol 5 g Here, in consideration of the mesh diameter of screen printing performed later, potassium chloride used is pulverized to have a particle diameter of 10 μm or less.
【0019】〔実施例2〕実施例1で調製した電界質ペ
ーストを小型酸素電極の感応部上にスクリーン印刷し、
更にその上からガス透過膜を形成して酸素電極が完成す
る。本発明の小型酸素電極は基本的に下記工程により製
造される。 (a)異方性エッチングによる酸素感応部の溝の形成 (b)真空蒸着による金属薄膜の形成 (c)金属薄膜のエッチングによる電極パターンの形成 (d)酸素感応部確定用のネガ型レジストパターンの形
成 (e)スクリーン印刷による酸素感応部への電解質の充
填 (f)電解質を充填された酸素感応部を覆うガス透過膜
の形成 具体的な製造手順の一例を図1〜16を参照して説明す
る。各図番は下記手順番号に対応する。図には基板上の
小型酸素電極1個分の領域を上から見た平面図で示して
あるが、実際には一枚の基板上に多数の小型酸素電極が
一括して作成される。Example 2 The electrolytic paste prepared in Example 1 was screen-printed on the sensitive part of a small oxygen electrode,
Further, a gas permeable film is formed on it to complete the oxygen electrode. The small oxygen electrode of the present invention is basically manufactured by the following steps. (A) Formation of grooves in oxygen-sensitive portion by anisotropic etching (b) Formation of metal thin film by vacuum deposition (c) Formation of electrode pattern by etching of metal thin film (d) Negative resist pattern for determining oxygen-sensitive portion (E) Filling the oxygen sensitive part with an electrolyte by screen printing (f) Forming a gas permeable film covering the oxygen sensitive part filled with the electrolyte With reference to FIGS. explain. Each drawing number corresponds to the following procedure number. In the figure, a region of one small oxygen electrode on the substrate is shown in a plan view from above, but in reality, a large number of small oxygen electrodes are collectively formed on one substrate.
【0020】手順1:ウェハ洗浄 250〜500μm厚(100)面3インチシリコンウ
ェハ1を用意し、これを過酸化水素とアンモニアの混合
溶液および濃硝酸で良く洗浄した。 Step 1: Wafer cleaning A 250-500 μm thick (100) surface 3-inch silicon wafer 1 was prepared and thoroughly washed with a mixed solution of hydrogen peroxide and ammonia and concentrated nitric acid.
【0021】手順2:SiO2 膜の形成 ウェハ1をウェット熱酸化することにより、その全面に
0.8μm厚のSiO 2 膜2を形成した。[0021]Step 2: SiO 2 film formation By wet thermal oxidation of wafer 1,
0.8 μm thick SiO 2The film 2 was formed.
【0022】手順3:エッチングマスク用フォトレジス
トパターンの形成 ネガ型フォトレジスト(東京応化製OMR−83、粘度
60cP)を使用して、ウェハ上にエッチングマスク用
フォトレジストパターン3を形成した。ウェハ1の裏面
にも同じフォトレジストを塗布し、全体を130℃で3
0分間に渡ってベークした。 Step 3: Photoresist for etching mask
Formation of a photoresist pattern A photoresist pattern 3 for an etching mask was formed on the wafer using a negative photoresist (OMR-83 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd., viscosity 60 cP). Apply the same photoresist to the backside of wafer 1 and apply the same photoresist at 130 ° C for 3
Bake for 0 minutes.
【0023】手順4:SiO2 膜のエッチング(異方性
エッチング用マスクの形成) 50%フッ化水素酸+40%フッ化アンモニウム水溶液
(混合比1:6)にウェハを浸漬し、SiO2 膜2の露
出部分(電解質充填用溝形成予定位置)4Aを除去し
た。更に、濃硝酸+30%過酸化水素水溶液(混合比
2:1)により、フォトレジスト3を除去した。 Step 4: Etching of SiO 2 film (anisotropic
Formation of Etching Mask ) The wafer is dipped in a 50% hydrofluoric acid + 40% ammonium fluoride aqueous solution (mixing ratio 1: 6) to remove the exposed portion of the SiO 2 film 2 (electrolyte filling groove formation planned position) 4A. did. Further, the photoresist 3 was removed with concentrated nitric acid + 30% hydrogen peroxide aqueous solution (mixing ratio 2: 1).
【0024】手順5:ウェハシリコンの異方性エッチン
グ(前記の基本工程(a)) 前手順4でパターニングされたSiO2 膜2をマスクと
して、80℃の35%水酸化カリウム水溶液にてウェハ
シリコン1の異方性エッチングを行い、電解質充填用溝
形成予定位置4Aに深さ300μmのV字状断面の電解
質充填用溝4を2つ掘った。異方性エッチングの完了
後、マスクとして使用したSiO2 膜2を前手順4と同
じ水溶液で除去した。 Step 5: Anisotropic Etching of Wafer Silicon
(The above-mentioned basic step (a)) Using the SiO 2 film 2 patterned in the previous step 4 as a mask, the wafer silicon 1 is anisotropically etched with a 35% potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. to fill the electrolyte. Two electrolyte-filling grooves 4 having a V-shaped cross section having a depth of 300 μm were dug at the planned groove formation position 4A. After the anisotropic etching was completed, the SiO 2 film 2 used as a mask was removed with the same aqueous solution as in the previous procedure 4.
【0025】手順6:絶縁膜となるSiO2 膜の形成 手順1と同様の方法でウェハを洗浄した後、手順2と同
様の条件でウェット熱酸化によりウェハ全面に厚さ0.
8μmのSiO2 絶縁膜5を形成した。 Step 6: Formation of SiO 2 film serving as an insulating film After cleaning the wafer by the same method as in step 1, wet thermal oxidation is performed under the same conditions as in step 2 to obtain a thickness of 0.
An SiO 2 insulating film 5 having a thickness of 8 μm was formed.
【0026】手順7:クロム薄膜および金薄膜の形成
(基本工程(b)) 真空蒸着により、クロム薄膜6(厚さ400Å)とその
上の金薄膜7(厚さ4000Å)とをウェハ全面に形成
した。金薄膜7は後にパターニングされて電極の実質部
分となり、クロム薄膜6は金薄膜7を基板に密着させる
ためのものである。 Step 7: Formation of chromium thin film and gold thin film
(Basic step (b)) A chromium thin film 6 (thickness 400 Å) and a gold thin film 7 (thickness 4000 Å) thereon were formed on the entire surface of the wafer by vacuum evaporation. The gold thin film 7 is later patterned to become a substantial part of the electrode, and the chromium thin film 6 is for adhering the gold thin film 7 to the substrate.
【0027】手順8:電極パターニング用フォトレジス
トの塗布 ウェハ1上にポジ型フォトレジスト8(東京応化製OF
PR−800、20cPまたはOFPR−5000、5
0cP)を滴下し、ウェハ1上にまんべんなく行き渡ら
せた。フォトレジスト8の量は、丁度ウェハ1の周囲ま
で行き渡る程度が好ましい。これを80℃で1日間ポス
トベークした。 Step 8: Photoresist for electrode patterning
Doo positive photo on the application wafer 1 of the resist 8 (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. OF
PR-800, 20cP or OFPR-5000, 5
0 cP) was dripped and spread evenly over the wafer 1. The amount of the photoresist 8 is preferably such that the photoresist 8 reaches the periphery of the wafer 1. This was post-baked at 80 ° C. for 1 day.
【0028】手順9:電極パターニング用フォトレジス
トパターンの形成 アライナにてガラスマスクとのパターン合わせをした
後、露光・現像を行ってフォトレジスト8をパターニン
グした。本実施例のようにポジ型フォトレジストが厚く
塗布されている場合には、一度では感光しないので、露
光・現像サイクルを数回繰り返した。 Step 9: Photoresist for electrode patterning
After forming a pattern with a glass mask using an aligner, a photoresist 8 was patterned by exposure and development. When the positive type photoresist is applied thickly as in this example, the exposure / development cycle was repeated several times because it was not exposed once.
【0029】手順10:金薄膜のエッチング(基本工程
(c)の前半部) ウェハ1を下記組成の金用エッチング液に浸漬し、金薄
膜7の露出部分をエッチングにより除去した。この後、
アセトンによりポジ型フォトレジスト8を除去した。金
用エッチング液組成:4gヨウ化カリウム+1gヨウ素
+40ml水 Step 10: Etching of gold thin film (basic process
( First half of (c)) The wafer 1 was immersed in a gold etching solution having the following composition, and the exposed portion of the gold thin film 7 was removed by etching. After this,
The positive photoresist 8 was removed with acetone. Etching solution composition for gold: 4 g potassium iodide + 1 g iodine + 40 ml water
【0030】手順11:クロム薄膜のエッチング(基本
工程(c))の後半部) ウェハ1を下記組成のクロム用エッチング液に浸漬し、
クロム薄膜6の露出部分をエッチングにより除去した。 クロム用エッチング液組成:0.5g水酸化ナトリウム
+1gフェリシアン化カリウム+4ml水 上記手順10および11により、シリコンウェハ1の表
面を覆うSiO2 絶縁膜5上に、クロム薄膜6の密着用
下層と金薄膜7の電極実質部用上層とから成る電極パタ
ーン(アノード9A、カソード9B)が形成された。図
において、アノードは右端が2つ別れて2つの電解質充
填用溝4内にそれぞれ達しており、左端が外部との電気
的接続用パッド9Apとなっている。また、カソード9
Bは、右端が上記2つの溝4の間の平坦部まで達してお
り、左端が外部との電気的接続用パッド9Bpとなって
いる。後の手順において、2つの溝4とその間の平坦部
に跨がる範囲に電解質組成物を配置して、酸素感応部を
形成することになる。 Step 11: Etching of chromium thin film (basic
The latter half of the step (c))) The wafer 1 is dipped in an etching solution for chromium having the following composition,
The exposed portion of the chromium thin film 6 was removed by etching. Chromium etching liquid composition: 0.5 g sodium hydroxide + 1 g potassium ferricyanide + 4 ml water By the steps 10 and 11, the lower layer for adhesion of the chromium thin film 6 and the gold thin film 7 are formed on the SiO 2 insulating film 5 covering the surface of the silicon wafer 1. An electrode pattern (anode 9A, cathode 9B) consisting of the upper layer for the electrode substantial part of (3) was formed. In the figure, the anode has two right ends separated into the two electrolyte filling grooves 4, and the left end serves as a pad 9Ap for electrical connection with the outside. Also, the cathode 9
B has a right end reaching a flat portion between the two grooves 4 and a left end serving as a pad 9Bp for electrical connection with the outside. In a later procedure, the electrolyte composition is arranged in a range extending over the two grooves 4 and the flat portion between them to form the oxygen sensitive portion.
【0031】手順12:酸素感応部確定用フォトレジス
トパターンの形成(基本工程(d)) 酸素感応部形成予定領域10(2つの溝4およびその間
の平坦部)と、上記パッド部分9Apおよび9Bpの領
域11とを除く基板表面を、ネガ型フォトレジスト12
(東京応化OMR−83、60cP)で被覆した。この
被覆処理は、基板表面にフォトレジスト12を塗布し、
プリベーク後に露光・現像することにより行った。 Step 12: Photoresist for confirming oxygen sensitive part
Pattern formation (basic step (d)) The substrate surface excluding the oxygen sensitive portion formation-scheduled region 10 (two trenches 4 and the flat portion between them) and the region 11 of the pad portions 9Ap and 9Bp is processed with a negative photo Resist 12
(Tokyo Ohka OMR-83, 60 cP). This coating process applies a photoresist 12 to the surface of the substrate,
It was performed by exposing and developing after prebaking.
【0032】手順13:電解質ペーストのスクリーン印
刷(基本工程(e)) 実施例1で調製した電解質ペーストを、酸素感応部形成
予定領域10にスクリーン印刷した。印刷された電解質
ペースト13は、溝4内に充填された部分がアノード9
Aに接触し、溝4間平坦部の乗った部分がカソード9B
に接触して、これら電極と共に酸素感応部を構成する。 Step 13: Screen marking of electrolyte paste
Printing (basic step (e)) The electrolyte paste prepared in Example 1 was screen-printed on the oxygen sensitive portion formation scheduled region 10. In the printed electrolyte paste 13, the portion filled in the groove 4 is the anode 9
The part where the flat part between the grooves 4 is in contact with A is the cathode 9B.
To form an oxygen sensitive part together with these electrodes.
【0033】手順14:パッド領域被覆膜の形成 パッド領域11に熱硬化性剥離塗料(藤倉化成XB−8
01)をスクリーン印刷した後、150℃で10分間加
熱して硬化させて、パッド領域被覆膜14を形成した。 Step 14: Formation of Pad Area Covering Film A thermosetting release coating (Fujikura Kasei XB-8) is formed on the pad area 11.
01) was screen-printed and then heated and cured at 150 ° C. for 10 minutes to form a pad region coating film 14.
【0034】手順15:ガス透過膜の形成(基本工程
(f)) ガス透過膜15を基板全面に被覆した。ガス透過膜15
は、ネガ型フォトレジスト(東京応化OMR−83、6
0cP)をスピンコートして下層とし、その上にシリコ
ーン樹脂(トーレ・ダウコーニング・シリコーンSE9
176)をいスピンコートして上層として形成した2層
構造の膜である。 Step 15: Formation of gas permeable membrane (basic process
(F)) The gas permeable film 15 was coated on the entire surface of the substrate. Gas permeable membrane 15
Is a negative photoresist (Tokyo Ohka OMR-83, 6
0 cP) as a lower layer by spin coating, and a silicone resin (Toray Dow Corning Silicone SE9
176) is spin coated to form an upper layer having a two-layer structure.
【0035】手順16:パッド領域の露出 パッド領域被覆膜14をピンセットで剥離することによ
り、パッド9Apおよび9Bpを含むパッド領域11を
露出させた。以上の手順1〜16により、1枚のシリコ
ンウェハ1上に多数の小型酸素電極が一括して均一に作
製された。これからダイシングソーにより個々の小型酸
素電極をチップとして切り出した。 Step 16: Exposed pad area The pad area coating film 14 was peeled off with tweezers to expose the pad area 11 including the pads 9Ap and 9Bp. By the above procedures 1 to 16, a large number of small oxygen electrodes were collectively and uniformly produced on one silicon wafer 1. From this, each small oxygen electrode was cut out as a chip with a dicing saw.
【0036】本実施例により作製した小型酸素電極の特
性を図17に示す。これは、水中の溶存酸素が飽和して
いる状態に、亜硫酸ナトリウム粉末を添加して、溶存酸
素濃度を瞬時に0にした時の応答曲線である。pHが未
調節のPVPを使用した小型酸素電極は、酸素濃度が0
になっても、その出力電流は0にはならない。一方、本
実施例では、出力電流が0に近づいている。これは、p
Hを調節したため小型酸素電極の動作が安定化したため
であると考えられる。The characteristics of the small-sized oxygen electrode manufactured according to this example are shown in FIG. This is a response curve when the dissolved oxygen concentration is instantly zeroed by adding sodium sulfite powder to the state where the dissolved oxygen in water is saturated. A small oxygen electrode using PVP whose pH is not adjusted has an oxygen concentration of 0.
However, the output current does not become zero. On the other hand, in the present embodiment, the output current approaches 0. This is p
It is considered that this is because the operation of the small oxygen electrode was stabilized by adjusting H.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポリビニルピロリドンのpHを所定値に安定して調節す
ることができる。調節された所定pHのポリビニルピロ
リドンを用いたスクリーン印刷用電解質組成物を小型酸
素電極の酸素感応部に適用することにより、小型酸素電
極の動作特性の安定性を向上させることができる。As described above, according to the present invention,
The pH of polyvinylpyrrolidone can be stably adjusted to a predetermined value. By applying the electrolyte composition for screen printing using polyvinylpyrrolidone having a regulated predetermined pH to the oxygen sensitive part of the small oxygen electrode, the stability of the operating characteristics of the small oxygen electrode can be improved.
【図1】図1は、本発明に従ってpHを調節したポリビ
ニルピロリドンを用いて、1枚のシリコンウェハ上に多
数の小型酸素電極を一括作製する手順の一例を、小型酸
素電極1個分の領域について示す平面図であり、用いる
シリコンウェハを洗浄して用意した段階を示している。FIG. 1 shows an example of a procedure for collectively producing a large number of small oxygen electrodes on a single silicon wafer using polyvinylpyrrolidone whose pH is adjusted according to the present invention. FIG. 3 is a plan view showing the above, showing a stage where a silicon wafer to be used is cleaned and prepared.
【図2】図2は、本発明に従って図1のウェハ表面にS
iO2 膜を形成した段階を示す平面図である。2 is a schematic diagram of S on the wafer surface of FIG. 1 in accordance with the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a stage where an iO 2 film is formed.
【図3】図3は、本発明に従ってエッチングマスク用フ
ォトレジストパターンを形成した段階を示す平面図であ
るFIG. 3 is a plan view showing a step of forming a photoresist pattern for an etching mask according to the present invention.
【図4】図4は、本発明に従ってSiO2 膜をエッチン
グした段階を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a step of etching a SiO 2 film according to the present invention.
【図5】図5は、本発明に従ってウェハシリコンを異方
性エッチングした段階を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a step in which wafer silicon is anisotropically etched according to the present invention.
【図6】図6は、本発明に従って絶縁膜用SiO2 膜を
形成した段階を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a stage in which an insulating film SiO 2 film is formed according to the present invention.
【図7】図7は、本発明に従ってクロム薄膜および金薄
膜を形成した段階を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a step of forming a chromium thin film and a gold thin film according to the present invention.
【図8】図8は、本発明に従って電極パターニング用フ
ォトレジストを塗布した段階を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a step of applying a photoresist for electrode patterning according to the present invention.
【図9】図9は、本発明に従って図8のフォトレジスト
を露光・現像して電極パターニング用フォトレジストパ
ターンを形成した段階を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a step of forming a photoresist pattern for electrode patterning by exposing and developing the photoresist of FIG. 8 according to the present invention.
【図10】図10は、本発明に従って金薄膜をエッチン
グした段階を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a step of etching a gold thin film according to the present invention.
【図11】図11は、本発明に従ってクロム薄膜をエッ
チングした段階を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a step of etching a chromium thin film according to the present invention.
【図12】図12は、本発明に従って酸素感応部確定用
フォトレジストパターンを形成した段階を示す平面図で
ある。FIG. 12 is a plan view showing a step of forming a photoresist pattern for defining an oxygen sensitive portion according to the present invention.
【図13】図13は、本発明に従って電解質ペーストを
スクリーン印刷した段階を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a stage in which an electrolyte paste is screen-printed according to the present invention.
【図14】図14は、本発明に従ってパッド領域被覆膜
を形成した段階を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing a step of forming a pad region coating film according to the present invention.
【図15】図15は、本発明に従ってガス透過膜を形成
した段階を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing a step of forming a gas permeable film according to the present invention.
【図16】図16は、本発明に従ってパッド領域を露出
させた段階を示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a step of exposing a pad region according to the present invention.
【図17】図17は、本発明にしたがって作製した小型
酵素電極の特性を従来例と比較して示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing characteristics of a small enzyme electrode produced according to the present invention in comparison with a conventional example.
1…シリコンウェハ 2…SiO2 膜 3…エッチングマスク用フォトレジストパターン 4…電解質充填用溝 5…絶縁膜用SiO2 膜 6…クロム薄膜 7…金薄膜 8…電極パターニング用フォトレジストパターン 9A…アノード 9B…カソード 9Ap…アノード9Aのパッド 9Bp…カソード9Bのパッド 10…酸素感応部形成予定領域 11…パッド領域 12…酸素感応部確定用フォトレジストパターン 13…スクリーン印刷された電解質ペースト 14…パッド領域被覆膜 15…ガス透過膜1 ... Silicon wafer 2 ... SiO 2 film 3 ... Etching mask photoresist pattern 4 ... Electrolyte filling groove 5 ... Insulating film SiO 2 film 6 ... Chromium thin film 7 ... Gold thin film 8 ... Electrode patterning photoresist pattern 9A ... Anode 9B ... Cathode 9Ap ... Anode 9A pad 9Bp ... Cathode 9B pad 10 ... Oxygen sensitive part formation planned region 11 ... Pad region 12 ... Oxygen sensitive part defining photoresist pattern 13 ... Screen-printed electrolyte paste 14 ... Pad region covered Covering film 15 ... Gas permeable film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 ポリビニルピロリドンのpH調節方法およびそれにより調節されたpHを有するポリビニルピロ リドンおよびそれを含有するスクリーン印刷用電解質組成物およびこの組成物を用いた酸素電極 およびその製造方法 ─────────────────────────────────────────────────── ───Continued from the front page (54) Title of the invention: Method for adjusting pH of polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone having pH adjusted by the method, electrolyte composition for screen printing containing the same and use of this composition Oxygen electrode and manufacturing method thereof
Claims (6)
衝液中に溶解した後、得られた溶液から上記緩衝液成分
を除去することを特徴とするポリビニルピロリドンのp
H調節方法。1. A polyvinylpyrrolidone p which comprises dissolving polyvinylpyrrolidone in a buffer solution having a predetermined pH value and then removing the above-mentioned buffer solution components from the solution.
H adjustment method.
は透析により行うことを特徴とする請求項1記載のポリ
ビニルピロリドンのpH調節方法。2. The method for adjusting pH of polyvinylpyrrolidone according to claim 1, wherein the buffer solution is removed by gel filtration or dialysis.
節された所定のpH値を有することを特徴とするポリビ
ニルピロリドン。3. A polyvinylpyrrolidone having a predetermined pH value adjusted by the method according to claim 1.
ロリドンの有機溶媒溶液中に、スクリーン印刷用メッシ
ュを通過し得る微細粉末状の無機塩を電解質成分として
分散させたことを特徴とするスクリーン印刷用電解質組
成物。4. A screen printing, characterized in that a fine powdery inorganic salt capable of passing through a screen printing mesh is dispersed as an electrolyte component in the organic solvent solution of polyvinylpyrrolidone having a predetermined pH according to claim 3. Electrolyte composition.
組成物を、スクリーン印刷により酸素感応部に充填する
ことを特徴とする小型酸素電極の製造方法。5. A method for producing a small-sized oxygen electrode, which comprises filling the oxygen-sensitive portion with the electrolyte composition for screen printing according to claim 4 by screen printing.
組成物が、スクリーン印刷により充填されて成る酸素感
応部を有することを特徴とする小型酸素電極。6. A small-sized oxygen electrode, comprising an oxygen-sensitive part formed by filling the electrolytic composition for screen printing according to claim 4 by screen printing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4032124A JPH05230142A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Adjustment of ph of polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl pyrrolidone having ph adjusted with same and screen printing electrolyte composition containing the same and oxygen electrode using the composition and its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4032124A JPH05230142A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Adjustment of ph of polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl pyrrolidone having ph adjusted with same and screen printing electrolyte composition containing the same and oxygen electrode using the composition and its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05230142A true JPH05230142A (en) | 1993-09-07 |
Family
ID=12350138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4032124A Withdrawn JPH05230142A (en) | 1992-02-19 | 1992-02-19 | Adjustment of ph of polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl pyrrolidone having ph adjusted with same and screen printing electrolyte composition containing the same and oxygen electrode using the composition and its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05230142A (en) |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4032124A patent/JPH05230142A/en not_active Withdrawn
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