[发明专利]基于MEMS的ORP传感芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感芯片，尤其涉及基于MEMS的ORP传感芯片及其制 造方法。

背景技术

氧化还原电位(Oxidation-ReductionPotential,ORP)用来反映水溶液 中所有物质表现出来的宏观氧化-还原性，用Eh表示，单位为mV。氧化 还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液 显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。这一指标虽然不能 作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但有助于了解水体的电化学特 征，分析水体的性质，是一项综合性指标。ORP传感芯片目前主要用于测 量游泳池水、矿泉水及饮用水的杀菌消毒效果，因为水中的大肠菌的杀菌 效率与氧化还原电位有关，因此一定的ORP值可以表示出水体的含菌量 程度。另外，ORP传感芯片也用于特殊水质(如氧化性水、碱性离子水) 的氧化还原特性的测量。

目前传统的ORP传感芯片都采用铂片作为工作电极，银-氯化银丝作 为参比电极，且银-氯化银丝浸泡在饱和氯化钾溶液中用来保证参比电极的 长期稳定工作，但由于饱和氯化钾的泄漏问题，需要定期补充氯化钾。目 前传统的ORP传感芯片尺寸大、价格昂贵、维护成本较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供基于MEMS的ORP传感芯片及其制造方法。

(二)技术方案

根据本发明的第一方面，提供一种基于MEMS的ORP传感芯片，包 括衬底1、工作电极2、工作电极引线3、参比电极4、参比电极引线5、 封装胶条6、固态电解质7和离子导通层8，

其中，工作电极2、工作电极引线3、参比电极4和参比电极引线5 位于衬底1的表面上，工作电极2与工作电极引线3相连，参比电极4与 参比电极引线5相连；封装胶条6覆盖于工作电极2和参比电极4的表面， 且在工作电极2的上端和参比电极4上端各具有一个开口；固态电解质7 置于封装胶条6的位于参比电极4上端的开口中，离子导通层8覆盖在封 装胶条6的位于参比电极4上端的开口上，将固态电解质7密封。

优选地，固态电解质7的材质为饱和氯化钾溶液与琼脂的混合物，固 化后呈固态。

优选地，离子导通层8的材质为环氧胶，固化后呈固态。

优选地，封装胶条6的材质为能够图形化的聚合物。

优选地，工作电极2的材质为金或铂。

优选地，工作电极引线3的材质可为铝、铜、金、铂中的至少一种。

优选地，参比电极4的材质为银。

优选地，参比电极引线5的材质为铝、铜、金、铂中的至少一种。

优选地，衬底1的材质为表面不导电的材料。

根据本发明的第二方面，提供一种基于MEMS的ORP传感芯片的制 造方法，所述ORP传感芯片包括衬底1、工作电极2、工作电极引线3、 参比电极4、参比电极引线5、封装胶条6、固态电解质7和离子导通层8， 所述方法包括以下步骤：

在清洁的衬底1表面采用溅射法或蒸发-剥离法制备参比电极4；

掩膜保护参比电极4与参比电极引线5的连接处，并将参比电极4浸 入饱和氯化铁溶液中浸泡2-5小时；

在衬底1表面分别沉积并剥离制备工作电极2、工作电极引线3和参 比电极引线5；

在制备好工作电极2、工作电极引线3、参比电极4和参比电极引线5 的衬底1表面旋涂并光刻能够图形化的胶，在光刻胶中位于工作电极2和 参比电极4表面的位置形成两个开口，以制备封装胶条6；

将饱和氯化钾溶液与琼脂混合并加热，形成溶胶，注入到封装胶条6 的参比电极4上方的开口中，自然冷却后形成固态电解质7；以及

在封装胶条6上位于参比电极4上方的开口外涂覆环氧胶，自然冷却 完成固化以制备离子导通层8，将固态电解质7封闭到所述开口中。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明的传感芯片采用MEMS微加工技术制备而成，具有体积小、 可大批量制造的特点，成本较低。由于采用固态饱和氯化钾琼脂作为电解 质，可以避免定期的电解质补充过程，可长期使用。该ORP传感芯片可 与便携式设备(如手机)相集成，形成便携式检测系统；也可以集成在微 小型仪器中，实现连续在线监测。

附图说明