[发明专利]一种高精度叉指电极、其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高精度叉指电极、其制备方法和应用。本发明采用半导体薄膜工艺，采用磁控溅射方式在绝缘基体上加工金属薄膜，光刻叉指电极线路图案，显影曝光形成图形线路，蚀刻底层形成电极线路；去胶膜后即得所述高精度叉指电极。高精度叉指电极线宽线距为1～40μm，拥有导电内层和反应层，可用于生物分子检测，具体可用于制备电化学免疫传感器。

技术领域

本发明属于电化学传感器领域，涉及一种高精度叉指电极、其制备方法和应用。

背景技术

叉指电极是指状或梳状的面内有周期性图案的电极，它是通过电化学工艺加工获得的超精细电路。作为电信号传输核心部件，广泛应用于生物医疗检测、环境在线监测，食品安全检测，安全监测等重要领域。

近年来随着工业4.0和物联网的迅速发展，新兴工业和其他行业对传感器的需求越来越多，而叉指电极作为传感器的核心部件之一越来越受到社会的关注，如何提高叉指电极的可靠性，直接关系到各类传感器的技术水平，这也成为电子信息行业的行业共性难题。

国内外通常采用氮化铝或氧化铝作为基体进行叉指电极的设计开发，根据不同的叉指电极用途进行选择和设计，目前在气体检测、微生物检测等领域都得到了应用，但在叉指电极可靠性、精度方面，不同企业采用不同的加工工艺，性能指标相差较大、产品制程不良率较高，这也成为目前叉指电极行业面对的主要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高精度叉指电极、其制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高精度叉指电极，包括绝缘基体、导电内层和反应层，其中绝缘基体表面设有导电内层，导电内层外表面设有反应层。

本发明提供的高精度叉指电极的绝缘基体为硅基、陶瓷、玻璃等非金属材料中的任一种。

优选地，绝缘基材为硅基，其表面修饰二氧化硅保护层。

本发明提供的高精度叉指电极的导电内层的厚度为20～50nm，导电内层为Cr、Ti、Ni中的一种形成的金属或其中至少两种形成的合金构成。

本发明提供的高精度叉指电极的反应层的厚度为100nm，反应层为Au、Ag、Pt中的一种。

本发明提供的高精度叉指电极的线宽线距为1～40μm。

本发明还提供了-种高精度叉指电极的制备方法，具体包括如下工序：

在所述绝缘基体上依次磁控溅射所述导电内层和所述反应层，机械旋涂光刻胶；显影曝光形成图形线路，蚀刻底层形成电极线路；去胶膜后即得所述高精度叉指电极。

其中磁控溅射所述导电内层方法具体为：溅射靶材为金属，靶材直径为15～25mm，厚度为2～5mm；靶材与绝缘基体的距离为10～15cm；所述磁控溅射功率为180～200W，溅射气压为1～3Pa，溅射时间为5～15min；

其中磁控溅射所述反应层方法具体为：溅射靶材为金属，靶材直径为20～30mm，厚度为2～5mm；靶材与绝缘基体的距离为10～15cm；所述磁控溅射功率为200～250W，溅射气压为3～5Pa，溅射时间为15～25min。

绝缘基体上无法直接进行电镀加工，需要通过磁控溅射，另-方面，也可以缓解绝缘基底和导电金属层两者之间的热应力不匹配问题。

采用磁控溅射法，可以在任意的绝缘基层(包括但不限于陶瓷、玻璃、高分子聚合物)上形成过渡金属层，并进一步的附着上金属、蚀刻出电极层。本发明对磁控溅射的参数进行优化，提高电极层与绝缘基层的稳定性，避免由于多孔金属层的存在导致电极层两侧受力不均而容易与绝缘基体分离的问题。