一种电化学检测电极的集成线路板结构及其制作方法与流程

1.本发明涉及电化学检测电极集成技术领域，尤其涉及一种电化学检测电极的集成线路板结构及其制作方法。


背景技术：

2.微流控检测技术一般具有样品消耗少、检测速度快、操作简便、多功能集成、体积小和便于携带等优点，因此特别适合发展床旁(poct)诊断，具有简化诊断流程、提高医疗检测效率和检测灵敏度等巨大潜力。基于直立石墨烯新材料的检测电极可满足更高检测灵敏度的技术要求，但全陶瓷的直立石墨烯电极无法跟检测设备结合且成本高，所以有必要将直立石墨烯电极芯片化和集成化，结合微流控技术以满足于更高灵敏度和更高检测限的要求。
3.因此，如何设计一种电化学检测电极的集成线路板结构，以满足芯片化及集成化的设计需求，促进其在微流控设备中的封装应用，是现阶段本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决以上存在的技术问题，本发明提供一种电化学检测电极的集成线路板结构及其制备方法。
5.本发明的技术方案具体如下：首先，本发明提供了一种电化学检测电极的集成线路板结构，包括上下连接到一起的第一基板和第二基板，
6.所述第一基板上设有若干开窗孔，所述第二基板上对应每一所述开窗孔的位置均设有一个或多个连接端，其中每一所述连接端内设有至少两个引脚；
7.每一所述连接端上方连接固定有一个或多个电极芯片，所述电极芯片容置安装于所述开窗孔内，并通过所述引脚与所述第二基板上的线路电连接；
8.所述电极芯片封装后，其上表面与所述第一基板的上表面的高度差小于0.1mm。
9.进一步地，每一所述连接端包括多个焊盘，其中至少两个焊盘内各设有一引脚。
10.进一步地，所述第二基板上的线路设于所述第二基板的背面，所述第二基板上设有若干通孔，每一所述通孔内设有导电金属，所述导电金属形成所述引脚。
11.进一步地，所述焊盘的数量为2-6，所述焊盘表面设有抗氧化保护层。
12.进一步地，所述焊盘和所述引脚均为黄铜材质，所述抗氧化保护层为锡层，所述电极芯片通过导电胶或锡回流焊连接于所述引脚上。
13.进一步地，所述第一基板和所述第二基板均为玻纤板、陶瓷板、玻璃板等非导电材质板材，所述第一基板和所述第二基板的厚度为0.2-0.3mm。
14.进一步地，所述电极芯片的数量为1-40，所述电极芯片为直立石墨烯电极芯片，所述直立石墨烯电极芯片的上表面与所述第一基板的上表面相平齐，所述直立石墨烯电极芯片上设有一个或多个直立石墨烯电极。
15.进一步地，每一所述直立石墨烯电极包括基材层和直立石墨烯层，所述石墨烯电极层通过晶体生长工艺生长于所述基材层上，所述基材层为陶瓷基材、玻璃基层、硅基材等中的一种或多种。
16.其次，本发明还提供一种以上所述的电化学检测电极的集成线路板结构的制作方法，包括以下步骤：
17.s10、提供一第一基板，并在所述第一基板上形成一若干一通孔；
18.s20、提供一第二基板，在第二基板的对应每一所述开窗孔的位置形成若干通孔，至少一通孔内沉铜；
19.s30、所述第二基板的正面电镀铜层、蚀刻掉多余铜层，形成多个连接端；
20.s40、所述第二基板的背面电镀铜层、蚀刻出线路；
21.s50、将所述第一基板的每一开窗孔与所述第二基板的每一连接端对位，然后压合在一起。
22.s60、将每一电极芯片通过导电胶或回流焊固定于连接端上，形成与所述第二基板上线路的电连接。
23.进一步地，步骤s10和s20形成开窗孔和通孔后，还包括除胶渣步骤。
24.进一步地，步骤s60中在加热固化前，还包括在所述电极芯片与所述开窗孔的连接处涂覆绝缘油密封胶。
25.采用上述方案，本发明提供一种电化学检测电极的集成线路板结构，其具有以下有益效果：
26.(1)本发明的电极芯片封装于线路板上后，其上表面与第一基板的上表面的高度差小于0.1mm，优选为平齐，该设计提高了电极芯片与线路板装配的紧凑性，满足了微流控检测技术的装配需求。
27.(2)集成线路板为双层板设计，通过第二基板上的引脚将线路与电极芯片进行连接，减少了电极芯片的面积和实现了芯片的电连接，有利于设备检测电极的芯片化和集成化。
28.(3)该电化学检测电极的集成线路板结构制作方法易于构建，易于批量生产，可根据需求集成化多个电极芯片及在一个芯片上集成化多个电化学检测电极，满足不同的集成化检测需求。
附图说明
29.图1为本发明的电化学检测电极的第一基板的正面及侧面示意图。
30.图2为本发明的电化学检测电极的第二基板的正面及侧面示意图。
31.图3为本发明的电化学检测电极的第二基板的背面示意图。
32.图4为本发明的电极芯片封装于线路板上后沿图3中a-a线剖切的剖面示意图。
33.附图中的标号：
34.第一基板10、第二基板20、开窗孔11、连接端21、焊盘211、引脚22、电极芯片12、引脚22、导电胶30、绝缘油密封胶40
具体实施方式
35.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
36.如图1-4所示，为本发明的一种电化学检测电极的集成线路板结构包括上下连接到一起的第一基板10和第二基板20，该第一基板10和第二基板20均为玻纤板、陶瓷板或玻璃板等非导电材质板材，其厚度为0.2-0.3mm。通过压合连接在一起。所述第一基板10上设有一开窗孔11，所述第二基板20上对应所述开窗孔11的位置设有一连接端21，所述连接端21包括多个焊盘211，所述焊盘数量为2-6，至少有两个焊盘211内各设有引脚22。本实施例中每一连接端21中有6个焊盘211，其中有3个焊盘211内各设有1个引脚22，用于连接三电极，也可设有两个引脚，用于连接两电极。所述连接端21上方连接固定有一电极芯片12，所述电极芯片12容置安装于所述开窗孔11内，所述引脚22一端连接至上方的电极芯片12的引脚121上，另一端与所述第二基板20上的线路23电连接，实现线路的导通。所述电极芯片12封装后，其上表面与所述第一基板10的上表面的高度差小于0.1mm，优选的所述电极芯片12封装后，其上表面与所述抵压基板10的上表面相平齐。本发明的集成线路板为双层板设计，其在上层的第一基板10上进行挖孔形成开窗孔11，将电极芯片12封装于该开窗孔11内，电极芯片12的厚度部分或全部被所述开窗孔11所容纳，使得所述电极芯片12的上表面与所述第一基板10的上表面具有一可忽略的高度差或相平齐，该设计实现了检测电极微型化、集成化，其可以与微流控技术相结合，解决了现阶段的检测电极的线路板无法满足微流控设备安装需求的问题。
37.另外，可以预见的，所述第一基板10上还可以设置多个开窗孔11，每一开窗孔11内封装多个电极芯片12，相应的第二基板20上设置多个连接端21，与每一电极芯片12相连接，即：可按需求集成化一定数量的电极芯片，最多可在所述集成线路板结构上集成化40个电极芯片，满足多种检测的集成化需求。另外，每一电极芯片12上还可以集成化多个电化学检测电极，实现芯片的微型化集成化设计，更好地满足多指标微流控检测需求。
38.优选的，每一所述焊盘211表面还设有抗氧化保护层，该抗氧化保护层为锡金属层。所述第二基板20上的线路设于所述第二基板20的背面，所述第二基板20上设有若干通孔(未标示)，每一所述通孔内设有导电金属，所述导电金属形成所述引脚22，本实施例中所述导电金属为黄铜，通过在所述通孔内沉铜形成所述引脚22，所述引脚22起到连通电极芯片12和线路的作用。
39.优选的，如图4所示，本实施例中，通过点胶设备点导电胶30，将所述电极芯片12与所述引脚22连接固定在一起。
40.优选的，所述电极芯片12为直立石墨烯电极芯片，即所述电极芯片12上集成有一个或多个直立石墨烯电极，芯片的厚度与所述第一基板10的厚度相近，封装后所述直立石墨烯电极芯片的上表面与所述第一基板10的上表面相平齐。且利用直立石墨烯电极芯片用于检测，灵敏度高、重复性好、体积小，更好地满足微流控检测设备的多样化要求。优选的，本实施例中每一所述直立石墨烯电极包括基材层和石墨烯电极层，所述石墨烯电极层通过晶体生长工艺生长于所述基材层上，所述基材层为陶瓷基材、玻璃基层或硅基材等中的一种或多种。
41.本发明还提供一种电化学检测电极的集成线路板结构的制作方法，其包括以下步骤：
42.s10、提供一第一基板10，该基板为玻纤板或其他板材，在所述第一基板10上打孔，可以采用机械钻孔、激光打孔、辐射轰击或化学反应至孔等形成若干开窗孔11。所述开窗孔11可根据需求，设置一个或多个。每一所述开窗孔11与待封装的电极芯片12的尺寸相对应，每一所述开窗孔11内可容置一个或多个所述电极芯片12，满足多种检测设备的集成需求。
43.s20、提供一第二基板20，该基板也为玻纤板或其他板材，在第二基板20的对应每一所述开窗孔11的位置形成若干个通孔，若干个通孔内均沉铜，形成所述引脚22。可根据电极芯片12的种类以及每一开窗孔11内封装的芯片12数量等，确定通孔及所述引脚22的个数，方便后续对电极芯片12的封装连接。
44.s30、所述第二基板20的正面电镀铜层、喷锡，使用感光菲林对目标线路板部位做曝光处理，然后显像，蚀刻掉多余的铜层和锡层，形成多个连接端21。蚀刻形成的多个连接端21表面具有锡层，起到抗氧化作用。本实施例中设有一连接端，该连接端包括6个焊盘211，其中三个焊盘211内均设有引脚22，也可以根据电极芯片12的规格和要求设置其他数量的焊盘211和引脚22，都应属于本发明的保护范围。同理，可在第二基板20上设置多个连接端21，相应的第一基板10内集成化封装多个(一般为40个以内)不同种类的电极芯片12，以满足多种检测需求，提高检测设备的集成化。
45.s40、所述第二基板20的背面电镀铜层、喷锡，使用感光菲林对目标线路板部位做曝光处理，然后显像，蚀刻出目标线路的形貌，同样线路表面的锡层也起到抗氧化作用。
46.s50、将所述第一基板10的每一开窗孔11与所述第二基板20的一个或多个连接端21精准对位，然后压合在一起，还可以根据需求在线路表面和每一通孔内喷阻焊油墨或在基板表面丝印标记。
47.s60、第一基板10和第二基板20压合完成后，将每一电极芯片12的引脚121通过导电胶30贴附固定于连接端21上方的开窗孔11内，使电极芯片12与引脚22电连接。具体的，可以采用点胶设备或手动点胶，在每一引脚22上点导电胶30，然后将电极芯片12对位后放置于开窗孔11内，键合后，在电极芯片12与开窗孔11的连接处涂绝缘油密封胶40，然后加热固化，即完成对电极芯片12的封装。在另外的实施例中，也可以通过回流焊等方式将所述电极芯片固定于一个或多个连接端上。
48.其中，电极芯片12的厚度与第一基板10的厚度差在0.1mm内，使得封装后的电极芯片12与第一基板10的上表面基本平齐或平齐，实现集成线路板的微型化和集成化设计，可满足新型的微流控检测设备的安装需求。
49.其中值得注意的是，本发明的制作方法中，先对第一基板10进行打孔，再在第二基板20的相应位置形成连接端；或先对所述第二基板20进行设计形成连接端，再对第一基板10相应位置进行打孔，最后对第一基板10和第二基板20进行压合连接，以上两种步骤均可实现本发明的电化学检测电极的集成线路板结构的制作，并无前后顺序之分，两种操作均应属于本发明的保护范围。
50.本发明的电化学检测电极的集成线路板结构的制作方法，制作简单、操作方便、大大提高了石墨烯电化学检测电极的芯片化和集成线路板结构的集成度，使其性能得到大大提高，满足更多微型化、精准化检测设备的检测需求。
51.本发明的电化学检测电极的集成线路板结构的制作方法及该集成线路板，将电极芯片嵌设封装于线路板中，实现了电极芯片化及电极芯片的电连接，同时对电极芯片起到
一定的保护作用，提高了检测电极的稳定性，同时在装配使用中，仅需考虑线路板厚度即可，大大提高了电化学检测电极的集成线路板结构的紧凑性和集成化，促进了其与微流控检测技术的结合，值得大力推广使用。
52.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。