感测片电极制作与涂层工艺

在各类电子器件（如传感器、柔性电路等）的制作流程中，基材准备、电极制作与涂层工艺是奠定器件性能、稳定性及使用寿命的核心环节，三者需紧密衔接、严格把控参数，以确保最终产品满足使用需求。

基材作为器件的基础承载结构，不仅需为后续电极与功能层提供稳定支撑，还需适配加工过程中的物理、化学环境，其性能直接影响器件的整体可靠性。

PET（聚对苯二甲酸乙二酯）：作为柔性基材的主流选择，具备优异的力学韧性，可承受一定程度的弯曲与折叠，且轻量化、耐多数常规化学试剂腐蚀；同时具有较好的尺寸稳定性，在中低温加工环境下不易发生形变，适合用于柔性电子、便携式器件等场景。

PVC（聚氯乙烯）：成本经济性突出，加工成型难度低，可通过裁剪、冲压等方式快速制成不同形状的基板；但其耐高温性较弱，长期使用温度需控制在 60℃以下，且绝缘性能略逊于 PET，更适用于对成本敏感、使用环境温和的非高精度器件。

陶瓷基板：拥有极高的绝缘强度与导热性能，能耐受高温（通常可承受 500℃以上）与剧烈温度变化，且表面平整度极佳；不过材质较脆、重量较大，主要用于高功率器件、高温工作环境下的精密电子元件，如工业检测传感器、功率模块等。

绝缘性：基材体积电阻率需不低于 10¹²Ω・cm，避免因漏电导致电极间信号干扰或功能失效，尤其在高精度检测类器件中，绝缘性不足会直接影响数据准确性。

表面平整度：表面粗糙度（Ra）需控制在 0.5μm 以内，若存在凸起、凹陷或划痕，会导致后续涂层厚度不均、导电层断裂，甚至引发电极短路；部分高精度场景需通过抛光处理进一步提升表面光洁度。

加工耐受性：需能承受后续印刷时的机械压力（通常为 0.1-0.5MPa）、烘烤固化的高温（100-150℃）及涂层材料的化学浸润，不会出现开裂、变形、溶解或材质老化等问题。

电极是器件实现电信号传输、能量转换或信号检测的核心功能层，需根据器件用途选择适配的导电材料，确保导电性、稳定性及与基材 / 功能层的兼容性。

1. 碳墨（Carbon ink）

核心用途：作为工作电极与对电极的首选材料，适用于多数常规电子器件与传感器。
优势特性：导电性稳定（体积电阻率通常为 10⁻²-10⁻³Ω・cm），成本低廉且化学惰性强，不易与后续功能层（如敏感膜、电解液）发生反应；墨料中碳颗粒的粒径（一般为 50-200nm）与分散性可调控，能通过调整配方适配不同涂覆工艺，形成均匀的导电层。
适用场景：环境检测传感器、柔性电路的信号传输电极、低成本电子标签等。

2. 银 / 氯化银墨（Ag/AgCl ink）

核心用途：专门作为参考电极材料，是电位检测类器件（如 pH 传感器、离子传感器）的关键组件。
优势特性：具备极强的电位稳定性，在常温常压下能提供恒定的基准电位（标准状态下约为 0.222V vs 标准氢电极），可精准校准工作电极的电位信号，减少检测误差；墨料中银与氯化银的摩尔比需严格控制在 1:1 左右，且需添加粘结剂提升与基材的附着力，避免使用过程中脱落。
注意事项：需在干燥、避光环境下储存，防止银成分氧化或氯化银吸潮失效，影响电位稳定性。

3. 金 / 铂墨

核心用途：用于对灵敏度、生物相容性有高要求的特殊场景，作为工作电极或对电极。
优势特性：导电性优异（金的体积电阻率约为 2.4×10⁻⁸Ω・cm，铂约为 10.6×10⁻⁸Ω・cm），能降低电极阻抗，提升信号响应速度与检测灵敏度；同时具备极佳的生物相容性，与生物组织、体液接触时不会引发免疫反应或毒性，且耐腐蚀性强，可长期浸泡在电解液或生物样本中使用。
适用场景：生物传感器（如血糖检测、细胞电位监测器件）、高精度电化学分析仪器的核心电极。

涂层工艺是将导电材料精准转化为电极结构的关键步骤，需通过合理选择涂覆方式、控制固化条件与多层叠加顺序，确保电极的导电性、结构完整性及层间绝缘性。

工作原理：利用超声波振动（频率通常为 20-100kHz）使导电墨料雾化成微米级液滴，再通过高压气流将雾化墨料精准喷射至基材表面，形成均匀的湿膜；相较于传统刮刀涂覆、丝网印刷，超声波涂覆能实现更精细的厚度控制（湿膜厚度可控制在 5-50μm），且墨料利用率高（达 90% 以上），不易产生气泡、针孔等缺陷。
关键参数：需根据墨料粘度（通常控制在 10-100cP）调整超声功率与喷射压力，粘度较高时需提升超声功率以确保雾化效果；涂覆速度需与基材传输速度匹配（一般为 0.5-2m/min），避免出现涂层重叠或空缺，确保电极图案的精准度。

作用目的：通过高温加热使导电墨料中的溶剂挥发，同时促使导电颗粒（如碳、银）紧密结合，形成稳定的固态导电层，提升导电性与附着力。
工艺参数：固化温度需严格控制在 100-150℃，温度过低会导致溶剂残留，使导电层电阻率升高、附着力下降；温度过高则可能导致基材变形（如 PET 基材超过 150℃易软化）或导电材料氧化（如银墨高温下易生成氧化银，降低导电性）。固化时间通常为 30-60 分钟，具体需根据涂层厚度调整，厚膜需延长时间以确保溶剂充分挥发。
辅助措施：部分对氧化敏感的墨料（如铂墨）需在惰性气体（如氮气、氩气）氛围下固化，防止金属颗粒氧化；固化后需冷却至室温再进行后续操作，避免热应力导致涂层开裂。

叠加顺序：需遵循 “功能优先、精准定位” 原则，通常先涂覆工作电极（核心反应区，需精准对应器件的检测或信号采集区域），待其固化后再涂覆参考电极（需靠近工作电极，缩短电位检测路径，减少信号损耗），最后涂覆对电极（形成电流回路，需与工作电极保持一定间距，避免短路）。
绝缘层处理：若器件存在多组电极或需隔绝外部环境，需在电极层固化后涂覆绝缘层（常用材料为环氧树脂、聚酰亚胺等）；绝缘层需覆盖非电极区域，仅暴露电极的工作端面，涂覆后需在 80-120℃下二次固化，确保绝缘性能与附着力。
层间控制：多层涂覆过程中需保证各层的对齐精度（偏差需小于 10μm），可通过基材定位标记或视觉对准系统实现；相邻层固化后需进行表面清洁，去除残留杂质，防止层间结合不良或短路。

关于驰飞

驰飞的解决方案是环保、高效和高度可靠的，可大幅减少过量喷涂，节省原材料，并提高均一性、转移效率、均匀性和减少排放。为企业提供围绕功能涂层的全套解决方案及长期技术支持，保证客户涂层稳定量产；针对特殊器械涂层需求，提供涂层定制研发服务；提供各类涂层代工服务。

杭州驰飞是超声镀膜系统开发商和制造商，产品主要应用于燃料电池质子交换膜喷涂、薄膜太阳能电池、钙钛矿、微电子、半导体、纳米新材料、玻璃镀膜、生物医疗、纺织品等领域。