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KR101135375B1 - 센서용 반투과성 막을 형성하는 광중합 가능한 실리콘 재료 - Google Patents

센서용 반투과성 막을 형성하는 광중합 가능한 실리콘 재료 Download PDF

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KR101135375B1
KR101135375B1 KR1020077003199A KR20077003199A KR101135375B1 KR 101135375 B1 KR101135375 B1 KR 101135375B1 KR 1020077003199 A KR1020077003199 A KR 1020077003199A KR 20077003199 A KR20077003199 A KR 20077003199A KR 101135375 B1 KR101135375 B1 KR 101135375B1
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film
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KR1020077003199A
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제프리 브루스 가드너
신나 마그수디
브라이언 로버트 하크니스
Original Assignee
다우 코닝 코포레이션
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Publication date
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Abstract

본 발명은
광패턴화 가능한 실리콘 조성물을 검출장치에서 표면에 도포시켜 막을 형성하는 단계(1),
상기 막을 포토레지스트를 사용하지 않고 광마스크를 통하여 방사선에 노출시켜 노출된 막을 생성함을 포함하는 방법으로 상기 막을 광패턴화하는 단계(2) 및
노출되지 않은 막의 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 막을 형성하고, 검출장치의 예정된 영역을 피복하는 분석물 감쇠층 또는 선택투과 층을 형성하는 단계(3)을 포함하는 방법에 관한 것이다.
광패턴화 가능한 실리콘 조성물, 검출장치, 포토레지스트, 광마스크, 방사선, 분석물 감쇠층, 선택투과 층

Description

센서용 반투과성 막을 형성하는 광중합 가능한 실리콘 재료{Photopolymerizable silicone materials forming semipermeable membranes for sensor applications}
삭제
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 35 U.S.C. §119 (e)하에 2004년 8월 11일에 출원된 미국 가특허원 제60/600,449호에 대한 우선권을 주장한다. 미국 가특허원 제60/600,449호는 본원에 참고로 인용된다.
기술 분야
본원은 검출장치에서 선택투과 층(permselective layer)과 분석물 감쇠층(analyte attenuation layer)으로서 유용한 반투과성 막을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 반투과성 막을 포함하는 검출장치에 관한 것이다.
배경
박막 실리콘 고무 및 실리콘 유기 공중합체는 표준 반도체 방법론을 사용하여 패키징된 각종 검출장치 및 기타 마이크로 전자공학 장치에서 점점 더 많이 사용되는 것으로 밝혀지고 있다. 실리콘계 재료를 혼입시킨 장치 중의 한 가지 부류는 실리콘계 재료가 반투과성 막으로서 기능하는 마이크로 검정 검출장치이다. 장치는 실리콘계 재료가 센서의 활성 영역을 오버코팅하여 센서와 환경 사이에 반투과성 막을 형성하도록 구성되어 있다. 실리콘계 재료의 고유 선택도 및 투과도는 분자가 센서의 활성 부분으로 유동하는 것을 조절하여 센서가 목적하는 분석물에만 반응하게 한다. 이러한 방식으로, 분석물 특이적 센서는 화학적 착체 샘플에 사용되어 허위 반응의 관찰을 감소시킬 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 검출 장치에 실리콘계 재료를 혼입시키는 한 가지 어려움은 막을 직접적으로 패턴화할 수 없다는 점이다. 센서에 반투과성 막의 형성시, 실리콘계 재료의 패턴화는 전통적으로 패턴화제(예를 들면, 포토레지스트)를 실리콘계 막에 피복하고, 포토레지스트를 건조시킨 다음, 포토레지스트를 광마스크를 통해 UV선에 노출시키고, 패턴화된 포토레지스트를 현상시킨 다음, 실리콘계 재료의 선택적으로 노출된 기저층을 용매로 현상시키고, 잔류하는 포토레지스트를 박리시켜 제거하는 다단계 공정을 필요로 한다. 실리콘계 재료를 패턴화하기 위한 이러한 처리 단계는 당해 공정을 복잡하게 하며 비용이 많이 들고, 수개의 재료 취급 단계를 필요로 하며, 흔히 장치의 수율을 감소시키는 원인으로서 생각될 수 있다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제
따라서, 검출장치를 제조하기 위한 처리 단계를 간소화할 것이 계속 요구되고 있다.
당해 문제를 해결하기 위한 수단
광패턴화 가능한 실리콘 조성물은 센서용 반투과성 막을 제조하는 데 사용된다. 이러한 광패턴화 가능한 실리콘 조성물은 포토레지스트(또는 등가의 패턴화제)를 사용하지 않고 패턴화될 수 있다. 광패턴화 가능한 실리콘 조성물로 된 막의 처리는 광마스크를 통해 UV 광에 막을 직접 노출시키고, 임의로 막을 가열하여 경화를 유발하고 용매로 현상시킴으로써 달성될 수 있다.
요약
본 발명은 검출장치에서 반투과성 막, 예를 들면, 선택투과 막 또는 분석물 감쇠층을 형성하기 위한 방법 및 이로부터 형성된 장치에 관한 것이다.
당해 방법은
광패턴화 가능한 실리콘 조성물을 검출장치 중의 표면에 도포시켜 막을 형성하는 단계(1),
상기 막을 포토레지스트를 사용하지 않고 광마스크를 통해 방사선에 노출시켜 노출된 막을 생성함을 포함하는 방법으로 상기 막을 광패턴화하는 단계(2) 및
노출되지 않은 막의 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 막을 형성하는 단계(3)를 포함한다.
상세한 설명
달리 언급되지 않는 한, 모든 양의 비 및 백분율은 중량을 기준으로 한다. 다음은 본원에서 사용되는 정의 목록이다.
"M"은 화학식 R3SiO1 /2의 실록산 단위(여기서, R은 1가 유기 그룹이다)를 의미한다.
"D"는 화학식 R2SiO2 /2의 실록산 단위(여기서, R은 1가 유기 그룹이다)를 의미한다.
"T"는 화학식 RSiO3 /2의 실록산 단위(여기서, R은 1가 유기 그룹이다)를 의미한다.
"Q"는 화학식 SiO4 /2의 실록산 단위(여기서, R은 1가 유기 그룹이다)를 의미한다.
본 발명의 성분들을 도입할 때, 단수는 하나 이상의 성분들이 존재함을 의미한다. 용어 "포함", "함유" 및 "가짐"은 지칭된 성분들 이외의 추가의 성분들이 존재할 수 있음을 의미한다.
광패턴화 가능한 실리콘 조성물
적합한 광패턴화 가능한 실리콘 조성물은 당해 분야에 공지되어 있으며 시판되고 있다. 적합한 광패턴화 가능한 실리콘 조성물은 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물 및 광패턴화 가능한 실리콘 수지 조성물로 예시된다. 적합한 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은, 예를 들면, 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제6,617,674호에 기재되어 있다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실 리콘 조성물은
분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 불포화 유기 그룹을 포함하는 오가노폴리실록산(A),
분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 당해 조성물을 경화시키기에 충분한 농도로 포함하는 유기 규소 화합물(B) 및
촉매량의 광활성화 하이드로실릴화 촉매(C)를 포함한다.
성분(A)
성분(A)는 하이드로실릴화 반응을 수행할 수 있는 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 불포화 유기 그룹, 예를 들면, 알케닐 그룹을 포함하는 오가노폴리실록산을 하나 이상 포함한다. 오가노폴리실록산은 직쇄, 측쇄 또는 수지상 구조를 가질 수 있다. 오가노폴리실록산은 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 불포화 유기 그룹은 탄소수가 2 내지 10개일 수 있고, 알케닐 그룹, 예를 들면, 비닐, 알릴, 부테닐 및 헥세닐로 예시되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 오가노폴리실록산에서 불포화 유기 그룹은 말단, 펜던트, 또는 말단과 펜던트 모두에 위치할 수 있다.
오가노폴리실록산에서 잔류하는 규소 결합된 유기 그룹은 지방족 불포화가 없는 유기 그룹이다. 이러한 유기 그룹은 지방족 불포화가 없는 1가 탄화수소 및 1가 할로겐화 탄화수소 그룹으로부터 독립적으로 선택된다. 이러한 1가 그룹은 탄소수를 1 내지 20개, 또는 1 내지 10개 가질 수 있고, 알킬, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실 및 옥타데실; 사이클로알킬, 예를 들면, 사이클로헥실; 아릴, 예를 들면, 페닐, 톨릴, 크실릴, 벤질 및 2-페닐에틸; 및 할로겐화 탄화수소 그룹, 예를 들면, 3,3,3-트리플루오로프로필, 3-클로로프로필 및 디클로로페닐로 예시되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 오가노폴리실록산에서 지방족 불포화가 없는 유기 그룹의 50% 이상 또는 80% 이상은 메틸일 수 있다.
25℃에서의 오가노폴리실록산의 점도는 분자량 및 구조에 따라 변하지만, 0.001 내지 100,000Pa?s, 또는 0.01 내지 10,000Pa?s, 또는 0.01 내지 1,000Pa?s일 수 있다. 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에 유용한 오가노폴리실록산의 예는 화학식 ViMe2SiO(Me2SiO)aSiMe2Vi, ViMe2SiO(Me2SiO)0.25a(MePhSiO)0.75aSiMe2Vi, ViMe2SiO(Me2SiO)0.95a(Ph2SiO)0.05aSiMe2Vi, ViMe2SiO(Me2SiO)0.98a(MeViSiO)0.02aSiMe2Vi, Me3SiO(Me2SiO)0.95a(MeViSiO)0.05aSiMe3 및 PhMeViSiO(Me2SiO)aSiPhMeVi의 폴리디오가노실록산(여기서, Me, Vi 및 Ph는 각각 메틸, 비닐 및 페닐이며, 아래 첨자 a는 폴리디오가노실록산의 점도가 0.001 내지 100,000Pa?s로 되도록 하는 값이다)을 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는다.
광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에서 사용하기에 적합한 오가노폴리실록산의 제조방법, 예를 들면, 상응하는 유기 할로실란의 가수분해 및 축합 또는 사이클릭 폴리디오가노실록산의 평형은 당해 분야에 공지되어 있다.
오가노폴리실록산 수지의 예는 본질적으로 R1 3SiO1/2 단위 및 SiO4/2 단위로 이루어진 MQ 수지, 본질적으로 R1SiO3/2 단위 및 R1 2SiO2/2 단위로 이루어진 TD 수지, 본질적으로 R1 3SiO1/2 단위 및 R1SiO3/2 단위로 이루어진 MT 수지, 및 본질적으로 R1 3SiO1/2 단위, R1SiO3/2 단위 및 R1 2SiO2/2 단위로 이루어진 MTD 수지(여기서, R1은 각각 독립적으로 1가 탄화수소 및 1가 할로겐화 탄화수소 그룹이다)를 포함한다. R1로 표시되는 1가 그룹은 탄소수를 1 내지 20개, 또는 1 내지 10개 가질 수 있다.
R1에 대한 1가 그룹의 예는 알킬, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실 및 옥타데실; 사이클로알킬, 예를 들면, 사이클로헥실; 알케닐, 예를 들면, 비닐, 알릴, 부테닐 및 헥세닐; 아릴, 예를 들면, 페닐, 톨릴, 크실릴, 벤질 및 2-페닐에틸; 및 할로겐화 탄화수소 그룹, 예를 들면, 3,3,3-트리플루오로프로필, 3-클로로프로필 및 디클로로페닐을 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는다. 오가노폴리실록산 수지에서 R1 그룹의 1/3 이상 또는 실질적으로 모든 R1 그룹은 메틸일 수 있다. 오가노폴리실록산 수지의 예는 본질적으로 (CH3)3Si01/2 실록산 단위 및 SiO4/2 단위[여기서, (CH3)3SiO1/2 단위 대 SiO4/2 단위의 몰 비는 0.6 내지 1.9이다]로 이루어진다.
오가노폴리실록산 수지는 하이드로실릴화 반응을 수행할 수 있는 불포화 유기 그룹(예를 들면, 알케닐 그룹)을 평균 3 내지 30몰% 포함할 수 있다. 수지 중의 불포화 유기 그룹의 몰%는 수지 중의 실록산 단위의 총 몰 수에 대한 수지 중의 불포화 유기 그룹 함유 실록산 단위의 몰 수의 비에 100을 곱한 값이다.
오가노폴리실록산 수지는 당해 분야에서 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 오가노폴리실록산 수지는 다우트(Daudt) 등의 실리카 하이드로졸 캡핑 방법으로 제조된 수지 공중합체를 하나 이상의 알케닐 함유 말단 차단제로 처리하여 제조할 수 있다. 다우트 등의 방법은 미국 특허 제2,676,182호에 기재되어 있다.
간략히 말해서, 다우트 등의 방법은 실리카 하이드로졸을 산성 조건하에 가수분해 가능한 트리오가노실란, 예를 들면, 트리메틸클로로실란, 실록산, 예를 들면, 헥사메틸디실록산 또는 이들의 배합물과 반응시키고, M 단위와 Q 단위를 갖는 공중합체를 회수함을 포함한다. 생성된 공중합체는 하이드록실 그룹을 2 내지 5중량% 포함할 수 있다.
오가노폴리실록산 수지는 규소 결합된 하이드록실 그룹을 2중량% 미만 포함할 수 있으며, 다우트 등의 생성물을 알케닐 함유 말단 차단제 또는 이의 혼합물 및 지방족 불포화가 없는 말단 차단제와 최종 생성물에서 알케닐 그룹을 3 내지 30몰% 제공하기에 충분한 양으로 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 말단 차단제의 예는 실라잔, 실록산 및 실란을 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는다. 적합한 말단 차단제는 당해 분야에서 공지되어 있으며, 미국 특허 제4,584,355호, 제4,591,622호 및 제4,585,836호에 예시되어 있다. 단일한 말단 차단제 또는 말단 차단제들의 혼합물은 오가노폴리실록산 수지를 제조하는 데 사용할 수 있다.
성분(A)는 단일한 오가노폴리실록산이거나, 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위 및 배열 특성 중에서 하나 이상이 상이한 오가노폴리실록산을 2개 이상 포함하는 배합물일 수 있다.
성분(B)
성분(B)는 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 포함하는 하나 이상의 유기 규소 화합물이다. 일반적으로 성분(A)에서 분자당 알케닐 그룹의 평균 수와 성분(B)에서 분자당 규소 결합된 수소원자의 평균 수의 합이 4 초과인 경우에 가교결합이 발생하는 것으로 이해된다. 오가노하이드로겐폴리실록산에서 규소 결합된 수소원자는 말단, 펜던트, 또는 말단과 펜던트 위치 모두에 위치할 수 있다.
유기 규소 화합물은 유기 실란 또는 오가노하이드로겐실록산일 수 있다. 유기 실란은 모노실란, 디실란, 트리실란 또는 폴리실란일 수 있다. 유사하게는, 오가노하이드로겐실록산은 디실록산, 트리실록산 또는 폴리실록산일 수 있다. 유기 규소 화합물은 오가노하이드록겐실록산일 수 있거나 유기 규소 화합물은 오가노하이드로겐폴리실록산일 수 있다. 유기 규소 화합물의 구조는 직쇄, 측쇄, 사이클릭 또는 수지상일 수 있다. 유기 규소 화합물에서 유기 그룹의 50% 이상은 메틸일 수 있다.
오가노실란의 예로는 모노실란, 예를 들면, 디페닐실란 및 2-클로로에틸실란; 디실란, 예를 들면, 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠, 비스[(p-디메틸실릴)페닐]에테르 및 1,4-디메틸디실릴에탄; 트리실란, 예를 들면, 1,3,5-트리스(디메틸실릴)벤젠 및 1,3,5-트리메틸-1,3,5-트리실란; 및 폴리실란, 예를 들면, 폴리(메틸실릴렌)페닐렌 및 폴리(메틸실릴렌)메틸렌이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다.
오가노하이드로겐실록산의 예로는 디실록산, 예를 들면, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산 및 1,1,3,3-테트라페닐디실록산; 트리실록산, 예를 들면, 페닐트리스(디메틸실록시)실란 및 1,3,5-트리메틸사이클로트리실록산; 및 폴리실록산, 예를 들면, 트리메틸실록시 말단화된 폴리(메틸하이드로겐실록산), 트리메틸실록시 말단화된 폴리(디메틸실록산/메틸하이드로겐실록산), 디메틸하이드로겐실록시 말단화된 폴리(메틸하이드로겐실록산), 및 본질적으로 H(CH3)2SiO1/2 단위, (CH3)3SiO1/2 단위 및 SiO4/2 단위를 포함하는 수지가 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다.
성분(B)는 단일 유기 규소 화합물일 수 있거나, 구조, 평균 분자량, 점도, 실란 단위, 실록산 단위 및 배열 중에서 하나 이상이 상이한 상기 화합물을 2개 이상 포함하는 배합물일 수 있다.
본 발명의 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에서 성분(B)의 농도는 당해 조성물을 경화(가교결합)하기에 충분하다. 성분(B)의 정확한 양은 목적하는 정도의 경화에 의존하며, 일반적으로 성분(A)에서 불포화 유기 그룹의 몰 수에 대한 성분(B)에서 규소 결합된 수소원자의 몰 수의 비가 증가함에 따라 증가한다. 성분(B)의 농도는 성분(A)에서 알케닐 그룹 1개당 규소 결합된 수소원자를 0.5 내지 3개 제공하기에 충분할 수 있다. 또는, 성분(B)의 농도는 성분(A)에서 알케닐 그룹 1개당 규소 결합된 수소원자를 0.7 내지 1.2개 제공하기에 충분하다.
규소 결합된 수소원자를 함유하는 유기 규소 화합물의 제조방법은 당해 분야에서 공지되어 있다. 예를 들면, 오가노폴리실란은 나트륨 또는 리튬 금속의 존재하에 탄화수소 용매 속에서 클로로실란의 반응에 의해 제조할 수 있다[뷔르츠 반응(Wurtz 반응)]. 오가노폴리실록산은 오가노할로실란의 가수분해 및 축합에 의해 제조할 수 있다.
성분(A)와 성분(B)의 혼화성을 보장하기 위해, 각각의 성분에서 우세한 유기 그룹은 동일할 수 있다.
성분(C)
성분(C)는 광활성화 하이드로실릴화 촉매이다. 광활성화 하이드로실릴화 촉매는, 파장이 150 내지 800nm인 방사선에 노출시켜 후속적으로 가열하는 경우, 성분(B)에 의한 성분(A)의 하이드로실릴화를 촉매할 수 있는 임의의 하이드로실릴화 촉매일 수 있다. 백금족 금속은 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐을 포함한다. 백금족 금속은 하이드로실릴화 반응에서 활성이 높기 때문에 백금일 수 있다. 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에서 사용하기 위한 특정한 광활성화 하이드로실릴화 촉매의 안정성은 다음 실시예 편에서 당해 방법을 사용하여 일상적인 실험에 의해 측정할 수 있다.
광활성화 하이드로실릴화 촉매의 예로는 백금(II) b-디케토네이트 착체, 예를 들면, 백금(II) 비스(2,4-펜탄디오에이트), 백금(II) 비스(2,4-헥산디오에이트), 백금(II) 비스(2,4-헵탄디오에이트), 백금(II) 비스(1-페닐-1,3-부탄디오에이트, 백금(II) 비스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오에이트), 백금(II) 비스(1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-2,4-펜탄디오에이트); (h-사이클로펜타디에닐)트리알킬백금 착체, 예를 들면, (Cp)트리메틸백금, (Cp)에틸디메틸백금, (Cp)트리에틸백금, (클로로-Cp)트리메틸백금 및 (트리메틸실릴-Cp)트리메틸백금(여기서, Cp는 사이클로펜타디에닐이다); 트리아젠 옥사이드 전이 금속 착체, 예를 들면, Pt[C6H5NNNOCH3]4, Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]4, Pt[p-H3COC6H4NNNOC6H11]4, Pt[p-CH3(CH2)b-C6H4NNNOCH3]4, 1,5-사이클로옥타디엔, Pt[p-CN-C6H4NNNOC6H11]2, 1,5-사이클로옥타디엔, Pt[p-CH3O-C6H4NNNOCH3]2, [(C6H5)3P]3Rh[P-CN-C6H4NNNOC6H11] 및 Pd[p-CH3(CH2)b-C6H4NNNOCH3]2(여기서, b는 1, 3, 5, 11 또는 17이다); (η-디올레핀)(σ-아릴)백금 착체, 예를 들면, (η4-1,5-사이클로옥타디에닐)디페닐백금, η4-1,3,5,7-사이클로옥타테트라에닐)디페닐백금, (η4-2,5-노르보라디에닐)디페닐백금, (η4-1,5-사이클로옥타디에닐)비스-(4-디메틸아미노페닐)백금, (η4-1,5-사이클로옥타디에닐)비스-(4-아세틸페닐)백금 및(η4-1,5-사이클로옥타디에닐)비스-(4-트리플루오르메틸페닐)백금이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 또는, 광활성화 하이드로실릴화 촉매는 Pt(II) b-디케토네이트 착체 또는 백금(II) 비스(2,4-펜탄디오에이트)이다.
성분(C)는 단일의 광활성화 하이드로실릴화 촉매이거나, 당해 촉매의 둘 이상의 배합물일 수 있다.
성분(C)의 농도는 본원에서 언급된 방법으로 방사선 및 열에 노출시 성분(A)와 성분(B)의 하이드로실릴화 반응을 촉매하기에 충분하다. 성분(C)의 농도는, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총 중량을 기준으로 하여, 백금족 금속 0.1 내지 1000ppm, 또는 백금족 금속 0.5 내지 100ppm, 또는 백금족 금속 1 내지 25ppm이다. 경화 속도는 백금족 금속 1ppm 이하에서 느릴 수 있다. 백금족 금속을 100ppm 초과로 사용하면, 경화 속도가 뚜렷하게 증가하지 않을 수 있어 비경제적이다.
광활성화 하이드로실릴화 촉매의 제조방법은 당해 분야에서 공지되어 있다. 예를 들면, 백금(II) β-디케토네이트의 제조방법은 문헌[참조: Guo et al., Chemistry of Materials, 1998, 10, 531-536]에 기재되어 있다. (η-사이클로펜타디에닐)트리알킬백금 착체의 제조방법은 미국 특허 제4,510,094호에 기재되어 있다. 트리아젠 옥사이드 전이 금속 착체의 제조방법은 미국 특허 제5,496,961호에 기재되어 있다. (η-디올레핀)(σ-아릴)백금 착체의 제조방법은 미국 특허 제4,530,879호에 기재되어 있다.
임의 성분
광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 하나 이상의 임의 성분을 추가로 포함할 수 있으며, 단 임의 성분은 본 발명의 방법에서 당해 조성물의 광패턴화 또는 경화에 악영향을 끼치지 않아야 한다. 임의 성분의 예로는 억제제(D), 충전제(E), 충전제용 처리제(F), 비히클(G), 스페이서(H), 접착 촉진제(I), 계면활성제(J), 감광제(K), 착색제(L), 예를 들면, 안료 또는 염료 및 이들의 배합물이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다.
성분(D)
성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 배합물은 주위 온도에서 경화하기 시작할 수 있다. 보다 긴 작업 시간 또는 "가사 시간(pot life)"을 획득하기 위해, 주위 조건하에 촉매의 활성은 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에 억제제(D)를 첨가함으로써 지연 또는 억제될 수 있다. 백금족 촉매 억제제는 주위 온도에서 존재하는 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물의 경화를 지연시키지만, 승온에서 당해 조성물의 경화를 방해하지는 않는다. 적합한 백금 촉매 억제제는 다양한 "엔(ene)-인(yne)" 시스템, 예를 들면, 3-메틸-3-펜텐-1-인 및 3,5-디메틸-3-헥센-1-인; 아세틸렌계 알콜, 예를 들면, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐-1-사이클로헥산올 및 2-페닐-3-부틴-2-올; 말레에이트 및 푸마레이트, 예를 들면, 익히 공지된 디알킬, 디알케닐, 디알콕시알킬 푸마레이트 및 말레에이트; 및 사이클로비닐실록산을 포함한다.
광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에서 백금 촉매 억제제의 농도는 승온에서 경화를 방해하거나 과도하게 연장시키지 않고 주위 온도에서 당해 조성물의 경화를 지연시키기에 충분하다. 이러한 농도는 사용되는 특정 억제제, 하이드로실릴화 촉매의 특성 및 농도, 및 오가노하이드로겐폴리실록산의 특성에 따라 변한다. 그러나, 억제제 농도는, 백금족 금속 1몰당 억제제 1몰 만큼 낮은 경우, 만족할 만한 저장 안정성 및 경화 속도를 수득할 수 있다. 백금족 금속 1몰당 억제제 500몰 이상까지의 억제제 농도가 사용될 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 일상적인 실험에 의해 특정한 실리콘 조성물에서 특정한 억제제에 대해 최적의 농도를 결정할 수 있다.
성분(E)
성분(E)는 충전제이다. 성분(E)는 열전도성 충전제, 보강 충전제 및 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 열전도성 충전제는 열전도성, 전기 전도성 또는 둘 다일 수 있다. 또는, 성분(E)는 열전도성 및 전기 절연성일 수 있다. 성분(E)에 적합한 열전도성 충전제는 금속 입자, 금속 산화물 입자 및 이들의 배합물을 포함한다. 성분(E)에 적합한 열전도성 충전제는 질화알루미늄; 산화알루미늄; 티탄산바륨; 산화베릴륨; 질화붕소; 다이아몬드; 흑연; 산화마그네슘; 금속 미립자, 예를 들면, 구리, 금, 니켈 또는 은; 탄화규소; 탄화텅스텐; 산화아연; 및 이들의 배합물로 예시된다.
열전도성 충전제는 당해 분야에서 공지되어 있으며, 시판되고 있다[참조: 미국 특허 제6,169,142호 (컬럼 4, 7 내지 33행)]. 예를 들면, CB-A20S 및 Al-43-Me는 쇼와 덴코(Showa-Denko)가 시판하는 상이한 입자 크기의 산화알루미늄 충전제, 및 AA-04, AA-2 및 AA18은 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤(Sumitomo Chemical Company)가 시판하는 산화알루미늄 충전제이다.
은 충전제는 미국 매사추세츠주 애틀보로에 소재하는 메탈로 테크놀로지스 유.에스.에이. 코포레이션(Metalor Technologies U.S.A. Corp.)이 시판하고 있다. 질화붕소 충전제는 미국 오하이오주 클리블렌드에 소재하는 어드밴스드 세라믹스 코포레이션(Advanced Ceramics Corporation)이 시판하고 있다.
보강 충전제는 실리카, 초핑(chopping)된 섬유, 예를 들면, 초핑된 케블라(KEVLARR)를 포함한다.
입자 크기가 상이하고 입자 크기 분포가 상이한 충전제의 배합물은 성분(E)로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 가장 근접한 팩킹 이론 분포 곡선을 충족시키는 비율로 평균 입자 크기가 큰 제1 충전제와 평균 입자 크기가 작은 제2 충전제를 배합하는 것이 바람직할 수 있다. 이로 인해 팩킹 효율이 개선되고 점도가 감소하고 열전달이 증가할 수 있다.
성분(F)
성분(E)의 충전제는 임의로 성분(F) 처리제로 처리된 표면일 수 있다. 처리제 및 처리방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 미국 특허 제6,169,142호 (컬럼 4, 42행 내지 컬럼 5, 2행)].
처리제는 화학식 R3 cSi(OR4)(4-c)의 알콕시실란(여기서, c는 1, 2 또는 3; 또는 c는 3이고, R3은 탄소수 1 이상, 또는 탄소수 8 이상의 치환되거나 치환되지 않은 1가 탄화수소 그룹이다)일 수 있다. R3은 탄소수가 50 이하 또는 30 이하 또는 18 이하이다. R3은 알킬 그룹, 예를 들면, 헥실, 옥틸, 도데실, 테트라데실, 헥사데실 및 옥타데실; 및 방향족 그룹, 예를 들면, 벤질, 페닐 및 페닐에틸로 예시된다. R3은 포화 또는 불포화되고, 측쇄 또는 비측쇄이고, 치환되지 않을 수 있다. R3은 포화 및 비측쇄이고, 치환되지 않을 수 있다.
R4는 탄소수 1 이상의 치환되지 않은 포화 탄화수소 그룹이다. R4는 탄소수 4 이하 또는 탄소수 2 이하일 수 있다. 성분(C)는 헥실트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 테트라데실트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐에틸트리메톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 이들의 배합물 등으로 예시된다.
알콕시 관능성 올리고실록산은 또한 처리제로서 사용될 수 있다. 알콕시 관능성 올리고실록산 및 이의 제조방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 유럽 공개특허공보 제1 101 167 A2호]. 예를 들면, 적합한 알콕시 관능성 올리고실록산은 화학식 (R7O)dSi(OSiR5 2R6)4-d의 알콕시 관능성 올리고실록산(여기서, d는 1, 2 또는 3이고, 또는 d는 3이다)이다. R5는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 포화 및 불포화 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택될 수 있다. R6은 각각 탄소수 11 이상의 포화 또는 불포화 1가 탄화수소 그룹일 수 있다. R7은 각각 알킬 그룹일 수 있다.
금속 충전제는 알킬티올, 예를 들면, 옥타데실 머캅탄 등, 및 지방산, 예를 들면, 올레산, 스테아르산, 티타네이트, 티타네이트 커플링제, 지르코네이트 커플링제, 이들의 배합물 등으로 처리될 수 있다.
알루미나 또는 부동태화된 질화알루미늄에 대한 처리제는 알콕시실릴 관능성 알킬메틸 폴리실록산(예를 들면, 화학식 R8 eR9 fSi(OR10)(4-e-f)의 부분 가수분해 축합물, 공가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물), 또는 가수분해성 그룹이 실라잔, 아실옥시 또는 옥시모인 유사 물질이다. 이들 모두에서, Si에 결합된 그룹(예를 들면, 위의 화학식에서 R8)은 불포화 1가 탄화수소 또는 1가 방향족 관능성 탄화수소이다. R9는 1가 탄화수소 그룹이고, R10은 탄소수 1 내지 4의 1가 탄화수소 그룹이다. 위의 화학식에서, e는 1, 2 또는 3이고, f는 0, 1 또는 2이고, 단 e와 f의 합은 1, 2 또는 3이다. 당해 분야의 숙련가는 일상적인 실험에 의해 충전제의 분산을 촉진시키기 위해 특정한 처리를 최적화할 수 있다.
성분(G)
성분(G)는 비히클, 예를 들면, 용매 또는 희석제이다. 성분(G)는 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물의 제조 동안, 예를 들면, 혼합 및 전달을 촉진시키기 위해 첨가될 수 있다. 성분(G) 전부 또는 일부는 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물이 제조되거나 기판에 도포된 후 임의로 제거될 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 일상적인 실험에 의해 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물에서 특정 비히클의 최적 농도를 결정할 수 있다.
성분(G)는 당해 조성물의 점도를 낮추고 이의 제조, 취급 또는 도포를 촉진시키기 위해 하나 이상의 유기 용매를 포함할 수 있다. 용매의 선택은 당해 조성물에서 성분들의 가용성 및 혼화성, 광패턴화 가능한 실리콘 조성물의 도포방법, 및 안전 및 환경적 규제와 같은 다수의 인자들에 의해 좌우된다. 적합한 용매의 예로는 에테르, 에스테르, 하이드록실 및 케톤 함유 화합물; 탄소수 1 내지 20의 포화 탄화수소; 방향족 탄화수소, 예를 들면, 크실렌 및 메시틸렌; 미네랄 스피리트; 할로탄화수소; 실리콘 유액, 예를 들면, 직쇄, 측쇄 및 사이클릭 폴리디메틸실록산; 및 이들의 배합물이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 적합한 용매의 예로는 사이클로헥사논, 사이클로펜타논, 락테이트 에스테르, 알킬렌 글리콜 알킬 에테르 에스테르, 예를 들면, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 에틸 락테이트(EL), 메틸 에틸 케톤(MEK), 2-헵타논, 3-메톡시-3 메틸-1-부탄올(MMB) 및 이들의 배합물이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 용매의 사용량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여, 40 내지 90%, 또는 50 내지 70%일 수 있다.
성분(H)
성분(H)는 스페이서이다. 스페이서는 유기 입자, 무기 입자 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 스페이서는 열전도성 또는 전기 전도성이거나, 둘 다일 수 있다. 스페이서는 입자 크기가 25 내지 250마이크로미터일 수 있다. 스페이서는 단분산 비드를 포함할 수 있다. 스페이서는 폴리스티렌, 유리, 퍼플루오르화 탄화수소 중합체 및 이들의 배합물로 예시된다. 스페이서는 충전제의 전체 또는 일부 이외에, 또는 이의 대신에 첨가될 수 있다.
성분(I)
성분(I)는 접착 촉진제이다. 성분(I)는 전이 금속 킬레이트, 알콕시실란, 알콕시실란과 하이드록시 관능성 폴리오가노실록산과의 배합물, 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다.
성분(I)는 불포화 또는 에폭시 관능성 화합물일 수 있다. 적합한 에폭시 관능성 화합물은 당해 분야에 공지되어 있으며, 시판되고 있다[참조: 미국 특허 제4,087,585호, 제5,194,649호, 제5,248,715호, 및 제5,744,507호 컬럼 4 내지 5행]. 성분(I)는 불포화 또는 에폭시 관능성 알콕시실란을 포함할 수 있다. 예를 들면, 관능성 알콕시실란은 화학식 R11 gSi(OR12)(4-g)(여기서, g는 1, 2 또는 3이고, 또는 g는 1이다)의 화합물일 수 있다.
R11은 각각 독립적으로 1가 유기 그룹이되, 단 하나 이상의 R11은 불포화 유기 그룹 또는 에폭시 관능성 유기 그룹이다. R11에 대한 에폭시 관능성 유기 그룹은 3-글리시독시프로필 및 (에폭시사이클로헥실)에틸로 예시된다. R11에 대한 불포화 유기 그룹은 3-메타크릴로일옥시프로필, 3-아크릴로일옥시프로필 및 불포화 1가 탄화수소 그룹, 예를 들면, 비닐, 알릴, 헥세닐 또는 운데실레닐로 예시된다.
R12는 각각 독립적으로 탄소수 1 이상의 치환되지 않은 포화 탄화수소 그룹이다. R12는 탄소수 4 이하 또는 탄소수 2 이하일 수 있다. R12는 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸로 예시된다.
적합한 에폭시 관능성 알콕시실란의 예로는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, (에폭시사이클로헥실)에틸디메톡시실란, (에폭시사이클로헥실)에틸디에톡시실란 및 이들의 배합물이 포함된다. 적합한 불포화 알콕시실란의 예로는 비닐트리메톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리에톡시실란, 헥세닐트리메톡시실란, 운데실레닐트리메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타크릴로일옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴로일옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴로일옥시프로필 트리에톡시실란 및 이들의 배합물이 포함된다.
성분(I)는 에폭시 관능성 실록산, 예를 들면, 위에서 언급한 에폭시 관능성 알콕시실란과 하이드록시 말단화된 폴리오가노실록산과의 반응 생성물, 또는 에폭시 관능성 알콕시실란과 하이드록시 말단화된 폴리오가노실록산과의 물리적 블렌드를 포함할 수 있다. 성분(I)는 에폭시 관능성 알콕시실란과 에폭시 관능성 실록산과의 배합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 성분(I)는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 하이드록시 말단화된 메틸 비닐실록산과 3-글리시독시프로필트리메톡시실란과의 반응 생성물의 혼합물, 또는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란과 하이드록시 말단화된 메틸비닐실록산과의 혼합물, 또는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란과 하이드록시 말단화된 메틸비닐/디메틸실록산 공중합체와의 혼합물로 예시된다. 반응 생성물로서보다는 물리적 블렌드로서 사용되는 경우, 이들 성분은 별도로 다부분 키트에 저장될 수 있다.
적합한 전이 금속 킬레이트는 티타네이트, 지르코네이트, 예를 들면, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 알루미늄 킬레이트, 예를 들면, 알루미늄 아세틸아세토네이트 및 이들의 배합물을 포함한다. 전이 금속 킬레이트 및 이의 제조방법은 당해 분야에 공지되어 있다[참조: 예를 들면, 미국 특허 제5,248,715호, 유럽 공개특허공보 제EP 0 493 791 Al호 및 유럽 특허공보 제EP 0 497 349 Bl호].
본 발명의 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 단일 부분 조성물에서 성분(A) 내지 성분(C) 및 임의로 하나 이상의 성분(D) 내지 성분(I) 중의 하나 이상을 포함하는 1부분 조성물이거나, 또는 둘 이상의 부분에서 성분(A) 내지 성분(C) 및 임의로 성분(D) 내지 성분(I) 중의 하나 이상을 포함하는 다부분 조성물일 수 있다. 다부분 조성물에서, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)는 전형적으로 억제제가 존재하지 않는 한 동일 부분에서 존재하지 않는다. 예를 들면, 다부분 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 성분(A)의 부분 및 성분(B)의 부분과 임의로 성분(D) 내지 성분(I) 중의 하나 이상을 포함하는 제1 부분, 및 성분(A)의 나머지 부분 및 성분(C) 전체와 임의로 성분(D) 내지 성분(I) 중의 하나 이상을 포함하는 제2 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 1부분 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 위에서 언급한 비히클의 존재 또는 부재하에 주위 온도에서 언급한 비율로 성분(A) 내지 성분(C) 및 임의로 성분(D) 내지 성분(I) 중의 하나 이상을 배합시킴으로써 제조할 수 있다. 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물이 즉시 사용되는 경우, 각종 성분들의 첨가 순서는 중요하지 않으나, 성분(C)는 당해 조성물의 조기 경화를 방지하도록 30℃ 이하의 온도에서 마지막에 첨가될 수 있다. 본 발명의 다부분 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물은 각 부분에 대해 지시된 특정 성분들을 배합시킴으로써 제조할 수 있다.
다부분 조성물이 제조되는 경우, 이는 키트로서 시판될 수 있다. 키트는 당해 키트를 사용하는 방법, 부분들을 결합시키는 방법, 또는 생성된 배합물 또는 이들의 배합물을 경화시키는 방법으로서 정보, 지시 또는 둘 다를 추가로 포함할 수 있다.
또는, 광패턴화 가능한 실리콘 조성물은 광패턴화 가능한 실리콘 수지 조성물일 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 광패턴화 가능한 실리콘 수지 조성물은 경화성 실리콘 수지(a) 및 광개시제(b)를 포함한다.
성분(a) 경화성 실리콘 수지
본 발명에서 사용하기에 적합한 경화성 실리콘 수지는 광패턴화 가능한 임의의 경화성 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 경화성 실리콘 수지는 M, D, T, Q 및 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 경화성 실리콘 수지는 MQ 수지, DT 수지, TT 수지 및 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 위에서 언급한 다우트 등의 방법으로 적절한 출발 물질들을 변경시킴으로써 과도한 실험 없이 적합한 실리콘 수지를 제조할 수 있다. 성분(a)는 아크릴 관능성 실리콘 수지, 비닐 에테르 관능성 실리콘 수지, 에폭시 관능성 실리콘 수지 및 이들의 배합물로부터 선택될 수 있다.
아크릴 관능성 실리콘 수지
아크릴 관능성 실리콘 수지는 화학식 (CH2=CR13COOR14)SiO3/2 및 R15Si03/2의 단위(여기서, R13은 각각 독립적으로 수소원자 또는 메틸 그룹이고, R14는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 하이드로카빌렌 그룹이고, R15는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬, 사이클릭 알킬, 아릴 또는 알케닐 그룹이다)를 포함할 수 있다.
R14는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 아릴렌 그룹 및 알케닐렌 그룹으로 예시되지만, 이로써 제한되지는 않는다. R15는 메틸, 에틸, 프로필, 헥실, 옥틸, 비닐, 알릴, 헥세닐, 사이클로헥실, 2-사이클로헥실에틸, 3,3,3-트리플루오로프로필, 페닐 및 나프틸로 예시되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 또는, R15는 메틸, 페닐 및 이들의 배합물로 예시되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 또는, R15는 각각 페닐이다.
이러한 아크릴 관능성 실리콘 수지의 예로는 화학식 {[(CH2=CR13COOR14)SiO3/2]h[R15SiO3/2]i}j의 화합물(여기서, R13, R14 및 R15는 위에서 정의한 바와 같고, h는 0.05 초과 내지 0.95 미만이고, i는 0.05 초과 내지 0.95 미만이되, h와 i의 합은 1이다)이 있다. 또는, h는 0.3 내지 0.45이고, i는 0.55 내지 0.7이다. 아크릴 관능성 실리콘 수지는, j가, 아크릴 관능성 실리콘 수지의 중량 평균 분자량(Mw)이 겔 투과 크로마토그라피(GPC)에 의해 폴리스티렌을 기준으로 1몰당 3,000 내지 100,000으로 되도록 하기에 충분한 값이다.
아크릴 관능성 실리콘 수지의 예로는 페닐트리메톡시실란 및 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 또는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란을 공가수분해함으로써 합성될 수 있는 폴리(페닐-코-(메트)아크릴옥시프로필)실세스퀴옥산이 포함된다. 폴리(페닐-코-(메트)아크릴옥시프로필)실세스퀴옥산 수지의 예로는 단위 화학식 T(Ph)0.67 T(아크릴옥시 프로필)0.33을 갖는 폴리(페닐-코-3-아크릴옥시프로필)실세스퀴옥산, 및 T(Ph)0.67 T(메타크릴옥시 프로필)0.33, T(페닐)0.90 T(메타크릴옥시 프로필)0.10 및 T(페닐)0.50 T(메타크릴옥시 프로필)0.50으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 단위 화학식을 갖는 폴리(페닐-코-3-메타크릴옥시프로필)실세스퀴옥산(여기서, "Ph"는 페닐 그룹을 나타낸다)이 포함된다.
아크릴 관능성 실리콘 수지는 화학식 R15Si(OR16)3의 트리알콕시실란 또는 화학식 R15SiCl3의 트리클로로실란과 화학식 (CH2=CR13COOR14)Si(OR16)3의 아크릴옥시 관능성 트리알콕시실란 또는 화학식 (CH2=CR13COOR14)SiCl3)의 트리클로로실란(여기서, R14, R13 및 R15는 위에서 정의한 바와 같고, R16은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬 그룹이다)을 공가수분해함으로써 제조할 수 있다. R16은 메틸, 에틸 및 프로필로 예시된다. 또는, R16은 각각 메틸이다.
트리알콕시실란의 예로는 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란 및 페닐트리에톡시실란이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다.
아크릴옥시 관능성 트리알콕시실란의 예로는 아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 아크릴옥시프로필트리에톡시실란, (2-메틸)아크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 (2-메틸)아크릴옥시프로필트리에톡시실란이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다.
알콕시실란의 공가수분해는 염기성 촉매의 존재하에 수행될 수 있다. 적합한 염기성 촉매는 종래에 공지된 무기 염기 및 유기 염기를 포함한다. 예를 들면, 무기 염기 및 유기 염기, 예를 들면, 수산화칼륨(KOH), 수산화세슘(CsOH), 수산화암모늄(NH4OH), 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 및 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(TBAH), 및 포스파젠 염기, 예를 들면, 포스파젠 염기 P4-t-부틸 용액을 포함한다. 염기성 촉매의 사용량은 알콕시실란의 총량 100부당 0.001 내지 1.00부일 수 있다. 공가수분해 반응은 60 내지 80℃에서 수행될 수 있다.
공가수분해에서 알콕시실란은 각각, 알콕시실란(트리알콕시실란 및 아크릴옥시 관능성 트리알콕시실란)의 총 몰을 기준으로 하여, 화학식 R15Si(OR16)3의 트리알콕시실란의 사용량이 50 내지 75몰%, 또는 55 내지 70몰%로 되도록 하는 양으로 사용될 수 있다.
막은 수지를 기판에 도포한 후 경화시킴으로써 아크릴 관능성 실리콘 수지로부터 제조될 수 있다. 생성된 막은 두께가 1 내지 10㎛일 수 있다.
성분(b) 광개시제
광패턴화 가능한 실리콘 수지 조성물은 광패턴화 가능한 실리콘 수지 조성물을 광패턴화하는 광개시제를 추가로 포함한다. 광개시제의 예로는 α-하이드록시 케톤; 페닐글리옥실레이트; 벤질디메틸-케탈; α-아미노케톤; 모노 아실 포스핀; 비스 아실 포스핀; 벤조인 에테르; 벤조인 이소부틸 에테르; 벤조인 이소프로필 에테르; 벤조페논; 벤조일벤조산; 메틸 벤조일벤조에이트; 4-벤조일-4'-메틸디페닐 설파이드; 벤질메틸케탈; 2-n-부톡시에틸-4-디메틸아미노벤조에이트; 2-클로로티오크산톤; 2,4-디에틸티오크산타논; 1-하이드록시-사이클로헥실-페닐-케톤[미국 뉴욕주 테리타운에 소재하는 시바 가이기 코포레이션(Ciba-Geigy Corporation)이 제조한 이르가큐어(IRGACURER) 184], 메틸벤조일포르메이트; 페닐 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일)-포스핀 옥사이드(미국 뉴욕주 테리타운에 소재하는 시바 가이기 코포레이션이 제조한 이르가큐어 819); 및 이들의 배합물이 포함되지만, 이로써 제한되지는 않는다. 광개시제의 사용량은, 조성물의 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 20중량%, 또는 1 내지 10중량%일 수 있다.
광패턴화 가능한 실리콘 수지 조성물은 하나 이상의 임의 성분, 예를 들면, 위에서 언급한 성분(D) 내지 성분(I)를 추가로 포함할 수 있다.
방법
본 발명은 광패턴화 가능한 실리콘 조성물, 예를 들면, 위에서 언급한 광패턴화 가능한 실리콘 조성물을 검출장치 중의 표면에 도포시켜 막을 형성하는 단계(1),
상기 막을 포토레지스트를 사용하지 않고 광마스크를 통하여 방사선에 노출시켜 노출된 막을 생성함을 포함하는 방법으로 상기 막을 광패턴화하는 단계(2),
노출되지 않은 막의 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 막을 형성하는 단계(3) 및
임의로 상기 패턴화된 막을 가열하는 단계(4)를 포함하는 방법에 관한 것이다. 당해 방법은 검출장치에서 선택투과 층, 분석물 감쇠층 또는 둘 다를 형성하는 데 사용될 수 있다.
광패턴화 가능한 실리콘 조성물을 검출장치 중의 표면에 도포하기 위한 특정 방법은 스핀 피복법, 압출 피복법, 침지 피복법, 분무 피복법, 유동 피복법, 미세 분배법 및 스크린 인쇄법을 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는다. 또는, 광패턴화 가능한 실리콘 조성물은 스핀 피복법으로 도포된다. 비히클이 사용되는 경우, 비히클은 단계(1) 동안에 또는 단계(1) 후, 또는 이들 둘 다에서 검출장치에서 표면으로부터 증발될 수 있다. 주위 환경에 노출시킴으로써, 진공 또는 약한 열의 인가에 의해 또는 경화 공정의 초기 단계 도중에 공기 건조와 같은 임의의 적합한 증발 수단이 사용될 수 있다. 스핀 피복법이 단계(1)에서 사용되는 경우, 임의의 추가의 비히클 제거 단계는 스핀에 의해 비히클이 구동되기 때문에 최소화된다.
단계(1)에서 형성된 막은 광패턴화되어 노출된 막을 생성한다. 당해 막은 막의 특정 부분을 방사선에 노출시키고, 막의 다른 부분을 방사선에 노출시키는 것을 방지하도록 배열된 광마스크를 통해 막을 방사선에 노출시킴을 포함하는 공정으로 광패턴화한다. 포토레지스트는 사용하지 않는다. 막을 방사선에 노출시키는 데 사용될 수 있는 광원은 매질 압력 수은 아크등이다. 방사선의 파장은 150 내지 800nm, 또는 250 내지 450nm일 수 있다. 방사선의 용량은 0.1 내지 5,000mJ/cm2, 또는 200 내지 1,000mJ/cm2일 수 있다.
사용되는 광패턴화 가능한 실리콘 조성물에 따라, 광패턴화 공정은 노출된 막이 현상 용매 속에서 가용성인 노출되지 않은 영역과 당해 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성인 노출된 영역을 포함하는 네가티브 레지스트 공정일 수 있다. 또는, 광패턴화 공정은 노출된 막이 현상 용매 속에서 가용성인 노출된 영역과 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성인 노출되지 않은 영역을 포함하는 포지티브 레지스트 공정일 수 있다.
방사선 노출은 네가티브 레지스트 공정에서 (또는 반대로는 포지티브 레지스트 공정에서) 노출된 영역이 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이고 노출되지 않은 영역이 현상 용매 속에서 가용성으로 되도록 하기에 충분할 수 있다. 또는, 노출된 막은 임의로 네가티브 레지스트 공정에서 방사선 노출 후, 예를 들면, 노출된 영역이 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이며 노출되지 않은 영역이 현상 용매 속에서 가용성으로 되도록 하는 시간 동안 가열될 수 있다. 노출된 막이 가열되는 경우, 정확한 가열 조건은 사용되는 광패턴화 가능한 조성물의 종류에 따라 다르다. 예를 들면, 위에서 언급한 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물이 단계(2)에서 사용되는 경우, 노출된 막은 50 내지 250℃의 온도에서 0.1 내지 10분 동안 가열할 수 있으며, 또는 100 내지 200℃의 온도에서 1 내지 5분 동안 가열할 수 있고, 또는 135 내지 165℃의 온도에서 2 내지 4분 동안 가열할 수 있다. 노출된 막은 핫플레이트 또는 오븐과 같은 종래의 기구를 사용하여 가열할 수 있다.
현상 용매 속에서 가용성인 노출되지 않은 막의 영역은 현상 용매로 제거되어 패턴화된 막을 형성한다. 네가티브 레지스트 공정에서, 노출되지 않은 영역은 제거되고, 포지티브 레지스트 공정에서, 노출된 영역은 현상 용매로 제거된다. 현상 용매는 탄소수가 3 내지 20개이다. 현상 용매의 예로는 알콜; 케톤, 예를 들면, 메틸 이소부틸 케톤 및 메틸 펜틸 케톤; 에테르, 예를 들면, n-부틸 에테르 및 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르; 에스테르, 예를 들면, 에틸 아세테이트 및 g-부티로락톤; 지방족 탄화수소, 예를 들면, 노난, 데칼린 및 도데마인(dodemaye); 및 방향족 탄화수소, 예를 들면, 메시틸렌, 크실렌 및 톨루엔; 및 이들의 배합물이 포함된다. 현상 용매는 분무법, 침지법 및 풀링법을 포함하는 임의의 통상의 방법으로 도포될 수 있다. 또는, 현상 용매는 용매의 풀을 정치 기판 위에 형성한 다음, 당해 기판을 스핀 건조시킴으로써 도포할 수 있다. 현상 용매는 실온 내지 100℃의 온도에서 사용될 수 있다. 그러나, 특정 온도는 용매의 화학적 특성, 용매의 비점, 목적하는 패턴 형성 속도 및 광패턴화 공정의 필수적인 해상도에 의존한다.
패턴화된 막은 임의로 현상 용매에 노출시킨 후 가열할 수 있다. 패턴화된 막이 가열되는 경우, 가열 조건은 선택된 광패턴화 가능한 조성물의 종류에 의존한다. 예를 들면, 아래에 언급한 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물이 사용되는 경우, 패턴화된 막은 산화 또는 분해 없이 실리콘 속에서 최대 가교결합 밀도를 달성하기 위한 시간 동안 가열할 수 있다. 패턴화된 막은 50 내지 300℃에서 1 내지 300분 동안, 또는 75 내지 275℃에서 10 내지 120분 동안, 또는 200 내지 250℃에서 20 내지 60분 동안 가열할 수 있다. 패턴화된 막은 핫플레이트 또는 오븐과 같은 종래의 기구를 사용하여 가열할 수 있다.
패턴화된 막은 또한 광패턴화 가능한 조성물을 기판 표면에 도포시켜 막을 형성하고, 당해 막의 부분을 파장이 150 내지 800nm인 방사선에 노출시켜 표면의 일부를 피복하는 노출되지 않은 영역 및 표면의 나머지를 피복하는 노출된 영역을 생성하고, 노출된 막을 노출된 영역이 현상 용매 속에서 실질적으로 불용성이며 노출되지 않은 영역이 현상 용매 속에서 가용성으로 되도록 하는 시간 동안 가열하고, 가열된 막의 노출되지 않은 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 막을 형성하고, 패턴화된 막을 가열하여 경화시킴으로써 제조할 수 있다.
당해 분야의 숙련가는, 예를 들면, 미국 특허 제6,617,674호를 기초로 하여, 광패턴화 가능한 실리콘 조성물을 표면에 도포하기 위한 적절한 방법, 막을 광패턴화하기 위한 노출 용량 및 시간, 현상 용매, 및 패턴화된 막을 가열하기 위한 온도 및 시간을 선택할 수 있다.
위에서 언급한 방법은 선택투과 층, 분석물 감쇠층 또는 이들 둘 다를 형성하기 위해 검출장치의 제조 동안에 사용될 수 있다. 예를 들면, 검출장치 제조는 위에서 언급한 방법으로 선택투과 층인 패턴화된 막을 형성한 다음, 하나 이상의 추가의 층을 패턴화된 막의 적어도 일부에 도포시킴을 포함할 수 있다. 당해 방법은 바이오층을 패턴화된 막의 적어도 일부에 도포하고, 분석물 감쇠층을 바이오층의 적어도 일부에 도포시킴을 추가로 포함할 수 있다. 위에서 언급한 방법은 당해 방법이 검출장치와 패턴화된 막 사이에 전해질 층을 삽입함을 추가로 포함하는 경우, 검출장치를 형성하는 데 사용할 수 있다.
검출장치
본 발명은 추가로 위에서 언급한 방법으로 제조될 수 있는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르는 장치는 기판(i), 상기 기판에 장착되어 있는 베이스 센서(base sensor)(ii), 임의로 기판의 적어도 일부 및 상기 베이스 센서를 피복하는 전해질 층(iii), 상기 베이스 센서의 적어도 일부를 피복하는 선택투과 층(iv), 임의로 상기 선택투과 층의 적어도 일부를 피복하는 바이오층(v), 임의로 상기 바이오층의 적어도 일부를 피복하는 분석물 감쇠층(vi) 및 임의로 상기 선택투과 층의 적어도 일부를 피복하고 당해 장치의 최외층으로서의 면역 반응성 종 또는 리간드 수용체(viii)를 부착하는 커플링 수단(vii)(여기서, 선택투과 층은 위에서 언급한 광패턴화 가능한 실리콘 조성물의 경화 생성물이다)을 포함한다.
또는, 본 발명에 따르는 장치는 기판(i), 상기 기판에 장착되어 있는 베이스 센서(ii), 임의로 실리콘 기판의 적어도 일부와 상기 베이스 센서를 피복하는 전해질 층(iii), 상기 베이스 센서의 적어도 일부를 피복하는 선택투과 층(iv), 상기 선택투과 층의 적어도 일부를 피복하는 바이오층(v) 및 상기 바이오층의 적어도 일부를 피복하는 분석물 감쇠층(vi)(여기서, 선택투과 층, 분석물 감쇠층 또는 둘 다는 위에서 언급한 광패턴화 가능한 실리콘 조성물의 경화 생성물이다)을 포함할 수 있다.
적합한 장치는 당해 분야에 공지되어 있으며, 예를 들면, 적합한 기판, 베이스 센서, 전해질 층, 바이오층, 분석물 감쇠층, 커플링 수단, 리간드 수용체, 면역 반응성 종 및 사용될 수 있는 장치를 공개하기 위해 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제5,063,081호, 제5,200,051호, 제5,212,050호, 제5,466,575호, 제5,554,339호, 제5,837,446호, 제5,837,454호 및 제6,306,594호에 기재되어 있다. 본 발명에 따라 제조할 수 있는 장치는 아데노신-5-트리포스페이트 검출장치, 심장 트로포닌 1 검출장치, 클로라이드 이온 검출장치, 크레아티닌 검출장치, 크레아틴 검출장치, 디옥시겐 검출장치, 글루코즈 및 콜레스테롤 검출장치, 글루코즈 검출장치, 헤마토크릿 검출장치, 과산화수소 검출장치, 이온화 칼슘 검출장치, 락테이트 검출장치, 리간드/리간드 수용체 기반 검출장치, PCO2 검출장치, pH 검출장치, PO2 검출장치, 칼륨 이온 검출장치, 나트륨 이온 검출장치, 우레아 질소 검출장치, 우레아 검출장치 및 요산 검출장치를 포함하지만, 이로써 제한되지는 않는다.
도 1은 검출장치의 부분 횡단면을 도시한다. 장치(100)는 표면에 이산화규소 층을 갖는 실리콘 웨이퍼로 구성되어 있는 기판(101)을 갖는다. 전도성 신호 라인(102)은 검출장치(100)를 외부 조절 전자장치(도시되지 않음)에 연결하는 접촉 패드(도시되지 않음)에 도달한다. 참조 전극 및 상대 전극(103)과 지시 전극(104)은 전도성 신호 라인(102)을 통해 기판(101)에 장착되어 있다. 전해질 층(105)은 기판(101)의 부분 및 전극(103 및 104)을 피복한다. 선택투과 층(106)은 전해질 층(105)을 피복한다. 바이오층(107)은 선택투과 층(106)의 부분을 피복한다. AA 층(108)은 바이오층(107)을 피복한다.
도 2는 또 다른 검출장치의 부분 횡단면을 도시한다. 장치(200)는 표면에 이산화규소 층을 갖는 실리콘 웨이퍼로 구성되어 있는 기판(201)을 갖는다. 전도성 신호 라인(202)은 검출장치(200)를 외부 조절 전자장치(도시되지 않음)에 연결하는 접촉 패드(도시되지 않음)에 도달한다. 참조 전극 및 상대 전극(203)과 지시 전극(204)은 전도성 신호 라인(202)을 통해 기판(201)에 장착되어 있다. 전해질 층(205)은 기판(201)의 부분과 전극(203 및 204)을 피복한다. 선택투과 층(206)은 전해질 층(205)을 피복한다. 커플링 수단(207)은 선택투과 층(206)의 표면에 장착되어 있다. 커플링 수단은 장치(200)의 최외부 표면에 고정된 리간드 수용체(208)를 갖는다.
실시예
당해 실시예는 본 발명을 당해 분야의 통상의 숙련가에게 설명하고자 하는 것이며 본 발명의 청구범위에서 진술한 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
30% TPhT메타크릴레이트 실리콘 수지, 68% PGMEA 용매 및 2% 이르가큐어 819를 배합하여 샘플을 제조한다. 샘플을 1μm 두께의 막으로 스핀 피복한다. 막을 광마스크를 통해 1000mJ/cm2의 광대역 UV 방사선에 노출시키고, 메시틸렌 용매로 즉시 현상한다. 광마스크의 생성된 네가티브 상을 생성된 패턴화된 막에 에칭한다.
실시예 2
헵탄에 용해된 29% SiH 관능성 폴리디메틸 실록산 및 71% 비닐 관능성 실리콘 수지를 배합하여 샘플을 제조한다. 여기에 10ppm 백금 아세틸아세토네이트를 가한다. 샘플을 실리콘 웨이퍼에서 스핀 피복한다. 이어서, 막을 광마스크를 통해 200mJ/cm2의 UV 방사선에 노출시킨 후, 140℃에서 10분 동안 가열한다. 생성된 노출된 막을 톨루엔으로 세척하여 당해 막의 가교결합되지 않은 부분을 제거한다. 그 결과, 생성된 패턴화된 막에 에칭된 광마스크 패턴의 네가티브 상이 생성된다.
산업상 이용 가능성
본 발명은 웨이퍼 레벨 패키징 방법을 사용하여 검출장치를 제조하는 데 사용할 수 있다. 본 발명의 방법은 검출장치에 선택투과 층, 분석물 감쇠층, 또는 둘 다를 형성하는 데 사용할 수 있다. 선택투과 층은 기판을 형성할 수 있는 웨이퍼를 다이싱하기 전에 당해 장치에서 형성될 수 있다.
도면
도 1은 검출장치의 부분 횡단면을 도시한다.
도 2는 또 다른 검출장치의 부분 횡단면을 도시한다.
100 장치
101 기판
102 전도성 신호 라인
103 참조 및 상대 전극
104 지시 전극
105 전해질 층
106 선택투과 층
107 바이오층
108 분석물 감쇠층
200 장치
201 기판
202 전도성 신호 라인
203 참조 및 상대 전극
204 지시 전극
205 전해질 층
206 선택투과 층
207 커플링 수단
208 고정된 리간드 수용체

Claims (16)

  1. 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 조성물을 검출장치 중의 표면에 도포시켜 막을 형성하는 단계(1),
    상기 막을 포토레지스트를 사용하지 않고 광마스크를 통하여 방사선에 노출시켜 노출된 막을 생성함을 포함하는 방법으로 상기 막을 광패턴화하는 단계(2),
    노출되지 않은 막의 영역을 현상 용매로 제거하여 패턴화된 반투과성 막을 형성하는 단계(3) 및
    임의로 상기 패턴화된 막을 가열하는 단계(4)를 포함하고,
    상기 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 조성물이,
    (a) 분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 지방족 불포화 유기 그룹을 포함하는 오가노폴리실록산(A),
    분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 상기 광패턴화 가능한 실리콘 조성물을 경화시키기에 충분한 농도로 포함하는 유기 규소 화합물(B) 및
    촉매량의 광활성화 하이드로실릴화 촉매(C)를 포함하거나,
    (b) 아크릴 관능성 실리콘 수지, 비닐 에테르 관능성 실리콘 수지, 에폭시 관능성 실리콘 수지 또는 이들의 배합물(D) 및
    광개시제(E)를 포함하며, 추가로
    (c) 억제제,
    (d) 충전제,
    (e) 충전제용 처리제,
    (f) 비히클,
    (g) 스페이서,
    (h) 접착 촉진제,
    (i) 계면활성제,
    (j) 감광제 및
    (k) 착색제 중 하나 이상을 임의로 포함하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 조성물이
    화학식 [(CH2=CR13COOR14)SiO3/2] 및 [R15Si03/2]의 단위(여기서, R13은 각각 독립적으로 수소원자 또는 메틸 그룹이고, R14는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 하이드로카빌렌 그룹이고, R15는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬, 사이클릭 알킬, 아릴 또는 알케닐 그룹이다)를 포함하는 아크릴 관능성 실리콘 수지(a) 및
    광개시제(b)를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 조성물이 용매를 포함하고, 상기 용매가 단계(1) 도중에 또는 이후에 제거되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 단계(1)이 상기 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 조성물을 상기 검출장치 중의 표면에 스핀 피복시킴으로써 수행되는 방법.
  7. 제1항, 제4항, 제5항 및 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 표면이 웨이퍼를 포함하는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항, 제4항, 제5항 및 제6항 중의 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 반투과성 막.
  12. 제11항에 있어서, 상기 반투과성 막이 선택투과 층(permselective layer) 또는 분석물 감쇠층인, 반투과성 막.
  13. 기판(i),
    상기 기판에 장착되어 있는 베이스 센서(ii),
    임의로 실리콘 기판의 적어도 일부와 상기 베이스 센서를 피복하는 전해질 층(iii),
    상기 베이스 센서의 적어도 일부를 피복하는 선택투과 층(iv),
    임의로 상기 선택투과 층의 적어도 일부를 피복하는 바이오층(v),
    임의로 상기 바이오층의 적어도 일부를 피복하는 분석물 감쇠층(vi) 및
    임의로 상기 선택투과 층의 적어도 일부를 피복하고 장치의 최외층으로서의 면역 반응성 종 또는 리간드 수용체(viii)를 부착하는 커플링 수단(vii)을 포함하고,
    상기 선택투과 층이 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 수지 조성물 및 광패턴화 가능한 반투과성 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 조성물의 경화 생성물인 장치.
  14. 기판(i),
    상기 기판에 장착되어 있는 베이스 센서(ii),
    임의로 실리콘 기판의 적어도 일부와 상기 베이스 센서를 피복하는 전해질 층(iii),
    상기 베이스 센서의 적어도 일부를 피복하는 선택투과 층(iv),
    상기 선택투과 층의 적어도 일부를 피복하는 바이오층(v) 및
    상기 바이오층의 적어도 일부를 피복하는 분석물 감쇠층(vi)을 포함하고,
    상기 분석물 감쇠층이 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 수지 조성물 및 광패턴화 가능한 반투과성 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 광패턴화 가능한 반투과성 실리콘 조성물의 경화 생성물인 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    (I) 상기 광패턴화 가능한 하이드로실릴화 경화성 실리콘 조성물이
    분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 지방족 불포화 유기 그룹을 포함하는 오가노폴리실록산(A),
    분자당 평균 2개 이상의 규소 결합된 수소원자를 상기 광패턴화 가능한 실리콘 조성물을 경화시키기에 충분한 농도로 포함하는 유기 규소 화합물(B),
    촉매량의 광활성화 하이드로실릴화 촉매(C)
    임의로 억제제(D),
    임의로 충전제(E),
    임의로 충전제용 처리제(F),
    임의로 비히클(G),
    임의로 스페이서(H),
    임의로 접착 촉진제(I),
    임의로 계면활성제(J),
    임의로 감광제(K) 및
    임의로 착색제(L)를 포함하며,
    (II) 상기 광패턴화 가능한 실리콘 수지 조성물이
    아크릴 관능성 실리콘 수지, 비닐 에테르 관능성 실리콘 수지, 에폭시 관능성 실리콘 수지 또는 이들의 배합물(a),
    광개시제(b),
    임의로 억제제(c),
    임의로 충전제(d),
    임의로 충전제용 처리제(e),
    임의로 비히클(f),
    임의로 스페이서(g),
    임의로 접착 촉진제(h),
    임의로 계면활성제(i),
    임의로 감광제(j) 및
    임의로 착색제(k)를 포함하는 장치.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 장치가 아데노신-5-트리포스페이트 검출장치, 심장 트로포닌 1 검출장치, 클로라이드 이온 검출장치, 크레아티닌 검출장치, 크레아틴 검출장치, 디옥시겐 검출장치, 글루코즈 및 콜레스테롤 검출장치, 글루코즈 검출장치, 헤마토크릿 검출장치, 과산화수소 검출장치, 이온화 칼슘 검출장치, 락테이트 검출장치, 리간드/리간드 수용체 기반 검출장치, PCO2 검출장치, pH 검출장치, PO2 검출장치, 칼륨 이온 검출장치, 나트륨 이온 검출장치, 우레아 질소 검출장치, 우레아 검출장치 및 요산 검출장치로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 장치.
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