JP5833003B2 - 可撓性回路基板およびその製造方法、ならびに該可撓性回路基板を用いた燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、可撓性回路基板、特に燃料電池の集電板として用いられる可撓性回路基板、およびその製造方法、並びに該可撓性回路基板を用いた燃料電池に関する。

近年、携帯電話やパソコン等に代表される電子機器の電源として、主に、軽量かつ高容量であるリチウムイオン電池が使用されている。

しかし、電子機器の高機能化に伴う消費電力の増加によって、（１）十分な消費電力を確保できない、（２）消費電力を確保できたとしても連続使用時間が短くなる、（３）長時間の充電が必要であるという問題が生じている。

このような背景の中、リチウムイオン電池に代わる電源として、燃料電池が注目されている。特に、メタノールを燃料として使用する直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）が期待されている。この直接メタノール型燃料電池は、燃料極、空気極および電解質膜から構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を有し、燃料極にメタノール水溶液を供給し、空気極に空気を供給する。燃料極に供給されたメタノールは触媒により分解され、水素イオンを生成する。そして、この水素イオンは、電解質膜を通過して空気極で空気中に存在する酸素と反応する。直接メタノール型燃料電池では、この一連の反応により、電力を発生させる。

直接メタノール型燃料電池は、リチウムイオン電池と比べて、高密度のエネルギーが得られることから、電子機器の消費電力の増加に対応することができる。また、予備燃料を用意しておくことで、リチウムイオン電池のように長時間の充電を行うことなく、電子機器を継続して使用することができる。さらに、直接メタノール型燃料電池は水素を製造する改質器などを必要としないので、他の燃料電池と比べて、小型化および軽量化が可能であることも利点の一つとして挙げられる。

ところで、直接メタノール型燃料電池を構成する部材の一つとして、集電板がある。燃料電池の小型・軽量化を図るため、可撓性回路基板が集電板として用いられる（例えば特許文献１参照）。この可撓性回路基板では、ポリイミドなどからなる可撓性基材の片面に集電体を構成する導体層が形成されている。集電体には、メタノールまたは空気を膜電極接合体に供給するための開口部が設けられる。

燃料電池の出力電圧等の特性を維持するため、集電体には、メタノールおよびその分解過程で生成されるギ酸などの中間生成物に対して、耐食性を有することが要求される。そこで、特許文献２では、集電体の導体層を炭素含有層で覆った可撓性回路基板が開示されている。この炭素含有層は、ポリイミド等の樹脂材料に、カーボンブラック等の炭素を含有した樹脂組成物からなる。

特開２００４−２０００６４号公報 特開２０１０−０５０３７８号公報

しかしながら、炭素含有層は銅などの金属からなる導体層よりも抵抗が高いため、炭素含有層で被覆された集電体の導通抵抗値が高くなってしまうという問題がある。また、高温の使用条件下では、バインダーの樹脂材料が溶解するおそれもある。

さらに、炭素含有層等の被覆層で導体層を被覆したとしても、特に複数のセルを直列に接続して高電圧を出力する場合には、可撓性基材と被覆層との界面を通じた腐食により、導体層を構成する金属が溶出するという問題がある。これについて、図６（１），（２）を用いて説明する。

図６（１）は、燃料電池の集電体が設けられた、従来の可撓性回路基板１００の断面図を示している。可撓性回路基板１００は、ポリイミド等からなる可撓性基材１０１の片面に、集電体を構成する導体層１０２が形成されている。この導体層１０２は銅などからなる。そして、導体層１０２を覆うように被覆層（例えば前述の炭素含有層）１０３が形成されている。また、可撓性回路基板１００には、メタノールを供給するための開口部１０４、および空気を供給するための開口部１０５が形成されている。

図６（１）に示すように、被覆層１０３は導体層１０２を被覆しているため、導体層１０２は外部に露出していない。しかしながら、被覆層１０３と可撓性基材１０１との界面Ｓにおいて、被覆層１０３と可撓性基材１０１は接しているのみであり、強く密着しているわけではない。そのため、可撓性回路基板１００が燃料電池の集電板として使用される間に、メタノール及びその中間生成物の酸が界面Ｓをつたって内部に浸透し、導体層１０２の腐食・溶出が進行する。その結果、図６（２）に示すように、導体層１０２の側面から削られ、被覆層１０３の側面部が宙に浮いた状態となる。なお、この腐食のメカニズムは現在のところ明らかになっていないが、界面Ｓ付近で発生する局部的な電位差に起因するガルバニック腐食（電解腐食）によるものと推測される。

このように、特に高電圧の条件下では、界面Ｓからの局部的な腐食が進行するため、被覆層１０３を設けても導体層１０２の腐食・溶出を防ぐことができない。

なお、被覆層１０３として、炭素含有層に代えて、導体層１０２を構成する銅よりもイオン化傾向の小さい金属（金など）を導体層１０２にめっきすることも考えられる。しかしながら、特許文献２の場合と同様、めっき層と可撓性基材との界面において密着力が弱いため、界面から腐食が進行することは避けられない。

そこで、本発明は、高温かつ高電圧の使用条件下においても、集電体を構成する導体層の腐食・溶出を防ぐとともに、膜電極接合体と十分な電気的接続を得ることが可能な可撓性回路基板、及びその製造方法、並びに該可撓性回路基板を用いた燃料電池を提供することを目的とする。

本発明の一態様による可撓性回路基板は、
燃料電池の集電体が設けられた可撓性回路基板であって、
絶縁性の可撓性基材と、
所定の領域に設けられ、前記可撓性基材を厚さ方向に貫通する、燃料あるいは空気を供給するための複数の開口部と、
前記所定の領域における前記可撓性基材の表面および裏面、並びに前記複数の開口部の内壁に形成され、前記集電体を構成する、導体層と、
前記導体層の上に形成され、かつ、前記導体層よりも耐腐食性を有する、導電性の表面処理膜と、
を備えることを特徴とする。

本発明の一態様による燃料電池は、
電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に接合された燃料極と、前記電解質膜の他方の面に接合された空気極とから構成される膜電極接合体と、
集電体が前記燃料極または前記空気極に接するように配設された、本発明による可撓性回路基板と、
を備えることを特徴とする。

本発明の一態様による可撓性回路基板の製造方法は、
絶縁性の可撓性基材と、前記可撓性基材の両面にそれぞれ設けられた第１および第２の金属箔とを有する両面金属張積層板を用意する、準備工程と、
前記両面金属張積層板の集電体形成予定領域に、前記両面金属張積層板を厚さ方向に貫通する複数の開口部を形成する、開口部形成工程と、
前記開口部が形成された両面金属張積層板に対してめっき処理を施し、前記第１および前記第２の金属箔の上ならびに前記開口部の内壁にめっき膜を形成する、めっき膜形成工程と、
エッチングにより前記第１および第２の金属箔ならびに前記めっき膜をパターニングし、集電体を形成する、集電体形成工程と、
前記集電体が形成された両面金属張積層板に対してめっき処理を施し、前記めっき膜よりも耐腐食性を有する表面処理膜を、前記めっき膜の上に形成する、表面処理膜形成工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の一態様による可撓性回路基板の製造方法は、
絶縁性の可撓性基材を用意する、準備工程と、
前記可撓性基材の集電体形成予定領域に、前記可撓性基材を厚さ方向に貫通する複数の開口部を形成する、開口部形成工程と、
前記集電体形成予定領域に開口を有するめっきレジストを、前記可撓性基材の表面および裏面に形成する、めっきレジスト形成工程と、
前記めっきレジストが形成された可撓性基材に対してめっき処理を施し、前記めっきレジストで被覆されていない前記可撓性基材の上および前記複数の開口部の内壁に、めっき膜を形成する、めっき膜形成工程と、
前記めっきレジストを剥離した後、前記めっき膜が形成された可撓性基材に対してめっき処理を施し、前記めっき膜よりも耐腐食性を有する表面処理膜を、前記めっき膜の上に形成する、表面処理膜形成工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る可撓性回路基板では、集電体を構成する導体層が可撓性基材の両面および開口部の内壁に形成されており、この導体層の上に、導電性の材料からなり、導体層よりも耐腐食性を有する表面処理膜が形成されている。即ち、集電体のうち、燃料であるメタノールや中間生成物の酸が接する部分は全て表面処理膜で被覆されており、従来のように導体層を保護する被覆層と可撓性基材との界面が存在しない。このため、本発明に係る可撓性回路基板を燃料電池の集電板として用いた場合、高温かつ高電圧の使用条件下においても、導体層の腐食・溶出を防止することができる。その結果、出力電圧等の特性が安定した燃料電池を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図１Ａに続く、本発明の第１の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法を説明するための主要な工程平面図である。 図２Ａに続く、本発明の第１の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法を説明するための主要な工程平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。 図３Ａに続く、本発明の第２の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の実施形態に係る燃料電池の構成例を示す一部断面図である。 ２つの膜電極接合体を挟み込む可撓性回路基板を説明するための平面図である。 （１）は、燃料電池の集電板に用いられる従来の可撓性回路基板の断面図であり、（２）は、該可撓性回路基板の導体層が腐食・溶出した状態を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の３つの実施形態について説明する。第１および第２の実施形態は、燃料電池の集電板として用いられる可撓性回路基板およびその製造方法に関し、第３の実施形態は、本発明の可撓性回路基板を用いた直接メタノール型の燃料電池に関する。

なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。また、図面は模式的なものであり、各構成要素の厚みや平面寸法は適宜に変えている。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法について、図１Ａおよび図１Ｂに示す工程断面図と、図２Ａおよび図２Ｂに示す主要な工程平面図とを用いて説明する。

（１）まず、図１Ａ（１）に示すように、可撓性基材１と、この可撓性基材１の両面にそれぞれ設けられた銅箔２および銅箔３とを有する両面銅張積層板４を用意する。可撓性基材１は、可撓性を有する絶縁性の基材であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの樹脂フィルムを使用することができる。

ここでは、両面銅張積層板４として、２５μｍ厚のポリイミドフィルムの両面に１２μｍ厚の銅箔がそれぞれ設けられたものを用いた。なお、銅以外の金属（ニッケル、アルミニウム等）からなる金属箔が可撓性基材１の両面に設けられた両面金属張積層板を用いてもよい。また、可撓性基材１の両面に銀ペースト等の導電性ペーストを印刷して配線を形成した可撓性回路基板を用いてもよい。

（２）次に、図１Ａ（２）及び図２Ａ（１）に示すように、両面銅張積層板４の集電体形成予定領域Ｃに、両面銅張積層板４を厚さ方向に貫通する複数の開口部５を形成する。

ここでは、図２Ａ（１）に示すように、メッシュ状に複数の開口部５（例えば穴径５００μｍ，穴ピッチ６００μｍ）を形成した。

なお、開口部５の形成は、炭酸レーザー又は紫外線レーザーなどを使用して、加工精度の高いレーザー加工により行う。好ましくは、熱履歴の影響や開口部の加工性を考慮して、紫外線レーザーを使用する。その他、開口部５の穴径や穴ピッチが大きく、高い加工精度が要求されない場合は、ドリル加工またはパンチにより開口部５を形成してもよい。

レーザー加工を行う場合には、レーザー加工時に可撓性基材１が熱ダレを起こすため、レーザー加工後にデスミア処理を行う。これにより、銅箔２，３に対するめっきつきまわりが悪化することを防止する。なお、図１Ａ（２）において銅箔２，３が後退しているのは、デスミア処理のウエットエッチングによるものである。

（３）次に、図１Ａ（３）に示すように、開口部５が形成された両面銅張積層板４の全面に対してめっき処理を施し、銅箔２および銅箔３の上、ならびに開口部５の内壁に、めっき膜６を形成する。

ここでは、無電解銅めっき（あるいは導電化処理等）及びそれに続く電気銅めっき処理を施し、めっき膜６として、５μｍ厚の銅めっき膜を形成した。なお、めっきの種類は銅めっきに限らず、例えばニッケルめっきや銀めっきでもよい。

（４）次に、図１Ｂ（４）及び図２Ａ（２）に示すように、エッチングにより銅箔２，３およびめっき膜６をパターニングし、集電体７，８を形成する。集電体７はアノード側の集電体であり、集電体８はカソード側の集電体である。また、可撓性基材１に沿って集電体７および集電体８からそれぞれ延びる引き出し電極７ａおよび引き出し電極８ａが形成される。

ここでは、通常のフォトファブリケーション手法を用いて、めっき膜６（銅めっき膜）および銅箔２，３をパターニングした。

（５）次に、図１Ｂ（５）に示すように、集電体７，８が形成された両面銅張積層板４の全面に対してめっき処理を施し、めっき膜６よりも耐腐食性を有する表面処理膜９を、めっき膜６の上に形成する。

ここでは、表面処理膜９として、銅めっき膜の上に、下地となるニッケルめっき、及び耐腐食性の高い金めっきを行い、５μｍ厚のニッケルめっき膜、及び１μｍ厚の金めっき膜からなるニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）めっき膜を形成した。このニッケルめっき及び金めっきの方法は、特に限定されるものではなく、電解めっき処理や無電解めっき処理などでよい。また、ニッケルめっきを行うことなく、直接金めっきを行ってもよい。

なお、表面処理膜９としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはチタン（Ｔｉ）を挙げることができる。

また、表面処理膜９は、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）および白金（Ｐｔ）から選択された少なくとも一つの白金属元素を有する金属化合物と、有機溶剤とを含んだ塗布液をめっき膜６に塗布し、その後、乾燥および焼成することにより形成してもよい。

（６）次に、図１Ｂ（６）及び図２Ｂ（３）に示すように、集電体７，８の境界線を跨いで集電体７，８の周縁部を覆うように絶縁層１０（例えば２０μｍ厚）を形成する。

この絶縁層１０には、複数の開口部５がメッシュ状に形成された領域が底面に露出するように開口１０ａ，１０ｂが設けられ、また、引き出し電極７ａ，８ａが底面に露出するように開口１０ｃ，１０ｄが設けられている。

絶縁層１０の形成方法については、ポリイミド等の樹脂フィルムの片面に接着層が設けられたカバーレイをラミネートすることにより形成してもよく、あるいは、ポリイミド等の樹脂インクを印刷することにより形成してもよい。また、フォトソルダーレジストを用いて形成してもよい。

絶縁層１０は、集電体７，８の境界線を跨ぐように形成されるため、表面処理膜９と可撓性基材１との界面を保護することができる。

絶縁層１０を形成した後、外形加工を行い、燃料電池の集電板に適用される可撓性回路基板２０を得る。この可撓性回路基板２０は、絶縁性の可撓性基材１と、所定の領域（集電体形成領域）に設けられ、可撓性基材１を厚さ方向に貫通する、燃料あるいは空気を供給するための複数の開口部５と、前記所定の領域における可撓性基材１の表面および裏面、並びに複数の開口部５の内壁に形成され、集電体７，８を構成するめっき膜（導体層）６と、めっき膜６の上に形成され、かつ、めっき膜６よりも耐腐食性を有する導電性の表面処理膜９と、を備えている。

なお、図１Ｂ（６）及び図２Ｂ（３）に示す折り曲げ線Ｂについては第３の実施形態で詳しく述べるが、燃料電池を作製する際に、折り曲げＢに沿って可撓性回路基板２０を折り曲げて膜電極接合体を挟み込む。

以上説明したように、本実施形態に係る可撓性回路基板２０は、集電体７，８のうちメタノールや中間生成物の酸が接する部分が全て表面処理膜９で被覆されている。即ち、メタノールや中間生成物の酸が接する部分において、従来のように導体層を保護する被覆層と可撓性基材との界面が存在しない。このため、高温かつ高電圧の使用条件下においても、めっき膜６の腐食・溶出を防止することができる。

さらに、表面処理膜９は導電性の金属または導電性の金属酸化物からなるため、膜電極接合体との電気的接続を十分に確保することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る可撓性回路基板の製造方法について、図３Ａおよび図３Ｂに示す工程断面図を用いて説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、出発材料が両面銅張積層板ではなく可撓性基材であることである。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

（１）まず、図３Ａ（１）に示すように、絶縁性の可撓性基材１１を用意する。ここでは、可撓性基材１１として、２５μｍ厚のポリイミドフィルムを用いた。なお、可撓性基材１１は、可撓性を有する絶縁性の基材であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの樹脂フィルムが使用できる。

（２）次に、図３Ａ（２）に示すように、可撓性基材１１の集電体形成予定領域に、可撓性基材１１を厚さ方向に貫通する複数の開口部１２を形成する。

この開口部１２の形成手段は、第１の実施形態の開口部５と同様、穴径や穴ピッチ等に応じて、炭酸レーザーや紫外線レーザーなどを用いたレーザー加工、ドリル加工およびパンチなどから選択する。その他、開口部１２が比較的大きい場合には、ポリイミドエッチング液などを用いた樹脂エッチング手法により、可撓性基材１１に開口部１２を形成してもよい。

レーザー加工を行う場合には、レーザー加工時に可撓性基材１１が熱ダレを起こすことから、レーザー加工後にデスミア処理を行う。

（３）次に、図３Ａ（３）に示すように、集電体形成予定領域に開口１３ａを有するめっきレジスト１３を、可撓性基材１１の表面および裏面に形成する。

（４）次に、図３Ｂ（４）に示すように、めっきレジスト１３が形成された可撓性基材１１の全面に対してめっき処理を施し、めっきレジスト１３で被覆されていない可撓性基材１１の上および複数の開口部１２の内壁に、めっき膜１４を形成する。

ここでは、無電解銅めっき（あるいは導電化処理等）及びそれに続く電気銅めっき処理を施し、めっき膜１４として、５μｍ厚の銅めっき膜を形成した。なお、無電解銅めっきを行う前に、無電解ニッケルめっきを行ってニッケルめっき層（シード層）を可撓性基材１１上に形成してもよい。これにより、密着強度の高い銅めっき膜を形成することができる。

（５）次に、めっきレジスト１３を剥離する。これにより、図３Ｂ（４）に示すように、アノード側の集電体１５およびカソード側の集電体１６が形成される。

（６）めっきレジスト１３を剥離した後、図３Ｂ（５）に示すように、可撓性基材１１の全面に対してめっき処理を施し、めっき膜１４の上に、めっき膜１４よりも耐腐食性を有する表面処理膜１７を形成する。

ここでは、表面処理膜１７として、第１の実施形態の表面処理膜９と同様に、めっき膜１４の上に、ニッケルめっき及び金めっきを行い、５μｍ厚のニッケルめっき膜、及び１μｍ厚の金めっき膜からなるニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）めっき膜を形成した。このニッケルめっき及び金めっきの方法は、特に限定されるものではなく、電解めっき処理や無電解めっき処理などでよい。また、表面処理膜１７は、表面処理膜９と同様の材料により構成することができる。

（７）次に、図３Ｂ（６）に示すように、第１の実施形態の絶縁層１０と同様の構成を有する絶縁層１８を形成する。

その後、外形加工を行い、第２の実施形態に係る可撓性回路基板２０Ａを得る。図３Ｂ（６）に示すように、可撓性回路基板２０Ａは、第１の実施形態に係る可撓性回路基板２０と同様、集電体１５，１６のうちメタノールや中間生成物の酸が接する部分が、燃料供給口となる開口部の側面を含めて全て表面処理膜１７により被覆されている。よって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、より薄い可撓性回路基板を得ることができる。

（第３の実施形態）
次に、第１の実施形態による可撓性回路基板を用いた燃料電池について説明する。図４は、本実施形態に係る燃料電池３０の一部についての断面図である。

図４に示すように、燃料電池３０は、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）であり、電解質膜３１、燃料極３２および空気極３３から構成される膜電極接合体３４と、折り曲げ線Ｂで折り曲げられて膜電極接合体３４を挟み込む可撓性回路基板２０と、筐体３５と、シール材３６とを備える。

膜電極接合体３４は、電解質膜３１と、電解質膜３１の一方の面に接合された燃料極３２と、電解質膜３１の他方の面に接合された空気極３３とから構成される。

可撓性回路基板２０は折り曲げ線Ｂに沿って折り曲げられ、集電体７が燃料極３２接し且つ集電体８が空気極３３に接するように、可撓性回路基板２０は膜電極接合体３４を挟み込む。

図４に示すように、膜電極接合体３４および可撓性回路基板２０は、筐体３５内に固定される。より詳しくは、図４に示すように、筐体３５は半筐体３５ａ，３５ｂから構成され、この半筐体３５ａ，３５ｂは、膜電極接合体３４を挟み込んだ可撓性回路基板２０を上下から挟むように組み合わさって、一つの筐体３５を構成する。

また、図４に示すように、半筐体３５ａには、メタノールを供給するための溝３５ａ１が複数形成されている。半筐体３５ｂには、空気を供給するためのスリット３５ｂ１が複数形成されている。

膜電極接合体３４を挟み込むように折り畳まれた可撓性回路基板２０の外周部に、シール材３６が設けられている。このシール材３６は、枠状の部材（例えばＯリングなど）であり、可撓性回路基板２０の集電体７および８の外周領域にそれぞれ設けられ、メタノールや中間生成物などが漏れ出すことを防止する。

燃料電池３０に発電させる際、燃料極３２には、集電体７の開口部５を通して燃料であるメタノール水溶液が供給され、一方、空気極３３には、集電体８の開口部５を通して空気が供給される。

そして、燃料極３２に供給されたメタノール水溶液は、燃料極３２の触媒に接し、次の反応式（１）で示されるように、水素イオンと二酸化炭素に変換されるとともに、電子を生成する。
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻ ・・・（１）

生成された電子は、可撓性回路基板２０の集電体７を経由して引き出し電極７ａから外部に導かれ、電子機器に供給される。そして、電子機器を動作させた電子は、引き出し電極８ａを介して集電体８に導かれる。

一方、反応式（１）により生成した水素イオンは、電解質膜３１を透過して空気極３３に達し、集電体８の開口部５を介して供給された空気中の酸素、および集電体８に導かれた電子と、反応式（２）に示すように反応し、水が生成される。
３／２Ｏ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻ → ３Ｈ_２Ｏ ・・・（２）

本実施形態に係る燃料電池３０では、集電体７，８を構成する金属（銅箔２，３およびめっき膜６）が耐腐食性に優れた表面処理膜７で隙間なく被覆されているため、メタノールもしくはメタノールが酸化されて発生する酸に曝されても、集電体７，８は表面処理膜７により保護され、腐食・溶出しない。その結果、燃料であるメタノールを安定して分解することができ、出力電圧等の特性を安定して維持することができる。

なお、複数の燃料電池セルを直列接続したスタックセルを構成することも可能である。図５は、変形例に係る可撓性回路基板２０Ｂの平面図を示している。

可撓性回路基板２０Ｂは、可撓性基材１に、４つの集電体７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂが設けられており、集電体７Ｂと集電体８Ａは接続部４０で電気的に接続されている。これらの集電体７Ａ，７Ｂ，８Ａ及び８Ｂはいずれも、前述の集電体７，８と同様に、銅箔２，３およびめっき膜６から構成され、表面が表面処理膜９で被覆されている。

可撓性回路基板２０Ｂは、第１の膜電極接合体（図示せず）が集電体７Ａと集電体８Ａに挟まれ、且つ第２の膜電極接合体（図示せず）が集電体７Ｂと集電体８Ｂに挟まれるように、折り曲げ線Ｂ１に沿って折り曲げられる。集電体７Ａは第１の膜電極接合体の燃料極と接触し、集電体７Ｂは第２の膜電極接合体の燃料極と接触する。集電体８Ａは第１の膜電極接合体の空気極と接触し、集電体８Ｂは第２の膜電極接合体の空気極と接触する。これにより、２つの燃料電池セルが直列に接続された燃料電池が得られる。

なお、図５中の折り曲げ線Ｂ２に沿って可撓性回路基板２０Ｂを折り曲げて燃料電池を構成することもできる。この場合、集電体７Ａ及び８Ａが第１および第２の膜電極接合体の燃料極とそれぞれ接し、集電体７Ｂ及び８Ｂが第１および第２の膜電極接合体の空気極と接する。

また、集電体７Ｂ、８Ａおよび接続部４０からなる構造を増やすことで、燃料電池セルの数を容易に増加させて、高電圧の燃料電池を得ることができる。

以上、本発明に係る３つの実施形態について説明した。

上記の実施形態では両面銅張積層板や可撓性基材を出発材料としたが、片面銅張積層板を出発材料として用いることも可能である。

また、第１の実施形態（第２の実施形態）では、可撓性基材に集電体７及び８（集電体１５及び１６）の両方を形成し、折り曲げ線Ｂに沿って折り曲げて燃料電池に使用したが、アノード側の集電板と、カソード側の集電板とを別体とする場合は、可撓性基材にいずれか一方の集電体のみを形成するようにしてもよい。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１，１１ 可撓性基材
２，３ 銅箔
４ 両面銅張積層板
５，１２ 開口部
６ めっき膜
７，８，１５，１６ 集電体
７ａ，８ａ 引き出し電極
９，１７ 表面処理膜
１０，１８ 絶縁層
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、１０ｄ 開口
１３ めっきレジスト
１３ａ 開口
１４ めっき膜
２０，２０Ａ，２０Ｂ 可撓性回路基板
３０ 燃料電池
３１ 電解質膜
３２ 燃料極
３３ 空気極
３４ 膜電極接合体（ＭＥＡ）
３５ 筺体
３５ａ，３５ｂ 半筐体
３５ａ１ 溝
３５ｂ１ スリット
３６ シール材
４０ 接続部
１００ 可撓性回路基板
１０１ 可撓性基材
１０２ 導体層
１０３ 被覆層
１０４，１０５ 開口部
Ｓ 界面
Ｃ 集電体形成予定領域
Ｂ 折り曲げ線

Claims (15)

1. 燃料電池の集電体が設けられた可撓性回路基板であって、
   絶縁性の可撓性基材と、
   所定の領域に設けられ、前記可撓性基材を厚さ方向に貫通する、燃料あるいは空気を供給するための複数の開口部と、
   前記所定の領域における前記可撓性基材の表面および裏面、並びに前記複数の開口部の内壁に形成され、前記集電体を構成する、導体層と、
   前記導体層の上に形成され、かつ、前記導体層よりも耐腐食性を有する、導電性の表面処理膜と、
   を備えることを特徴とする可撓性回路基板。
2. 前記導体層は銅（Ｃｕ）からなり、
   前記表面処理膜は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはチタン（Ｔｉ）からなるめっき膜であることを特徴とする請求項１に記載の可撓性回路基板。
3. 前記表面処理膜は、下地としてニッケル（Ｎｉ）めっき膜を有することを特徴とする請求項２に記載の可撓性回路基板。
4. 前記可撓性基材と前記表面処理膜とで形成される段差部を跨いで前記集電体の周縁部を覆うように設けられた絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の可撓性回路基板。
5. 前記可撓性基材に沿って前記集電体から延びる引き出し電極をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の可撓性回路基板。
6. 前記可撓性基材と前記表面処理膜とで形成される段差部を跨いで前記集電体の周縁部を覆うように設けられた絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の可撓性回路基板。
7. 電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に接合された燃料極と、前記電解質膜の他方の面に接合された空気極とから構成される膜電極接合体と、
   前記集電体が前記燃料極または前記空気極に接するように配設された、請求項６に記載の可撓性回路基板と、
   を備えることを特徴とする燃料電池。
8. 電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に接合された燃料極と、前記電解質膜の他方の面に接合された空気極とから構成される膜電極接合体と、
   前記集電体が前記燃料極または前記空気極に接するように配設された、請求項２に記載の可撓性回路基板と、
   を備えることを特徴とする燃料電池。
9. 前記可撓性基材と前記表面処理膜とで形成される段差部を跨いで前記集電体の周縁部を覆うように設けられた絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の可撓性回路基板。
10. 前記可撓性基材に沿って前記集電体から延びる引き出し電極をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の可撓性回路基板。
11. 電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に接合された燃料極と、前記電解質膜の他方の面に接合された空気極とから構成される膜電極接合体と、
    前記集電体が前記燃料極または前記空気極に接するように配設された、請求項１に記載の可撓性回路基板と、
    を備えることを特徴とする燃料電池。
12. 絶縁性の可撓性基材と、前記可撓性基材の両面にそれぞれ設けられた第１および第２の金属箔とを有する両面金属張積層板を用意する、準備工程と、
    前記両面金属張積層板の集電体形成予定領域に、前記両面金属張積層板を厚さ方向に貫通する複数の開口部を形成する、開口部形成工程と、
    前記開口部が形成された両面金属張積層板に対してめっき処理を施し、前記第１および前記第２の金属箔の上ならびに前記開口部の内壁にめっき膜を形成する、めっき膜形成工程と、
    エッチングにより前記第１および第２の金属箔ならびに前記めっき膜をパターニングし、集電体を形成する、集電体形成工程と、
    前記集電体が形成された両面金属張積層板に対してめっき処理を施し、前記めっき膜よりも耐腐食性を有する表面処理膜を、前記めっき膜の上に形成する、表面処理膜形成工程と、
    を備えることを特徴とする可撓性回路基板の製造方法。
13. 前記表面処理膜形成工程の後に、
    前記可撓性基材と前記表面処理膜とで形成される段差部を跨いで前記集電体の周縁部を覆うように絶縁層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の可撓性回路基板の製造方法。
14. 絶縁性の可撓性基材を用意する、準備工程と、
    前記可撓性基材の集電体形成予定領域に、前記可撓性基材を厚さ方向に貫通する複数の開口部を形成する、開口部形成工程と、
    前記集電体形成予定領域に開口を有するめっきレジストを、前記可撓性基材の表面および裏面に形成する、めっきレジスト形成工程と、
    前記めっきレジストが形成された可撓性基材に対してめっき処理を施し、前記めっきレジストで被覆されていない前記可撓性基材の上および前記複数の開口部の内壁に、めっき膜を形成する、めっき膜形成工程と、
    前記めっきレジストを剥離した後、前記めっき膜が形成された可撓性基材に対してめっき処理を施し、前記めっき膜よりも耐腐食性を有する表面処理膜を、前記めっき膜の上に形成する、表面処理膜形成工程と、
    を備えることを特徴とする可撓性回路基板の製造方法。
15. 前記表面処理膜形成工程の後に、
    前記可撓性基材と前記表面処理膜とで形成される段差部を跨いで前記集電体の周縁部を覆うように絶縁層を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の可撓性回路基板の製造方法。

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