KR100966891B1 - 연료 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

연료 전지 및 그 제조 방법이 개시된다. 제1 웨이퍼(first wafer) 및 제2 웨이퍼의 일면에 유로를 형성하는 단계, 제1 웨이퍼의 일면에 막 전극 접합체(MEA, membrane electrode assembly)를 적층하는 단계, 및 일면이 막 전극 접합체를 커버(cover)하도록 제1 웨이퍼에 제2 웨이퍼를 본딩(bonding)하는 단계를 포함하는 연료 전지 제조 방법은, 소형화된 연료 전지를 적은 제조 비용으로 구현할 수 있고, 막 전극 접합체를 정밀하게 제조할 수 있으며, 공정 중 막 전극 접합체의 손상을 방지할 수 있다.
연료 전지(fuel cell), 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS, micro electro mechanical system)

Description

연료 전지 및 그 제조 방법{Fuel cell and method of manufacturing the same}
본 발명은 연료 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
연료 전지(fuel cell)는 고분자 전해질 연료 전지, 직접 메탄올 연료 전지, 용융탄산염 연료 전지, 고체산화물 연료 전지, 인산형 연료 전지, 알칼리 연료 전지 등 여러 종류가 있으며, 이 중, 휴대용 소형 연료 전지로서 가장 많이 사용되는 것으로 직접 메탄올 연료 전지(DMFC, direct methanol fuel cell)와 고분자 전해질 연료 전지(PEMFC, polymer electrolyte membrane fuel cell) 등이 있다.
직접 메탄올 연료 전지의 경우, 메탄올 연료를 수소로 바꾸어 줄 필요가 없이 바로 연료 전지에 사용할 수 있다는 장점은 지니고 있으나 에너지 밀도가 낮고, 고분자 전해질 연료 전지의 경우, 에너지 밀도는 높으나 연료를 수소로 바꾸어 사용하거나 부피가 큰 수소를 직접 연료를 사용해야 한다는 단점이 있다.
즉, 직접 메탄올 연료 전지는 낮은 에너지 밀도 때문에 시스템의 부피가 커지게 되고, PEMFC는 연료를 수소로 바꾸어 주는 장치나 그 주변 기기로 인해 전체 시스템의 부피가 커질 수 밖에 없는 단점을 가지고 있는 것이다.
이에, 연료 전지의 부피를 감소시키기 위하여 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS, micro electro mechanical system) 기술이 이용될 수 있다. 마이크로 전자 기계 시스템 기술을 이용하여 연료 전지를 제작하면, 엔드 플레이트(end plate)의 두께를 줄일 수 있을 뿐 아니라 엔드 플레이트 간의 결합 압력도 일정하게 유지할 수 있으며 볼트와 같은 체결 부재를 사용할 필요가 없으므로, 연료 전지의 사이즈를 크게 감소시킬 수 있다.
그러나, 이러한 마이크로 전자 기계 시스템 기술에 의하여 연료 전지를 제조하는 경우, 연료 전지의 가장 민감한 부분인 막 전극 접합체를 제조하는 것이 용이하지 않은 문제가 있다. 즉, 막 전극 접합체의 전극은 기공 구조, 두께, 밀도 등에 따라 물리적 특성이 전혀 달라지므로, 그 제작 방법과 목적에 맞는 전문 설비가 요구되나, 이러한 설비들과 마이크로 전자 기계 시스템 공정을 연계하기가 쉽지 않은 것이다.
또한, 막 전극 접합체 제작 후, 한 쌍의 엔드 플레이트를 서로 웨이퍼 본딩 (wafer bonding)할 때, 그 온도가 섭씨 수백 도 이상 상승하게 되므로, 이로 인해, 막 전극 접합체가 손상될 수 있는 문제도 있다.
본 발명은, 정밀하게 제조된 막 전극 접합체의 손상을 방지하면서 적은 제조 비용으로 소형화된 연료 전지를 구현할 수 있는 연료 전지 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은, 연료 및 산소의 누출이 방지되어 전기 발생 효율이 향상될 수 있는 연료 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 웨이퍼(first wafer) 및 제2 웨이퍼의 일면에 유로를 형성하는 단계, 제1 웨이퍼의 일면에 막 전극 접합체(MEA, membrane electrode assembly)를 적층하는 단계, 및 일면이 막 전극 접합체를 커버(cover)하도록 제1 웨이퍼에 제2 웨이퍼를 본딩(bonding)하는 단계를 포함하는 연료 전지 제조 방법이 제공된다.
막 전극 접합체를 적층하는 단계 이전에, 유로에 유입되는 유체의 누출을 방지하도록, 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼 중 적어도 어느 하나의 일면에 실링층(sealing layer)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실링층을 형성하는 단계는, 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼 중 적어도 어느 하나의 일면에 감광성 물질층을 형성하는 단계, 및 광을 조사하여 감광성 물질층 중 유로에 상응하는 영역을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
막 전극 접합체를 적층하는 단계 이전에, 지지 웨이퍼에 막 전극 접합체를 부착하는 단계를 더 포함하고, 막 전극 접합체를 적층하는 단계 이후에, 지지 웨이퍼를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
지지 웨이퍼는, 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
제1 웨이퍼에 제2 웨이퍼를 본딩하는 단계는, 막 전극 접합체의 손상이 방지 되도록, 저온 웨이퍼 본딩(low temperature wafer bonding) 방식에 의하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 일면에 제1 유로가 형성되는 제1 웨이퍼, 제1 웨이퍼의 일면에 적층되는 막 전극 접합체, 제2 유로가 형성되는 일면이 막 전극 접합체를 커버하도록 제1 웨이퍼에 본딩되는 제2 웨이퍼, 및 제1 유로 및 제2 유로에 유입되는 유체의 누출을 방지하도록, 제1 및 제2 웨이퍼 중 적어도 어느 하나와 막 전극 접합체 사이에 개재되는 실링층을 포함하는 연료 전지가 제공된다.
실링층은 감광성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 제조 방법은, 소형화된 연료 전지를 적은 제조 비용으로 구현할 수 있고, 막 전극 접합체를 정밀하게 제조할 수 있으며, 공정 중 막 전극 접합체의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지는, 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼의 유로에 유입되는 연료 및 산소의 누출이 방지되어 전기 발생 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 연료 전지 및 그 제조 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하 는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다. 도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따르면, 제1 웨이퍼(first wafer, 110) 및 제2 웨이퍼(120)의 일면에 유로(112, 122)를 형성하는 단계, 제1 웨이퍼(110)의 일면에 막 전극 접합체(MEA, membrane electrode assembly, 140)를 적층하는 단계, 및 일면이 막 전극 접합체(140)를 커버(cover)하도록 제1 웨이퍼(110)에 제2 웨이퍼(120)를 본딩(bonding)하는 단계로 이루어짐으로써, 소형화된 연료 전지(100)를 적은 제조 비용으로 구현할 수 있고, 막 전극 접합체(140)를 정밀하게 제조할 수 있으며, 공정 중 막 전극 접합체(140)의 손상을 방지할 수 있는 연료 전지(100) 제조 방법이 제시된다.
먼저, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 웨이퍼(110) 및 제2 웨이퍼(120)의 일면에 유로(112, 122)를 형성한다(S110). 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS, micro electro mechanical system) 공정 기술에 의하여, 연료 전지(100) 의 엔드 플레이트(end plate)에 해당하며, 실리콘(silicon)으로 이루어진 제1 웨이퍼(110) 및 제2 웨이퍼(120)의 일면 중 일부를 에칭(etching)에 의해 제거하여, 각각 제1 유로(112) 및 제2 유로(122)를 형성할 수 있다.
이러한 제1 유로(112) 및 제2 유로(122)에는 수소 등의 연료 및 산소가 각각 공급될 수 있으며, 제1 유로(112) 및 제2 유로(122)에 유입된 연료 및 산소는 막 전극 접합체(140)의 애노드(anode) 및 캐소드(cathode)로 공급되어 전기 에너지가 발생될 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유로(112, 122)에 유입되는 유체의 누출을 방지하도록, 제1 웨이퍼(110) 및 제2 웨이퍼(120) 중 적어도 어느 하나의 일면에 실링층(130)을 형성한다(S120). 전술한 바와 같이, 제1 유로(112) 및 제2 유로(122)에는 연료 및 산소와 같은 유체가 유입되므로, 이러한 유체의 누출을 방지하도록, 막 전극 접합체(140)가 적층되기 이전에, 제1 웨이퍼(110)의 일면에 실링층(130)을 형성하는 것이다.
이후 공정에서 막 전극 접합체(140)를 적층하고, 제1 웨이퍼(110)와 제2 웨이퍼(120)를 본딩함에 따라, 결과적으로, 제1 웨이퍼(110)와 막 전극 접합체(140) 사이에는 실링층(130)이 개재되어, 제1 유로(112) 및 제2 유로(122)에 유입되는 유체가 서로 혼합되거나 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
실링층(130)을 형성하는 공정은 다음과 같이 나누어 설명할 수 있다.
우선, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 웨이퍼(110) 및 제2 웨이퍼(120) 중 적어도 어느 하나의 일면에 감광성 물질층(132)을 형성한다(S122). 이때, 감광성 물 질층(132)으로, 예를 들어, 드라이 필름(dry film) 등이 이용될 수 있다. 이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 광, 예를 들어, 자외선을 조사하여 감광성 물질층(132) 중 유로(112, 122)에 상응하는 영역을 제거한다(S124).
상술한 감광성 물질층(132)의 노광 및 현상 공정은, 마이크로 전자 기계 시스템 공정의 일부로서 수행되므로, 이전 또는 이후의 공정 및 다른 구성 요소의 특성에 영향을 미치지 않으므로, 별도의 접착 물질을 이용하여 실링층(130)을 형성하는 경우 등에 비하여 안정적이고 효과적으로 제1 유로(112) 및 제2 유로(122)를 실링할 수 있다.
본 실시예의 경우, 실링층(130)이 제1 웨이퍼(110)의 일면에 형성되는 경우를 일 예로서 제시하였으나, 이외에도 실링층(130)이 제2 웨이퍼(120)의 일면에 형성되거나, 제1 웨이퍼(110) 및 제2 웨이퍼(120)의 일면에 모두 형성되는 경우도 본 발명의 권리 범위에 포함됨은 물론이다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지 웨이퍼(150)(투명한 재질)에 막 전극 접합체(140)를 부착한다(S130). 마이크로 전자 기계 시스템 공정과는 별도의 공정으로 막 전극 접합체(140)를 정밀하게 제조한 뒤, 제1 웨이퍼(110)에 용이하게 적층시키기 위하여, 플렉서블(flexible)한 막 전극 접합체(140)를 지지 웨이퍼(150)에 부착하는 것이다.
이 때, 지지 웨이퍼(150)는 유리와 같은 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 플렉서블한 막 전극 접합체(140)를 지지함은 물론이고, 지지 웨이퍼(150)에 지지된 막 전극 접합체(140)를 제1 웨이퍼(110)에 적층할 시, 막 전극 접합체(140)가 부착되는 일면의 반대쪽 타면에서도 막 전극 접합체(140) 및 제1 웨이퍼(110)의 위치를 명확히 확인할 수 있으므로, 보다 용이하고 효과적으로 막 전극 접합체(140)를 제1 웨이퍼(110)과 정렬하여 적층할 수 있다.
또한, 막 전극 접합체(140)가 부착될 지지 웨이퍼(150)의 일면에는 접착층(152)이 형성될 수 있으며, 이에 따라, 보다 효과적으로 막 전극 접합체(140)를 부착시킬 수 있다.
여기서, 막 전극 접합체(140)는, 화학 에너지를 변환하여 전기 에너지를 생산할 수 있고, 애노드 및 캐소드와, 이들 사이에 개재되는 전해질 막으로 이루어질 수 있으며, 이하, 전해질 막, 애노드 및 캐소드에 대하여 상세히 설명하도록 하다.
전해질 막은, 애노드와 캐소드 사이에 개재되어 애노드의 산화 반응에 의하여 발생되는 수소 이온을 캐소드로 이동시킬 수 있으며, 고분자 물질이 이용될 수 있다.
또한, 애노드는, 전해질 막의 일면에 형성되며 수소 또는 메탄올과 같은 연료를 공급 받아 애노드의 촉매층에서 산화 반응을 일으켜 수소 이온과 전자를 발생시킬 수 있고, 캐소드는, 전해질 막의 타면에 형성되며 산소 및 애노드에서 발생된 전자를 공급 받아 캐소드의 촉매층에서 환원 반응을 일으켜 산소 이온을 발생시킬 수 있다.
애노드 및 이와 대응되는 캐소드에서는 연료의 종류에 따라 다음의 화학식 1 또는 2과 같은 화학 반응이 일어나 전기 에너지를 발생시킬 수 있으며, 여기서, 화학식 1은 애노드에 공급되는 연료가 수소인 경우이며, 화학식 2는 애노드에 공급되 는 연료가 메탄올인 경우를 제시한 것이다.
애노드: H2 -> 2H+ + 2e-
캐소드: O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O
전반응: 2H2 + O2 -> 2H2O
애노드: CH3OH + H2O -> CO2 + 6H+ + 6e-
캐소드: 1.5O2 + 6H+ + 6e- -> 3H2O
전반응: CH3OH + 1.5O2 -> CO2 + 2H2O
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 웨이퍼(110)의 일면에 막 전극 접합체(140)를 적층한다(S140). 이와 같이, 제1 웨이퍼(110) 및 제2 웨이퍼(120)를 제조하는 마이크로 전자 기계 시스템 공정과 분리하여, 별도의 공정으로 막 전극 접합체(140)를 제조하고, 이렇게 제조된 막 전극 접합체(140)를 지지 웨이퍼(150)를 이용하여 제1 웨이퍼(110)에 적층시킴으로써, 마이크로 전자 기계 시스템 공정 상에서 막 전극 접합체(140)를 형성시키는 방식에 비하여, 막 전극 접합체(140)가 원하는 특성에 적합하도록 보다 정밀하고 효과적으로 구현될 수 있다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 지지 웨이퍼(150)를 제거한다(S150). 막 전 극 접합체(140)가 제1 웨이퍼(110)에 적층된 이후, 제1 웨이퍼(110)에 제2 웨이퍼(120)를 본딩할 수 있도록, 기능을 다한 지지 웨이퍼(150)를 제거한다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 일면이 막 전극 접합체(140)를 커버하도록 제1 웨이퍼(110)에 제2 웨이퍼(120)를 본딩(저온 웨이퍼 본딩)한다(S160). 즉, 제2 유로(122)가 형성된 일면이 막 전극 접합체(140)를 커버하도록 배치되고, 제1 웨이퍼(110)와 제2 웨이퍼(120)를 저온 웨이퍼 본딩 방식에 의하여 본딩한다.
막 전극 접합체(140)는 예를 들어, 섭씨 175도 이상의 온도에 노출되면 열화되어 그 특성이 현저하게 저하되므로, 저온 웨이퍼 본딩(low temperature wafer bonding) 방식에 의해 제1 웨이퍼(110)와 제2 웨이퍼(120)를 본딩함으로써, 막 전극 접합체(140)의 손상을 방지할 수 있는 것이다.
여기서, 저온 웨이퍼 본딩 방식으로는, 제1 웨이퍼(110)와 제2 웨이퍼(120)를 표면 처리(surface treatment)하는 방식 또는 표면 활성화(surface activation)하는 방식 등이 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 유닛 별로 절단함에 따라, 유닛 단위의 연료 전지(100)가 구현될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지의 일 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지의 일 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 12는 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지의 일 실시예를 나타낸 분 해 사시도이다.
본 실시예에 따르면, 일면에 제1 유로(212)가 형성되는 제1 웨이퍼(210), 제1 웨이퍼(210)의 일면에 적층되는 막 전극 접합체(240), 제2 유로(222)가 형성되는 일면이 막 전극 접합체(240)를 커버하도록 제1 웨이퍼(210)에 본딩되는 제2 웨이퍼(220), 및 제1 유로(212) 및 제2 유로(222)에 유입되는 유체의 누출을 방지하도록, 제1 및 제2 웨이퍼(220) 중 적어도 어느 하나와 막 전극 접합체(240) 사이에 개재되는 실링층(230)을 구비함으로써, 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)의 유로에 유입되는 연료 및 산소의 누출이 방지되어 전기 발생 효율이 향상될 수 있는 연료 전지(200)가 제시된다.
제1 웨이퍼(210)는, 연료 전지(200)의 엔드 플레이트에 해당하며, 일면에 연료가 공급되는 제1 유로(212)가 형성된다. 전술한 실시예에서 상술한 바와 마찬가지로, 마이크로 전자 기계 시스템 공정 기술에 의하여 실리콘으로 이루어진 제1 웨이퍼(210)의 일면을 에칭하여 제1 유로(212)를 형성할 수 있으며, 제1 유로(212)에 공급된 연료는 막 전극 접합체(240)로 공급되어 제2 웨이퍼(220)의 제2 유로(222)에 공급된 산소와 반응하여 전기 에너지가 발생될 수 있다.
막 전극 접합체(240)는, 애노드, 캐소드 및 전해질 막으로 구성되며, 제1 웨이퍼(210)의 일면에 적층되며, 제1 웨이퍼(210)와 막 전극 접합체(240) 사이에는 실링층(230)이 개재될 수 있다. 막 전극 접합체(240)에 대하여는 전술한 실시예에서 이미 상세히 설명한 바 있으므로 막 전극 접합체(240)의 구조 및 기능에 대한 설명은 생략하도록 하며, 실링층(230)에 대하여는 후술하도록 한다.
막 전극 접합체(240)는, 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)와 같이 마이크로 전자 기계 시스템 공정에 의하여 제조되는 것이 아니라, 별도의 공정에 의하여 제조된 후, 제1 웨이퍼(210)에 적층되므로, 마이크로 전자 기계 시스템 공정 상에서 형성된 막 전극 접합체(240)에 비하여, 보다 향상된 기능을 발휘할 수 있다.
막 전극 접합체(240)는, 전술한 일 실시예에서 설명한 바와 같이, 지지 웨이퍼를 이용하여 제1 웨이퍼(210)에 효과적으로 적층될 수 있으며, 이는 전술한 실시예에서 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제2 웨이퍼(220)는, 제1 웨이퍼(210)와 함께 연료 전지(200)의 엔드 플레이트에 해당하며, 제2 유로(222)가 형성되는 일면이 막 전극 접합체(240)를 커버하도록 제1 웨이퍼(210)에 본딩된다. 제2 웨이퍼(220)는 제1 웨이퍼(210)와 마찬가지로 실리콘으로 이루어지고, 마이크로 전자 기계 시스템 공정 기술에 의하여 일면에 제2 유로(222)가 형성될 수 있다.
또한, 제2 웨이퍼(220)는, 제2 유로(222)가 형성된 일면이 막 전극 접합체(240)를 커버하도록 제1 웨이퍼(210)에 저온 웨이퍼 본딩 방식에 의하여 본딩될 수 있으며, 이에 따라, 본딩 시 막 전극 접합체(240)의 손상을 방지할 수 있다.
제1 웨이퍼(210)와 제2 웨이퍼(220)의 본딩에 대하여는 전술한 일 실시예에서 설명한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
실링층(230)은, 제1 유로(212) 및 제2 유로(222)에 유입되는 유체의 누출을 방지하도록, 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220) 중 적어도 어느 하나와 막 전극 접합체(240) 사이에 개재된다. 즉, 제1 웨이퍼(210)와 막 전극 접합체(240) 사이에 실링층(230)이 개재됨으로써, 제1 유로(212) 및 제2 유로(222)에 유입되는 연료 및 산소가 서로 혼합되거나 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있어, 결과적으로, 연료 전지(200)의 전기 에너지 발생 효율을 향상시킬 수 있다.
이 때, 실링층(230)은 감광성 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 전술한 일 실시예서 설명한 바와 같이, 마이크로 전자 기계 시스템 공정의 일부로서, 드라이 필름 등과 같은 감광성 물질층을 제1 웨이퍼(210)의 일면에 형성하고, 노광 및 현상에 의해 실링층(230)을 형성할 수 있고, 이러한 실링층(230)은 이전 또는 이후의 공정 및 다른 구성 요소의 특성에 영향을 미치지 않게 되므로, 별도의 접착 물질을 이용하여 실링층(230)을 형성하는 경우 등에 비하여 안정적이고 효과적으로 제1 유로(212) 및 제2 유로(222)를 실링할 수 있다.
본 실시예의 경우, 실링층(230)이 제1 웨이퍼(210)와 막 전극 접합체(240) 사이에 개재되는 경우를 일 예로서 제시하였으나, 이외에도 실링층(230)이 제2 웨이퍼(220)와 막 전극 접합체(240) 사이 또는 제1 웨이퍼(210) 및 제2 웨이퍼(220)와 막 전극 접합체(240) 사이 각각에 개재되는 경우도 본 발명의 권리 범위에 포함됨은 물론이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 측면에 따른 연료 전지 제조 방법 일 실시예의 각 공정을 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 12는 본 발명의 다른 측면에 따른 연료 전지의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 연료 전지(fuel cell) 110: 제1 웨이퍼(first wafer)
112: 제1 유로 120: 제2 웨이퍼
122: 제2 유로 132: 감광성 물질층
130: 실링층(sealing layer)
140: 막 전극 접합체(MEA, membrane electrode assembly)
150: 지지 웨이퍼 152: 접착층

Claims (8)

  1. 제1 웨이퍼(first wafer) 및 제2 웨이퍼의 일면에 유로를 형성하는 단계;
    상기 제1 웨이퍼의 일면에 별도로 제조된 막 전극 접합체(MEA, membrane electrode assembly)를 적층하는 단계; 및
    일면이 상기 막 전극 접합체를 커버(cover)하도록 상기 제1 웨이퍼에 상기 제2 웨이퍼를 본딩(bonding)하는 단계를 포함하는 연료 전지 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 막 전극 접합체를 적층하는 단계 이전에,
    상기 유로에 유입되는 유체의 누출을 방지하도록, 상기 제1 웨이퍼 및 상기 제2 웨이퍼 중 적어도 어느 하나의 일면에 실링층(sealing layer)을 형성하는 단계를 더 포함하는 연료 전지 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실링층을 형성하는 단계는,
    상기 제1 웨이퍼 및 상기 제2 웨이퍼 중 적어도 어느 하나의 일면에 감광성 물질층을 형성하는 단계; 및
    광을 조사하여 상기 감광성 물질층 중 상기 유로에 상응하는 영역을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 막 전극 접합체를 적층하는 단계 이전에,
    지지 웨이퍼에 상기 막 전극 접합체를 부착하는 단계를 더 포함하고,
    상기 막 전극 접합체를 적층하는 단계 이후에,
    상기 지지 웨이퍼를 제거하는 단계를 더 포함하는 연료 전지 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지 웨이퍼는, 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 전지 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 웨이퍼에 상기 제2 웨이퍼를 본딩하는 단계는,
    상기 막 전극 접합체의 손상이 방지되도록, 저온 웨이퍼 본딩(low temperature wafer bonding) 방식에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 연료 전 지 제조 방법.
  7. 일면에 제1 유로가 형성되는 제1 웨이퍼;
    상기 제1 웨이퍼의 일면에 적층되는 막 전극 접합체;
    제2 유로가 형성되는 일면이 상기 막 전극 접합체를 커버하도록 상기 제1 웨이퍼에 본딩되는 제2 웨이퍼; 및
    상기 제1 유로 및 상기 제2 유로에 유입되는 유체의 누출을 방지하도록, 상기 제1 및 제2 웨이퍼 중 적어도 어느 하나와 상기 막 전극 접합체 사이에 개재되며, 감광성 물질로 이루어지는 실링층을 포함하는 연료 전지.
  8. 삭제
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