KR20120086658A - 배선 회로 기판 및 그 제조 방법 및 연료 전지 - Google Patents
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Abstract
주요면이 베이스 절연층에 대향하도록, 소정 패턴을 갖는 도체층이 베이스절연층 위에 형성된다. 도체층의 주요면 및 측면 위에 산에 대하여 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층이 형성되고, 도체층의 주요면 및 측면 및 배리어층이 도전성의 피복층에 의해 피복된다.
Description
본 발명은, 배선 회로 기판 및 그 제조 방법 및 배선 회로 기판을 구비한 연료 전지에 관한 것이다.
휴대전화 등의 모바일 기기에는, 소형이면서 고용량인 전지가 요구된다. 그래서, 리튬 이차 전지 등의 종래의 전지에 비해, 고에너지 밀도를 얻는 것이 가능한 연료 전지의 개발이 진행되고 있다. 연료 전지로서는, 예컨대 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cells)가 있다.
직접 메탄올형 연료 전지에서는, 메탄올이 촉매에 의해 분해되고, 수소 이온이 생성된다. 그 수소 이온과 공기중의 산소를 반응시키는 것에 의해 전력을 발생시킨다. 이 경우, 화학 에너지를 매우 효율적으로 전기 에너지로 변환할 수 있고, 매우 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
일본 특허 공개 제2004-200064호 공보에는, 연료극, 공기극 및 고분자 전해질막을 포함하는 막 전극 접합체가 기판 위의 도체층 사이에 배치된 연료 전지가 기재되어 있다. 막 전극 접합체의 연료극 및 공기극과 기판 위의 도체층은 전기적으로 접촉되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-200064호 공보에 기재되어 있는 연료 전지에서는, 연료극에 연료를 유통(流通)하기 위한 유통 구조 및 공기극에 공기를 유통하기 위한 유통 구조가 설치된다. 그러나, 연료극 및 공기극에 장시간 연료가 접촉되면, 연료극 및 공기극이 부식된다. 이 때문에 연료극 및 공기극의 저항이 증가한다. 그 결과, 연료극 및 공기극의 집전 효율이 저하된다.
본 발명의 목적은, 도체층의 부식이 방지되고 도체층의 저항이 저감된 배선 회로 기판 및 그 제조 방법 및 배선 회로 기판을 구비한 연료 전지를 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일 국면에 따른 배선 회로 기판은, 절연층과, 소정 패턴을 가지며 제1 및 제2 주요면, 및 측면을 가지며, 제2 주요면이 절연층과 대향하도록 절연층 위에 형성된 도체층과, 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에 형성되고, 산에 대하여 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층과, 도체층의 제1 주요면 및 측면 및 배리어층을 피복하는 도전성의 피복층을 구비하는 것이다.
이 배선 회로 기판에서는, 제2 주요면이 절연층에 대향하도록, 소정 패턴을 갖는 도체층이 절연층 위에 형성된다. 도체층의 제1 주요면 및 측면 중 적어도 일부의 영역 위에 산에 대하여 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층이 형성되고, 도체층의 제1 주요면 및 측면 및 배리어층이 도전성의 피복층에 의해 피복된다.
이 경우, 포름산 등의 연료 전지의 부생성물이 도체층에 부착되는 것이 방지된다. 이것에 의해, 도체층의 부식이 방지된다. 또한, 도체층과 피복층 사이의 접촉 저항의 증가가 방지된다. 그 결과, 연료 전지의 전력을 효율적으로 외부에 공급할 수 있다.
(2) 배리어층은, 복소환 화합물을 포함하여도 좋다. 이 경우, 배리어층의 산에 대한 내식성을 용이하게 높일 수 있다.
(3) 복소환 화합물은, 질소를 포함하여도 좋다. 이 경우, 배리어층의 산에 대한 내식성을 보다 용이하게 높일 수 있다.
(4) 복소환 화합물은, 아졸계 화합물을 포함하여도 좋다. 이 경우, 배리어층의 산에 대한 내식성을 더 용이하게 높일 수 있다.
(5) 복소환 화합물은, 테트라졸 유도체, 디아졸 유도체, 티아디아졸 유도체 및 트리아졸 유도체 중 하나 이상을 포함하여도 좋다. 이 경우, 배리어층의 산에 대한 내식성을 더 용이하게 높일 수 있다.
(6) 복소환 화합물은, 하기 화학식 (1)로 표시되는 테트라졸 유도체를 포함하고, R1 및 R2는, 동일 또는 상이하며, 수소 원자 또는 치환기여도 좋다. 이 경우, 배리어층의 산에 대한 내식성을 더 용이하게 높일 수 있다.
화학식 (1)
(7) 복소환 화합물은, 하기 화학식 (2)로 표시되는 벤조트리아졸 유도체를 포함하고, R3 및 R4는, 동일 또는 상이하며, 수소 원자 또는 치환기여도 좋다. 이 경우, 배리어층의 산에 대한 내식성을 더 용이하게 높일 수 있다.
화학식 (2)
(8) 배리어층의 두께는, 1 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하여도 좋다. 이 경우, 도체층의 부식을 충분히 방지할 수 있다. 또한, 도체층과 피복층의 밀착성 및 도체층과 피복층 사이의 도전성을 향상시킬 수 있다.
(9) 피복층은, 수지 조성물을 포함하여도 좋다. 이 경우, 배선 회로 기판의 플렉시블성이 양호해진다.
(10) 수지 조성물은, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 및 폴리이미드 수지 중 하나 이상을 포함하여도 좋다.
이 경우, 배선 회로 기판의 플렉시블성이 보다 양호해진다. 특히, 수지 조성물이 페놀 수지 또는 에폭시 수지를 포함하는 경우, 배선 회로 기판의 플렉시블성이 양호해지고 내약품성이 양호해진다.
(11) 피복층은, 도전 재료를 포함하여도 좋다. 이 경우, 피복층의 도전성을보다 충분히 확보할 수 있다.
(12) 도전 재료는, 탄소 재료 및 금속 재료 중 어느 한쪽을 포함하여도 좋다. 이 경우, 피복층의 도전성을 더 충분히 확보할 수 있다.
(13) 본 발명의 다른 국면에 따른 연료 전지는, 전지 요소와, 전지 요소의 전극으로서 배치되는 본 발명의 일 국면에 따른 배선 회로 기판과, 전지 요소 및 배선 회로 기판을 수용하는 하우징을 구비하는 것이다.
이 연료 전지에서는, 전지 요소 및 상기한 배선 회로 기판이 하우징 안에 수용된다. 전지 요소의 전력은, 배선 회로 기판의 도체층을 통해 하우징의 외부에 취출된다.
배선 회로 기판에서는, 산 등의 연료 전지의 부생성물이 도체층에 부착되는 것이 방지된다. 이것에 의해, 도체층의 부식이 방지된다. 또한, 도체층과 피복층 사이의 접촉 저항의 증가가 방지된다. 그 결과, 연료 전지의 전지 요소의 전력을 효율적으로 외부에 공급할 수 있다.
(14) 본 발명의 또 다른 국면에 따른 배선 회로 기판의 제조 방법은, 소정 패턴을 가지며 제1 및 제2 주요면, 및 측면을 갖는 도체층을, 제2 주요면이 절연층에 대향하도록 절연층 위에 형성하는 공정과, 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에, 산에 대하여 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층을 형성하고, 도체층의 제1 주요면 및 측면 및 배리어층을 피복하는 도전성의 피복층을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
이 배선 회로 기판의 제조 방법에서는, 제2 주요면이 절연층에 대향하도록, 소정 패턴을 갖는 도체층이 절연층 위에 형성된다. 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에 산에 대하여 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층이 형성되고, 도체층의 제1 주요면 및 측면 및 배리어층이 도전성의 피복층에 의해 피복된다.
이 경우, 포름산 등의 연료 전지의 부생성물이 도체층에 부착되는 것이 방지된다. 이것에 의해, 도체층의 부식이 방지된다. 또한, 도체층과 피복층 사이의 접촉 저항의 증가가 방지된다. 그 결과, 연료 전지의 전력을 효율적으로 외부에 공급할 수 있다.
(15) 배리어층 및 피복층을 형성하는 공정은, 수지 조성물, 도전 재료 및 복소환 화합물을 혼합하는 것에 의해 피복층 전구체를 조제하는 공정과, 피복층 전구체를 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에 도포하는 공정과, 피복층 전구체를 가열하는 공정을 포함하여도 좋다.
이 경우, 수지 조성물, 도전 재료 및 복소환 화합물이 혼합되는 것에 의해 피복층 전구체가 조제된다. 피복층 전구체가 도체층의 제1 주요면 및 측면 위에 도포된 후, 피복층 전구체가 가열된다. 이것에 의해, 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에 복소환 화합물을 포함하는 배리어층이 형성되고, 배리어층 위에 도전 재료를 포함하는 수지 조성물을 포함하는 피복층이 형성된다. 이와 같이 하여, 도체층의 제1 주요면 및 측면에 배리어층을 용이하게 형성하고, 도체층의 제1 주요면 및 측면 및 배리어층을 피복층에 의해 용이하게 피복할 수 있다.
(16) 배리어층 및 피복층을 형성하는 공정은, 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에, 산에 대하여 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층을 형성하는 공정과, 도체층의 제1 주요면 및 측면 및 배리어층을 피복하는 도전성의 피복층을 형성하는 공정을 포함하여도 좋다.
이 경우, 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에 배리어층이 형성된 후에, 도체층의 제1 주요면 및 측면 및 배리어층이 피복층에 의해 피복된다. 이것에 의해, 도체층의 제1 주요면 및 측면의 적어도 일부의 영역 위에 배리어층을 확실하게 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배선 회로 기판의 도체층의 부식을 방지하고 도체층의 저항을 저감하는 것이 가능해진다.
도 1의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플렉시블 배선 회로 기판의 도면이다.
도 2의 (a)?(d)는 FPC 기판의 제1 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3의 (a)?(c)는 FPC 기판의 제1 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4는 FPC 기판을 이용한 연료 전지의 외관 사시도이다.
도 5는 연료 전지 내에서의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)?(d)는 FPC 기판의 제2 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 7의 (a)?(d)는 실시예 1?7 및 실시예 9?12와 비교예 1, 2에서의 FPC 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 8의 (a)?(c)는 실시예 8에서의 FPC 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 9의 (a)?(c)는 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판의 단면도이다.
도 10은 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판의 접촉 저항의 측정 방법을 도시하는 모식도이다.
도 2의 (a)?(d)는 FPC 기판의 제1 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3의 (a)?(c)는 FPC 기판의 제1 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4는 FPC 기판을 이용한 연료 전지의 외관 사시도이다.
도 5는 연료 전지 내에서의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)?(d)는 FPC 기판의 제2 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 7의 (a)?(d)는 실시예 1?7 및 실시예 9?12와 비교예 1, 2에서의 FPC 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 8의 (a)?(c)는 실시예 8에서의 FPC 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 9의 (a)?(c)는 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판의 단면도이다.
도 10은 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판의 접촉 저항의 측정 방법을 도시하는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시형태에 따른 배선 회로 기판에 대해서 설명한다. 또한 본 실시형태에서는, 배선 회로 기판의 예로서, 굴곡성을 갖는 플렉시블 배선 회로 기판에 대해서 설명한다.
(1) 플렉시블 배선 회로 기판의 구성
도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 플렉시블 배선 회로 기판의 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 플렉시블 배선 회로 기판의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다. 이하의 설명에서는, 플렉시블 배선 회로를 FPC 기판으로 약기한다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, FPC 기판(1)은, 예컨대 폴리이미드를 포함하는 베이스 절연층(2)을 구비한다. 베이스 절연층(2)의 두께는, 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 바람직하고, 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 보다 바람직하며, 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하가 더 바람직하다. 베이스 절연층(2)의 두께가 1 ㎛ 이상인 경우, 베이스 절연층(2)의 내구성 및 취급성이 향상된다. 또한, 베이스 절연층(2)의 두께가 100 ㎛ 이하인 경우, 베이스 절연층(2)의 플렉시블성이 향상되고, FPC 기판(1)의 박형화가 용이해진다.
베이스 절연층(2)은 제1 절연부(2a), 제2 절연부(2b), 제3 절연부(2c) 및 제4 절연부(2d)를 포함한다. 제1 절연부(2a) 및 제2 절연부(2b)는, 각각 직사각형 형상을 가지며, 서로 인접하도록 일체적으로 형성된다. 이하, 제1 절연부(2a)와 제2 절연부(2b)의 경계선에 평행한 변을 측변으로 칭하고, 제1 절연부(2a) 및 제2 절연부(2b)의 측변에 수직인 한 쌍의 변을 단부변으로 칭한다.
제3 절연부(2c)는, 제1 절연부(2a)의 하나의 코너부에서의 측변 일부로부터 연장된다. 제4 절연부(2d)는, 제1 절연부(2a)의 상기 코너부의 대각(對角)에 위치하는 제2 절연부(2b)의 코너부에서의 측변의 일부로부터 연장된다.
제1 절연부(2a)와 제2 절연부(2b)의 경계선상에 베이스 절연층(2)을 대략 이등분하도록 절곡부(B1)가 설치된다. 후술과 같이, 베이스 절연층(2)은, 절곡부(B1)를 따라 절곡 가능하다. 절곡부(B1)는, 예컨대 선상(線狀)이 얕은 홈이어도 좋고, 또는 선상의 표시 등이어도 좋다. 또는 절곡부(B1)에서 베이스 절연층(2)을 절곡 가능하면, 절곡부(B1)에 특별히 아무것도 없어도 좋다. 베이스 절연층(2)을 절곡부(B1)를 따라 절곡하는 경우, 제1 절연부(2a)와 제2 절연부(2b)가 대향한다. 이 경우, 제3 절연부(2c)와 제4 절연부(2d)는 대향하지 않는다.
제1 절연부(2a)에는, 복수(본 예에서는 단부변 방향을 따라 4개이며 측변 방향을 따라 5개의 합계 20개)의 개구(H1)가 형성된다. 또한, 제2 절연부(2b)에는, 복수(본 예에서는 단부변 방향을 따라 4개이며 측변 방향을 따라 5개의 합계 20개)의 개구(H2)가 형성된다.
베이스 절연층(2)의 일면에는, 직사각형의 집전부(3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i, 3j), 접속 도체부(3k, 3l, 3m, 3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)가 형성된다. 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)는, 도체층(31) 및 배리어층(32)에 의해 구성된다. 또한 도 1의 (b)에는 집전부(3c, 3h)만이 나타나 있다.
도체층(31)은, 예컨대 구리를 포함하고, 주요면(E1, E2) 및 측면(E3)을 갖는다. 측면(E3)은 도체층(30)의 외주면 및 개구의 내주면을 포함한다. 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)는, 도체층(31)의 주요면(E2)이 베이스 절연층(2)에 대향하도록 베이스 절연층(2) 위에 설치된다. 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)에서, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)은 배리어층(32)에 의해 덮여 있다. 도체층(31)의 주요면(E2)은 배리어층(32)에 의해 덮여 있지 않다.
도체층(31)의 두께는, 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 바람직하고, 5 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하가 보다 바람직하며, 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 더 바람직하다. 도체층(31)의 두께가 1 ㎛ 이상인 경우, 도체층(31)의 내구성, 취급성 및 도전성이 향상된다. 또한, 도체층(31)의 두께가 100 ㎛ 이하인 경우, 도체층(31)의 플렉시블성이 향상되고, FPC 기판(1)의 박형화가 용이해진다.
배리어층(32)은, 연료 전지에서의 포름산 등의 부생성물이 도체층(31)에 부착되는 것을 방지하기 위해 설치된다. 이것에 의해, 도체층(31)이 부식되는 것이 방지된다. 배리어층(32)은, 복소환 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 5원 복소환 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하며, 질소를 포함하는 5원 복소환 화합물(아졸계 화합물)을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 아졸계 화합물로서, 테트라졸 유도체, 디아졸 유도체, 티아디아졸 유도체 또는 트리아졸 유도체 등을 들 수 있다. 이 경우, 배리어층의 산에 대한 내식성을 높일 수 있다.
하기 화학식 (1)은 테트라졸 유도체의 구조의 일례를 나타낸다. 화학식 (1)에서, R1 및 R2는, 동일 또는 상이하고, 수소 원자 또는 치환기이다. 치환기는, 탄소수가 1부터 12의 알킬기(CnH2n+1; n=1?12), 페닐기, 아미노기, 메르캅토기, 방향족 함유 작용기, 알콕시기, 알킬아미노기, 알콕시카르보닐기 또는 카르복실기 등이다.
화학식 (1)
테트라졸 유도체로서, 1H-테트라졸 유도체, 5-아미노-1H-테트라졸 유도체, 5-메틸-1H-테트라졸 유도체 또는 5-페닐-1H-테트라졸 유도체 등을 들 수 있다.
디아졸 유도체로서, 이미다졸 유도체 또는 피라졸 유도체 등을 들 수 있다.
티아디아졸 유도체로서, 2,5-디메르캅토-1,3,4-티아디아졸 유도체 또는 2-카르복실메틸티오-5-메르캅토-1,3,4-티아디아졸 유도체 등을 들 수 있다.
트리아졸 유도체로서, 벤조트리아졸 유도체, 톨릴트리아졸 유도체, 톨릴트리아졸염, 1H-1,2,3-트리아졸 유도체, 1H-1,2,4-트리아졸 유도체, 1,2,3-트리아졸-4,5-디카르복실산, 3,5-디아미노-1,2,4-트리아졸 유도체 또는 3-아미노-1,2,4-트리아졸 유도체 등을 들 수 있다.
하기 화학식 (2)는 벤조트리아졸 유도체의 구조의 일례를 나타낸다. 화학식 (2)에서, R3 및 R4는, 동일 또는 상이하고, 수소 원자 또는 치환기이다. 치환기는, 탄소수가 1부터 12의 알킬기(CnH2n+1; n=1?12), 페닐기, 아미노기, 메르캅토기, 방향족 함유 작용기, 알콕시기, 알킬아미노기, 알콕시카르보닐기 또는 카르복실기 등이다. R3은, 벤젠환의 어느 위치에 배치되어도 좋다.
화학식 (2)
벤조트리아졸 유도체로서, 5-메틸벤조트리아졸 유도체, 1H-벤조트리아졸-5-카르복실산, 카르복시벤조트리아졸 유도체, 1H-4,5-메틸벤조트리아졸 유도체 또는 2-(3,5-디-t-부틸-2-히드록시페닐)벤조트리아졸 유도체 등을 들 수 있다.
상기한 아졸계 화합물로서, 테트라졸 유도체 또는 벤조트리아졸 유도체가 이용되는 것이 바람직하다. 5-메틸-1H-테트라졸 유도체, 5-페닐-1H-테트라졸 유도체, 5-메틸벤조트리아졸 유도체 또는 톨릴트리아졸 유도체가 이용되는 것이 보다 바람직하다.
배리어층(32)의 두께는, 1 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하가 바람직하고, 10 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하가 보다 바람직하다. 배리어층(32)의 두께가 1 ㎚ 이상인 경우, 도체층(31)의 부식을 충분히 방지할 수 있다. 또한, 배리어층(32)의 두께가 1000 ㎚ 이하인 경우, 도체층(31)과 후술하는 피복층(6a?6n)과의 밀착성이 향상되고, 도체층(31)과 피복층(6a?6n) 사이의 도전성이 향상된다.
집전부(3a?3j) 각각은 직사각형상을 갖는다. 집전부(3a?3e)는, 제1 절연부(2a)의 단부변을 따라 평행하게 연장되고 제1 절연부(2a)의 측변 방향을 따라 설치된다. 여기서, 집전부(3a?3e) 각각은, 제1 절연부(2a)의 단부변에 평행하게 나열되는 4개의 개구(H1)를 포함하는 제1 절연부(2a) 영역에 형성된다.
마찬가지로, 집전부(3f?3j)는, 제2 절연부(2b)의 단부변을 따라 평행하게 연장되고 제2 절연부(2b)의 측변 방향을 따라 설치된다. 여기서, 집전부(3f?3j) 각각은, 제2 절연부(2b)의 단부변에 평행하게 나열되는 4개의 개구(H2)를 포함하는 제2 절연부(2b)의 영역에 형성된다.
이 경우, 집전부(3a?3e)와 집전부(3f?3j)는, 절곡부(B1)를 중심으로 하여 대칭인 위치에 배치된다.
접속 도체부(3k?3n)는, 절곡부(B1)를 걸치도록 제1 절연부(2a) 및 제2 절연부(2b)에 걸쳐 형성된다. 접속 도체부(3k)는 집전부(3b)와 집전부(3f)를 전기적으로 접속하고, 접속 도체부(3l)는 집전부(3c)와 집전부(3g)를 전기적으로 접속하며, 접속 도체부(3m)는 집전부(3d)와 집전부(3h)를 전기적으로 접속하고, 접속 도체부(3n)는 집전부(3e)와 집전부(3i)를 전기적으로 접속한다.
제1 절연부(2a)의 개구(H1) 위에서의 집전부(3a?3e) 부분에는, 개구(H1)보다 대직경의 개구(H11)가 형성된다. 또한, 제2 절연부(2b)의 개구(H2) 위에서의 집전부(3f?3j) 부분에는, 개구(H2)보다 대직경의 개구(H12)가 형성된다.
인출 도체부(3o)는, 집전부(3a) 외측의 짧은 변으로부터 제3 절연부(2c) 위에 직선형으로 연장되도록 형성된다. 인출 도체부(3p)는, 집전부(3j) 외측의 짧은 변으로부터 제4 절연부(2d) 위에 직선형으로 연장되도록 형성된다.
집전부(3a) 및 인출 도체부(3o)의 일부를 덮도록, 제1 절연부(2a) 위에 피복층(6a)이 형성된다. 이것에 의해, 인출 도체부(3o)의 선단부는 피복층(6a)에 덮이지 않고 노출된다. 이 노출된 인출 도체부(3o) 부분을, 인출 전극(5a)으로 칭한다. 또한 집전부(3b?3e)를 각각 덮도록, 제1 절연부(2a) 위에 피복층(6b, 6c, 6d, 6e)이 형성된다. 집전부(3a?3e)의 개구(H11) 안에서, 피복층(6a?6e)은 제1 절연부(2a)의 상면에 접한다.
집전부(3j) 및 인출 도체부(3p)의 일부를 덮도록, 제2 절연부(2b) 위에 피복층(6j)이 형성된다. 이것에 의해, 인출 도체부(3p)의 선단부는 피복층(6j)에 덮이지 않고 노출된다. 이 노출된 인출 도체부(3p) 부분을, 인출 전극(5b)으로 칭한다. 또한, 집전부(3f?3i)를 각각 덮도록, 제2 절연부(2b) 위에 피복층(6f, 6g, 6h, 6i)이 형성된다. 집전부(3f?3j)의 개구(H12) 안에서, 피복층(6f?6j)은 제2 절연부(2b)의 상면에 접한다.
접속 도체부(3k?3n)를 각각 덮도록, 제1 절연부(2a) 위 및 제2 절연부(2b) 위에 피복층(6k, 6l, 6m, 6n)이 형성된다. 피복층(6a?6n)은, 도전 재료를 함유한 수지 조성물을 포함한다. 이 때문에 피복층(6a?6n)은, 도전성을 유지하면서 플렉시블성을 갖는다. 이것에 의해, FPC 기판(1)을 굴곡시켜 사용하는 경우라도, 피복층(6a?6n)이 파손되는 것이 충분히 방지된다.
도전 재료의 혼합량은, 수지 조성물의 혼합량 100 중량부에 대하여, 1 중량부 이상 90 중량부 이하가 바람직하고, 10 중량부 이상 70 중량부 이하가 보다 바람직하며, 40 중량부 이상 70 중량부 이하가 더 바람직하다. 도전 재료의 혼합량이 수지 조성물의 혼합량 100 중량부에 대하여 1 중량부 이상인 경우, 피복층(6a?6n)에 도전성을 부여할 수 있다. 또한, 도전 재료의 혼합량이 수지 조성물의 혼합량100 중량부에 대하여 90 중량부 이하인 경우, 수지 조성물을 확실하게 경화시킬 수 있다.
피복층(6a?6n)의 두께는, 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 바람직하고, 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 보다 바람직하며, 15 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하가 더 바람직하다. 피복층(6a?6n)의 두께가 1 ㎛ 이상인 경우, 피복층(6a?6n)의 내구성 및 취급성이 향상되고, 피복층(6a?6n)이 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)로부터 누락되는 것이 방지된다. 또한, 피복층(6a?6n)의 두께가 100 ㎛ 이하인 경우, 피복층(6a?6n)의 플렉시블성이 향상되고, FPC 기판(1)의 박형화가 용이해진다.
(2) FPC 기판의 제1 제조 방법
도 1에 도시한 FPC 기판(1)의 제조 방법을 설명한다. 도 2 및 도 3은, FPC 기판(1)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 또한 도 2 및 도 3은, 도 1의 FPC 기판(1)의 선 A-A에서 본 공정 단면도이다.
우선, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예컨대 폴리이미드를 포함하는 절연막(20)과 예컨대 구리를 포함하는 도체막(30)을 포함하는 2층 CCL(Copper Clad Laminate: 동장 적층판)을 준비한다. 절연막(20)의 두께는 예컨대 25 ㎛이고, 도체막(30)의 두께는 예컨대 18 ㎛이다.
다음에, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 도체막(30) 위에 소정 패턴을 갖는 에칭 레지스트(22)가 형성된다. 에칭 레지스트(22)는, 예컨대 드라이 필름 레지스트 등에 의해 도체막(30) 위에 레지스트막을 형성하고, 그 레지스트막을 소정 패턴으로 노광하며, 그 후, 현상하는 것에 의해 형성된다.
계속해서, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 염화제2철 등의 에칭액을 이용한 에칭에 의해, 에칭 레지스트(22) 아래의 영역을 제거하는 도체막(30)의 영역이 제거된다. 그 후, 도 2의 (d)에 도시하는 바와 같이, 에칭 레지스트(22)가 박리액에 의해 제거된다. 이것에 의해, 소정 패턴을 갖는 도체층(31)이, 절연막(20) 위에 형성된다. 도체층(31)은, 주요면(E1, E2) 및 측면(E3)을 갖는다. 주요면(E2)은 절연막(20)에 접한다.
스퍼터, 증착 또는 도금 등의 일반적인 방법에 의해 절연막(20) 위에 도체층(31)이 형성되어도 좋다. 또한, 레이저광 또는 금형을 이용하여 도체막(30)이 도체층(31)의 패턴으로 펀칭되고, 펀칭된 도체층(31)의 패턴이 접착제 등에 의해 절연막(20)에 접합되어도 좋다.
다음에, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록 절연막(20) 위에 피복층 전구체(60)가 도포된다. 피복층 전구체(60)의 두께는 예컨대 25 ㎛이다. 피복층 전구체(60)는, 예컨대 수지 조성물과 도전 재료가 혼합되는 것에 의해 조제된다. 또한, 피복층 전구체(60)에는, 테트라졸 유도체 등의 상기한 복소환 화합물이 혼합된다.
계속해서, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 피복층 전구체(60)를 30℃ 이상 200℃ 이하의 온도로 0.15시간 이상 5시간 이하 건조시키는 것에 의해, 경화 처리가 행해진다. 이 경우, 피복층 전구체(60)에 혼합된 복소환 화합물이 도체층(31)과의 계면에 이동한다. 이것에 의해, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 테트라졸 유도체를 포함하는 배리어층(32)이 형성되고, 피복층 전구체(60)의 나머지 부분이 피복층(6a?6n)이 된다.
이와 같이 하여, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)가 형성된다. 또한, 집전부(3a?3e)에는 복수의 개구(H11)가 형성되고, 집전부(3f?3j)에는 복수의 개구(H12)가 형성된다. 또한 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)를 덮도록 피복층(6a?6n)이 형성된다. 여기서, 인출 전극(5a, 5b)이 피복층(6a, 6j)으로부터 노출된다. 또한 도 3의 (b)에는 집전부(3c, 3h), 접속 도체부(3l), 인출 전극(5a) 및 피복층(6a, 6c, 6h, 6l)만이 나타나 있다.
마지막으로, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 절연막(20)이 소정 형상으로 절단되는 것에 의해, 베이스 절연층(2)이 형성된다. 또한, 베이스 절연층(2)에는 복수의 개구(H1, H2)가 형성된다. 이것에 의해, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n), 인출 도체부(3o, 3p) 및 피복층(6a?6n)을 구비하는 FPC 기판(1)이 완성된다. 도 2 및 도 3에서는, 서브트랙티브법에 의한 FPC 기판(1)의 제조 방법을 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 세미애디티브법 등의 다른 제조 방법을 이용하여도 좋다.
(3) FPC 기판을 이용한 연료 전지
도 4는, FPC 기판(1)을 이용한 연료 전지(100)의 외관 사시도이다. 도 5는, 연료 전지(100) 내에서의 작용을 설명하기 위한 도면이며, 도 4의 연료 전지(100)의 선 B-B에서 본 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 연료 전지(100)는 직방체형의 케이싱(40)을 갖는다. 도 4에서는, 케이싱(40)을 파선에 의해 나타내고 있다. 케이싱(40)은, 상면부(41), 하면부(42), 한쪽 측면부(43) 및 다른 쪽 측면부(44)를 갖는다.
FPC 기판(1)은, 피복층(6a?6n)이 형성된 일면을 내측으로 하여 도 1의 절곡부(B1)를 따라 절곡된 상태로 케이싱(40)의 상면부(41) 및 하면부(42)에 의해 협지된다.
케이싱(40) 안에서, 복수(본 실시형태에서는 5개)의 전극막(35)이, 절곡된 FPC 기판(1)의 피복층(6a)과 피복층(6f) 사이, 피복층(6b)과 피복층(6g) 사이, 피복층(6c)과 피복층(6h) 사이, 피복층(6d)과 피복층(6i) 사이, 및 피복층(6e)과 피복층(6j) 사이에 각각 배치된다[도 1의 (a) 참조]. 이것에 의해, 복수의 전극막(35)이 직렬 접속된다.
각 전극막(35)은 공기극(35a), 연료극(35b) 및 전해질막(35c)을 포함한다. 공기극(35a)은 전해질막(35c)의 일면에 형성되고, 연료극(35b)은 전해질막(35c)의 다른 면에 형성된다. 복수의 전극막(35)의 공기극(35a)은 FPC 기판(1)의 피복층(6f?6j)에 각각 대향하고, 복수의 전극막(35)의 연료극(35b)은 FPC 기판(1)의 피복층(6a?6e)에 각각 대향한다.
케이싱(40) 안의 상면부(41) 위에는, 집전부(3f?3j)의 복수의 개구(H12) 및 베이스 절연층(2)의 복수의 개구(H2)에 대응하도록 복수의 개구(H41)가 형성된다. 전극막(35)의 공기극(35a)에는, 케이싱(40)의 복수의 개구(H41), 베이스 절연층(2)의 복수의 개구(H2), 및 집전부(3f?3j)의 복수의 개구(H12)를 통해 공기가 공급된다.
케이싱(40)의 하면부(42)에는, 베이스 절연층(2)의 제1 절연부(2a)[도 1의 (a) 참조]에 접하도록 연료 수용실(50)이 설치된다. 연료 수용실(50)에는, 연료 공급관(51)의 일단이 접속된다. 연료 공급관(51)의 타단은, 케이싱(40)의 다른 쪽 측면부(44)를 통해 외부의 도시하지 않는 연료 공급부에 접속된다. 연료 공급부로부터 연료 공급관(51)을 통해 연료 수용실(50) 안에 연료가 공급된다. 각 전극막(35)의 연료극(35b)에는, 베이스 절연층(2)의 복수의 개구(H1) 및 집전부(3a?3e)의 복수의 개구(H11)를 통해 연료가 공급된다. 또한 본 실시형태에서는, 연료로서 메탄올을 이용한다.
상기한 구성에 있어서는, 복수의 연료극(35b)에서, 메탄올이 수소 이온과 이산화탄소로 분해되어, 전자가 생성된다. 생성된 전자는, FPC 기판(1)의 집전부(3a)(도 1 참조)로부터 인출 전극(5a)에 유도된다. 메탄올로부터 분해된 수소 이온은, 전해질막(35c)을 투과하여 공기극(35a)에 도달한다. 복수의 공기극(35a)에서, 인출 전극(5b)으로부터 집전부(3j)에 유도된 전자를 소비하면서 수소 이온과 산소가 반응하여, 물이 생성된다. 이와 같이 하여, 인출 전극(5a, 5b)에 접속된 외부 회로에 전력이 공급된다.
(4) FPC 기판의 제2 제조 방법
도 1에 도시한 FPC 기판(1)의 제2 제조 방법에 대해서, FPC 기판(1)의 제1 제조 방법과 상이한 점을 설명한다. 도 6은 FPC 기판(1)의 제2 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. FPC 기판(1)의 제2 제조 방법은, FPC 기판(1)의 제1 제조 방법의 도 2의 (a)의 공정부터 도 2의 (d)의 공정과 같은 공정을 갖는다.
도 2의 (d)의 공정 후, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 스프레이 도포에 의해 테트라졸 유도체 등의 상기한 복소환 화합물을 포함하는 배리어층(32)이 형성된다. 이와 같이 하여, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)가 형성된다. 또한, 집전부(3a?3e)에는 복수의 개구(H11)가 형성되고, 집전부(3f?3j)에는 복수의 개구(H12)가 형성된다. 또한 도 6의 (a)에는 집전부(3c, 3h), 접속 도체부(3l) 및 인출 도체부(3o)만이 나타나 있다. FPC 기판(1)의 제2 제조 방법에서, 배리어층(32)은, 그라비아코트법 또는 디핑법 등의 일반적인 방법에 의해 형성되어도 좋다.
다음에, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록 피복층 전구체(6p)가 도포된다. 피복층 전구체(6p)의 두께는 예컨대 25 ㎛이다. 본 실시형태에서, 피복층 전구체(6p)에는, 상기한 복소환 화합물이 혼합되지 않는다.
계속해서, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 피복층 전구체(6p)를 소정 온도에서 소정 시간 건조시키는 것에 의해, 경화 처리가 행해진다. 이것에 의해, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)를 덮도록 피복층(6a?6n)이 형성된다. 여기서, 인출 전극(5a, 5b)이 피복층(6a, 6j)으로부터 노출된다. 또한 도 6의 (c)에는 피복층(6a, 6c, 6h, 6l) 및 인출 전극(5a)만이 나타나 있다.
마지막으로, 도 6의 (d)에 도시하는 바와 같이, 절연막(20)이 소정 형상으로 절단되는 것에 의해, 베이스 절연층(2)이 형성된다. 또한, 베이스 절연층(2)에는 복수의 개구(H1, H2)가 형성된다. 이것에 의해, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n), 인출 도체부(3o, 3p) 및 피복층(6a?6n)을 구비하는 FPC 기판(1)이 완성된다.
(5) 효과
본 실시형태에 따른 FPC 기판(1)에서, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)는, 도체층(31) 및 배리어층(32)에 의해 구성된다.
도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)은 배리어층(32)에 의해 덮여 있다. 이 경우, 포름산 등의 연료 전지(100)의 부생성물이 도체층(31)에 부착되는 것이 방지된다. 이것에 의해, 도체층(31)의 부식이 방지된다. 또한, 도체층(31)과 피복층(6a?6n) 사이의 접촉 저항의 증가가 방지된다. 그 결과, 연료 전지(100)의 전극막(35)의 전력을 효율적으로 외부에 공급할 수 있다.
FPC 기판(1)의 제1 제조 방법에서는, 수지 조성물에 도전 재료 및 복소환 화합물이 혼합되는 것에 의해 피복층 전구체(60)가 조제된다. 피복층 전구체(60)가 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3) 위에 도포된 후, 피복층 전구체(60)가 가열된다. 이것에 의해, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3) 위에 복소환 화합물을 포함하는 배리어층(32)이 형성되고, 배리어층(32) 위에 도전 재료를 포함하는 수지 조성물을 포함하는 피복층(6a?6n)이 형성된다. 이와 같이 하여, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 배리어층(32)을 용이하게 형성하고, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3) 및 배리어층(32)을 피복층(6a?6n)에 보다 용이하게 피복할 수 있다.
FPC 기판(1)의 제2 제조 방법에서는, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 복소환 화합물을 포함하는 배리어층(32)이 형성된 후에, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)이 피복층(6a?6n)에 의해 피복된다. 이것에 의해, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3) 위에 배리어층(32)을 확실하게 형성할 수 있다.
(6) 다른 실시형태
(6-1) 상기 실시형태에서, FPC 기판(1)의 베이스 절연층(2)의 재료로서 폴리이미드가 이용되었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 폴리이미드 대신에, 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 액정 폴리머, 폴리올레핀, 에폭시 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 다른 절연 재료가 이용되어도 좋다.
(6-2) 상기 실시형태에서, 베이스 절연층(2)은 연속 구멍을 갖지 않지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 베이스 절연층(2)은 다공질성의 연속 구멍을 가져도 좋다. 이 경우, 베이스 절연층(2)은 통기성을 갖는다. 이 때문에 베이스 절연층(2)에 개구(H1, H2)를 형성하지 않아도, FPC 기판(1)을 연료 전지(100)의 전극으로서 이용하는 것이 가능해진다.
이 경우, 베이스 절연층(2)의 재료로서, 다공질성의 연속 구멍이 형성된 ePTFE(연신 폴리테트라플루오로에틸렌), 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리페닐렌설파이드, 액정 폴리머, 폴리올레핀, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에폭시 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 절연 재료를 이용할 수 있다.
(6-3) 상기 실시형태에서, 도체층(31)의 재료로서 구리가 이용되었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 구리 대신에, 금(Au), 은, 티탄, 백금 또는 알루미늄 등의 다른 금속, 또는 구리 합금, 금 합금, 은 합금, 티탄 합금, 백금 합금 또는 알루미늄 합금 등의 합금이 이용되어도 좋다. 이 경우에도, 피복층(6a?6n)의 도전성을 충분히 확보할 수 있다.
(6-4) 상기 실시형태에서, 피복층(6a?6n)의 수지 조성물로서, 예컨대 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 아크릴 수지 또는 폴리아미드이미드 수지 또는 이들 수지를 2 종류 이상 혼합한 수지를 이용할 수 있다. 이 경우, FPC 기판(1)의 플렉시블성이 양호해진다. 특히, 수지 조성물이 페놀 수지 또는 에폭시 수지를 포함하는 경우, FPC 기판(1)의 플렉시블성이 양호해지고 내약품성이 양호해진다.
(6-5) 상기 실시형태에서, 피복층(6a?6n)의 도전 재료로서, 예컨대 카본블랙, 그래파이트, 카본나노튜브 또는 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 금(Au), 은 또는 나노은 입자 등의 금속 재료, 또는 폴리티오펜 또는 폴리아닐린 등의 도전성 고분자 재료를 이용할 수 있고, 또는 이들 재료를 2 종류 이상 혼합한 재료를 이용할 수 있다.
(6-6) 상기 실시형태에서, FPC 기판(1)은 5쌍의 집전부[집전부(3a, 3f), 집전부(3b, 3g), 집전부(3c, 3h), 집전부(3d, 3i) 및 집전부(3e, 3j)]를 갖지만, 이것에 한정되지 않는다. FPC 기판(1)의 집전부의 수는 2쌍 이상이면, 4쌍 이하여도 좋고, 6쌍 이상이어도 좋다. 이것에 의해, 임의의 수의 전극막(35)을 직렬 접속할 수 있다.
또한, FPC 기판(1)이 1 대 1의 집전부를 가져도 좋다. 이 경우, 접속 도체부(3k?3n)는 설치되지 않는다.
(6-7) 상기 실시형태에서, 배선 회로 기판은 굴곡성을 갖는 FPC 기판이지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 배선 회로 기판에 굴곡성을 요하지 않은 경우, 배선 회로 기판은 리지드 배선 회로 기판이어도 좋다.
(6-8) 상기 실시형태에서, 집전부(3a?3j), 접속 도체부(3k?3n) 및 인출 도체부(3o, 3p)에 피복층(6a?6n)이 형성되지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 인출 도체부(3o, 3p)에 포름산 등이 부착되지 않는 경우에는, 집전부(3a?3j) 및 접속 도체부(3k?3n)에만 피복층(6a?6n)이 형성되어도 좋다.
(7) 청구항의 각 구성 요소와 실시형태의 각 부와의 대응 관계
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시형태의 각 부와의 대응의 예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 하기의 예에 한정되지 않는다.
상기 실시형태에서는, 베이스 절연층(2)이 절연층의 예이고, 주요면(E1)이 제1 주요면의 예이며, 주요면(E2)이 제2 주요면의 예이고, 측면(E3)이 측면의 예이며, 도체층(31)이 도체층의 예이다. 배리어층(32)이 배리어층의 예이고, 피복층(6a?6n)이 피복층의 예이며, FPC 기판(1)이 배선 회로 기판의 예이고, 전극막(35)이 전지 요소의 예이며, 케이싱(40)이 하우징의 예이고, 피복층 전구체(60)가 피복층 전구체의 예이다.
청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용할 수도 있다.
(8) 실시예
(8-1) 실시예 및 비교예
이하의 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서는, 상기 실시형태에 기초하여, 피복층 전구체를 이하의 방법으로 조제하였다. 그 후, 피복층 전구체를 이용하여 이하의 FPC 기판을 제조하였다. 도 7은 실시예 1?7 및 실시예 9?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 8은 실시예 8에서의 FPC 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
실시예 1에서는, 비그류 정류탑을 구비한 4구 플라스크에서 디메틸테레프탈산 75 중량부, 디메틸이소프탈산 40 중량부, 에틸렌글리콜 80 중량부, 네오펜틸글리콜 60 중량부 및 테트라부틸티타네이트 0.1 중량부를 혼합하고, 온도 180℃에서 3시간 에스테르 교환을 행하였다. 다음에, 그 혼합물에 무수 트리멜리트산 2 중량부 및 세바신산 80 중량부를 혼합하고, 1시간 탈수 반응을 행하였다. 계속해서, 그 혼합물 주위의 분위기를 1 ㎜Hg 이하까지 서서히 감압하고, 온도 270℃에서 2시간 중합 반응시킴으로써 폴리에스테르 수지를 제작하였다.
그 후, 4구 플라스크에서 제작한 폴리에스테르 수지 40 중량부 및 초산디에틸렌글리콜모노에틸에테르 100 중량부를 혼합하고, 온도 80℃에서 용해시켰다. 다음에, 그 혼합물을 상온으로 냉각한 후, 혼합물에 헥사메틸렌디이소시아네이트의 블록체(아사히카세이케미컬 주식회사제 듀라네이트) 5 중량부를 배합하고, 수지 조성물을 제작하였다.
계속해서, 그 수지 조성물의 도포액 45 중량부에, 도전 성분으로서 도전성 카본블랙(라이온 주식회사제 케첸블랙 EC-DJ600) 10 중량부 및 흑연(일본흑연공업 주식회사제) 45 중량부를 혼합하였다. 그 후, 3본롤기를 이용하여 혼합물중의 도전성 카본블랙 및 흑연을 분산시키는 것에 의해 피복층 전구체 A를 조제하였다.
한편, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 절연막(20)과 도체막(30)을 포함하는 2층 CCL을 준비하였다. 다음에, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 염화제2철을 이용하여 2층 CCL을 에칭하는 것에 의해, 절연막(20) 위에 소정 패턴을 갖는 도체층(31)을 형성하였다.
계속해서, 복소환 화합물로서 5-페닐-1H-테트라졸 유도체 0.8 중량부를 상기한 피복층 전구체 A에 혼합하는 것에 의해 피복층 전구체(60)를 조제하고, 도 7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 그 피복층 전구체(60)를 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 도포하였다. 그 후, 온도 150℃에서 30분간 건조시키는 것에 의해, 피복층 전구체(60)의 경화 처리를 행하였다.
이와 같이 하여, 도 7의 (d)에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 FPC 기판(1s)을 제작하였다. FPC 기판(1s)에서는, 절연막(20) 위에 도체층(31) 및 배리어층(32)을 포함하는 집전부(3)가 형성된다. 또한, 집전부(3)를 덮도록 절연막(20) 위에 피복층(6)이 형성된다. 피복층(6)의 두께는 25 ㎛이다.
실시예 2에서는, 실시예 1의 피복층 전구체 A 대신에 이하의 피복층 전구체 B를 이용한 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
MEK(Methyl Ethyl Ketone: 메틸에틸케톤)에 용해시킨 에폭시 수지(재팬에폭시레진 주식회사제 jER-1007) 41 중량부에, 도전 성분으로서 도전성 카본블랙(라이온 주식회사제 케첸블랙 EC-DJ600) 10 중량부 및 흑연(일본흑연공업 주식회사제) 45 중량부를 혼합하였다. 다음에, 3본롤기를 이용하여 혼합물중의 도전성 카본블랙 및 흑연을 분산시켰다. 계속해서, 그 혼합물에 경화제인 산무수물(신일본이화 주식회사제 MH-700) 3.3 중량부 및 촉매인 이미다졸(시코쿠화성공업 주식회사제 2E4 MZ) 2 중량부를 혼합하는 것에 의해 피복층 전구체 B를 조제하였다. 그 피복층 전구체 B에 복소환 화합물로서 5-페닐-1H-테트라졸 유도체 0.8 중량부를 혼합하는 것에 의해 피복층 전구체(60)를 조제하였다.
실시예 3에서는, 실시예 1의 피복층 전구체 A 대신에 이하의 피복층 전구체 C를 이용한 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
에틸카르비톨에, 레졸형 페놀 수지(DIC 주식회사제 페노라이트 5010) 36 중량부, 비스페놀 A형 에폭시 수지(재팬에폭시레진 주식회사제 jER-1007) 9 중량부를 미리 혼합하고, 도전 성분으로서 도전성 카본블랙(라이온 주식회사제 케첸블랙 EC-DJ600) 10 중량부 및 흑연(일본흑연공업 주식회사제) 45 중량부를 혼합하였다. 그 후, 3본롤기를 이용하여 혼합물중의 도전성 카본블랙 및 흑연을 분산시키는 것에 의해 피복층 전구체 C를 조제하였다. 그 피복층 전구체 C에 복소환 화합물로서 5-페닐-1H-테트라졸 유도체 0.8 중량부를 혼합하는 것에 의해 피복층 전구체(60)를 조제하였다.
실시예 4에서는, 피복층 전구체(60)에 복소환 화합물로서 5-페닐-1H-테트라졸 유도체 대신에 5-메틸-1H-테트라졸 유도체가 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
실시예 5에서는, 피복층 전구체(60)에 복소환 화합물로서 5-페닐-1H-테트라졸 유도체 대신에 5-메틸벤조트리아졸 유도체가 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
실시예 6에서는, 피복층 전구체(60)에 5-페닐-1H-테트라졸 유도체가 0.8 중량부가 아니라 0.3 중량부 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
실시예 7에서는, 피복층 전구체(60)에 5-페닐-1H-테트라졸 유도체가 0.8 중량부가 아니라 5중량부 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
실시예 8에서의 FPC 기판(1s)의 제조 방법은, 실시예 1?7의 FPC 기판(1s)의 제조 방법에서의 도 7의 (a), (b)의 공정과 같은 공정을 가지며, 도 7의 (c), (d)의 공정 대신에 도 8의 (a), (b), (c)의 공정을 갖는다.
도 7의 (b)의 공정 후, 농도 0.6 중량%의 5-페닐-1H-테트라졸 유도체가 혼합된 메탄올을 와이어바를 이용하여 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 도포하였다. 그 후, 도포된 메탄올을 온도 50℃에서 3분간 건조시키는 것에 의해, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 배리어층(32)을 형성하였다. 이것에 의해, 절연막(20) 위에 도체층(31) 및 배리어층(32)을 포함하는 집전부(3)가 형성된다.
다음에, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 집전부(3)를 덮도록 절연막(20) 위에 실시예 1의 피복층 전구체 A를 도포하고, 온도 180℃에서 30분간 건조시키는 것에 의해, 피복층 전구체 A의 경화 처리를 행하였다. 이와 같이 하여, 도 8의 (c)에 도시하는 바와 같이, 실시예 8의 FPC 기판(1s)을 제작하였다. FPC 기판(1s) 에서는, 집전부(3)를 덮도록 절연막(20) 위에 피복층(6)이 형성된다. 피복층(6)의 두께는 25 ㎛이다.
실시예 9에서는, 피복층 전구체(60)에 5-메틸벤조트리아졸 유도체가 0.8 중량부가 아니라 0.3 중량부 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 5와 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
실시예 10에서는, 피복층 전구체(60)에 5-메틸벤조트리아졸 유도체가 0.8 중량부가 아니라 5 중량부 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 5와 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
실시예 11에서는, 피복층 전구체(60)에 5-페닐-1H-테트라졸 유도체가 0.8 중량부가 아니라 0.001 중량부 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
실시예 12에서는, 피복층 전구체(60)에 5-페닐-1H-테트라졸 유도체가 0.8 중량부가 아니라 20 중량부 혼합되어 있는 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
비교예 1에서는, 피복층 전구체(60) 대신에 복소환 화합물이 혼합되어 있지 않은 피복층 전구체를 이용한 점을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
비교예 2에서는, 피복층 전구체(60) 대신에 복소환 화합물이 혼합되어 있지 않은 피복층 전구체를 이용한 점을 제외하고, 실시예 2와 같은 방법으로 FPC 기판(1s)을 제작하였다.
(8-2) 배리어층의 두께 측정 및 FPC 기판의 접촉 저항의 측정
도 9는, 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판(1s)의 단면도이다. 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판(1s)을 절연막(20)과 수직인 면에서 절단하였다. 도 9의 (b)는, 도 9의 (a)의 A부의 확대 단면도이다. 비행 시간 2차 이온 질량 분석계(ION-TOFGmbH제 TOF-SIMS5)를 이용하여 도 9의 (b)의 FPC 기판(1s) 단면의 조성 분석을 행하고, 복소환 화합물의 분포 상태로부터, 배리어층(32)의 두께를 측정하였다. 또한 도 9의 (c)는, 실시예 1에서의 FPC 기판(1s)의 비행 시간 2차 이온 질량 분석계에 의한 분석 결과 및 C7H5N4 -의 이온상이다.
실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판(1s)을 농도 1000 ppm 및 온도50℃의 포름산 수용액에 7일간 침지시켰다. 그 후, FPC 기판(1s)의 도체층(31)의 부식의 유무 및 FPC 기판(1s)의 접촉 저항을 측정하였다.
도 10은 실시예 1?12 및 비교예 1, 2에서의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항의 측정 방법을 도시하는 모식도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 실시예 1?12 및 비교예 1, 2의 FPC 기판(1s)을 각각 한 쌍씩 준비하였다. 피복층(6)의 표면이 서로 마주 보도록 한 쌍의 FPC 기판(1s)을 배치하고, 한 쌍의 FPC 기판(1s)의 피복층(6) 사이에 카본페이퍼(CP)를 배치하였다. 각 FPC 기판(1s)의 피복층(6)에는, 접속 단자(C) 및 접속선(L)을 통해 저항 측정 장치(히오키전기 주식회사제 ACmΩ HITESTER)를 접속하였다. 한 쌍의 FPC 기판(1s)을 카본페이퍼(CP)의 일면 및 다른 면에 1 ㎫의 압력으로 세게 눌렀다. 그 상태로, 한 쌍의 FPC 기판(1s)의 접속 단자(C) 사이의 저항값을 접촉 저항으로 하여 저항 측정 장치에 의해 측정하였다.
배리어층(32)의 두께 및 도체층(31)의 부식의 유무 및 FPC 기판(1s)의 접촉 저항의 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 120 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 23 mΩ 및 24 mΩ였다.
실시예 2의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 120 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한 FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 19 mΩ 및 23 mΩ였다.
실시예 3의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 120 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 23 mΩ 및 24 mΩ였다.
실시예 4의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 120 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 20 mΩ 및 22 mΩ였다.
실시예 5의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 100 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 21 mΩ 및 28 mΩ였다.
실시예 6의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 30 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 22 mΩ 및 24 mΩ였다.
실시예 7의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 300 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 22 mΩ 및 23 mΩ였다.
실시예 8의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 150 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 20 mΩ 및 22 mΩ였다.
실시예 9의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 40 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 21 mΩ 및 25 mΩ였다.
실시예 10의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 350 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 22 mΩ 및 23 mΩ였다.
실시예 11의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 4 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 24 mΩ 및 550 mΩ였다.
실시예 12의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록, 두께 510 ㎚의 배리어층(32)이 형성되어 있었다. 또한 FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식은 관측되지 않았다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 24 mΩ 및 600 mΩ였다.
비교예 1의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)에 배리어층(32)이 형성되어 있지 않았다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식이 관측되었다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 20 mΩ 및 1634 mΩ였다.
비교예 2의 FPC 기판(1s)에서는, 배리어층(32)의 두께의 측정 결과, 도체층(31)에 배리어층(32)이 형성되어 있지 않았다. 또한, FPC 기판(1s)을 포름산 수용액에 침지시킨 결과, 도체층(31)의 부식이 관측되었다. 포름산 수용액에의 침지 전 및 침지 후의 FPC 기판(1s)의 접촉 저항은, 각각 21 mΩ 및 1715 mΩ였다.
실시예 1?7 및 실시예 9?12 및 비교예 1, 2의 결과로부터, 복소환 화합물을 포함하는 피복층 전구체(60)를 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 도포하고, 소정 조건 하에서 경화 처리를 행하는 것에 의해, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록 배리어층(32)이 형성되는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 8의 결과로부터, 복소환 화합물을 포함하는 용액을 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)에 도포하고, 소정 조건 하에서 경화 처리를 행하는 것에 의해, 도체층(31)의 주요면(E1) 및 측면(E3)을 덮도록 배리어층(32)이 형성되는 것이 확인되었다.
실시예 1?12 및 비교예 1, 2의 결과로부터, 도체층(31)에 배리어층(32)을 형성한 경우, 도체층(31)이 포름산 수용액에 접촉하여도, 도체층(31)이 부식되지 않는 것이 확인되었다. 특히, 실시예 1?10에서는, FPC 기판(1s)의 접촉 저항이 거의 증가하지 않는 것이 확인되었다.
Claims (16)
- 절연층과,
소정 패턴을 가지며 제1 및 제2 주요면, 및 측면을 가지며, 상기 제2 주요면이 상기 절연층과 대향하도록 상기 절연층 위에 형성된 도체층과,
상기 도체층의 상기 제1 주요면 및 상기 측면의 일부 또는 전부의 영역 위에 형성되고, 산에 대하여 상기 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층과,
상기 도체층의 상기 제1 주요면 및 상기 측면 및 상기 배리어층을 피복하는 도전성의 피복층을 구비하는 배선 회로 기판. - 제1항에 있어서, 상기 배리어층은 복소환 화합물을 포함하는 배선 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 복소환 화합물은 질소를 포함하는 배선 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 복소환 화합물은 아졸계 화합물을 포함하는 배선 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 복소환 화합물은 테트라졸 유도체, 디아졸 유도체, 티아디아졸 유도체 및 트리아졸 유도체 중 하나 이상을 포함하는 배선 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 복소환 화합물은, 하기 화학식 (1)로 표시되는 테트라졸 유도체를 포함하고, R1 및 R2는 동일 또는 상이하며, 수소 원자 또는 치환기인 배선 회로 기판.
화학식 (1)
- 제2항에 있어서, 상기 복소환 화합물은, 하기 화학식 (2)로 표시되는 벤조트리아졸 유도체를 포함하고, R3 및 R4는 동일 또는 상이하며, 수소 원자 또는 치환기인 배선 회로 기판.
화학식 (2)
- 제1항에 있어서, 상기 배리어층의 두께는 1 ㎚ 이상 1000 ㎚ 이하인 배선 회로 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 피복층은 수지 조성물을 포함하는 배선 회로 기판.
- 제9항에 있어서, 상기 수지 조성물은, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 및 폴리이미드 수지 중 하나 이상을 포함하는 배선 회로 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 피복층은 도전 재료를 포함하는 배선 회로 기판.
- 제11항에 있어서, 상기 도전 재료는 탄소 재료 및 금속 재료 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 배선 회로 기판.
- 전지 요소와,
상기 전지 요소의 전극으로서 배치되는 제1항에 기재된 배선 회로 기판과,
상기 전지 요소 및 상기 배선 회로 기판을 수용하는 하우징을 구비하는 연료 전지. - 소정 패턴을 가지며 제1 및 제2 주요면, 및 측면을 갖는 도체층을, 상기 제2 주요면이 절연층에 대향하도록 상기 절연층 위에 형성하는 공정과,
상기 도체층의 상기 제1 주요면 및 상기 측면의 일부 또는 전부의 영역 위에, 산에 대하여 상기 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층을 형성하고, 상기 도체층의 상기 제1 주요면 및 상기 측면 및 상기 배리어층을 피복하는 도전성의 피복층을 형성하는 공정을 포함하는 배선 회로 기판의 제조 방법. - 제14항에 있어서, 상기 배리어층 및 상기 피복층을 형성하는 공정은,
수지 조성물, 도전 재료 및 복소환 화합물을 혼합하는 것에 의해 피복층 전구체를 조제하는 공정과,
상기 피복층 전구체를 상기 도체층의 상기 제1 주요면 및 상기 측면의 일부 또는 전부의 영역 위에 도포하는 공정과,
상기 피복층 전구체를 가열하는 공정을 포함하는 배선 회로 기판의 제조 방법. - 제14항에 있어서, 상기 배리어층 및 상기 피복층을 형성하는 공정은,
상기 도체층의 상기 제1 주요면 및 상기 측면의 일부 또는 전부의 영역 위에, 산에 대하여 상기 도체층보다 높은 내식성을 갖는 배리어층을 형성하는 공정과,
상기 도체층의 상기 제1 주요면 및 상기 측면 및 상기 배리어층을 피복하는 도전성의 피복층을 형성하는 공정을 포함하는 배선 회로 기판의 제조 방법.
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