WO2015177850A1 - メタルマスク及びスクリーン印刷装置 - Google Patents

メタルマスク及びスクリーン印刷装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015177850A1
WO2015177850A1 PCT/JP2014/063262 JP2014063262W WO2015177850A1 WO 2015177850 A1 WO2015177850 A1 WO 2015177850A1 JP 2014063262 W JP2014063262 W JP 2014063262W WO 2015177850 A1 WO2015177850 A1 WO 2015177850A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
opening
metal mask
gasket
separator
squeegee
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/063262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
琢也 広瀬
Original Assignee
日産自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Priority to JP2016520829A priority Critical patent/JP6213671B2/ja
Priority to PCT/JP2014/063262 priority patent/WO2015177850A1/ja
Priority to CN201480078981.XA priority patent/CN106457869B/zh
Priority to CA2949452A priority patent/CA2949452C/en
Priority to US15/305,142 priority patent/US9789682B2/en
Priority to EP14892307.1A priority patent/EP3147133B1/en
Publication of WO2015177850A1 publication Critical patent/WO2015177850A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/34—Screens, Frames; Holders therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/14—Forme preparation for stencil-printing or silk-screen printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/08—Machines
    • B41F15/0881—Machines for printing on polyhedral articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/34—Screens, Frames; Holders therefor
    • B41F15/36—Screens, Frames; Holders therefor flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/44—Squeegees or doctors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/24—Stencils; Stencil materials; Carriers therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286—Processes for forming seals
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1216—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by screen printing or stencil printing
    • H05K3/1233—Methods or means for supplying the conductive material and for forcing it through the screen or stencil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/0139—Blade or squeegee, e.g. for screen printing or filling of holes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a metal mask and a screen printing apparatus.
  • a fuel cell is a clean power generation system in which the product of an electrode reaction is water in principle and has a low impact on the global environment.
  • a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is expected as a power source for electric vehicles because it operates at a relatively low temperature.
  • the polymer electrolyte fuel cell includes an electrolyte membrane, a membrane electrode assembly (hereinafter referred to as MEA) having a catalyst layer formed on both surfaces of the electrolyte membrane, a gas diffusion layer (GDL), and the like.
  • MEA membrane electrode assembly
  • GDL gas diffusion layer
  • a screen printing method is known as a technique for applying an adhesive that forms a gasket on the surface of a separator in a rectangular shape.
  • a separator as a substrate to be printed is placed on the lower surface of a metal mask where an opening is provided, a gasket as a printing material is placed on the upper surface of the metal mask, and the squeegee is slid while applying pressure to the separator. .
  • the gasket passes through the opening provided in the metal mask, and the gasket is transferred onto the surface of the separator and applied.
  • the separator with the gasket applied to the surface is laminated in a subsequent process while being pressurized so that the other separator and the gasket face each other.
  • the gasket applied to the surface of the separator needs to form a rectangular closed pattern.
  • one surface of the bridge arranged between the pair of openings is aligned with the surface on the side where the squeegee slides, and the other surface of the bridge is arranged.
  • the bridge is provided to connect the pair of openings.
  • this metal mask by sliding the squeegee, the gasket is filled in the concave portion provided on the other side of the bridge along with the opening, so that a continuous closed pattern is formed on the surface of the separator. Having a gasket can be applied.
  • the metal mask described in Patent Document 1 has a concave surface on the other side of the bridge, the printing material applied to the surface of the printing material has a thickness in the height direction at the location corresponding to the bridge. Becomes thinner. Further, the portion where the thickness is reduced has the same width as other portions in the direction orthogonal to the direction connecting the pair of openings. Therefore, there is a possibility that a problem may occur due to a small amount of application. For example, as described above, when the substrate is stacked in a subsequent process as described above, a gap is generated at a portion where the thickness is reduced, and gas leaks to the outside through the gap.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a metal mask and a screen printing apparatus capable of preventing problems caused by a small amount of printing material applied on a printing material. For the purpose.
  • the metal mask according to the present invention that achieves the above object is used for applying a printing material to a substrate by sliding a squeegee.
  • the metal mask is a metal mask for screen printing in which a plurality of openings penetrating from the first surface on the side where the squeegee is provided to the second surface on the side where the printed material is provided.
  • the metal mask has a bridge portion that is disposed between the one opening and the other opening and is provided so as to be recessed from the second surface.
  • the metal mask has a filling portion that is provided on the second surface side of the bridge portion and is filled with the printing material by sliding the squeegee.
  • the filling portion communicates with each end of the one opening and the other opening, and intersects a first direction from the one opening toward the other opening as viewed from the second surface.
  • the width in the second direction is larger than the width in the second direction of the opening.
  • the screen printing apparatus according to the present invention that achieves the above object is a screen printing apparatus having the above-described metal mask.
  • the metal mask and the screen printing apparatus configured as described above, in the printing material applied to the surface of the printing material, in the portion where the thickness in the height direction corresponding to the portion where the bridge portion is provided is thin, A pattern wider in the second direction than other portions is formed. Therefore, it is possible to prevent problems due to a small amount of printing material applied on the printing material. Specifically, when such printed materials are stacked on each other, the printing material is formed wider in the second direction at the portion where the thickness in the height direction is thin, so that the internal space of the printing material is more reliably secured. Can be sealed. Therefore, it is possible to provide a metal mask and a screen printing apparatus that can suitably prevent a gas from leaking to the outside due to a gap between the stacked printing materials.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cell structure of a fuel cell.
  • the single cell 10 is applied to a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using hydrogen as a fuel, and includes an MEA 20, separators 31 and 32, and gaskets 41 and 42.
  • PEFC polymer electrolyte fuel cell
  • the MEA 20 includes a polymer electrolyte membrane 21, catalyst layers 22 and 23, and gas diffusion layers (GDL: Gas Diffusion Layer) 24 and 25.
  • GDL Gas Diffusion Layer
  • the catalyst layer 22 includes a catalyst component, a conductive catalyst carrier that supports the catalyst component, and a polymer electrolyte.
  • the catalyst layer 22 is an anode catalyst layer in which a hydrogen oxidation reaction proceeds, and is disposed on one side of the electrolyte membrane 21.
  • the catalyst layer 23 includes a catalyst component, a conductive catalyst carrier that supports the catalyst component, and a polymer electrolyte.
  • the catalyst layer 23 is a cathode catalyst layer in which an oxygen reduction reaction proceeds, and is disposed on the other side of the electrolyte membrane 21.
  • the electrolyte membrane 21 has a function of selectively permeating protons generated in the catalyst layer 22 to the catalyst layer 23 and a partition wall for preventing mixing of the fuel gas supplied to the anode side and the oxidant gas supplied to the cathode side. It has the function of.
  • the gas diffusion layer 24 is an anode gas diffusion layer for dispersing the fuel gas supplied to the anode side, and is located between the separator 31 and the catalyst layer 22.
  • the gas diffusion layer 25 is a cathode gas diffusion layer for dispersing the oxidant gas supplied to the cathode side, and is located between the separator 32 and the catalyst layer 23.
  • the separators 31 and 32 have a function of electrically connecting the single cells 10 in series and a function of a partition that blocks fuel gas, oxidant gas, and refrigerant from each other.
  • the separators 31 and 32 have substantially the same shape as the MEA 20 and are formed, for example, by pressing a stainless steel plate.
  • the stainless steel plate is preferable in that it can be easily subjected to complicated machining and has good conductivity, and can be coated with a corrosion-resistant coating as necessary.
  • the separator 31 is an anode separator disposed on the anode side of the MEA 20, and has a groove portion 31 a that is opposed to the catalyst layer 22 and forms a gas flow path located between the MEA 20 and the separator 31.
  • the groove 31 a is used for supplying the fuel gas to the catalyst layer 22.
  • the separator 32 is a cathode separator disposed on the cathode side of the MEA 20, and has a groove 32 a that is opposed to the catalyst layer 23 and constitutes a gas flow path located between the MEA 20 and the separator 32.
  • the groove 32 a is used to supply the oxidant gas to the catalyst layer 23.
  • the gaskets 41 and 42 have a frame shape and are arranged on both surfaces of the outer peripheral portion of the electrolyte membrane 21.
  • the gaskets 41 and 42 are applied by a screen printing apparatus 100 described later.
  • the gasket 41 is applied so as to surround the catalyst layer 22 (and the gas diffusion layer 24), and has a function of preventing the fuel gas supplied to the catalyst layer 22 from leaking to the outside.
  • the gasket 42 is applied so as to surround the catalyst layer 23 (and the gas diffusion layer 25), and has a function of preventing the oxidant gas supplied to the catalyst layer 23 from leaking to the outside.
  • the electrolyte membrane 21 is a fluorine membrane made of a perfluorocarbon sulfonic acid polymer, a hydrocarbon resin membrane having a sulfonic acid group, or a porous membrane impregnated with an electrolyte component such as phosphoric acid or ionic liquid. It is possible to apply.
  • the perfluorocarbon sulfonic acid polymer is, for example, Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), and Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
  • the porous film is made of, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF).
  • the thickness of the electrolyte membrane 21 is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 ⁇ m, more preferably 10 to 200 ⁇ m from the viewpoint of strength, durability, and output characteristics.
  • the catalyst component used for the catalyst layer (cathode catalyst layer) 23 is not particularly limited as long as it has a catalytic action in the oxygen reduction reaction.
  • the catalyst component used for the catalyst layer (anode catalyst layer) 22 is not particularly limited as long as it has a catalytic action for the oxidation reaction of hydrogen.
  • Specific catalyst components include, for example, platinum, ruthenium, iridium, rhodium, palladium, osmium, tungsten, lead, iron, chromium, cobalt, nickel, manganese, vanadium, molybdenum, gallium, aluminum and other metals, and alloys thereof. Etc. are selected. In order to improve catalytic activity, poisoning resistance to carbon monoxide, heat resistance, etc., those containing at least platinum are preferable.
  • the catalyst components applied to the cathode catalyst layer and the anode catalyst layer need not be the same, and can be changed as appropriate.
  • the conductive carrier of the catalyst used for the catalyst layers 22 and 23 is particularly limited as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst component in a desired dispersed state and sufficient electronic conductivity as a current collector.
  • the main component is preferably carbon particles.
  • the carbon particles are composed of, for example, carbon black, activated carbon, coke, natural graphite, and artificial graphite.
  • the polymer electrolyte used for the catalyst layers 22 and 23 is not particularly limited as long as it is a member having at least high proton conductivity.
  • a fluorine-based electrolyte containing a fluorine atom in all or part of the polymer skeleton or a polymer A hydrocarbon-based electrolyte that does not contain a fluorine atom in the skeleton is applicable.
  • the polymer electrolyte used for the catalyst layers 22 and 23 may be the same as or different from the polymer electrolyte used for the electrolyte membrane 21, but improves the adhesion of the catalyst layers 22 and 23 to the electrolyte membrane 21. From the viewpoint, they are preferably the same.
  • the thickness of the catalyst layer is not particularly limited as long as it can sufficiently exhibit the catalytic action of the hydrogen oxidation reaction (anode side) and the oxygen reduction reaction (cathode side), and the same thickness as the conventional one can be used. Specifically, the thickness of each catalyst layer is preferably 1 to 20 ⁇ m.
  • the gas diffusion layers 24 and 25 are configured using, as a base material, a sheet-like material having conductivity and porosity, such as a carbon fabric such as glassy carbon, a paper-like paper body, a felt, and a nonwoven fabric.
  • the thickness of the substrate is not particularly limited, but is preferably 30 to 500 ⁇ m from the viewpoint of mechanical strength and permeability such as gas and water.
  • the gas diffusion layers 24 and 25 preferably contain a water repellent in the base material from the viewpoint of water repellency and suppression of the flooding phenomenon.
  • water repellent examples include fluorine-based polymer materials such as PTFE, PVDF, polyhexafluoropropylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polypropylene, and polyethylene.
  • fluorine-based polymer materials such as PTFE, PVDF, polyhexafluoropropylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polypropylene, and polyethylene.
  • the separators 31 and 32 are not limited to a form made of a stainless steel plate, and other metal materials (for example, an aluminum plate or a clad material), carbon such as dense carbon graphite or a carbon plate can also be applied. When carbon is applied, the grooves 31a and 32a can be formed by cutting or screen printing.
  • the gaskets 41 and 42 are made of an adhesive.
  • the adhesive for example, a hot melt agent that is a thermoplastic adhesive can be used.
  • the thickness of the gaskets 41 and 42 is about several mm.
  • FIGS. 2 to 6 a screen printing apparatus 100 for applying a gasket (corresponding to a printing material) 41 on a separator (corresponding to a printing material) 31 according to the present embodiment, and a screen The metal mask 50 constituting the printing apparatus 100 will be described.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the screen printing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a top view of the metal mask 50 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a bottom view of the metal mask 50 according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG. In FIG. 2, only the metal mask 50 is shown in a sectional view for easy understanding.
  • the screen printing apparatus 100 includes a metal mask 50 that is spaced apart from the separator 31 and has a plurality of openings 51, and a squeegee 60 that is slidable with respect to the metal mask 50.
  • the screen printing apparatus 100 further includes a mounting table 70 on which the separator 31 is mounted, and a moving unit 80 that moves the support unit 61 that supports the squeegee 60 in the surface (XY) direction of the separator 31 and the Z direction orthogonal to the surface direction. And having.
  • the moving unit 80 is, for example, an XYZ stage.
  • the squeegee 60 is moved while sliding on the surface of the metal mask 50 by the moving part. As a result, the gasket 41 is pushed out from the opening 51 of the metal mask 50 and applied onto the separator 31.
  • the squeegee 60 is made of rubber, for example.
  • the metal mask 50 has four openings 51A to 51D as shown in FIGS.
  • the four openings 51A to 51D are each formed in an L shape.
  • the metal mask 50 is disposed between the openings 51A to 51D, and has bridge portions 52A to 52D provided to be recessed from the lower surface S2. More specifically, the bridge 52A has an opening 51A and an opening 51B, the bridge 52B has an opening 51B and an opening 51C, the bridge 52C has an opening 51C and an opening 51D, and the bridge 52D has an opening 51D and Provided between the openings 51A.
  • the bridge portions 52A to 52D are provided to form a closed pattern gasket 41 on the separator 31 after screen printing.
  • the metal mask 50 is provided on the lower surface S2 side of the bridge portions 52A to 52D, and has filling portions 53A to 53D filled with the gasket 41 by sliding the squeegee 60. For this reason, by arranging the gasket 41 on the metal mask 50 and sliding the squeegee 60 from the right side to the left side in FIG. 3, for example, the gasket 41 that has passed through the openings 51B and 51C is placed in the filling portion 53B. Filled. Furthermore, by sliding the squeegee 60, the gasket 41 is filled in the order of the filling portions 53A and 53C and the filling portion 53D. Therefore, a closed pattern of the gasket 41 can be formed on the separator 31.
  • bridge portions 52A to 52D have the same shape, only the configuration of the bridge portion 52A will be described below, and the configuration of the bridge portions 52B to 52D will be omitted. Since the filling parts 53A to 53D have the same shape, only the configuration of the filling part 53A will be described below, and the configuration of the filling parts 53B to 53D will be omitted.
  • the bridge portion 52 ⁇ / b> A has a tapered shape so that the upper surface S ⁇ b> 1 side is wide at the boundary T with the openings 51 ⁇ / b> A and 51 ⁇ / b> B of the upper surface S ⁇ b> 1. According to this shape, when the metal mask 50 is peeled off after sliding the squeegee 60, since the taper shape is formed, the cornering of the gasket 41 can be suppressed and application variation can be reduced.
  • the bridge portion 52A is provided with a plurality of fine through holes penetrating in the Z direction. According to this configuration, since the gasket 41 is filled in the filling portion 53A through the through hole, the application amount can be increased.
  • the filling portion 53A communicates with the end portions 51a and 51b of the opening portion 51A and the opening portion 51B, and goes straight in the X direction from the opening portion 51A toward the opening portion 51B when viewed from the lower surface S2.
  • the width W1 in the Y direction is larger than the width W2 in the Y direction of the openings 51A and 51B.
  • the filling portion 53 ⁇ / b> A is wide at the approximate center between the end portions 51 a and 51 b of the opening 51 ⁇ / b> A and the opening 51 ⁇ / b> B when viewed from the lower surface S ⁇ b> 2, and toward the end portions 51 a and 51 b. It has a shape that becomes narrow.
  • the openings 51A to 51D have enlarged openings 511A to 511D that are opened larger than the other portions at the portions bent in an L shape.
  • the enlarged openings 511A to 511D are configured to be opened largely on the lower surface S2. Note that the shapes of the enlarged openings 511A to 511D are not limited to this, and are not particularly limited as long as the openings are larger in the XY direction than other portions as viewed from the lower surface S2.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the gasket 41 applied on the separator 31 using the metal mask 50 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 shows the portions formed by the openings 51A and 51B, the bridge portion 52A, and the filling portion 53A of the metal mask 50.
  • the pattern of the gasket 41 shown in FIG. 7 is formed on the separator 31 by sliding the squeegee 60 in a state where the metal mask 50 having the gasket 41 arranged on the surface is arranged on the separator 31. Is formed.
  • the gasket 41 formed on the separator 31 includes a first main body 41A corresponding to the opening 51A, a second main body 41B corresponding to the opening 51B, and a connecting portion 41C corresponding to the filling portion 53A.
  • the gasket 41 further includes a first edge 41D corresponding to the enlarged opening 511A and a second edge 41E corresponding to the enlarged opening 511B.
  • the gasket 41 further has a tapered portion 41T corresponding to the boundary T of the tapered shape.
  • the separator 31 with the gasket 41 applied to the surface is formed by the screen printing apparatus 100 described above. Moreover, the separator 32 by which the gasket 42 which has the structure similar to the gasket 41 was apply
  • the first main body portion 41A and the second main body portion 41B are compressed in the Z direction, and are substantially the same as the connecting portion 41C, the first edge portion 41D, and the second edge portion 41E. It becomes height.
  • the width W3 in the Y direction of the connecting portion 41C is configured to be larger than the width W4 in the Y direction of the first main body portion 41A and the second main body portion 41B, the width is the same as in the conventional literature.
  • the inner space of the gasket 41 can be sealed more reliably. Therefore, it is possible to suitably prevent the fuel gas or the oxidant gas from leaking to the outside.
  • first edge portion 41D and the second edge portion 41E are provided at the L-shaped corner portion of the gasket 41, the corner portion where stress concentration occurs can be reinforced, and the strength of the gasket 41 is improved. be able to.
  • the metal mask 50 is used for applying the gasket 41 to the separator 31 by sliding the squeegee 60.
  • the metal mask 50 is formed with a plurality of openings 51 penetrating from the upper surface S1 on the side where the squeegee 60 is provided to the lower surface S2 on the side where the separator 31 is provided.
  • the metal mask 50 is disposed between the opening 51A and the opening 51B, and is provided on the side of the lower surface S2 of the bridge portion 52A and the bridge portion 52A that is recessed from the lower surface S2, and by sliding the squeegee 60, And a filling portion 53A in which the gasket 41 is filled.
  • the filling portion 53A communicates with the end portions 51a and 51b of the opening portion 51A and the opening portion 51B, and has a width W2 in the Y direction that intersects the X direction from the opening portion 51A toward the opening portion 51B when viewed from the lower surface S2. It is larger than the width W1 in the Y direction of the portions 51A and 51B. For this reason, in the gasket 41 applied to the surface of the separator 31, the Z-direction thickness corresponding to the location where the bridge portion 52A is provided (corresponding to the connecting portion 41C) is smaller than the other locations. A wide pattern is formed in the Y direction. Therefore, it is possible to prevent problems due to a small application amount of the gasket 41 applied on the separator 31.
  • the gasket is formed wide in the Y direction at a portion where the thickness in the Z direction is thin, so that the internal space of the gasket 41 can be more reliably secured. It can be sealed. Therefore, it is possible to suitably prevent the gas from leaking to the outside due to a gap between the laminated gaskets 41 and 42.
  • the bridge portion 52A has a tapered shape so that the upper surface S1 side is wide at the boundary T with the openings 51A and 51B of the upper surface S1. For this reason, the cornering of the gasket 41 due to the shearing force when the metal mask 50 is peeled off after sliding the squeegee 60 can be suppressed, and application variation can be reduced. Further, when the separators 31 and 32 are stacked, the air moves in a direction away from the gasket 41 along the taper shape, so that the air hardly enters the gasket 41 and the risk of leakage is reduced.
  • the opening 51A has an enlarged opening 511A that is opened larger than other portions. Therefore, a pattern having a larger area in the XY direction than other portions is formed on the first edge 41D of the gasket 41 corresponding to the enlarged opening 511A. Therefore, the application amount of the gasket 41 can be increased at the intended site. As a result, a desired position can be reinforced and the strength of the gasket 41 can be improved.
  • the enlarged opening 511A is provided at a location where the opening 51A is bent. For this reason, the corner
  • the screen printing apparatus 100 has the metal mask 50 described above. For this reason, it can prevent suitably that a clearance gap produces between the laminated gaskets 41 and 42 and gas leaks outside.
  • the screen printing apparatus 100 applies the gasket 41 to the surface of the separator 31. According to the screen printing apparatus 100, it is possible to provide a fuel cell in which a gap is generated between the stacked gaskets 41 and 42, and gas is preferably prevented from leaking to the outside.
  • the end portions 51a and 51b of the openings 51A and 51B extend along the Y direction.
  • the boundaries (end portions 151a and 151b) of the bridge portion 152 with respect to the openings 151A and 151B are inclined with respect to the Y direction as viewed from the lower surface S2, and the end portions 151a and 151b 151b may be arranged to wrap in the Y direction.
  • the distance between the end portions 151a and 151b can be shortened, it is more preferable to prevent a gas from leaking to the outside due to a gap between the stacked gaskets 41 and 42. Can do.
  • the bridge portions 52A to 52D have the same shape, and the filling portions 53A to 53D have the same shape.
  • the shape is not limited to this, and may be different from each other within a range in which the effect of the present invention is achieved.
  • the bridge portion 52A has a tapered shape so that the upper surface S1 side is wide at the boundary T with the openings 51A and 51B of the upper surface S1.
  • the boundary T may have an R shape so that the upper surface S1 side is wide.
  • the enlarged openings 511A to 511D are provided at the corners of the openings 51A to 51D.
  • the present invention is not limited to this, and the enlarged opening can be provided at an arbitrary location.
  • the filling portion 53A is wide at the approximate center between the end portions 51a and 51b of the opening portion 51A and the opening portion 51B, and is narrowed toward the end portions 51a and 51b.
  • the present invention is not limited to this, and any configuration may be used as long as the width in the Y direction of the filling portion is larger than the width in the Y direction of the opening.
  • screen printing may be performed by sliding the squeegee 60 after flattening the gasket 41 on the upper surface of the metal mask 50 using a scraper.
  • the screen printing method is a method of applying the gasket 41 on the separator 31.
  • the present invention is not limited to this, and the screen printing method can be used as a metal mask of any screen printing apparatus.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Printing Plates And Materials Therefor (AREA)
  • Screen Printers (AREA)

Abstract

【課題】積層された印刷材料間に隙間が生じてガスが外部にリークすることを好適に防止することのできるメタルマスク及びスクリーン印刷装置を提供する。 【解決手段】スキージ６０を摺動させることによって、印刷材料４１を被印刷物３１へ塗布するために用いられ、スキージが設けられる側の第１面Ｓ１から被印刷物が設けられる側の第２面Ｓ２まで貫通する複数の開口部５１が形成されるスクリーン印刷用のメタルマスクであって、一の開口部５１Ａと他の開口部５１Ｂとの間に配置され、第２面から凹んで設けられるブリッジ部５２Ａと、ブリッジ部の第２面側に設けられ、スキージを摺動することによって印刷材料が充填される充填部５３Ａと、を有し、充填部は、一の開口部及び他の開口部の各端部に連通し、第２面から視て、一の開口部から他の開口部に向かう第１方向に交差する第２方向の幅が開口部の第２方向の幅よりも大きい。

Description

メタルマスク及びスクリーン印刷装置
　本発明は、メタルマスク及びスクリーン印刷装置に関する。
　近年、エネルギー・環境問題を背景とした社会的要求や動向と呼応して、常温でも作動して高出力密度が得られる燃料電池が電気自動車用電源、定置型電源として注目されている。燃料電池は、電極反応による生成物が原理的に水であり、地球環境への負荷が少ないクリーンな発電システムである。特に、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）は、比較的低温で作動することから、電気自動車用電源として期待されている。
　固体高分子形燃料電池は、電解質膜、当該電解質膜の両面に形成される触媒層、ガス拡散層（ＧＤＬ）等を有する膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　以下、ＭＥＡと称する）を含む。ＭＥＡがセパレータを介して複数積層されて燃料電池が構成される。
　燃料電池の製造に際して、セパレータの表面にガスケットを形成する接着剤を矩形状に塗布する技術として、スクリーン印刷法が知られている。
　スクリーン印刷法では、開口部が設けられるメタルマスクの下面に被印刷物としてのセパレータを離して設置し、メタルマスクの上面に印刷材料としてのガスケットを載せて、スキージをセパレータへ加圧しつつ摺動する。これによって、メタルマスクに設けられた開口部を介してガスケットが通過し、セパレータの表面へガスケットが転写成形されて塗布される。
　そして、表面にガスケットが塗布されたセパレータは、後工程で、他のセパレータと、ガスケットが互いに対向するように加圧されつつ積層される。このとき、積層されたガスケット間に隙間が存在すると、燃料ガスまたは酸化剤ガスがこの隙間を介して外部にリークする虞がある。このため、セパレータの表面に塗布されるガスケットは矩形状の閉じたパターンを形成する必要がある。
　これに関連して、例えば下記の特許文献１には、一対の開口部の間に配置されるブリッジの一方側の面を、スキージを摺動する側の表面に揃え、ブリッジの他方側の面を、スキージを摺動する側とは反対側の裏面から凹ませてなるメタルマスクが開示されている。ブリッジは、一対の開口部をつなぐように設けられる。このメタルマスクによれば、スキージを摺動することによって、開口部とともに、ブリッジの他方側の面に設けられた凹部にもガスケットが充填されるため、セパレータの表面に連続的な閉じたパターンを有するガスケットを塗布することができる。
特開２００７－３３１１９５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のメタルマスクは、ブリッジの他方側の面が裏面から凹んでなるため、被印刷物の表面に塗布される印刷材料は、ブリッジに対応する箇所において、高さ方向の厚さが薄くなる。さらに、この厚さが薄くなった箇所は、一対の開口部を結ぶ方向に直交する方向において、他の箇所と同じ幅を有している。したがって、塗布量が少ないことによって、不具合が生じる虞がある。不具合として例えば、上述のように、後工程で被印刷物を積層した際に、この厚さが薄くなった箇所に隙間が生じ、当該隙間を介してガスが外部にリークすることが挙げられる。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、被印刷物上に塗布される印刷材料の塗布量が少ないことによる不具合を防止することのできるメタルマスク及びスクリーン印刷装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本発明に係るメタルマスクは、スキージを摺動させることによって、印刷材料を被印刷物へ塗布するために用いられる。メタルマスクは、前記スキージが設けられる側の第１面から前記被印刷物が設けられる側の第２面まで貫通する複数の開口部が形成されるスクリーン印刷用のメタルマスクである。メタルマスクは、一の前記開口部と他の前記開口部との間に配置され、前記第２面から凹んで設けられるブリッジ部を有する。メタルマスクは、前記ブリッジ部の前記第２面側に設けられ、前記スキージを摺動することによって前記印刷材料が充填される充填部を有する。前記充填部は、前記一の開口部及び前記他の開口部の各端部に連通し、前記第２面から視て、前記一の開口部から前記他の開口部に向かう第１方向に交差する第２方向の幅が前記開口部の前記第２方向の幅よりも大きい。
　また、上記目的を達成する本発明に係るスクリーン印刷装置は、上述のメタルマスクを有するスクリーン印刷装置である。
　上記のように構成したメタルマスク及びスクリーン印刷装置によれば、被印刷物の表面に塗布される印刷材料のうち、ブリッジ部が設けられる箇所に対応する高さ方向の厚さが薄い箇所には、他の箇所よりも第２方向に幅広なパターンが形成される。よって、被印刷物上に塗布される印刷材料の塗布量が少なくことによる不具合を防止することができる。具体的には、このような被印刷物を互いに積層した際に、高さ方向の厚さが薄い箇所では、印刷材料が第２方向に幅広に形成されるため、印刷材料の内部空間をより確実に封止することができる。したがって、積層された印刷材料間に隙間が生じてガスが外部にリークすることを好適に防止することのできるメタルマスク及びスクリーン印刷装置を提供することができる。
燃料電池のセル構造を示す断面図である。 本実施形態に係るスクリーン印刷装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るメタルマスクの上面図である。 本実施形態に係るメタルマスクの下面図である。 図３の５－５線に沿う断面図である。 図３の６－６線に沿う断面図である。 セパレータの表面に塗布されるガスケットを示す斜視図である。 改変例に係るメタルマスクの下面図である。
　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
　図１は、燃料電池のセル構造を示す断面図である。
　単セル１０は、図１に示すように、水素を燃料とする固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）等に適用され、ＭＥＡ２０、セパレータ３１、３２、及びガスケット４１，４２を有する。
　ＭＥＡ２０は、高分子電解質膜２１、触媒層２２、２３、ガス拡散層（ＧＤＬ：Ｇａｓ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ）２４、２５を有する。
　触媒層２２は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでおり、水素の酸化反応が進行するアノード触媒層であり、電解質膜２１の一方の側に配置される。
　触媒層２３は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでおり、酸素の還元反応が進行するカソード触媒層であり、電解質膜２１の他方の側に配置される。
　電解質膜２１は、触媒層２２で生成したプロトンを触媒層２３へ選択的に透過させる機能およびアノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。
　ガス拡散層２４は、アノード側に供給される燃料ガスを分散させるためのアノードガス拡散層であり、セパレータ３１と触媒層２２との間に位置している。
　ガス拡散層２５は、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散させるためのカソードガス拡散層であり、セパレータ３２と触媒層２３との間に位置している。
　セパレータ３１、３２は、単セル１０を電気的に直列接続する機能および燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能を有する。セパレータ３１、３２は、ＭＥＡ２０と略同一形状であり、例えば、ステンレス鋼鈑にプレス加工を施すことによって形成される。ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施しやすくかつ導電性が良好である点で好ましく、必要に応じて、耐食性のコーティングを施すことも可能である。
　セパレータ３１は、ＭＥＡ２０のアノード側に配置されるアノードセパレータであり、触媒層２２に相対し、ＭＥＡ２０とセパレータ３１との間に位置するガス流路を構成する溝部３１ａを有する。溝部３１ａは、燃料ガスを触媒層２２に供給するために利用される。
　セパレータ３２は、ＭＥＡ２０のカソード側に配置されるカソードセパレータであり、触媒層２３に相対し、ＭＥＡ２０とセパレータ３２との間に位置するガス流路を構成する溝部３２ａを有する。溝部３２ａは、酸化剤ガスを触媒層２３に供給するために利用される。
　ガスケット４１、４２は、枠形状を有し、電解質膜２１の外周部の両面に配置される。ガスケット４１，４２は、後述するスクリーン印刷装置１００によって塗布される。
　ガスケット４１は、触媒層２２（およびガス拡散層２４）を包囲するように塗布されており、触媒層２２に供給される燃料ガスが外部にリークするのを防止する機能を有する。
　ガスケット４２は、触媒層２３（およびガス拡散層２５）を包囲するように塗布されており、触媒層２３に供給される酸化剤ガスが外部にリークするのを防止する機能を有する。
　次に、各構成部材の材質およびサイズ等について詳述する。
　電解質膜２１は、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系電解質膜、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂膜、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸した多孔質状の膜を、適用することが可能である。パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーは、例えば、ナフィオン（登録商標、デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）である。多孔質状の膜は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成される。
　電解質膜２１の厚みは、特に限定されないが、強度、耐久性および出力特性の観点から５～３００μｍが好ましく、より好ましくは１０～２００μｍである。
　触媒層（カソード触媒層）２３に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。触媒層（アノード触媒層）２２に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。
　具体的な触媒成分は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等などから選択される。触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましい。カソード触媒層およびアノード触媒層に適用される触媒成分は、同一である必要はなく、適宜変更することが可能である。
　触媒層２２、２３に用いられる触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および、集電体として十分な電子導電性を有しておれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であるのが好ましい。カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛から構成される。
　触媒層２２、２３に用いられる高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する部材であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部又は一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。触媒層２２、２３に用いられる高分子電解質は、電解質膜２１に用いられる高分子電解質と同一であっても異なっていてもよいが、電解質膜２１に対する触媒層２２、２３の密着性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。
　触媒層の厚みは、水素の酸化反応（アノード側）および酸素の還元反応（カソード側）の触媒作用が十分発揮できる厚みであれば特に制限されず、従来と同様の厚みが使用できる。具体的には、各触媒層の厚みは、１～２０μｍが好ましい。
　ガス拡散層２４、２５は、例えば、グラッシーカーボン等の炭素製の織物、紙状抄紙体、フェルト、不織布といった導電性及び多孔質性を有するシート状材料を、基材として構成される。基材の厚さは、特に限定されないが、機械的強度およびガスや水などの透過性の観点から、３０～５００μｍが好ましい。ガス拡散層２４、２５は、撥水性およびフラッディング現象の抑制の観点から、基材に撥水剤を含ませることが好ましい。撥水剤は、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンである。
　セパレータ３１、３２は、ステンレス鋼鈑から構成する形態に限定されず、その他の金属材料（例えば、アルミニウム板やクラッド材）、緻密カーボングラファイトや炭素板などのカーボンを適用することも可能である。カーボンを適用する場合、溝部３１ａ、３２ａは、切削加工やスクリーン印刷によって形成することが可能である。
　ガスケット４１、４２は、接着剤から形成される。接着剤には、例えば、熱可塑性の接着剤であるホットメルト剤を使用することができる。ガスケット４１、４２の厚さは、数ｍｍ程度である。
　次に、図２～図６を参照して、本実施形態に係るセパレータ（被印刷物に相当する）３１上にガスケット（印刷材料に相当する）４１を塗布するためのスクリーン印刷装置１００、及びスクリーン印刷装置１００を構成するメタルマスク５０について説明する。
　図２は、本実施形態に係るスクリーン印刷装置１００を示す概略構成図である。図３は、本実施形態に係るメタルマスク５０の上面図である。図４は、本実施形態に係るメタルマスク５０の下面図である。図５は、図３の５－５線に沿う断面図である。図６は、図３の６－６線に沿う断面図である。なお、図２では理解の容易のため、メタルマスク５０のみを断面図にて示す。
　スクリーン印刷装置１００は、図２に示すように、セパレータ３１上に離して配置され複数の開口部５１が形成されるメタルマスク５０と、メタルマスク５０に対して摺動自在に設けられるスキージ６０と、を有する。スクリーン印刷装置１００はさらに、セパレータ３１を載置する載置台７０と、スキージ６０を支持する支持部６１をセパレータ３１の面（ＸＹ）方向及び当該面方向に直交するＺ方向に移動させる移動部８０と、を有する。移動部８０は、例えばＸＹＺステージである。
　スキージ６０は、移動部によってメタルマスク５０の表面を摺動しつつ移動される。この結果、ガスケット４１は、メタルマスク５０の開口部５１から押し出され、セパレータ３１上に塗布される。スキージ６０は例えば、ゴム製によって構成される。
　メタルマスク５０は、図３～図６に示すように、４つの開口部５１Ａ～５１Ｄを有する。４つの開口部５１Ａ～５１Ｄは、それぞれＬ字状に形成される。
　メタルマスク５０は、各開口部５１Ａ～５１Ｄの間に配置され、下面Ｓ２から凹んで設けられるブリッジ部５２Ａ～５２Ｄを有する。より具体的には、ブリッジ部５２Ａは開口部５１Ａ及び開口部５１Ｂ、ブリッジ部５２Ｂは開口部５１Ｂ及び開口部５１Ｃ、ブリッジ部５２Ｃは開口部５１Ｃ及び開口部５１Ｄ、ブリッジ部５２Ｄは開口部５１Ｄ及び開口部５１Ａの間に、それぞれ設けられる。ブリッジ部５２Ａ～５２Ｄは、スクリーン印刷後に、セパレータ３１上に閉じたパターンのガスケット４１を形成するために設けられる。
　メタルマスク５０は、ブリッジ部５２Ａ～５２Ｄの下面Ｓ２側に設けられ、スキージ６０を摺動することによって、ガスケット４１が充填する充填部５３Ａ～５３Ｄを有する。このため、メタルマスク５０上にガスケット４１を配して、スキージ６０を例えば、図３の右側から左側に摺動することによって、開口部５１Ｂ，５１Ｃを通過したガスケット４１は、充填部５３Ｂ内に充填される。さらに、スキージ６０を摺動することによって、充填部５３Ａ，５３Ｃ、そして充填部５３Ｄの順でガスケット４１が充填される。よって、セパレータ３１上にガスケット４１の閉じたパターンを形成することができる。
　ブリッジ部５２Ａ～５２Ｄは、それぞれ同じ形状であるため、以下、ブリッジ部５２Ａの構成についてのみ説明し、ブリッジ部５２Ｂ～５２Ｄの構成については省略する。また、充填部５３Ａ～５３Ｄは、それぞれ同じ形状であるため、以下、充填部５３Ａの構成についてのみ説明し、充填部５３Ｂ～５３Ｄの構成については省略する。
　ブリッジ部５２Ａは、図５に示すように、上面Ｓ１の開口部５１Ａ，５１Ｂとの境界Ｔにおいて、上面Ｓ１側が幅広となるようにテーパ形状を有する。この形状によれば、スキージ６０を摺動した後にメタルマスク５０を剥がすときに、テーパ形状であるため、ガスケット４１の角立ちを抑制でき、塗布ばらつきを低減できる。
　また、図示は省略するが、ブリッジ部５２Ａには、Ｚ方向に貫通する微細な貫通孔が複数設けられることが好ましい。この構成によれば、当該貫通孔を介して充填部５３Ａにガスケット４１が充填されるため、塗布量を増加することができる。
　充填部５３Ａは、図４に示すように、開口部５１Ａ及び開口部５１Ｂの各端部５１ａ，５１ｂに連通し、下面Ｓ２から視て、開口部５１Ａから開口部５１Ｂに向かうＸ方向に直行するＹ方向の幅Ｗ１が、開口部５１Ａ，５１ＢのＹ方向の幅Ｗ２よりも大きい。
　充填部５３Ａは、図４に示すように、下面Ｓ２から視て、開口部５１Ａ及び開口部５１Ｂの各端部５１ａ，５１ｂの間の略中央において幅広となり、各端部５１ａ，５１ｂに向かって幅狭となる形状を有する。
　開口部５１Ａ～５１Ｄは、図３～５に示すように、Ｌ字状に屈曲された箇所において、他の箇所よりも大きく開口される拡大開口部５１１Ａ～５１１Ｄを有する。拡大開口部５１１Ａ～５１１Ｄは、図５に示すように、下面Ｓ２側において、大きく開口される構成を有する。なお、拡大開口部５１１Ａ～５１１Ｄの形状は、これに限られず、下面Ｓ２から視て、他の箇所よりもＸＹ方向において大きく開口される形状であれば、特に限定されない。
　次に、図７を参照して、本実施形態に係るメタルマスク５０の作用について説明する。
　図７は、本実施形態に係るメタルマスク５０を用いてセパレータ３１上に塗布されたガスケット４１を示す斜視図である。図７では理解の容易のため、メタルマスク５０の開口部５１Ａ，５１Ｂ、ブリッジ部５２Ａ、及び充填部５３Ａによって形成される箇所について示す。
　図２に示すように、表面にガスケット４１が配置されたメタルマスク５０をセパレータ３１上に配置した状態で、スキージ６０を摺動することによって、セパレータ３１上に、図７に示すガスケット４１のパターンが形成される。
　セパレータ３１上に形成されるガスケット４１は、開口部５１Ａに対応する第１本体部４１Ａ、開口部５１Ｂに対応する第２本体部４１Ｂ、及び充填部５３Ａに対応する連結部４１Ｃを有する。ガスケット４１はさらに、拡大開口部５１１Ａに対応する第１縁部４１Ｄ及び拡大開口部５１１Ｂに対応する第２縁部４１Ｅを有する。ガスケット４１はさらに、テーパ形状の境界Ｔに対応するテーパ部４１Ｔを有する。
　上述のスクリーン印刷装置１００によって、ガスケット４１が表面に塗布されたセパレータ３１が形成される。また、同様の方法で、ガスケット４１と同様の構成を有するガスケット４２が表面に塗布されたセパレータ３２を準備する。そして、図１に示すように、ガスケット４１及びガスケット４２が互いに対向するように、セパレータ３１及びセパレータ３２を積層する。
　このとき、ガスケット４１はテーパ部４１Ｔを有するため空気が外に抜けやすいため、ガスケット４１内に空気が入り込みにくく、リークの虞が低減する。
　セパレータ３１及びセパレータ３２を積層することによって、第１本体部４１Ａ及び第２本体部４１Ｂは、Ｚ方向に圧縮され、連結部４１Ｃ、第１縁部４１Ｄ、及び第２縁部４１Ｅと略同一の高さとなる。
　連結部４１ＣのＹ方向の幅Ｗ３は、第１本体部４１Ａ及び第２本体部４１ＢのＹ方向の幅Ｗ４よりも大きく構成されるため、従来文献のように幅が同じである場合と比較して、より確実にガスケット４１の内部空間を封止することができる。したがって、燃料ガスまたは酸化剤ガスが外部にリークすることを好適に防止することができる。
　また、ガスケット４１のＬ字状の角部には、第１縁部４１Ｄ及び第２縁部４１Ｅが設けられるため、応力集中が生じる角部を補強することができ、ガスケット４１の強度を向上することができる。
　以上説明したように、本実施形態に係るメタルマスク５０は、スキージ６０を摺動させることによって、ガスケット４１をセパレータ３１へ塗布するために用いられる。メタルマスク５０は、スキージ６０が設けられる側の上面Ｓ１からセパレータ３１が設けられる側の下面Ｓ２まで貫通する複数の開口部５１が形成される。メタルマスク５０は、開口部５１Ａと開口部５１Ｂとの間に配置され、下面Ｓ２から凹んで設けられるブリッジ部５２Ａと、ブリッジ部５２Ａの下面Ｓ２側に設けられ、スキージ６０を摺動することによってガスケット４１が充填される充填部５３Ａと、を有する。充填部５３Ａは、開口部５１Ａ及び開口部５１Ｂの各端部５１ａ，５１ｂに連通し、下面Ｓ２から視て、開口部５１Ａから開口部５１Ｂに向かうＸ方向に交差するＹ方向の幅Ｗ２が開口部５１Ａ，５１ＢのＹ方向の幅Ｗ１よりも大きい。このため、セパレータ３１の表面に塗布されるガスケット４１のうち、ブリッジ部５２Ａが設けられる箇所に対応するＺ方向の厚さが薄い箇所（連結部４１Ｃに相当する）には、他の箇所よりもＹ方向に幅広なパターンが形成される。よって、セパレータ３１上に塗布されるガスケット４１の塗布量が少ないことによる不具合を防止することができる。具体的には、このようなセパレータ４１，４２を互いに積層した際に、Ｚ方向の厚さが薄い箇所では、ガスケットがＹ方向に幅広に形成されるため、ガスケット４１の内部空間をより確実に封止することができる。したがって、積層されたガスケット４１，４２間に隙間が生じてガスが外部にリークすることを好適に防止することができる。
　また、ブリッジ部５２Ａは、上面Ｓ１の開口部５１Ａ，５１Ｂとの境界Ｔにおいて、上面Ｓ１側が幅広となるようにテーパ形状を有する。このため、スキージ６０を摺動した後にメタルマスク５０を剥がすときのせん断力によるガスケット４１の角立ちを抑制でき、塗布ばらつきを低減できる。また、セパレータ３１，３２を積層する際に、空気がテーパ形状に沿って、ガスケット４１から離れる方向に移動するため、ガスケット４１内に空気が入り込みにくく、リークの虞が低減する。
　また、開口部５１Ａは、他の箇所よりも大きく開口される拡大開口部５１１Ａを有する。よって、拡大開口部５１１Ａに対応するガスケット４１の第１縁部４１Ｄには、他の箇所よりもＸＹ方向に広い面積のパターンが形成される。したがって、意図した部位にガスケット４１の塗布量を増やすことができる。この結果、所望の位置を補強することができ、ガスケット４１の強度を向上することができる。
　特に、拡大開口部５１１Ａは、開口部５１Ａが屈曲される箇所に設けられる。このため、応力集中が生じる角部を補強することができ、ガスケット４１の強度を向上することができる。
　また、スクリーン印刷装置１００は、上述のメタルマスク５０を有する。このため、積層されたガスケット４１，４２間に隙間が生じてガスが外部にリークすることを好適に防止することができる。
　また、本実施形態に係るスクリーン印刷装置１００は、セパレータ３１の表面にガスケット４１を塗布する。このスクリーン印刷装置１００によれば、積層されたガスケット４１，４２間に隙間が生じてガスが外部にリークすることを好適に防止された燃料電池を提供することができる。
　以下、上述した実施形態の改変例を例示する。
　上述した実施形態では、図４に示すように、開口部５１Ａ，５１Ｂの各端部５１ａ，５１ｂは、Ｙ方向に沿って延在した。しかしながら、図８に示すように、ブリッジ部１５２の開口部１５１Ａ，１５１Ｂに対する境界（端部１５１ａ，１５１ｂ）は、下面Ｓ２から視て、Ｙ方向に対して傾斜して、端部１５１ａ及び端部１５１ｂが、Ｙ方向においてラップするように配置されてもよい。この構成によれば、各端部１５１ａ，１５１ｂ間の距離を短くすることができるため、積層されたガスケット４１，４２間に隙間が生じてガスが外部にリークすることをより好適に防止することができる。
　また、上述した実施形態では、ブリッジ部５２Ａ～５２Ｄはそれぞれ同じ形状であって、充填部５３Ａ～５３Ｄはそれぞれ同じ形状であった。しかしながら、これに限られず、本発明の効果を奏する範囲内で、互いに異なる形状であってもよい。
　また、上述した実施形態では、ブリッジ部５２Ａは、上面Ｓ１の開口部５１Ａ，５１Ｂとの境界Ｔにおいて、上面Ｓ１側が幅広となるようにテーパ形状を有した。しかしながら、境界Ｔは、上面Ｓ１側が幅広となるようにＲ形状を有してもよい。
　また、上述した実施形態では、拡大開口部５１１Ａ～５１１Ｄは、開口部５１Ａ～５１Ｄの角部に設けられた。しかしながら、これに限られず、拡大開口部は任意の箇所に設けられ得る。
　また、上述した実施形態では、充填部５３Ａは、開口部５１Ａ及び開口部５１Ｂの各端部５１ａ，５１ｂの間の略中央において幅広となり、各端部に５１ａ，５１ｂに向かって幅狭となる形状を有した。しかしながら、これに限定されず、充填部のＹ方向の幅が開口部のＹ方向の幅よりも大きい構成であればよい。
　また、上述した実施形態では、メタルマスク５０の上面にガスケット４１を載せて、スキージ６０をセパレータ３１へ加圧しつつ摺動することによって、スクリーン印刷を行う形態を説明した。しかしながら、スキージ６０を摺動する前に、スクレーパーを用いて、ガスケット４１をメタルマスク５０の上面で平らにした後に、スキージ６０を摺動してスクリーン印刷を行ってもよい。
　また、上述した実施形態では、スクリーン印刷法として、セパレータ３１上にガスケット４１を塗布する方法に用いられたが、これに限られず、あらゆるスクリーン印刷装置のメタルマスクとして使用することができる。
　　２０　　ＭＥＡ、
　　３１　　セパレータ（被印刷物）、
　　４１　　ガスケット（印刷材料）、
　　５０　　メタルマスク、
　　５１Ａ～５１Ｄ，１５１Ａ，１５１Ｂ　　開口部、
　　５１ａ，５１ｂ，１５１ａ，１５１ｂ　　開口部の端部、
　　５１１Ａ～５１１Ｄ　　拡大開口部、
　　５２Ａ～５２Ｄ，１５２　　ブリッジ部、
　　５３Ａ～５３Ｄ　　充填部、
　　６０　　スキージ、
　　Ｓ１　　上面（第１面）、
　　Ｓ２　　下面（第２面）、
　　Ｔ　　　境界、
　　Ｗ１　　Ｙ方向の充填部の幅、
　　Ｗ２　　Ｙ方向の開口部の幅。

Claims (7)

  1. 　スキージを摺動させることによって、印刷材料を被印刷物へ塗布するために用いられ、前記スキージが設けられる側の第１面から前記被印刷物が設けられる側の第２面まで貫通する複数の開口部が形成されるスクリーン印刷用のメタルマスクであって、
    　一の前記開口部と他の前記開口部との間に配置され、前記第２面から凹んで設けられるブリッジ部と、
    　前記ブリッジ部の前記第２面側に設けられ、前記スキージを摺動することによって前記印刷材料が充填される充填部と、を有し、
    　前記充填部は、前記一の開口部及び前記他の開口部の各端部に連通し、前記第２面から視て、前記一の開口部から前記他の開口部に向かう第１方向に交差する第２方向の幅が前記開口部の前記第２方向の幅よりも大きいメタルマスク。
  2. 　前記ブリッジ部は、前記第１面の前記開口部との境界において、前記第１面側が幅広となるようにテーパ形状またはＲ形状を有する請求項１に記載のメタルマスク。
  3. 　前記開口部は、他の箇所よりも大きく開口される拡大開口部を有する請求項１または２に記載のメタルマスク。
  4. 　前記拡大開口部は、前記開口部が屈曲される箇所に設けられる請求項３に記載のメタルマスク。
  5. 　前記ブリッジ部の前記開口部に対する境界は、前記第１平面の平面視で、前記第２方向に対して傾斜して、一の前記開口部における前記境界及び他の前記開口部における前記境界が、前記第２方向においてラップするように配置される請求項１～４のいずれか１項に記載のメタルマスク。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のメタルマスクを有するスクリーン印刷装置。
  7. 　前記被印刷物は、燃料電池のセパレータであって、前記印刷材料は、前記セパレータ上に塗布されるガスケットを形成する接着剤である請求項６に記載のスクリーン印刷装置。
PCT/JP2014/063262 2014-05-19 2014-05-19 メタルマスク及びスクリーン印刷装置 WO2015177850A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016520829A JP6213671B2 (ja) 2014-05-19 2014-05-19 メタルマスク及びスクリーン印刷装置
PCT/JP2014/063262 WO2015177850A1 (ja) 2014-05-19 2014-05-19 メタルマスク及びスクリーン印刷装置
CN201480078981.XA CN106457869B (zh) 2014-05-19 2014-05-19 金属掩模及丝网印刷装置
CA2949452A CA2949452C (en) 2014-05-19 2014-05-19 Metal mask and screen printing apparatus
US15/305,142 US9789682B2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Metal mask and screen printing apparatus
EP14892307.1A EP3147133B1 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Metal mask and screen printing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/063262 WO2015177850A1 (ja) 2014-05-19 2014-05-19 メタルマスク及びスクリーン印刷装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015177850A1 true WO2015177850A1 (ja) 2015-11-26

Family

ID=54553548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/063262 WO2015177850A1 (ja) 2014-05-19 2014-05-19 メタルマスク及びスクリーン印刷装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9789682B2 (ja)
EP (1) EP3147133B1 (ja)
JP (1) JP6213671B2 (ja)
CN (1) CN106457869B (ja)
CA (1) CA2949452C (ja)
WO (1) WO2015177850A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7300545B1 (ja) 2022-08-29 2023-06-29 竹田東京プロセスサービス株式会社 スクリーンマスクの製造方法およびスクリーンマスク

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106585069A (zh) * 2016-12-23 2017-04-26 武汉华星光电技术有限公司 柔性基板、面板及丝网印刷机制作柔性基板、面板的方法
TWI663067B (zh) * 2018-08-07 2019-06-21 倉和股份有限公司 複合材質網版及其製作方法
CN112519394A (zh) * 2020-11-19 2021-03-19 浙江硕克科技有限公司 一种半导体电子部件精密线路印刷金属版

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007331194A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Dainippon Printing Co Ltd メタルマスクおよび該メタルマスクを用いた印刷方法
JP2007331195A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Dainippon Printing Co Ltd メタルマスクおよび該メタルマスクを用いた印刷方法
JP2009226924A (ja) * 2008-02-27 2009-10-08 Kyocera Corp 印刷用マスク、印刷用マスクの製造方法、印刷用マスクを用いた印刷方法、および配線基板の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05338370A (ja) 1992-06-10 1993-12-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd スクリーン印刷用メタルマスク版
US7070876B2 (en) * 2003-03-24 2006-07-04 Ballard Power Systems, Inc. Membrane electrode assembly with integrated seal
JP4873935B2 (ja) 2005-11-15 2012-02-08 タイガースポリマー株式会社 燃料電池用ゴムパッキンの成形方法
CN102712193B (zh) * 2009-09-21 2016-06-01 Dtg国际有限公司 印刷丝网及其制造方法
NL2003627C2 (en) 2009-10-12 2011-04-13 Stork Prints Bv Screen printing.
JP2011201054A (ja) 2010-03-24 2011-10-13 Panasonic Corp スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007331194A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Dainippon Printing Co Ltd メタルマスクおよび該メタルマスクを用いた印刷方法
JP2007331195A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Dainippon Printing Co Ltd メタルマスクおよび該メタルマスクを用いた印刷方法
JP2009226924A (ja) * 2008-02-27 2009-10-08 Kyocera Corp 印刷用マスク、印刷用マスクの製造方法、印刷用マスクを用いた印刷方法、および配線基板の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7300545B1 (ja) 2022-08-29 2023-06-29 竹田東京プロセスサービス株式会社 スクリーンマスクの製造方法およびスクリーンマスク
JP2024032174A (ja) * 2022-08-29 2024-03-12 竹田東京プロセスサービス株式会社 スクリーンマスクの製造方法およびスクリーンマスク

Also Published As

Publication number Publication date
EP3147133A1 (en) 2017-03-29
CN106457869A (zh) 2017-02-22
US9789682B2 (en) 2017-10-17
CA2949452C (en) 2018-06-05
CN106457869B (zh) 2018-04-10
EP3147133B1 (en) 2018-01-10
US20170036434A1 (en) 2017-02-09
EP3147133A4 (en) 2017-07-12
CA2949452A1 (en) 2015-11-26
JP6213671B2 (ja) 2017-10-18
JPWO2015177850A1 (ja) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4882314B2 (ja) 電解質膜−電極接合体およびその製造方法
US9083012B2 (en) Membrane electrode assembly having an adhesive layer impregnating through an electrocatalyst layer and into a first gas diffusion substrate
JP5326189B2 (ja) 電解質膜−電極接合体およびその製造方法
US9352549B2 (en) Screen printing apparatus and screen printing method
JP2006338938A (ja) 電解質膜−電極接合体およびその製造方法
US9331345B2 (en) Bonded sheet and sheet-member bonding method
JP2006338943A (ja) 電解質膜−電極接合体
JP6213671B2 (ja) メタルマスク及びスクリーン印刷装置
JP2006338939A (ja) 電解質膜−電極接合体
Xing et al. Performance of an ePTFE-reinforced membrane electrode assembly for proton-exchange membrane fuel cells
JP2008135295A (ja) 固体高分子形燃料電池用ガス拡散層要素、固体高分子形燃料電池およびその製造方法
JP5854139B2 (ja) 膜電極接合体
JP4852894B2 (ja) 電解質膜−電極接合体の製造方法
JP2012190720A (ja) 固体高分子形燃料電池における膜電極接合体とその製造方法
JP5645982B2 (ja) 固体高分子形燃料電池用ガス拡散層要素、固体高分子形燃料電池およびその製造方法
Xing et al. Preparation of an Integrated Membrane Electrode Assembly for Proton Exchange Membrane Fuel Cells Using a Novel Wet-Bonding Strategy
JP5583276B2 (ja) 直接酸化型燃料電池
Hendricks Microporous Layers to Improve Water Management in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells
JP2006338940A (ja) 電解質膜−電極接合体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14892307

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016520829

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15305142

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2949452

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014892307

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014892307

Country of ref document: EP