布线电路基板及包括该布线电路基板的燃料电池的制作方法
专利名称：布线电路基板及包括该布线电路基板的燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及布线电路基板及包括该布线电路基板的燃料电池。
背景技术：
在手机等移动设备中，要求小型且高容量的电池。因此，开发了与锂二次电池等以 往的电池相比可获得高能量密度的燃料电池。作为燃料电池，例如有直接甲醇型燃料电池 (DirectMethanol Fuel Cells)。在直接甲醇型燃料电池中，甲醇被催化剂分解，生成氢离子。通过使该氢离子与空 气中的氧反应，产生了电力。在该情况下，可以非常有效地将化学能转化为电能，且可以获 得非常高的能量密度。在这种直接甲醇型燃料电池的内部，由燃料极、空气极和电解质膜构成的电极 膜在挠曲的柔性布线电路基板(以下简称为FPC基板)之间配置(例如参照日本特开 2008-300238 号公报)。在日本特开2008-300238号公报中记载的FPC基板中，在基底绝缘层上形成了具 有规定图案的导体层。另外，导体层被含有炭黑或石墨的导电性的包覆层所包覆。由此，可 防止由于甲醇等的附着而导致的导体层的腐蚀，同时确保电极膜与导体层的导电性。为了在更长时间范围内使用这种FPC基板，期望提高导体层的防腐蚀性。
发明内容
本发明的目的是提供布线电路基板以及包括该布线电路基板的燃料电池，该布线 电路基板在确保电极膜与导体层的导电性的同时，可以充分地防止导体层的腐蚀。(1)本发明的一个方面的布线电路基板是用于燃料电池的布线电路基板，其包括 绝缘层、设置于绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆导体层的表面的包覆层，包覆层 含有导电材料和树脂组合物，树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/ (m2 · 24h)以下的透湿度。在该布线电路基板中，设置于绝缘层上的具有规定图案的导体层的表面被包覆层 包覆。包覆层的树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/(m2 · 24h)以 下的透湿度。在该情况下，可以防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而附 着于导体层上。由此，可以充分地防止布线电路基板的导体层的腐蚀。(2)相对于100重量份树脂组合物，包覆层可以含有5重量份以上且70重量份以 下的导电材料。在该情况下，在充分确保包覆层的导电性的同时，可以充分防止布线电路基 板的导体层的腐蚀。(3)树脂组合物可以包含酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚 胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。在该情况下，布线电路基板的柔性变 得良好。尤其，树脂组合物在包含酚醛树脂或环氧树脂的情况下，布线电路基板的柔性变得 良好、且耐化学药品性也变得良好。
(4)导电材料可以包含金属材料、碳材料和导电性高分子材料中的至少一种。在该 情况下，可以更充分确保包覆层的导电性。(5)金属材料可以包含银。在该情况下，可以更进一步充分确保包覆层的导电性。(6)碳材料可以包含炭黑和石墨中的至少一种。在该情况下，可以更进一步充分确 保包覆层的导电性。(7)本发明的另一个方面的燃料电池包括本发明的一个方面的布线电路基板、电 池元件(cell element)、和容纳布线电路基板以及电池元件的壳体。该燃料电池中，上述布线电路基板和电池元件容纳在壳体内。电池元件的电力通 过布线电路基板供给壳体的外部。在布线电路基板中，可以防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而 附着于导体层上。由此，可以充分防止布线电路基板的导体层的腐蚀。结果，提高了燃料电 池的可靠性，同时可以在更长时间范围内使用燃料电池。(8)本发明的又一个方面的布线电路基板是用于燃料电池的布线电路基板，其包 括绝缘层、设置于绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆导体层的表面的包覆层，包覆 层含有导电材料和树脂组合物，树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度。在该布线电路基板中，绝缘层上设置的具有规定图案的导体层的表面被包覆层包 覆。包覆层的树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度。在该情况下，即使包覆层的厚 度薄，也能防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而附着于导体层上。由此， 可以充分防止布线电路基板的导体层的腐蚀。(9)相对于100重量份树脂组合物，包覆层可以含有5重量份以上且70重量份以 下的导电材料。在该情况下，在充分确保包覆层的导电性的同时，可以充分防止布线电路基 板的导体层的腐蚀。(10)树脂组合物可以包含酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰 亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。在该情况下，布线电路基板的柔性 变得良好。尤其，树脂组合物在包含酚醛树脂或环氧树脂的情况下，布线电路基板的柔性变 得良好、且耐化学药品性也变得良好。(11)导电材料可以包含金属材料、碳材料和导电性高分子材料中的至少一种。在 该情况下，可以更充分确保包覆层的导电性。(1 金属材料可以包含银。在该情况下，可以更进一步充分确保包覆层的导电性。(13)碳材料可以包含炭黑和石墨中的至少一种。在该情况下，可以更进一步充分 确保包覆层的导电性。(14)本发明的再一个方面的燃料电池包括本发明的又一个方面的布线电路基板、 电池元件和容纳布线电路基板以及电池元件的壳体。在该燃料电池中，上述的布线电路基板和电池元件容纳在壳体内。电池元件的电 力通过布线电路基板供给壳体的外部。在布线电路基板中，可以防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而 附着于导体层上。由此，可以充分防止布线电路基板的导体层的腐蚀。结果，提高了燃料电 池的可靠性，同时可以在更长时间范围内使用燃料电池。
图1 (a)是第一实施方式的柔性布线电路基板的平面图。图1 (b)是图1 (a)的柔性布线电路基板的A-A线截面图。图2(a) (d)是用于说明FPC基板的制造方法的工序截面图。图3(a) (c)是用于说明FPC基板的制造方法的工序截面图。图4(a)是使用了 FPC基板的燃料电池的外观立体图。图4(b)是用于说明图4(a)的燃料电池内的作用的图。图5是实施例1 8和比较例1 5的FPC基板的示意性截面图。
具体实施例方式「11第一实施方式以下参照附图来说明本发明的第一实施方式的布线电路基板。另外，在本实施方 式中，作为布线电路基板的例子，说明具有挠曲性的柔性布线电路基板。(1)柔件布线电路基板的构成图1 (a)是第一实施方式的柔性布线电路基板的平面图，图1 (b)是图1 (a)的柔性 布线电路基板的A-A线截面图。在以下说明中，将柔性布线电路基板简称为FPC基板。如图1 (a)和图1 (b)中所示，FPC基板1包括例如由聚酰亚胺形成的基底绝缘层 2。基底绝缘层2由第一绝缘部加、第二绝缘部2b、第三绝缘部2c和第四绝缘部2d构成。 第一绝缘部加和第二绝缘部2b分别具有矩形形状，以相互邻接的形式一体地形成。以下 将平行于第一绝缘部加与第二绝缘部2b的边界线的边称为侧边，与第一绝缘部加和第二 绝缘部2b的侧边垂直的一对边称为端边。第三绝缘部2c从第一绝缘部加的一个角部的侧边的一部分延出。第四绝缘部2d 从第二绝缘部2b的角部的侧边的一部分延出，所述第二绝缘部2b的角部位于第一绝缘部 加的上述角部的对角。第一绝缘部加与第二绝缘部的边界线上设置将基底绝缘层2基本上二等分的弯 折部Bi。如下所述，基底绝缘层2可沿着弯折部Bl弯折。弯折部Bl例如可以是线状的浅 沟，或者可以是线状的印记等。或者，只要能够在弯折部Bl将基底绝缘层2弯折，对弯折部 Bl就没有任何限定。在沿着弯折部Bl将基底绝缘层2弯折时，第一绝缘部加与第二绝缘 部2b对置。在该情况下，第三绝缘部2c与第四绝缘部2d不对置。在第一绝缘部加上形成有多个(在本例中，沿着端边方向4个，且沿着侧边方向 5个，合计20个)开口 HI。另外，在第二绝缘部2b上形成多个(在本例中，沿着端边方向 4个，且沿着侧边方向5个，合计20个)开口 H2。基底绝缘层2的一个面上形成有矩形的集电部3a、;3b、3c、3d、3e、3f、3g、;3h、3i、 3j，连接导体部3k、31、3m、3n和引出导体部3o、3p。集电部3a 3j、连接导体部3k 3n 和引出导体部3o、3p例如由铜形成。集电部3a 3j各自具有长方形形状。集电部3a ；^沿着第一绝缘部加的端 边平行地延伸且沿着第一绝缘部加的侧边方向设置。在这里，集电部3a !Be各自在第一 绝缘部加的包含与第一绝缘部加的端边平行排列的4个开口 Hl的区域中形成。同样地，集电部3f 3j沿着第二绝缘部2b的端边平行地延伸且沿着第二绝缘部
52b的侧边方向设置。在这里，集电部3f 3j各自在第二绝缘部2b的包含与第二绝缘部 2b的端边平行排列的4个开口 H2的区域中形成。在该情况下，集电部3a !Be与集电部3f 3j配置在以弯折部Bl为中心的对称 位置上。连接导体部3k 3η在第一绝缘部加和第二绝缘部2b之间以跨越弯折部Bl的 方式形成。连接导体部3k将集电部北与集电部3f电连接，连接导体部31将集电部3c与 集电部3g电连接，连接导体部:3m将集电部3d与集电部池电连接，连接导体部3η将集电 部3e与集电部3i电连接。在第一绝缘部加的开口 Hl上的集电部3a ；^的部分上形成有直径大于开口 Hl 的开口 Hll。另外，第二绝缘部2b的开口 H2上的集电部3f 3j的部分上形成直径大于开 口 H2 的开口 H12。引出导体部3ο以从集电部3a的外侧的短边直线状延伸到第三绝缘部2c上的方 式形成。引出导体部3p以从集电部3j的外侧的短边直线状延伸到第四绝缘部2d上的方 式形成。以使得覆盖集电部3a和一部分引出导体部3ο的方式在第一绝缘部加上形成包 覆层6a。由此，引出导体部3ο的前端部没有被包覆层6a包覆而露出。该露出的引出导体 部3ο的部分称为引出电极fe。另外，以分别覆盖集电部北 3e的方式在第一绝缘部加 上形成包覆层6b、6c、6d、6e。在集电部3a 的开口 Hll内，包覆层6a 6e与第一绝缘 部加的上表面接触。以使得覆盖集电部3j和一部分引出导体部3p的方式在第二绝缘部2b上形成包 覆层6j。由此，引出导体部3p的前端部没有被包覆层6j包覆而露出。该露出的引出导体 部3p的部分称为引出电极恥。另外，以分别覆盖集电部3f 3i的方式在第二绝缘部2b 上形成包覆层6f、6g、6h、6i。在集电部3f 3j的开口 H12内，包覆层6f 6j与第一绝缘 部2b的上表面接触。在第一绝缘部加上和第二绝缘部2b上以分别覆盖连接导体部3k 3η的方式形 成包覆层6k、61、6m、6n。包覆层6a 6η由含有导电材料的树脂组合物形成。作为树脂组合物，例如可以 使用酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或 聚酯树脂、或两种以上的这些树脂混合而成的树脂。在该情况下，FPC基板1的柔性变得良 好。尤其，树脂组合物在包含酚醛树脂或环氧树脂的情况下，FPC基板1的柔性变得良好、 且耐化学药品性也变得良好。树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/ (m2 · 24h)以下的透 湿度。另外，树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度Tg。另一方面，作为导电材料，例如可以使用金(Au)、银或纳米银颗粒等金属材料、炭 黑、石墨或碳纳米管等碳材料、或聚噻吩或聚苯胺等导电性高分子材料，或者可以使用将两 种以上的这些材料混合而成的材料。相对于100重量份树脂组合物，包覆层6a 6η优选含有5重量份以上且70重量 份以下的导电材料。在该情况下，赋予了包覆层6a 6η以充分的导电性，同时可以防止树 脂组合物的透湿度的增加或玻璃化转变温度Tg的降低。
(2) FPC基板的制造方法接着，说明图1所示的FPC基板1的制造方法。图2和图3是用于说明FPC基板1 的制造方法的工序截面图。另外，图2和图3是沿图1的FPC基板1的A-A线的工序截面 图。首先，如图2(a)所示，准备绝缘膜20和导体膜30构成的两层CCL(Copper Clad Laminate 覆铜层压板)，所述绝缘膜20例如由聚酰亚胺形成，所述导体膜30例如由铜形 成。绝缘膜20的厚度例如是12. 5 μ m,导体膜30的厚度例如是12 μ m。接着，如图2(b)所示，在导体膜30上形成具有规定图案的抗蚀层22。例如，通过 干膜抗蚀剂等在导体膜30上形成抗蚀膜，该抗蚀膜按规定的图案曝光，此后显影，从而形 成抗蚀层22。接着，如图2(c)所示，通过蚀刻除去导体膜30的除了抗蚀层22以下的区域以外 的区域。接着，如图2(d)所示，通过剥离液除去抗蚀层22。由此，在绝缘膜20上形成集电 部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3o、3p(参照图1)。另外，在图2(d)中，仅 仅示出了集电部3c、3h、连接导体部31和引出导体部3ο。也可以通过溅射、蒸镀或镀敷等一般的方法，在绝缘膜20上形成集电部3a 3j、 连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ。接着，如图3(a)所示，通过以覆盖集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导 体部3ο、3ρ的方式在绝缘膜20上涂布或层压含有导电材料的树脂组合物，从而形成包覆膜 60。包覆膜60的厚度例如为25 μ m。然后，如图3 (b)所示，按照规定的图案将包覆膜60曝光，此后，通过显影，形成包 覆层6a 6n(参照图1(a))。在这里，引出电极fe、5b (参照图1 (a))从包覆层6a、6j露
出ο而且，如图3(c)所示，通过将绝缘膜20切断为规定的形状，从而完成了具有基底 绝缘层2、集电部3a 3j、连接导体部沌 3η、引出导体部3ο、3ρ和包覆层6a 6η的FPC 基板1。其中，基底绝缘层2的厚度优选为Iym以上且IOOym以下，更优选为5μπι以上 且50 μ m以下，进一步优选为5 μ m以上且30 μ m以下。基底绝缘层2的厚度为1 μ m以上 时，FPC基板1的耐久性和处理性提高。另外，基底绝缘层2的厚度为IOOym以下时，FPC 基板1的柔性提高，同时，FPC基板1的小型化变得容易。另外，集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ的厚度优选为 3 μ m以上且；35 μ m以下，更优选为5 μ m以上且20 μ m以下。包覆层6a 6n的厚度优选为 1 μ m以上且300 μ m以下，更优选为5 μ m以上且100 μ m以下。进而，图2和图3中示出了利用移除法(subtractive method)制造FPC基板1的 方法，但不限于此，也可以使用半添加法(semi-additive method)等其他制造方法。另外， 图2和图3中示出了使用曝光法形成包覆层6a 6η的例子，但不限于此，也可以使用印刷 技术形成规定图案的包覆膜，此后，通过进行热固化处理，形成包覆层6a 6η。⑶效果在本实施方式的FPC基板1中，在基底绝缘层2上设置的具有规定图案的集电部 3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ的表面被包覆层6a 6η包覆。包覆层6a 6η的树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/(m2 · 24h)以下的 透湿度。另外，包覆层6a 6η的树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度Tg。在该情况下，可以防止作为燃料电池的燃料的甲醇或由甲醇衍生的甲酸等产物透 过包覆层6a 6η而附着于集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ上。 由此，可以充分防止FPC基板1的集电部3a 3j、连接导体部沌 3η和引出导体部3ο、 3ρ的腐蚀。「21第二实施方式以下说明本发明的第二实施方式的燃料电池。本实施方式的燃料电池包括第一实 施方式的FPC基板1。图4(a)是使用了 FPC基板1的燃料电池100的外观立体图，图4(b)是用于说明 燃料电池100内的作用的图。另外，图4(b)是沿图4(a)的燃料电池100的B-B线的截面图。如图4(a)所示，燃料电池100具有由半体31a、31b构成的长方体状的壳体31。另 外，在图4(a)中，用虚线表示半体31a。FPC基板1在以形成有包覆层6a 6η的一个面为 内侧沿着图1的弯折部Bl弯折的状态下被半体31a、31b夹持。FPC基板1的引出电极如、恥在壳体31的外侧露出。各种外部电路的端子电连接 于引出电极5a、5b上。如图4 (b)所示，在壳体31内，在弯折的FPC基板1的包覆层6a与包覆层6f之间、 包覆层6b与包覆层6g之间、包覆层6c与包覆层Mi之间、包覆层6d与包覆层6i之间以及 包覆层6e与包覆层6j之间分别配置有多个(在本实施方式中为5个)电极膜35。由此， 多个电极膜35串联连接。另外，图4(b)中仅仅示出了包覆膜6e与包覆膜6j之间的电极 膜35。各电极膜35由燃料极35a、空气极3 和电解质膜35c构成。燃料极3 在电解 质膜35c的一个面上形成，空气极3 在电解质膜35c的另一个面上形成。多个电极膜35 的燃料极3 分别与FPC基板1的包覆层6f 6j对置，多个电极膜35的空气极3 分别 与FPC基板1的包覆层6a 6e对置。燃料通过FPC基板1的开口 H2、H12向各电极膜35的燃料极3 供给。另外，在 本实施方式中，使用甲醇作为燃料。空气通过FPC基板1的开口 HI、Hll向电极膜35的空 气极3 供给。在该情况下，在多个燃料极35a中，甲醇被分解为氢离子和二氧化碳，生成了电 子。所生成的电子从FPC基板1的集电部3j(参照图1)弓丨导至引出电极恥。由甲醇分解 的氢离子透过电解质膜35c到达空气极35b。在多个空气极35b中，从引出电极fe引导至 集电部3a(参照图1)的电子被消耗，同时，氢离子与氧反应生成了水。这样，将电力供给与 引出电极5a、恥连接的外部电路。这样，在第二实施方式的燃料电池100中，由于使用第一实施方式的FPC基板1，提 高了燃料电池100的可靠性，并且，燃料电池100可以长时间使用。「31其它实施方式在上述实施方式中，使用聚酰亚胺作为FPC基板1的基底绝缘层2的材料，但不限 于此。例如，也可以使用聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯
8硫醚、液晶聚合物、聚烯烃或环氧(epoxy)等其它绝缘材料来代替聚酰亚胺。另外，使用了铜作为集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ的 材料，但不限于此。例如，可以使用金(Au)、银或铝等其它金属、或铜合金、金合金、银合金或 铝合金等合金来代替铜。在上述实施方式中，FPC基板1具有5对集电部(集电部3a、3f，集电部!3b、3g，集 电部3c、3h，集电部3d、3i和集电部3e、3j)，但不限于此。FPC基板1的集电部的数目可以 是2对以上，可以是4对以上，也可以是6对以上。由此，可以串联连接任何数目的电极膜 35。另外，FPC基板1可以具有1对集电部，在该情况下，不设置连接导体部3k 3η。「41权利要求的各构成要素与实施方式的各部分的对应关系以下说明权利要求的各构成要素与实施方式的各部分的对应的例子，但本发明不 限于下述例子。在上述实施方式中，基底绝缘层2是绝缘层的例子，集电部3a 3j、连接导体部 3k 3η和引出导体部3ο、3ρ是导体层的例子，包覆层6a 6η是包覆层的例子，FPC基板 1是布线电路基板的例子，电极膜35是电池元件的例子，壳体31是壳体的例子，燃料电池 100是燃料电池的例子。作为权利要求的各构成要素，还可以使用具有权利要求中所述的构成或功能的其 它各种要素。「51实施例(1)实施例和比较例在以下的实施例1 8和比较例1 5中，基于上述实施方式形成用于包覆层的 树脂组合物。此后，制作具有包含树脂组合物的包覆层的FPC基板。在实施例1中，将100重量份溶解在MEK (Methyl EthylKetone 甲乙酮)中的环氧 树脂(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的jER-1007)、8重量份作为固化剂的酸酐(新 日本理化株式会社制造的MH-700)和2重量份作为催化剂的咪唑(四国化成工业株式会社 制造的2E4MZ)混合，调制涂布液。通过将该涂布液干燥和固化，形成厚度25 μ m的树脂组 合物。在实施例2中，除了添加100重量份环氧树脂(东都化成株式会社制造的 YP50EK35)代替 100 重量份环氧树脂(JapanEpoxy Resins Co. ,Ltd.制造的 jER-1007)以 外，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在实施例3中，除了添加50重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造 的jER-1007)和50重量份环氧树脂(DIC株式会社制造的EXA-4850)代替100重量份环氧 树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造的jER-1007)以外，形成与实施例1的树脂组合 物同样的树脂组合物。在实施例4中，除了添加80重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd. 制造的jER-1007)和20重量份环氧树脂(DaicelChemical Industries, Ltd.制造的 EP0FRIEND)代替 100 重量份环氧树月旨(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的 jER-1007) 以外，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在实施例5中，将95重量份溶解在MEK中的甲阶(resol)型烷基酚醛树脂(日立化成工业株式会社制造的HITAN0L4010)、5重量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co., Ltd.制造的jER-1010)、2重量份作为添加剂的氨基苯酚混合，调制涂布液。通过使该涂布 液干燥和固化，从而形成厚度25 μ m的树脂组合物。在实施例6中，除了厚度为12 μ m以外，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂 组合物。在实施例7和8中，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在比较例1中，除了添加80重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造 的 jER-1007)和 20 重量份环氧树脂(JapanEpoxy Resins Co.，Ltd.制造的 YL-7410)代替 100重量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co. ,Ltd.制造的jER-1007)以外，形成与实施 例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在比较例2中，除了添加50重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造 的 jER-1007)代替 80 重量份环氧树脂(JapanEpoxy Resins Co.，Ltd.制造的 jER-1007) 以及添加50重量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的YL-7410)代替20重 量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的H410)以外，形成与比较例1的 树脂组合物同样的树脂组合物。在比较例3中，除了厚度为12 μ m以外，形成与比较例1的树脂组合物同样的树脂
组合物。在比较例4和5中，形成与比较例2的树脂组合物同样的树脂组合物。图5是实施例1 8和比较例1 5的FPC基板Is的示意性截面图。如图5所 示，在实施例1 8和比较例1 5的FPC基板Is中，通过使用氯化铁蚀刻2层CCL，在基 底绝缘层2s上形成具有规定图案的导体层3s。另外，导体层3s被含有导电材料和树脂组 合物的包覆层6s包覆。在实施例1的FPC基板Is中，在实施例1的树脂组合物的涂布液中，添加18重量 份石墨和10重量份炭黑。通过将该涂布液涂布于FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度 25 μ m的包覆层6s。在实施例2的FPC基板Is中，除了使用实施例2的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例3的FPC基板Is中，除了使用实施例3的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例4的FPC基板Is中，除了使用实施例4的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例5的FPC基板Is中，除了使用实施例5的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例6的FPC基板Is中，除了使用实施例6的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以及包覆层6s的厚度为12μπι以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层6s同样的包覆层6s。在实施例7的FPC基板Is中，在实施例1的树脂组合物的涂布液45重量份中 预先混合作为导电成分的10重量份导电性炭黑(Lion Corporation制造的KetjenBlack EC-DJ600)和 45 重量份石墨(Nippon Graphite Industory Co. , LTD.制)。然后，使用 3 辊式混炼机分散混合物中的导电性炭黑和石墨，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前体 涂布在FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。在实施例8的FPC基板Is中，在实施例1的树脂组合物的涂布液30重量份中配 合作为导电成分的70重量份银颗粒(DOWAHITEC CO. LTD.，制造的FA系列)并预先混合。 然后，使用3辊式混炼机分散混合物中的银颗粒，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前 体涂布在FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。在比较例1的FPC基板Is中，除了使用比较例1的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在比较例2的FPC基板Is中，除了使用比较例2的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在比较例3的FPC基板Is中，除了使用比较例3的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以及包覆层6s的厚度为12μπι以外，在FPC基板Is的导体层 3s上形成与实施例1的包覆层6s同样的包覆层6s。在比较例4的FPC基板Is中，在比较例2的树脂组合物的涂布液45重量份中 预先混合作为导电成分的10重量份导电性炭黑(Lion Corporation制造的KetjenBlack EC-DJ600)和 45 重量份石墨(Nippon Graphite Industory Co. , LTD.制)。然后，使用 3 辊式混炼机分散混合物中的导电性炭黑和石墨，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前体 涂布在FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。在比较例5的FPC基板1 s中，在比较例2的树脂组合物的涂布液30重量份中预 先混合作为导电成分的70重量份银颗粒(D0WA HITEC CO. LTD.制造的FA系列)。然后，使 用3辊式混炼机分散混合物中的银颗粒，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前体涂布在 FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。(2) ^mm^mmmmmmim^^njk^mmmmim^测定实施例1 8和比较例1 5的各树脂组合物的透湿度和玻璃化转变温度 Tg。另外，评价实施例1 8和比较例1 5的各FPC基板Is的包覆层6s的耐腐蚀效果。
根据以下的杯法(JIS Z0208)测定实施例1 8和比较例1 5的各树脂组合物 的透湿度。在杯法(cup method)中，在杯内封入吸湿剂氯化钙。另外，安装实施例1 8 和比较例1 5的树脂组合物使得杯口被覆盖，用密封蜡(sealing wax)密封杯的周缘部。该杯在温度40°C和相对湿度90%的环境中放置M小时，通过测定放置后的氯 化钙的质量的增加量，测定每M小时通过透湿面积S[cm2]的树脂组合物的水蒸汽的质量 M[mg]。透湿度WVTRsample根据下式算出。WVTRsample = 240 X M/ (T · S) [g/ (m2 · 24h)]使用粘弹性测定装置RSAIII (TA Instruments Japan Co.，Ltd.)测定实施例1 8和比较例1 5的各树脂组合物的玻璃化转变温度Tg。通过以下浸渍试验评价实施例1 8和比较例1 5的各FPC基板Is的包覆层 6s的耐腐蚀效果。将实施例1 8和比较例1 5的FPC基板Is在温度60°C且浓度10% 甲醇水溶液中浸渍7天。此后，通过观测FPC基板Is的导体层3s的外观的腐蚀状态，评价 包覆层6s的耐腐蚀效果。表1中示出了树脂组合物的透湿度和玻璃化转变温度Tg的测定结果以及FPC基 板Is的浸渍试验的结果。表1
如表1所示，实施例1的树脂组合物的透湿度为93g/(m2 · 24h)，玻璃化转变温度 Tg为111°C。另外，作为浸渍试验的结果，在实施例1的FPC基板Is的导体层3s上没有观 测到腐蚀。实施例2的树脂组合物的透湿度为131g/ (m2 -24h)，玻璃化转变温度Tg为103°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例2的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。
实施例3的树脂组合物的透湿度为105g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为92°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例3的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例4的树脂组合物的透湿度为135g/ (m2 -24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例4的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例5的树脂组合物的透湿度为40g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为169°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例5的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例6的树脂组合物的透湿度为145g/ (m2 -24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例6的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。
实施例7的树脂组合物的透湿度为93g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例7的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例8的树脂组合物的透湿度为93g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例8的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。另一方面，比较例1的树脂组合物的透湿度为155g/(m2 *24h)，玻璃化转变温度Tg 为75°C。另外，作为浸渍试验的结果，在比较例1的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐 蚀。比较例2的树脂组合物的透湿度为250g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为28。C。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例2的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。比较例3的树脂组合物的透湿度为260g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为75V。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例3的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。比较例4的树脂组合物的透湿度为250g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为28。C。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例4的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。比较例5的树脂组合物的透湿度为250g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为28。C。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例5的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。从实施例1 8和比较例1 5的结果可以确认，FPC基板Is的包覆层6s中所 含的树脂组合物的透湿度为150g/(m2 · 24h)以下或玻璃化转变温度Tg为80°C以上时，可 充分防止FPC基板Is的导体层3s的腐蚀。
权利要求
1.一种布线电路基板，其为用于燃料电池的布线电路基板，该布线电路基板包括绝 缘层、设置于所述绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆所述导体层的表面的包覆层， 所述包覆层含有导电材料和树脂组合物，所述树脂组合物在温度40°c且相对湿度90%的 环境中具有150g/(m2 · 24h)以下的透湿度。
2.根据权利要求1所述的布线电路基板，其中，相对于100重量份所述树脂组合物，所 述包覆层含有5重量份以上且70重量份以下的所述导电材料。
3.根据权利要求1所述的布线电路基板，其中，所述树脂组合物包含酚醛树脂、环氧树 脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一 种。
4.根据权利要求1所述的布线电路基板，其中，所述导电材料包含金属材料、碳材料和 导电性高分子材料中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的布线电路基板，其中，所述金属材料包含银。
6.根据权利要求4所述的布线电路基板，其中，所述碳材料包含炭黑和石墨中的至少一种。
7.一种燃料电池，其包括权利要求1所述的布线电路基板、电池元件和容纳所述布线 电路基板以及所述电池元件的壳体。
8.—种布线电路基板，其为用于燃料电池的布线电路基板，该布线电路基板包括绝 缘层、设置于所述绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆所述导体层的表面的包覆层， 所述包覆层含有导电材料和树脂组合物，所述树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温 度。
9.根据权利要求8所述的布线电路基板，其中，相对于100重量份所述树脂组合物，所 述包覆层含有5重量份以上且70重量份以下的所述导电材料。
10.根据权利要求8所述的布线电路基板，其中，所述树脂组合物包含酚醛树脂、环氧 树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。
11.根据权利要求8所述的布线电路基板，其中，所述导电材料包含金属材料、碳材料 和导电性高分子材料中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的布线电路基板，其中，所述金属材料包含银。
13.根据权利要求11所述的布线电路基板，其中，所述碳材料包含炭黑和石墨中的至 少一种。
14.一种燃料电池，其包括权利要求8所述的布线电路基板、电池元件和容纳所述布线 电路基板以及所述电池元件的壳体。
全文摘要
本发明提供布线电路基板及包括该布线电路基板的燃料电池。具体来说，在FPC基板的基底绝缘层的一个面上形成集电部、连接导体部和引出导体部。集电部、连接导体部和引出导体部被包覆层包覆。包覆层含有树脂组合物。树脂组合物在温度40℃且相对湿度90％的环境中具有150g/(m2·24h)以下的透湿度。另外，树脂组合物具有80℃以上的玻璃化转变温度。
文档编号H01M8/02GK102148382SQ20111003453
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月30日 优先权日2010年2月4日
发明者井上真一, 花园博行 申请人:日东电工株式会社
技术领域：
本发明涉及布线电路基板及包括该布线电路基板的燃料电池。
背景技术：
在手机等移动设备中，要求小型且高容量的电池。因此，开发了与锂二次电池等以 往的电池相比可获得高能量密度的燃料电池。作为燃料电池，例如有直接甲醇型燃料电池 (DirectMethanol Fuel Cells)。在直接甲醇型燃料电池中，甲醇被催化剂分解，生成氢离子。通过使该氢离子与空 气中的氧反应，产生了电力。在该情况下，可以非常有效地将化学能转化为电能，且可以获 得非常高的能量密度。在这种直接甲醇型燃料电池的内部，由燃料极、空气极和电解质膜构成的电极 膜在挠曲的柔性布线电路基板(以下简称为FPC基板)之间配置(例如参照日本特开 2008-300238 号公报)。在日本特开2008-300238号公报中记载的FPC基板中，在基底绝缘层上形成了具 有规定图案的导体层。另外，导体层被含有炭黑或石墨的导电性的包覆层所包覆。由此，可 防止由于甲醇等的附着而导致的导体层的腐蚀，同时确保电极膜与导体层的导电性。为了在更长时间范围内使用这种FPC基板，期望提高导体层的防腐蚀性。
发明内容
本发明的目的是提供布线电路基板以及包括该布线电路基板的燃料电池，该布线 电路基板在确保电极膜与导体层的导电性的同时，可以充分地防止导体层的腐蚀。(1)本发明的一个方面的布线电路基板是用于燃料电池的布线电路基板，其包括 绝缘层、设置于绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆导体层的表面的包覆层，包覆层 含有导电材料和树脂组合物，树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/ (m2 · 24h)以下的透湿度。在该布线电路基板中，设置于绝缘层上的具有规定图案的导体层的表面被包覆层 包覆。包覆层的树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/(m2 · 24h)以 下的透湿度。在该情况下，可以防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而附 着于导体层上。由此，可以充分地防止布线电路基板的导体层的腐蚀。(2)相对于100重量份树脂组合物，包覆层可以含有5重量份以上且70重量份以 下的导电材料。在该情况下，在充分确保包覆层的导电性的同时，可以充分防止布线电路基 板的导体层的腐蚀。(3)树脂组合物可以包含酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚 胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。在该情况下，布线电路基板的柔性变 得良好。尤其，树脂组合物在包含酚醛树脂或环氧树脂的情况下，布线电路基板的柔性变得 良好、且耐化学药品性也变得良好。
(4)导电材料可以包含金属材料、碳材料和导电性高分子材料中的至少一种。在该 情况下，可以更充分确保包覆层的导电性。(5)金属材料可以包含银。在该情况下，可以更进一步充分确保包覆层的导电性。(6)碳材料可以包含炭黑和石墨中的至少一种。在该情况下，可以更进一步充分确 保包覆层的导电性。(7)本发明的另一个方面的燃料电池包括本发明的一个方面的布线电路基板、电 池元件(cell element)、和容纳布线电路基板以及电池元件的壳体。该燃料电池中，上述布线电路基板和电池元件容纳在壳体内。电池元件的电力通 过布线电路基板供给壳体的外部。在布线电路基板中，可以防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而 附着于导体层上。由此，可以充分防止布线电路基板的导体层的腐蚀。结果，提高了燃料电 池的可靠性，同时可以在更长时间范围内使用燃料电池。(8)本发明的又一个方面的布线电路基板是用于燃料电池的布线电路基板，其包 括绝缘层、设置于绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆导体层的表面的包覆层，包覆 层含有导电材料和树脂组合物，树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度。在该布线电路基板中，绝缘层上设置的具有规定图案的导体层的表面被包覆层包 覆。包覆层的树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度。在该情况下，即使包覆层的厚 度薄，也能防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而附着于导体层上。由此， 可以充分防止布线电路基板的导体层的腐蚀。(9)相对于100重量份树脂组合物，包覆层可以含有5重量份以上且70重量份以 下的导电材料。在该情况下，在充分确保包覆层的导电性的同时，可以充分防止布线电路基 板的导体层的腐蚀。(10)树脂组合物可以包含酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰 亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。在该情况下，布线电路基板的柔性 变得良好。尤其，树脂组合物在包含酚醛树脂或环氧树脂的情况下，布线电路基板的柔性变 得良好、且耐化学药品性也变得良好。(11)导电材料可以包含金属材料、碳材料和导电性高分子材料中的至少一种。在 该情况下，可以更充分确保包覆层的导电性。(1 金属材料可以包含银。在该情况下，可以更进一步充分确保包覆层的导电性。(13)碳材料可以包含炭黑和石墨中的至少一种。在该情况下，可以更进一步充分 确保包覆层的导电性。(14)本发明的再一个方面的燃料电池包括本发明的又一个方面的布线电路基板、 电池元件和容纳布线电路基板以及电池元件的壳体。在该燃料电池中，上述的布线电路基板和电池元件容纳在壳体内。电池元件的电 力通过布线电路基板供给壳体的外部。在布线电路基板中，可以防止燃料电池的燃料或由燃料衍生的产物透过包覆层而 附着于导体层上。由此，可以充分防止布线电路基板的导体层的腐蚀。结果，提高了燃料电 池的可靠性，同时可以在更长时间范围内使用燃料电池。
图1 (a)是第一实施方式的柔性布线电路基板的平面图。图1 (b)是图1 (a)的柔性布线电路基板的A-A线截面图。图2(a) (d)是用于说明FPC基板的制造方法的工序截面图。图3(a) (c)是用于说明FPC基板的制造方法的工序截面图。图4(a)是使用了 FPC基板的燃料电池的外观立体图。图4(b)是用于说明图4(a)的燃料电池内的作用的图。图5是实施例1 8和比较例1 5的FPC基板的示意性截面图。
具体实施例方式「11第一实施方式以下参照附图来说明本发明的第一实施方式的布线电路基板。另外，在本实施方 式中，作为布线电路基板的例子，说明具有挠曲性的柔性布线电路基板。(1)柔件布线电路基板的构成图1 (a)是第一实施方式的柔性布线电路基板的平面图，图1 (b)是图1 (a)的柔性 布线电路基板的A-A线截面图。在以下说明中，将柔性布线电路基板简称为FPC基板。如图1 (a)和图1 (b)中所示，FPC基板1包括例如由聚酰亚胺形成的基底绝缘层 2。基底绝缘层2由第一绝缘部加、第二绝缘部2b、第三绝缘部2c和第四绝缘部2d构成。 第一绝缘部加和第二绝缘部2b分别具有矩形形状，以相互邻接的形式一体地形成。以下 将平行于第一绝缘部加与第二绝缘部2b的边界线的边称为侧边，与第一绝缘部加和第二 绝缘部2b的侧边垂直的一对边称为端边。第三绝缘部2c从第一绝缘部加的一个角部的侧边的一部分延出。第四绝缘部2d 从第二绝缘部2b的角部的侧边的一部分延出，所述第二绝缘部2b的角部位于第一绝缘部 加的上述角部的对角。第一绝缘部加与第二绝缘部的边界线上设置将基底绝缘层2基本上二等分的弯 折部Bi。如下所述，基底绝缘层2可沿着弯折部Bl弯折。弯折部Bl例如可以是线状的浅 沟，或者可以是线状的印记等。或者，只要能够在弯折部Bl将基底绝缘层2弯折，对弯折部 Bl就没有任何限定。在沿着弯折部Bl将基底绝缘层2弯折时，第一绝缘部加与第二绝缘 部2b对置。在该情况下，第三绝缘部2c与第四绝缘部2d不对置。在第一绝缘部加上形成有多个(在本例中，沿着端边方向4个，且沿着侧边方向 5个，合计20个)开口 HI。另外，在第二绝缘部2b上形成多个(在本例中，沿着端边方向 4个，且沿着侧边方向5个，合计20个)开口 H2。基底绝缘层2的一个面上形成有矩形的集电部3a、;3b、3c、3d、3e、3f、3g、;3h、3i、 3j，连接导体部3k、31、3m、3n和引出导体部3o、3p。集电部3a 3j、连接导体部3k 3n 和引出导体部3o、3p例如由铜形成。集电部3a 3j各自具有长方形形状。集电部3a ；^沿着第一绝缘部加的端 边平行地延伸且沿着第一绝缘部加的侧边方向设置。在这里，集电部3a !Be各自在第一 绝缘部加的包含与第一绝缘部加的端边平行排列的4个开口 Hl的区域中形成。同样地，集电部3f 3j沿着第二绝缘部2b的端边平行地延伸且沿着第二绝缘部
52b的侧边方向设置。在这里，集电部3f 3j各自在第二绝缘部2b的包含与第二绝缘部 2b的端边平行排列的4个开口 H2的区域中形成。在该情况下，集电部3a !Be与集电部3f 3j配置在以弯折部Bl为中心的对称 位置上。连接导体部3k 3η在第一绝缘部加和第二绝缘部2b之间以跨越弯折部Bl的 方式形成。连接导体部3k将集电部北与集电部3f电连接，连接导体部31将集电部3c与 集电部3g电连接，连接导体部:3m将集电部3d与集电部池电连接，连接导体部3η将集电 部3e与集电部3i电连接。在第一绝缘部加的开口 Hl上的集电部3a ；^的部分上形成有直径大于开口 Hl 的开口 Hll。另外，第二绝缘部2b的开口 H2上的集电部3f 3j的部分上形成直径大于开 口 H2 的开口 H12。引出导体部3ο以从集电部3a的外侧的短边直线状延伸到第三绝缘部2c上的方 式形成。引出导体部3p以从集电部3j的外侧的短边直线状延伸到第四绝缘部2d上的方 式形成。以使得覆盖集电部3a和一部分引出导体部3ο的方式在第一绝缘部加上形成包 覆层6a。由此，引出导体部3ο的前端部没有被包覆层6a包覆而露出。该露出的引出导体 部3ο的部分称为引出电极fe。另外，以分别覆盖集电部北 3e的方式在第一绝缘部加 上形成包覆层6b、6c、6d、6e。在集电部3a 的开口 Hll内，包覆层6a 6e与第一绝缘 部加的上表面接触。以使得覆盖集电部3j和一部分引出导体部3p的方式在第二绝缘部2b上形成包 覆层6j。由此，引出导体部3p的前端部没有被包覆层6j包覆而露出。该露出的引出导体 部3p的部分称为引出电极恥。另外，以分别覆盖集电部3f 3i的方式在第二绝缘部2b 上形成包覆层6f、6g、6h、6i。在集电部3f 3j的开口 H12内，包覆层6f 6j与第一绝缘 部2b的上表面接触。在第一绝缘部加上和第二绝缘部2b上以分别覆盖连接导体部3k 3η的方式形 成包覆层6k、61、6m、6n。包覆层6a 6η由含有导电材料的树脂组合物形成。作为树脂组合物，例如可以 使用酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或 聚酯树脂、或两种以上的这些树脂混合而成的树脂。在该情况下，FPC基板1的柔性变得良 好。尤其，树脂组合物在包含酚醛树脂或环氧树脂的情况下，FPC基板1的柔性变得良好、 且耐化学药品性也变得良好。树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/ (m2 · 24h)以下的透 湿度。另外，树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度Tg。另一方面，作为导电材料，例如可以使用金(Au)、银或纳米银颗粒等金属材料、炭 黑、石墨或碳纳米管等碳材料、或聚噻吩或聚苯胺等导电性高分子材料，或者可以使用将两 种以上的这些材料混合而成的材料。相对于100重量份树脂组合物，包覆层6a 6η优选含有5重量份以上且70重量 份以下的导电材料。在该情况下，赋予了包覆层6a 6η以充分的导电性，同时可以防止树 脂组合物的透湿度的增加或玻璃化转变温度Tg的降低。
(2) FPC基板的制造方法接着，说明图1所示的FPC基板1的制造方法。图2和图3是用于说明FPC基板1 的制造方法的工序截面图。另外，图2和图3是沿图1的FPC基板1的A-A线的工序截面 图。首先，如图2(a)所示，准备绝缘膜20和导体膜30构成的两层CCL(Copper Clad Laminate 覆铜层压板)，所述绝缘膜20例如由聚酰亚胺形成，所述导体膜30例如由铜形 成。绝缘膜20的厚度例如是12. 5 μ m,导体膜30的厚度例如是12 μ m。接着，如图2(b)所示，在导体膜30上形成具有规定图案的抗蚀层22。例如，通过 干膜抗蚀剂等在导体膜30上形成抗蚀膜，该抗蚀膜按规定的图案曝光，此后显影，从而形 成抗蚀层22。接着，如图2(c)所示，通过蚀刻除去导体膜30的除了抗蚀层22以下的区域以外 的区域。接着，如图2(d)所示，通过剥离液除去抗蚀层22。由此，在绝缘膜20上形成集电 部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3o、3p(参照图1)。另外，在图2(d)中，仅 仅示出了集电部3c、3h、连接导体部31和引出导体部3ο。也可以通过溅射、蒸镀或镀敷等一般的方法，在绝缘膜20上形成集电部3a 3j、 连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ。接着，如图3(a)所示，通过以覆盖集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导 体部3ο、3ρ的方式在绝缘膜20上涂布或层压含有导电材料的树脂组合物，从而形成包覆膜 60。包覆膜60的厚度例如为25 μ m。然后，如图3 (b)所示，按照规定的图案将包覆膜60曝光，此后，通过显影，形成包 覆层6a 6n(参照图1(a))。在这里，引出电极fe、5b (参照图1 (a))从包覆层6a、6j露
出ο而且，如图3(c)所示，通过将绝缘膜20切断为规定的形状，从而完成了具有基底 绝缘层2、集电部3a 3j、连接导体部沌 3η、引出导体部3ο、3ρ和包覆层6a 6η的FPC 基板1。其中，基底绝缘层2的厚度优选为Iym以上且IOOym以下，更优选为5μπι以上 且50 μ m以下，进一步优选为5 μ m以上且30 μ m以下。基底绝缘层2的厚度为1 μ m以上 时，FPC基板1的耐久性和处理性提高。另外，基底绝缘层2的厚度为IOOym以下时，FPC 基板1的柔性提高，同时，FPC基板1的小型化变得容易。另外，集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ的厚度优选为 3 μ m以上且；35 μ m以下，更优选为5 μ m以上且20 μ m以下。包覆层6a 6n的厚度优选为 1 μ m以上且300 μ m以下，更优选为5 μ m以上且100 μ m以下。进而，图2和图3中示出了利用移除法(subtractive method)制造FPC基板1的 方法，但不限于此，也可以使用半添加法(semi-additive method)等其他制造方法。另外， 图2和图3中示出了使用曝光法形成包覆层6a 6η的例子，但不限于此，也可以使用印刷 技术形成规定图案的包覆膜，此后，通过进行热固化处理，形成包覆层6a 6η。⑶效果在本实施方式的FPC基板1中，在基底绝缘层2上设置的具有规定图案的集电部 3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ的表面被包覆层6a 6η包覆。包覆层6a 6η的树脂组合物在温度40°C且相对湿度90%的环境中具有150g/(m2 · 24h)以下的 透湿度。另外，包覆层6a 6η的树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温度Tg。在该情况下，可以防止作为燃料电池的燃料的甲醇或由甲醇衍生的甲酸等产物透 过包覆层6a 6η而附着于集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ上。 由此，可以充分防止FPC基板1的集电部3a 3j、连接导体部沌 3η和引出导体部3ο、 3ρ的腐蚀。「21第二实施方式以下说明本发明的第二实施方式的燃料电池。本实施方式的燃料电池包括第一实 施方式的FPC基板1。图4(a)是使用了 FPC基板1的燃料电池100的外观立体图，图4(b)是用于说明 燃料电池100内的作用的图。另外，图4(b)是沿图4(a)的燃料电池100的B-B线的截面图。如图4(a)所示，燃料电池100具有由半体31a、31b构成的长方体状的壳体31。另 外，在图4(a)中，用虚线表示半体31a。FPC基板1在以形成有包覆层6a 6η的一个面为 内侧沿着图1的弯折部Bl弯折的状态下被半体31a、31b夹持。FPC基板1的引出电极如、恥在壳体31的外侧露出。各种外部电路的端子电连接 于引出电极5a、5b上。如图4 (b)所示，在壳体31内，在弯折的FPC基板1的包覆层6a与包覆层6f之间、 包覆层6b与包覆层6g之间、包覆层6c与包覆层Mi之间、包覆层6d与包覆层6i之间以及 包覆层6e与包覆层6j之间分别配置有多个(在本实施方式中为5个)电极膜35。由此， 多个电极膜35串联连接。另外，图4(b)中仅仅示出了包覆膜6e与包覆膜6j之间的电极 膜35。各电极膜35由燃料极35a、空气极3 和电解质膜35c构成。燃料极3 在电解 质膜35c的一个面上形成，空气极3 在电解质膜35c的另一个面上形成。多个电极膜35 的燃料极3 分别与FPC基板1的包覆层6f 6j对置，多个电极膜35的空气极3 分别 与FPC基板1的包覆层6a 6e对置。燃料通过FPC基板1的开口 H2、H12向各电极膜35的燃料极3 供给。另外，在 本实施方式中，使用甲醇作为燃料。空气通过FPC基板1的开口 HI、Hll向电极膜35的空 气极3 供给。在该情况下，在多个燃料极35a中，甲醇被分解为氢离子和二氧化碳，生成了电 子。所生成的电子从FPC基板1的集电部3j(参照图1)弓丨导至引出电极恥。由甲醇分解 的氢离子透过电解质膜35c到达空气极35b。在多个空气极35b中，从引出电极fe引导至 集电部3a(参照图1)的电子被消耗，同时，氢离子与氧反应生成了水。这样，将电力供给与 引出电极5a、恥连接的外部电路。这样，在第二实施方式的燃料电池100中，由于使用第一实施方式的FPC基板1，提 高了燃料电池100的可靠性，并且，燃料电池100可以长时间使用。「31其它实施方式在上述实施方式中，使用聚酰亚胺作为FPC基板1的基底绝缘层2的材料，但不限 于此。例如，也可以使用聚酰胺酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯
8硫醚、液晶聚合物、聚烯烃或环氧(epoxy)等其它绝缘材料来代替聚酰亚胺。另外，使用了铜作为集电部3a 3j、连接导体部3k 3η和引出导体部3ο、3ρ的 材料，但不限于此。例如，可以使用金(Au)、银或铝等其它金属、或铜合金、金合金、银合金或 铝合金等合金来代替铜。在上述实施方式中，FPC基板1具有5对集电部(集电部3a、3f，集电部!3b、3g，集 电部3c、3h，集电部3d、3i和集电部3e、3j)，但不限于此。FPC基板1的集电部的数目可以 是2对以上，可以是4对以上，也可以是6对以上。由此，可以串联连接任何数目的电极膜 35。另外，FPC基板1可以具有1对集电部，在该情况下，不设置连接导体部3k 3η。「41权利要求的各构成要素与实施方式的各部分的对应关系以下说明权利要求的各构成要素与实施方式的各部分的对应的例子，但本发明不 限于下述例子。在上述实施方式中，基底绝缘层2是绝缘层的例子，集电部3a 3j、连接导体部 3k 3η和引出导体部3ο、3ρ是导体层的例子，包覆层6a 6η是包覆层的例子，FPC基板 1是布线电路基板的例子，电极膜35是电池元件的例子，壳体31是壳体的例子，燃料电池 100是燃料电池的例子。作为权利要求的各构成要素，还可以使用具有权利要求中所述的构成或功能的其 它各种要素。「51实施例(1)实施例和比较例在以下的实施例1 8和比较例1 5中，基于上述实施方式形成用于包覆层的 树脂组合物。此后，制作具有包含树脂组合物的包覆层的FPC基板。在实施例1中，将100重量份溶解在MEK (Methyl EthylKetone 甲乙酮)中的环氧 树脂(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的jER-1007)、8重量份作为固化剂的酸酐(新 日本理化株式会社制造的MH-700)和2重量份作为催化剂的咪唑(四国化成工业株式会社 制造的2E4MZ)混合，调制涂布液。通过将该涂布液干燥和固化，形成厚度25 μ m的树脂组 合物。在实施例2中，除了添加100重量份环氧树脂(东都化成株式会社制造的 YP50EK35)代替 100 重量份环氧树脂(JapanEpoxy Resins Co. ,Ltd.制造的 jER-1007)以 外，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在实施例3中，除了添加50重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造 的jER-1007)和50重量份环氧树脂(DIC株式会社制造的EXA-4850)代替100重量份环氧 树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造的jER-1007)以外，形成与实施例1的树脂组合 物同样的树脂组合物。在实施例4中，除了添加80重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd. 制造的jER-1007)和20重量份环氧树脂(DaicelChemical Industries, Ltd.制造的 EP0FRIEND)代替 100 重量份环氧树月旨(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的 jER-1007) 以外，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在实施例5中，将95重量份溶解在MEK中的甲阶(resol)型烷基酚醛树脂(日立化成工业株式会社制造的HITAN0L4010)、5重量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co., Ltd.制造的jER-1010)、2重量份作为添加剂的氨基苯酚混合，调制涂布液。通过使该涂布 液干燥和固化，从而形成厚度25 μ m的树脂组合物。在实施例6中，除了厚度为12 μ m以外，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂 组合物。在实施例7和8中，形成与实施例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在比较例1中，除了添加80重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造 的 jER-1007)和 20 重量份环氧树脂(JapanEpoxy Resins Co.，Ltd.制造的 YL-7410)代替 100重量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co. ,Ltd.制造的jER-1007)以外，形成与实施 例1的树脂组合物同样的树脂组合物。在比较例2中，除了添加50重量份环氧树脂(Japan EpoxyResins Co.，Ltd.制造 的 jER-1007)代替 80 重量份环氧树脂(JapanEpoxy Resins Co.，Ltd.制造的 jER-1007) 以及添加50重量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的YL-7410)代替20重 量份环氧树脂(Japan Epoxy Resins Co.，Ltd.制造的H410)以外，形成与比较例1的 树脂组合物同样的树脂组合物。在比较例3中，除了厚度为12 μ m以外，形成与比较例1的树脂组合物同样的树脂
组合物。在比较例4和5中，形成与比较例2的树脂组合物同样的树脂组合物。图5是实施例1 8和比较例1 5的FPC基板Is的示意性截面图。如图5所 示，在实施例1 8和比较例1 5的FPC基板Is中，通过使用氯化铁蚀刻2层CCL，在基 底绝缘层2s上形成具有规定图案的导体层3s。另外，导体层3s被含有导电材料和树脂组 合物的包覆层6s包覆。在实施例1的FPC基板Is中，在实施例1的树脂组合物的涂布液中，添加18重量 份石墨和10重量份炭黑。通过将该涂布液涂布于FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度 25 μ m的包覆层6s。在实施例2的FPC基板Is中，除了使用实施例2的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例3的FPC基板Is中，除了使用实施例3的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例4的FPC基板Is中，除了使用实施例4的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例5的FPC基板Is中，除了使用实施例5的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在实施例6的FPC基板Is中，除了使用实施例6的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以及包覆层6s的厚度为12μπι以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层6s同样的包覆层6s。在实施例7的FPC基板Is中，在实施例1的树脂组合物的涂布液45重量份中 预先混合作为导电成分的10重量份导电性炭黑(Lion Corporation制造的KetjenBlack EC-DJ600)和 45 重量份石墨(Nippon Graphite Industory Co. , LTD.制)。然后，使用 3 辊式混炼机分散混合物中的导电性炭黑和石墨，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前体 涂布在FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。在实施例8的FPC基板Is中，在实施例1的树脂组合物的涂布液30重量份中配 合作为导电成分的70重量份银颗粒(DOWAHITEC CO. LTD.，制造的FA系列)并预先混合。 然后，使用3辊式混炼机分散混合物中的银颗粒，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前 体涂布在FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。在比较例1的FPC基板Is中，除了使用比较例1的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在比较例2的FPC基板Is中，除了使用比较例2的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以外，在FPC基板Is的导体层3s上形成与实施例1的包覆层 6s同样的包覆层6s。在比较例3的FPC基板Is中，除了使用比较例3的树脂组合物的涂布液代替实施 例1的树脂组合物的涂布液以及包覆层6s的厚度为12μπι以外，在FPC基板Is的导体层 3s上形成与实施例1的包覆层6s同样的包覆层6s。在比较例4的FPC基板Is中，在比较例2的树脂组合物的涂布液45重量份中 预先混合作为导电成分的10重量份导电性炭黑(Lion Corporation制造的KetjenBlack EC-DJ600)和 45 重量份石墨(Nippon Graphite Industory Co. , LTD.制)。然后，使用 3 辊式混炼机分散混合物中的导电性炭黑和石墨，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前体 涂布在FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。在比较例5的FPC基板1 s中，在比较例2的树脂组合物的涂布液30重量份中预 先混合作为导电成分的70重量份银颗粒(D0WA HITEC CO. LTD.制造的FA系列)。然后，使 用3辊式混炼机分散混合物中的银颗粒，由此形成包覆层6s的前体。通过将该前体涂布在 FPC基板Is的导体层3s上，形成厚度25 μ m的包覆层6s。(2) ^mm^mmmmmmim^^njk^mmmmim^测定实施例1 8和比较例1 5的各树脂组合物的透湿度和玻璃化转变温度 Tg。另外，评价实施例1 8和比较例1 5的各FPC基板Is的包覆层6s的耐腐蚀效果。
根据以下的杯法(JIS Z0208)测定实施例1 8和比较例1 5的各树脂组合物 的透湿度。在杯法(cup method)中，在杯内封入吸湿剂氯化钙。另外，安装实施例1 8 和比较例1 5的树脂组合物使得杯口被覆盖，用密封蜡(sealing wax)密封杯的周缘部。该杯在温度40°C和相对湿度90%的环境中放置M小时，通过测定放置后的氯 化钙的质量的增加量，测定每M小时通过透湿面积S[cm2]的树脂组合物的水蒸汽的质量 M[mg]。透湿度WVTRsample根据下式算出。WVTRsample = 240 X M/ (T · S) [g/ (m2 · 24h)]使用粘弹性测定装置RSAIII (TA Instruments Japan Co.，Ltd.)测定实施例1 8和比较例1 5的各树脂组合物的玻璃化转变温度Tg。通过以下浸渍试验评价实施例1 8和比较例1 5的各FPC基板Is的包覆层 6s的耐腐蚀效果。将实施例1 8和比较例1 5的FPC基板Is在温度60°C且浓度10% 甲醇水溶液中浸渍7天。此后，通过观测FPC基板Is的导体层3s的外观的腐蚀状态，评价 包覆层6s的耐腐蚀效果。表1中示出了树脂组合物的透湿度和玻璃化转变温度Tg的测定结果以及FPC基 板Is的浸渍试验的结果。表1
如表1所示，实施例1的树脂组合物的透湿度为93g/(m2 · 24h)，玻璃化转变温度 Tg为111°C。另外，作为浸渍试验的结果，在实施例1的FPC基板Is的导体层3s上没有观 测到腐蚀。实施例2的树脂组合物的透湿度为131g/ (m2 -24h)，玻璃化转变温度Tg为103°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例2的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。
实施例3的树脂组合物的透湿度为105g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为92°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例3的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例4的树脂组合物的透湿度为135g/ (m2 -24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例4的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例5的树脂组合物的透湿度为40g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为169°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例5的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例6的树脂组合物的透湿度为145g/ (m2 -24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例6的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。
实施例7的树脂组合物的透湿度为93g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例7的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。实施例8的树脂组合物的透湿度为93g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为111°C。 另外，作为浸渍试验的结果，在实施例8的FPC基板Is的导体层3s上没有观测到腐蚀。另一方面，比较例1的树脂组合物的透湿度为155g/(m2 *24h)，玻璃化转变温度Tg 为75°C。另外，作为浸渍试验的结果，在比较例1的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐 蚀。比较例2的树脂组合物的透湿度为250g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为28。C。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例2的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。比较例3的树脂组合物的透湿度为260g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为75V。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例3的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。比较例4的树脂组合物的透湿度为250g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为28。C。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例4的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。比较例5的树脂组合物的透湿度为250g/ (m2 · 24h)，玻璃化转变温度Tg为28。C。 另外，作为浸渍试验的结果，在比较例5的FPC基板Is的导体层3s上观测到腐蚀。从实施例1 8和比较例1 5的结果可以确认，FPC基板Is的包覆层6s中所 含的树脂组合物的透湿度为150g/(m2 · 24h)以下或玻璃化转变温度Tg为80°C以上时，可 充分防止FPC基板Is的导体层3s的腐蚀。
权利要求
1.一种布线电路基板，其为用于燃料电池的布线电路基板，该布线电路基板包括绝 缘层、设置于所述绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆所述导体层的表面的包覆层， 所述包覆层含有导电材料和树脂组合物，所述树脂组合物在温度40°c且相对湿度90%的 环境中具有150g/(m2 · 24h)以下的透湿度。
2.根据权利要求1所述的布线电路基板，其中，相对于100重量份所述树脂组合物，所 述包覆层含有5重量份以上且70重量份以下的所述导电材料。
3.根据权利要求1所述的布线电路基板，其中，所述树脂组合物包含酚醛树脂、环氧树 脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一 种。
4.根据权利要求1所述的布线电路基板，其中，所述导电材料包含金属材料、碳材料和 导电性高分子材料中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的布线电路基板，其中，所述金属材料包含银。
6.根据权利要求4所述的布线电路基板，其中，所述碳材料包含炭黑和石墨中的至少一种。
7.一种燃料电池，其包括权利要求1所述的布线电路基板、电池元件和容纳所述布线 电路基板以及所述电池元件的壳体。
8.—种布线电路基板，其为用于燃料电池的布线电路基板，该布线电路基板包括绝 缘层、设置于所述绝缘层上的具有规定图案的导体层、和包覆所述导体层的表面的包覆层， 所述包覆层含有导电材料和树脂组合物，所述树脂组合物具有80°C以上的玻璃化转变温 度。
9.根据权利要求8所述的布线电路基板，其中，相对于100重量份所述树脂组合物，所 述包覆层含有5重量份以上且70重量份以下的所述导电材料。
10.根据权利要求8所述的布线电路基板，其中，所述树脂组合物包含酚醛树脂、环氧 树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。
11.根据权利要求8所述的布线电路基板，其中，所述导电材料包含金属材料、碳材料 和导电性高分子材料中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的布线电路基板，其中，所述金属材料包含银。
13.根据权利要求11所述的布线电路基板，其中，所述碳材料包含炭黑和石墨中的至 少一种。
14.一种燃料电池，其包括权利要求8所述的布线电路基板、电池元件和容纳所述布线 电路基板以及所述电池元件的壳体。
全文摘要
本发明提供布线电路基板及包括该布线电路基板的燃料电池。具体来说，在FPC基板的基底绝缘层的一个面上形成集电部、连接导体部和引出导体部。集电部、连接导体部和引出导体部被包覆层包覆。包覆层含有树脂组合物。树脂组合物在温度40℃且相对湿度90％的环境中具有150g/(m2·24h)以下的透湿度。另外，树脂组合物具有80℃以上的玻璃化转变温度。
文档编号H01M8/02GK102148382SQ20111003453
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月30日 优先权日2010年2月4日
发明者井上真一, 花园博行 申请人:日东电工株式会社
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