배선 회로 기판 및 연료 전지 document_id A220623070442

휴대전화 등의 모바일 기기에는, 소형이고 또한 고용량의 전지가 요구된다. 그래서, 리튬 2차 전지 등의 종래의 전지에 비해 고에너지 밀도를 얻는 것이 가능한 연료 전지의 개발이 진행되고 있다. 연료 전지에서는, 예컨대 직접 메탄올형 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cells)가 있다. 직접 메탄올형 연료 전지에서는, 메탄올이 촉매에 의해 분해되어, 수소 이온이 생성된다. 그 수소 이온과 공기중의 산소를 반응시킴으로써 전력을 발생시킨다. 이 경우, 화학 에너지를 매우 효율 좋게 전기 에너지로 변환할 수 있어, 매우 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다. 이러한 직접 메탄올형 연료 전지의 내부에는, 집전 회로로서 예컨대 플렉서블 배선 회로 기판(이하, FPC 기판이라 약기함)이 마련된다(예컨대 일본 특허공개 2004-200064호 공보 참조). 여기서, 도 6을 이용하여 종래의 연료 전지의 구조를 설명한다. 도 6(a)는 종래의 연료 전지에 이용되는 FPC 기판의 평면도이며, 도 6(b)는 종래의 연료 전지의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 6(a)에 도시하는 바와 같이, FPC 기판(51)의 한 면에는, 한 쌍의 도체층(52a, 52b)이 형성된다. 또한, 도체층(52a, 52b)으로부터 인출 전극(53a, 53b)이 각각 연장되도록 마련된다. 도 6(b)에 도시하는 바와 같이, 연료 전지(50)는 FPC 기판(51), 막 전극 접합체(54) 및 하우징(55)으로 구성된다. 막 전극 접합체(54)는 고분자 전해질막(54a), 연료극(54b) 및 공기극(54c)으로 이루어진다. 연료극(54b)은 고분자 전해질막(54a)의 한 면에 형성되고, 공기극(54c)은 고분자 전해질막(54a)의 다른 면에 형성된다. 하우징(55)은 한 쌍의 반체(半體)(55a, 55b)로 이루어진다. 반체(55a)에는 연료(메탄올)를 유입시키기 위한 연료 통로(56)가 마련되고, 반체(55b)에는 공기를 유입시키기 위한 공기 통로(57)가 마련된다. FPC 기판(51)은, 도체층(52a, 52b)이 형성된 한 면을 내측으로 하여 절곡된다. 절곡된 FPC 기판(51)의 도체층(52a, 52b)의 사이에, 막 전극 접합체(54)가 끼워진다. FPC 기판(51)의 주연부에는 패킹(58a, 58b)이 배치된다. 그리고, FPC 기판(51)의 양면측에서, 인출 전극(53a, 53b)을 제외한 FPC 기판(51)의 부분을 덮도록 하우징(55)의 반체(55a, 55b)가 부착된다. 하우징(55)으로부터 노출되는 인출 전극(53a, 53b)에는, 전자 부품 등의 여러 가지의 외부 회로가 전기적으로 접속된다. 이 연료 전지(50)에서는, 반체(55a)의 연료 통로(56)를 통해 막 전극 접합체(54)의 연료극(54b)에 메탄올이 공급된다. 또한, 반체(55b)의 공기 통로(57)를 통해 막 전극 접합체(54)의 공기극(54c)에 공기가 공급된다. 이 경우, 연료극(54b)에서, 촉매에 의해 메탄올이 수소 이온과 이산화탄소로 분해되어, 전자가 생성된다. 메탄올로부터 분해된 수소 이온은 고분자 전해질막(54a)을 투과하여 공기극(54c)에 도달하여, 공기극(54c)에 공급된 공기중의 산소와 촉매상에서 반응한다. 그것에 의하여, 공기극(54c)에서, 물이 생성되면서 전자가 소비된다. 이에 따라, FPC 기판(51)의 도체층(52a, 52b) 사이에서 전자가 이동하여, 외부 회로에 전력이 공급된다. 상기한 바와 같이, 연료 전지(50)에 이용되는 종래의 FPC 기판(51)에서는, 그 일단부측에 인출 전극(53a)이 형성되고, 타단부측에 인출 전극(53b)이 형성된다. 그 때문에, FPC 기판(51)이 절곡된 상태에서는 인출 전극(53a, 53b)이 각각 다른 면상에 배치된다. 이 경우, 외부 회로를 인출 전극(53a, 53b)에 접속할 때에 번잡한 위치 정렬이 필요하게 된다. 또한, 외부 회로와 인출 전극(53a, 53b)의 접속 신뢰성이 충분히 확보되지 않아, 위치 어긋남 등의 불량이 발생한다.