專利名稱：平板式直接甲醇燃料電池的電極板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種燃料電池，尤指一種薄型化的平板式直接甲醇燃料的電池結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)是一種利用液態(tài)的稀釋甲醇水溶液作為燃料，透過電化學(xué)程序?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換成電力的發(fā)電裝置。與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相較，直接甲醇燃料電池具有低污染、低噪音、高能量密度以及較高的能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，是具有前瞻性的干凈能源，可應(yīng)用于包括家用發(fā)電系統(tǒng)、電子產(chǎn)品、運(yùn)輸工具、軍用設(shè)備、太空工業(yè)等領(lǐng)域。
直接甲醇燃料電池運(yùn)作原理是以甲醇水溶液在陽極觸媒層進(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氫離子(H+)、電子(e-)以及二氧化碳(CO2)，其中氫離子經(jīng)由電解質(zhì)傳遞至陰極，而電子經(jīng)由外部電路傳遞至負(fù)載作功后再傳遞至陰極，此時(shí)供給陰極端的氧氣會(huì)與氫離子及電子在陰極觸媒層進(jìn)行還原反應(yīng)，產(chǎn)生水。
燃料電池一般由數(shù)個(gè)基本單元組成。由于每個(gè)基本單元能提供的電壓很小，因此在應(yīng)用時(shí)必須串聯(lián)多個(gè)基本單元，以達(dá)到所需的操作輸出電壓。
圖1以及圖2分別顯示現(xiàn)有技術(shù)的平板式直接甲醇燃料電池10的上視平面圖以及沿著圖1中切線I-I所示的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1與圖2所示，已有的平板式直接甲醇燃料電池10包括有一雙極板組件12以及一甲醇燃料儲(chǔ)存槽14，雙極板組件12包括上框架51、下框架52、陰極電極網(wǎng)121、復(fù)數(shù)個(gè)經(jīng)過繞折處理的雙極金屬電極網(wǎng)122、123、124、125，以及陽極電極網(wǎng)126，以及夾設(shè)于兩相對(duì)陰陽電極網(wǎng)之間的復(fù)數(shù)個(gè)質(zhì)子交換膜件(Membrane Electrode Assembly，MEA)131、132、133、134、135。
上框架51、下框架52、陰極電極網(wǎng)121、復(fù)數(shù)個(gè)經(jīng)過繞折處理的雙極金屬電極網(wǎng)122、123、124、125，以及陽極電極網(wǎng)126以交互堆棧夾設(shè)的方式并以防漏膠或環(huán)氧樹脂53將質(zhì)子交換膜件131、132、133、134、135固設(shè)其中，如此構(gòu)成串聯(lián)的五個(gè)基本電池單元21、22、23、24及25。陰極電極網(wǎng)121、復(fù)數(shù)個(gè)經(jīng)過繞折處理的雙極金屬電極網(wǎng)122、123、124、125，以及陽極電極網(wǎng)126以鈦金屬網(wǎng)加上鍍金處理。
上述的平板式直接甲醇燃料電池10包括串聯(lián)的五個(gè)基本電池單元21、22、23、24及25，其中電池單元21由陰極電極網(wǎng)121、質(zhì)子交換膜件131與雙極金屬電極網(wǎng)122所構(gòu)成；電池單元22由雙極金屬電極網(wǎng)122(作為電池單元22的陰極)、質(zhì)子交換膜件132與雙極金屬電極網(wǎng)123所構(gòu)成(作為電池單元22的陽極)；電池單元23由雙極金屬電極網(wǎng)123(作為電池單元23的陰極)、質(zhì)子交換膜件133與雙極金屬電極網(wǎng)124所構(gòu)成(作為電池單元23的陽極)；電池單元24由雙極金屬電極網(wǎng)124(作為電池單元24的陰極)、質(zhì)子交換膜件134與雙極金屬電極網(wǎng)125所構(gòu)成(作為電池單元24的陽極)；電池單元25由雙極金屬電極網(wǎng)125(作為電池單元25的陰極)、質(zhì)子交換膜件135與陽極金屬電極網(wǎng)126所構(gòu)成。以每個(gè)基本電池單元能提供0.6伏特電壓，前述的五個(gè)串聯(lián)的習(xí)知平板式直接甲醇燃料電池10即可供應(yīng)0.6×5＝3.0伏特的電壓。
前述的平板式直接甲醇燃料電池10缺點(diǎn)在于其雙極板組件12的上、下框架51、52，由FR4等玻纖強(qiáng)化樹脂材料所構(gòu)成，其厚度仍嫌過厚且顯得笨重，并無法達(dá)到可攜式電子產(chǎn)品日益薄型化的要求，而前述雙極板組件12的電極網(wǎng)121、122、123、124、125以及126皆以鈦金屬網(wǎng)加上鍍金處理，成本十分昂貴。
另外，已有的平板式直接甲醇燃料電池10的復(fù)數(shù)個(gè)經(jīng)過繞折處理的雙極金屬電極網(wǎng)122、123、124、125并非整合在上、下框架上，而需另外預(yù)先以人工處理凹折，十分麻煩費(fèi)時(shí)，而不易達(dá)到量產(chǎn)規(guī)模。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種薄型化的平板式直接甲醇燃料電池(電極板)結(jié)構(gòu)，改善了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種薄型化的平板式直接甲醇燃料電池的電極板結(jié)構(gòu)，該電極板具有較佳的散熱功能。
本發(fā)明的目的還在于提供一種薄型化的平板式直接甲醇燃料電池的電極板結(jié)構(gòu)的制作方法，藉由該方法可達(dá)到批量生產(chǎn)的規(guī)模。
為達(dá)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種平板式直接甲醇燃料電池的電極板，該電極板包含有多層基材，其包括一銅箔基板，該銅箔基板包含有至少一散熱銅層，其表面經(jīng)以蝕刻方式形成有預(yù)定圖案；接合片，壓合于該散熱銅層上；覆于該接合片上的電極銅層，其以蝕刻方式形成有預(yù)定電極區(qū)域；于該電極板上形成有貫穿該電極銅層、接合片及銅箔基板的復(fù)數(shù)穿孔。
本發(fā)明的的平板式直接甲醇燃料電池的電極板藉由上述結(jié)構(gòu)，因此具有較佳的散熱功能。
本發(fā)明的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中優(yōu)選在該預(yù)定電極區(qū)域以外的區(qū)域另涂布有防焊阻劑；以及在該預(yù)定電極區(qū)域內(nèi)電鍍一導(dǎo)電保護(hù)層，其中該導(dǎo)電保護(hù)層優(yōu)選可以為鎳/金層，或錫/鉛層，或化學(xué)銀層，或?yàn)槭珣B(tài)的碳層；其中散熱銅層優(yōu)選經(jīng)過表面黑化處理，更優(yōu)選以該金屬層接觸氧化劑進(jìn)行表面黑化處理，該氧化劑可以為硫酸；該散熱銅層的厚度優(yōu)選至少為17μm。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種制作平板式直接甲醇燃料電池的整合式陰極電極板的方法，包含有提供多層基材，包括銅箔基板(CCL)、覆于該銅箔基板上表面的第一銅層以及覆于該銅箔基板下表面的第二銅層；
于該多層基材上的預(yù)定電極區(qū)域進(jìn)行鉆孔工藝，以于該多層基材上形成貫穿該第一銅層、銅箔基板及第二銅層的復(fù)數(shù)個(gè)穿孔；于該多層基材上以及該復(fù)數(shù)個(gè)穿孔內(nèi)沉積一化學(xué)銅層；在該多層基材上以光阻定義出該預(yù)定電極區(qū)域；進(jìn)行電鍍工藝，以該光阻為電鍍阻劑，在未被該光阻覆蓋的區(qū)域，包括該預(yù)定電極區(qū)域內(nèi)，電鍍電鍍銅層以及在該電鍍銅層上鍍上錫鉛層(電鍍銅層和錫鉛層優(yōu)選一層)；剝除該光阻；進(jìn)行銅蝕刻工藝，將未被該錫鉛層覆蓋的區(qū)域內(nèi)的該化學(xué)銅層以及該銅箔基板上的該第一、第二銅層蝕除；以及蝕除該錫鉛層，暴露出該電鍍銅層。
其中蝕除該錫鉛層之后，該方法尚包含有下列步驟在該預(yù)定電極區(qū)域以外的區(qū)域涂布防焊阻劑；以及于該電鍍銅層上電鍍導(dǎo)電保護(hù)層。
上述方法，其中導(dǎo)電保護(hù)層優(yōu)選為鎳/金層，或錫/鉛層，或化學(xué)銀層，或?yàn)槭珣B(tài)的碳層；該銅箔基板至少包含有金屬層，該金屬層優(yōu)選為圖案化的銅金屬層；其中該金屬層經(jīng)過表面黑化處理，優(yōu)選以接觸氧化劑進(jìn)行處理該金屬層，氧化劑可以為硫酸；該方法還可包含在該銅箔基板與該第一銅層之間置入第一接合片，以及于該銅箔基板與該第二銅層之間置入第二接合片的步驟，其中該第一銅層與第二銅層的厚度優(yōu)選至少為17μm。
利用本發(fā)明的制備技術(shù)所制得的平板式薄型化直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)，除了具有較佳的散熱功能外，還具有輕薄、方便制造的優(yōu)點(diǎn)；而在基材上的導(dǎo)線布局，更可進(jìn)一步將控制燃料電池以及外部電路予以整合。


圖1現(xiàn)有技術(shù)的平板式直接甲醇燃料電池的上視平面圖；圖2現(xiàn)有技術(shù)的平板式直接甲醇燃料電池沿著圖1中切線I-I所示的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的平板式薄型化的直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)其各部分解示意圖；圖4～圖14本發(fā)明平板式薄型化的直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)的整合式薄型化陰極電極板以及整合式薄型化陽極電極板的制造方法。
附圖標(biāo)號(hào)10--平板式直接甲醇燃料電池 12--雙極板組件14--甲醇燃料儲(chǔ)存槽 21～25--基本電池單元30a--銅箔基板32a--基板34a--銅層36a--銅層37、38--光阻干膜 37a、38a--開口39--接合片30--多層基材 34、36--銅層42--穿孔 46--化學(xué)銅層48--光阻 49--預(yù)定電極區(qū)域51--上框架 52--下框架53--環(huán)氧樹脂62--銅層 64--錫鉛層72--防焊阻劑 74--保護(hù)層121--陰極電極網(wǎng) 122～125--雙極金屬電極網(wǎng)126--陽極電極網(wǎng) 131～135--質(zhì)子交換膜件20--平板式薄型化的直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)200--整合式薄型化陰極電極板201～205--陰極電極區(qū)域 210--基材211～215--導(dǎo)電通孔 221～224--固接穿孔250～254--導(dǎo)線 261--正極接點(diǎn)300--質(zhì)子交換膜件單元
301--第一質(zhì)子交換膜件302--第二質(zhì)子交換膜件303--第三質(zhì)子交換膜件304--第四質(zhì)子交換膜件305--第五質(zhì)子交換膜件400--中間接合層 401～405--開孔411～415--導(dǎo)電通孔 421～424--固接穿孔500--整合式薄型化陽極電極板 501～505--陽極電極區(qū)域510--基材 511～515--導(dǎo)電接點(diǎn)521～524--固接穿孔 600--流道底板601--燃料流道 621～624--固接穿孔具體實(shí)施方式
為了能更近一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，但不限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。
請(qǐng)參閱圖3，其為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的平板式薄型化的直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)20其各部分解示意圖。為簡(jiǎn)化說明，本發(fā)明平板式薄型化的直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)20以五個(gè)串聯(lián)基本電池單元為例作說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明并非僅限制在五個(gè)串聯(lián)基本電池單元，其它數(shù)目的基本電池單元所組成的燃料電池結(jié)構(gòu)亦為本發(fā)明應(yīng)用涵蓋的范疇。如圖3所示，本發(fā)明平板式薄型化的直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)20包括有整合式薄型化陰極電極板200、質(zhì)子交換膜件(Membrane Electrode Assembly，MEA)單元300、中間接合層400、整合式薄型化陽極電極板500以及流道底板600。
整合式薄型化陰極電極板200包括有基材210、陰極電極區(qū)域201、202、203、204及205、導(dǎo)電通孔211、212、213、214及215，在陰極電極區(qū)域201、202、203、204及205以及導(dǎo)電通孔211、212、213、214及215以外的基材210表面上涂布防焊阻劑(Solder Resist)，在基材210四個(gè)角落另有固接穿孔221、222、223及224；整合式薄型化陰極電極板200以與印刷電路板(PCB)工藝兼容的方法所制成，其中基材210可以為玻纖強(qiáng)化高分子材料(Glass Fiber Reinforced Polymeric Material)所構(gòu)成，如ANSI級(jí)的FR-1、FR-2、FR-3、FR-4、FR-5、CEM-1或CEM-3等等，各個(gè)陰極電極區(qū)域201、202、203、204及205為基材210表面的被圖樣化的銅箔所構(gòu)成，皆含有復(fù)數(shù)個(gè)開孔，其開孔率(定義為開孔面積與各個(gè)陰極電極區(qū)域面積的比值×100％)至少為50％；基材210上的導(dǎo)電通孔212經(jīng)由導(dǎo)線250與陰極電極區(qū)域201相導(dǎo)通，導(dǎo)電通孔213經(jīng)由導(dǎo)線251與陰極電極區(qū)域202相導(dǎo)通，導(dǎo)電通孔214經(jīng)由導(dǎo)線252與陰極電極區(qū)域203相導(dǎo)通，導(dǎo)電通孔215經(jīng)由導(dǎo)線253與陰極電極區(qū)域204相導(dǎo)通；陰極電極區(qū)域205經(jīng)由導(dǎo)線254連接至正極(陰極)接點(diǎn)261；導(dǎo)電通孔211，其作為負(fù)極(陽極)接點(diǎn)，與正極接點(diǎn)261與外部電路相連接，構(gòu)成電池的回路。
質(zhì)子交換膜件單元300包括有第一質(zhì)子交換膜件301、第二質(zhì)子交換膜件302、第三質(zhì)子交換膜件303、第四質(zhì)子交換膜件304以及第五質(zhì)子交換膜件305。質(zhì)子交換膜件單元300內(nèi)的各質(zhì)子交換膜件可采用如杜邦公司Nafion質(zhì)子交換膜，或具有相同功能的其它固態(tài)質(zhì)子交換膜。
中間接合層400由至少一層接合片(Bonding Sheet)所構(gòu)成，該接合片可以為印刷電路板工藝中常用的部分聚合階段(B-stage)的「PREPREG」樹脂膠片等材質(zhì)，可以在140℃以下的溫度下處理約30分鐘達(dá)到完全聚合熟化程度。中間接合層400包含有五個(gè)開孔401、402、403、404及405，用以分別容納第一質(zhì)子交換膜件301、第二質(zhì)子交換膜件302、第三質(zhì)子交換膜件303、第四質(zhì)子交換膜件304及第五質(zhì)子交換膜件305。在開孔401的一側(cè)，相對(duì)于基材210的導(dǎo)電通孔211的位置，設(shè)有一導(dǎo)電通孔411，而在開孔402、403、404及405的相同側(cè)，分別對(duì)應(yīng)于基材210的導(dǎo)電通孔212、213、214及215的位置，設(shè)有導(dǎo)電通孔412、413、414及415。在本發(fā)明其它優(yōu)選實(shí)施例中，中間接合層400可另包含有一支撐層，其為玻纖強(qiáng)化材料所構(gòu)成，如FR-1、FR-2、FR-3、FR-4、FR-5、CEM-1或CEM-3等等。中間接合層400四個(gè)角落相對(duì)于基材210的固接穿孔221、222、223及224另設(shè)有固接穿孔421、422、423及424。
整合式薄型化陽極電極板500包括有基材510、陽極電極區(qū)域501、502、503、504及505、導(dǎo)電接點(diǎn)511、512、513、514及515。其中，導(dǎo)電接點(diǎn)511、512、513、514及515與陽極電極區(qū)域501、502、503、504及505同時(shí)定義完成。在基材510四個(gè)角落相對(duì)于基材210的固接穿孔221、222、223及224另設(shè)有固接穿孔521、522、523及524。整合式薄型化陽極電極板500同樣以與印刷電路板(PCB)工藝兼容的方法所制成，其中基材510可以為玻纖強(qiáng)化材料所構(gòu)成，如ANSI級(jí)的FR-1、FR-2、FR-3、FR-4、FR-5、CEM-1或CEM-3等等。各個(gè)陽極電極區(qū)域501、502、503、504及505為基材510表面被圖樣化的銅箔所構(gòu)成，皆含有復(fù)數(shù)個(gè)開孔，其開孔率至少為50％(與陰極區(qū)的定義相同)。
流道底板600其上有預(yù)設(shè)的燃料流道601，以及相對(duì)于基材210的固接穿孔221、222、223及224另設(shè)有固接穿孔621、622、623及624。流道底板600可以為聚合材質(zhì)所構(gòu)成，如環(huán)氧樹脂、聚亞酰胺(polyimide)或壓克力(Acrylic)等，并以機(jī)械車刀銑出預(yù)定流道結(jié)構(gòu)，或以射出成型方式制成。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，組裝時(shí)，將整合式薄型化陰極電極板200、質(zhì)子交換膜件單元300、中間接合層400以及整合式薄型化陽極電極板500依序堆棧，再以樹脂粘合固接。其中，整合式薄型化陰極電極板200的導(dǎo)電通孔211、212、213、214及215分別與中間接合層400的導(dǎo)電通孔11、412、413、414及415對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)與整合式薄型化陽極電極板500的導(dǎo)電接點(diǎn)511、512、513、514及515對(duì)準(zhǔn)，并分別焊接固接。如此，使得整合式薄型化陰極電極板200的陰極電極區(qū)域201經(jīng)由導(dǎo)線250、導(dǎo)電通孔212及412、整合式薄型化陽極電極板500的導(dǎo)電接點(diǎn)512，電連接至整合式薄型化陽極電極板500的陽極電極區(qū)域502；而使得整合式薄型化陰極電極板200的陰極電極區(qū)域202經(jīng)由導(dǎo)線251、導(dǎo)電通孔213及413、整合式薄型化陽極電極板500的導(dǎo)電接點(diǎn)513，電連接至整合式薄型化陽極電極板500的陽極電極區(qū)域503，以此類推，構(gòu)成五了個(gè)串聯(lián)的基本電池單元的燃料電池。整合式薄型化陰極電極板200的導(dǎo)電通孔211(作為燃料電池的負(fù)極)，則透過中間接合層400的導(dǎo)電通孔411，電連接至整合式薄型化陽極電極板500的導(dǎo)電接點(diǎn)511以及陽極電極區(qū)域501。
由上可知，本發(fā)明利用成熟的印刷電路板技術(shù)所構(gòu)成平板式薄型化直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)20的整合式薄型化陰極電極板200以及整合式薄型化陽極電極板500具有輕薄、方便制造的優(yōu)點(diǎn)。藉由布局于基材上的導(dǎo)線布局，更可以進(jìn)一步將控制燃料電池以及外部電路予以整合。
燃料電池于發(fā)電過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，以本實(shí)施例來說，當(dāng)燃料電池整體溫度高于70℃以上時(shí)，質(zhì)子交換膜件單元300的工作效率會(huì)變差，因此燃料電池的散熱情形直接影響燃料電池的發(fā)電量。以下，繼續(xù)以圖4至圖12說明本發(fā)明平板式薄型化的直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)20的整合式薄型化陰極電極板200以及整合式薄型化陽極電極板500其散熱機(jī)構(gòu)的制造方法。
首先，請(qǐng)參閱圖4，提供銅箔基板(Copper Clad Laminate，簡(jiǎn)稱CCL)30a，其厚度僅數(shù)厘米，包括基板32a、覆于基板32a上表面的銅層34a以及覆于基板32a下表面的銅層36a。
如圖5所示，分別在銅層34a以及銅層36a上進(jìn)行微影及蝕刻工藝。首先分別在銅層34a以及銅層36a上形成圖案化的光阻干膜37以及38。光阻干膜37以及38上具有開口37a以及38a，暴露出下方待蝕除的銅層34a以及銅層36a；接著，利用濕蝕刻等技術(shù)，以光阻干膜37以及38為蝕刻阻劑，經(jīng)由開口37a以及38a蝕除暴露的銅層34a以及銅層36a，以于銅層34a以及銅層36a中形成所要的金屬圖案。隨后，將光阻干膜37以及38剝除。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，前述于銅層34a以及銅層36a中形成的金屬圖案，主要目的是作為燃料電池的散熱，可以為虛設(shè)的(dummy)大面積金屬圖案，銅層34a或銅層36a可以是多層電路板其中任何一層非位于電路板表層的銅層，但作為散熱用途的銅層，應(yīng)該接近電路板的表面，且銅層34a或銅層36a的厚度至少需為17μm，才可以達(dá)到散熱的效果，以本實(shí)施例來說，銅層34a以及銅層36a的厚度約為35μm。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，前述于銅層34a以及銅層36a中形成的金屬圖案，還可作為內(nèi)嵌式(embedded)的主動(dòng)電路，例如可與控制直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)20的電源管理系統(tǒng)(Energy Management System，EMS)電路整合，其布局可視控制電池的功能需求設(shè)計(jì)。
如圖6所示，接著將前述經(jīng)蝕刻的銅箔基板30a與接合片39以及金屬箔片34以及36，例如銅箔，以層疊方式壓合成多層基材30。其中，接合片39可以為印刷電路板工藝中常用的部分聚合階段(B-stage)的「PREPREG」樹脂膠片等材質(zhì)。本實(shí)施例以一層銅箔基板30a、二片接合片39以及金屬箔片34與金屬箔片36，但在其它的應(yīng)用實(shí)例當(dāng)中，為因應(yīng)不同的需求，可以采用多層的銅箔基板30搭配多片的接合片39與金屬箔片34或36，形成多層電路板。
在進(jìn)行前述的壓合前，可以進(jìn)一步對(duì)銅箔基板30a的銅層34a以及銅層36a進(jìn)行表面黑化工藝，藉以增加其表面粗糙度。前述的表面黑化工藝可是使銅層34a以及銅層36a接觸強(qiáng)氧化劑，例如含有硫酸(H2SO4)的溶液。
如圖7所示，于基材30上的預(yù)定電極區(qū)域進(jìn)行鉆孔工藝，以于基材30上形成復(fù)數(shù)個(gè)貫穿銅層34、接合片39、基板30a以及銅層36的穿孔42。
接著，如圖8所示，于基材30上以及穿孔42內(nèi)形成一化學(xué)銅層46，化學(xué)銅層46以化學(xué)方式沉積，因此會(huì)非選擇性地均勻沉積在基材30上以及穿孔42內(nèi)壁表面。
如圖9所示，在基材30上以光阻干膜48定義出預(yù)定電極區(qū)域49。以制作圖3中的整合式薄型化陰極電極板200為例，光阻48定義的預(yù)定電極區(qū)域49即為陰極電極區(qū)域201～205，且光阻48同時(shí)定義出導(dǎo)線250～254以及正極接點(diǎn)261(圖9未示)。圖3中的整合式薄型化陰極電極板200，導(dǎo)電通孔211～215與預(yù)定電極區(qū)域內(nèi)的穿孔42同時(shí)制作完成。若以制作圖3中的整合式薄型化陽極電極板500為例，則光阻48定義的預(yù)定電極區(qū)域49即為陽極電極區(qū)域501～505，且光阻48同時(shí)定義出接點(diǎn)511～515以及該接點(diǎn)與陽極電極區(qū)域之間的連接區(qū)域(圖9未示)。
如圖10所示，接著進(jìn)行電鍍工藝，以光阻48為電鍍阻劑，在未被光阻48覆蓋的區(qū)域，包括預(yù)定電極區(qū)域49內(nèi)，電鍍一層銅層62以及在銅層62上鍍上一層錫鉛層64。
如圖11所示，接著將光阻48剝除。
如圖12所示，進(jìn)行一銅蝕刻工藝，將未被錫鉛層64覆蓋的區(qū)域內(nèi)的化學(xué)銅層46以及基材30上的銅層34與36蝕除。然后，再進(jìn)行另一蝕刻工藝，蝕除錫鉛層64，暴露出銅層62，如此即初步完成如圖3中整合式薄型化陽極電極板500的制造。
如圖13所示，為避免后續(xù)焊錫過程中對(duì)基板損傷或造成短路，需再涂布防焊阻劑(Solder Resist)72，該防焊阻劑為印刷電路板工業(yè)常用，其以光感材料構(gòu)成，可用已有黃光微影定義出電極板200上需要被保護(hù)的區(qū)域。
接著，如圖14所示，為避免整合式薄型化陰極電極板200在長期接觸空氣時(shí)被氧化，可再進(jìn)行一電鍍工藝，于電極上進(jìn)一步鍍上一層保護(hù)層74，此保護(hù)層74可以是由鎳/金、錫/鉛、石墨態(tài)的碳層或化學(xué)銀等材料所構(gòu)成。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種平板式直接甲醇燃料電池的電極板，包含有多層基材，其中包括銅箔基板，該銅箔基板包含有至少一散熱銅層，其表面經(jīng)以蝕刻方式形成有預(yù)定圖案；接合片，壓合于該散熱銅層上；覆于該接合片上的電極銅層，其以蝕刻方式形成有預(yù)定電極區(qū)域；于該電極板上形成有貫穿該電極銅層、接合片及銅箔基板的復(fù)數(shù)個(gè)穿孔。
2.如權(quán)利要求1所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中在該預(yù)定電極區(qū)域以外的區(qū)域另涂布有防焊阻劑；在該預(yù)定電極區(qū)域內(nèi)電鍍有導(dǎo)電保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求2所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為鎳/金層。
4.如權(quán)利要求2所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為錫/鉛層。
5.如權(quán)利要求2所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為化學(xué)銀層。
6.如權(quán)利要求2所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為石墨態(tài)的碳層。
7.如權(quán)利要求1所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該散熱銅層為經(jīng)過表面黑化處理。
8.如權(quán)利要求7所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該表面黑化處理是以該金屬層接觸氧化劑進(jìn)行處理。
9.如權(quán)利要求8所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該氧化劑為硫酸。
10.如權(quán)利要求1所述的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，其中該散熱銅層的厚度至少為17μm。
11.一種制作平板式直接甲醇燃料電池的電極板的方法，包含有提供一多層基材，包括一銅箔基板、覆于該銅箔基板上表面的第一銅層以及覆于該銅箔基板下表面的第二銅層；于該多層基材上的預(yù)定電極區(qū)域進(jìn)行鉆孔工藝，以于該基材上形成貫穿該第一銅層、銅箔基板及第二銅層的復(fù)數(shù)個(gè)穿孔；于該多層基材上以及該復(fù)數(shù)個(gè)穿孔內(nèi)沉積化學(xué)銅層；在該多層基材上以光阻定義出該預(yù)定電極區(qū)域；進(jìn)行電鍍工藝，以該光阻為電鍍阻劑，在未被該光阻覆蓋的區(qū)域，包括該預(yù)定電極區(qū)域內(nèi)，電鍍電鍍銅層以及在該電鍍銅層上鍍上錫鉛層；剝除該光阻；進(jìn)行銅蝕刻工藝，將未被該錫鉛層覆蓋的區(qū)域內(nèi)的該化學(xué)銅層以及該銅箔基板上的該第一、第二銅層蝕除；以及蝕除該錫鉛層，暴露出該電鍍銅層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中蝕除該錫鉛層之后，該方法還包含有下列步驟在該預(yù)定電極區(qū)域以外的區(qū)域涂布防焊阻劑；于該電鍍銅層上電鍍導(dǎo)電保護(hù)層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為鎳/金層。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為錫/鉛層。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為化學(xué)銀層。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該導(dǎo)電保護(hù)層為石墨態(tài)的碳層。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該銅箔基板至少包含有一金屬層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該金屬層為圖案化的銅金屬層。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該金屬層為經(jīng)過表面黑化處理。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中該表面黑化處理是以該金屬層接觸氧化劑進(jìn)行處理。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中該氧化劑為硫酸。
22.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該方法另包含有于該銅箔基板與該第一銅層之間置入第一接合片。
23.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該方法另包含有于該銅箔基板與該第二銅層之間置入第二接合片。
24.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該第一銅層與第二銅層的厚度至少為17μm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種平板式直接甲醇燃料電池的整合式陰極電極板及其制作方法，包含有多層基材、壓合于該散熱銅層上的接合片、覆于該接合片上的電極銅層，該電極板上還形成有貫穿該電極銅層、接合片及銅箔基板的復(fù)數(shù)個(gè)穿孔；本發(fā)明還提供了上述電極板的制備方法，以該方法生產(chǎn)的平板式直接甲醇燃料電池的電極板，除了具有較佳的散熱功能外，還具有輕薄、方便制造的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M4/88GK1797827SQ20041010179
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者劉永義, 尚希賢, 何信芳, 陳怡成 申請(qǐng)人:南亞電路板股份有限公司