CN112703612A - 热电转换元件的制造方法及热电转换元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供热电转换元件的制造方法及热电转换元件。热电转换元件(10)的制造方法包括：在基板(W)的表面形成包含热电材料的热电膜(F)；利用模具(30)按压热电膜，在基板的表面形成热电膜的图案(PA)；对在基板表面形成的热电膜的图案进行加热，生成热电转换元件。
Description
技术领域
本发明涉及热电转换元件的制造方法及热电转换元件。
背景技术
已知利用塞贝克效应产生电力的热电转换元件。热电转换元件的一个端面被冷却，热电转换元件的另一个端面被加热，由此热电转换元件产生电力。专利文献1中公开了热电转换元件的制造方法的一个例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2010－040998号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
作为决定热电转换元件的热电特性的主要原因之一，列举出表示热电转换元件的高度和截面面积之比的形状因子。在热电转换元件中，如果能够得到适当的形状因子，就能够得到适当的热电特性。
本发明的目的在于提供具有适当的形状因子的热电转换元件。
用于解决技术问题的技术手段
根据本发明的方式，提供热电转换元件的制造方法，具有：在基板的表面形成包含热电材料的热电膜；利用模具按压所述热电膜，在所述基板的表面形成所述热电膜的图案；对在所述基板的表面形成的所述热电膜的图案进行加热，生成热电转换元件。
发明效果
根据本发明的方式，提供具有适当的形状因子的热电转换元件。
附图说明
图1是示意性地表示第一实施方式的热电发电模块的立体图。
图2是示意性地表示第一实施方式的热电转换元件的立体图。
图3是示意性地表示第一实施方式的热电转换元件的剖视图。
图4是示意性地表示第一实施方式的热电转换元件的俯视图。
图5是表示第一实施方式的热电转换元件的制造方法的流程图。
图6是表示第一实施方式的热电转换元件的制造方法的示意图。
图7是表示第一实施方式的热电转换元件的制造方法的示意图。
图8是表示第一实施方式的热电转换元件的制造方法的示意图。
图9是表示第一实施方式的热电转换元件的制造方法的示意图。
图10是表示热电转换元件的形状因子和最大电流值的关系的图。
图11是表示热电转换元件的形状因子和截面面积的关系的图。
图12是示意性地表示第二实施方式的热电转换元件的立体图。
图13是示意性地表示第二实施方式的热电转换元件的俯视图。
图14是示意性地表示第三实施方式的热电转换元件的剖视图。
图15是示意性地表示第四实施方式的热电转换元件的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式，但本发明不限于此。以下说明的实施方式的构成要素可以适当地组合。另外，也有不使用一部分构成要素的情况。
在以下说明中，设定XYZ正交坐标系，参照该XYZ正交坐标系，说明各部的位置关系。将与规定面内的X轴平行的方向设为X轴方向，将在规定面内与X轴正交的Y轴平行的方向设为Y轴方向，将与规定面正交的Z轴平行的方向设为Z轴方向。X轴和Y轴与Z轴正交。另外，包括X轴和Y轴的平面设为XY平面，包括Y轴和Z轴的平面设为YZ平面，包括Z轴和X轴的平面设为XZ平面。XY平面与规定面平行。XY平面与YZ平面与XZ平面正交。
[第一实施方式]
<热电发电模块>
图1是示意性地表示本实施方式的热电发电模块100的立体图。热电发电模块100具有：配置在XY平面内的多个热电转换元件10、配置在热电转换元件10的－Z侧的第一基板110、配置在热电转换元件10的+Z侧的第二基板120、配置在热电转换元件10和第一基板110之间的电极130、配置在热电转换元件10和第二基板120之间的电极140、导线150。
热电转换元件10例如包含铋类化合物(Bi－Te)那样的热电材料。热电转换元件10具有作为P型热电半导体元件的第一热电转换元件10P和作为N型热电半导体元件的第二热电转换元件10N。第一热电转换元件10P及第二热转换元件10N分别在XY平面内配置多个。在X轴方向上，第一热电转换元件10P和第二热电转换元件10N交替配置。在Y轴方向上，第一热电转换元件10P和第二热电转换元件10N交替配置。
多个热电转换元件10的每一个具有第一端面11及第二端面12。第一端面11是热电转换元件10的－Z侧的端面。第二端面12是热电转换元件10的+Z侧的端面。第一端面11实质上平行于XY平面。第二端面12实质上平行于XY平面。
电极130分别与邻接的一对第一热电转换元件10P及第二热电转换元件10N连接。电极130将邻接的第一热电转换元件10P的第一端面11和第二热电转换元件10N的第一端面11连接。
电极140分别与邻接的一对第一热电转换元件10P以及第二热电转换元件10N连接。电极140将邻接的第一热电转换元件10P的第二端面12和第二热电转换元件10N的第二端面12连接。
第一基板110支承多个电极130。第一基板110由诸如陶瓷或聚酰亚胺之类的电绝缘材料形成。第一基板110具有上表面110A和下表面110B。上表面110A和下表面110B分别与XY平面平行。第一基板110配置在第一热转换元件10P、第二热转换元件10N以及电极130的－Z侧。多个电极130分别与第一基板110的上表面110A连接。
第二基板120支承多个电极140。第二基板120由诸如陶瓷或聚酰亚胺之类的电绝缘材料形成。第二基板120具有上表面120A和下表面120B。上表面120A和下表面120B分别与XY平面平行。第二基板120配置在第一热电转换元件10P、第二热电转换元件10N、电极140的+Z侧。多个电极140分别与第二基板120的下表面120B连接。
在Z轴方向上，热电转换元件10配置在第一基板110和第二基板120之间。第一基板110被冷却，第二基板120被加热，由此在热电转换元件10的第一端面11和第二端面12之间产生温度差。当在作为P型热电半导体元件的第一热电转换元件10P的第一端面11和第二端面12之间施加温度差时，则在第一热电转换元件10P中，空穴从第二端面12朝向第一端面11移动。当在作为N型热电半导体元件的第二热电转换元件10N的第一端面11和第二端面12之间施加温度差时，在第二热电转换元件10N中，电子从第二端面12向第一端面11移动。由于空穴和电子的移动，在第一端面11和第二端面12之间产生电位差。在热电转换元件10中，通过第一端面11和第二端面12的温度差，由此在第一端面11和第二端面12之间产生电位差。
第一热电转换元件10P和第二热电转换元件10N经由电极130和电极140连接。在第一端面11和第二端面12之间产生电位差，在电极130和电极140之间产生电位差，从而热电发电模块100产生电力。导线150与电极130连接。热电发电模块100经由导线150输出电力。
<热电转换元件>
图2是示意性地表示本实施方式的热电转换元件10的立体图。图3是示意性地表示本实施方式的热电转换元件10的剖视图。图3是与YZ平面平行的热电转换元件10的剖视图。图4是示意性地表示本实施方式的热电转换元件10的俯视图。如图2、图3及图4所示，热电转换元件10具备第一端面11、第二端面12、将第一端面11的周边部和第二端面12的周边部连结的侧面13。
第一端面11是热电转换元件10的－Z侧的端面。第二端面12是热电转换元件10的+Z侧的端面。第一端面11与XY平面平行。第二端面12与XY平面平行。由于第一端面11和第二端面12之间的温度差，在第一端面11和第二端面12之间产生电位差。电流在热电转换元件10的内部，在第一端面11和第二端面12之间沿Z轴方向流动。
当将与第一端面11(XY平面)平行的热电转换元件10的截面(第一截面)的面积设为S，将表示与第一端面11正交的Z轴方向上的第一端面11和第二端面12的距离的高度设为L时，本实施方式的热电转换元件10满足以下的(1)式以及(2)式的条件。
100[μm2]≤S…(1)
5[μm]≤L≤100[μm]…(2)
在本实施方式中，与XY平面平行的热电转换元件10的截面(第一剖面)的外形实质上是正方形。在图2、图3和图4中，与XY平面平行的热电转换件10的截面外形的四个边中的两个边与X轴平行，两个边与Y轴平行。
在XY平面内，第二端面12的外形小于第一端面11的外形。在与YZ平面平行的热电转换元件10的截面(第二截面)中，侧面13相对于第一端面11倾斜。在YZ平面内，侧面13呈直线状。另外，在YZ平面内，在侧面13和第一端面11之间形成角部，在侧面13和第二端面12之间形成有角部。
如图3所示，当将第一端面11和侧面13所成的内角设为θ1时，本实施方式的热电转换元件10满足以下的(3)式的条件。
25[°]≤θ1＜90[°]…(3)
热电转换元件10是随着从第一端面11朝向第二端面12而截面面积S逐渐变小的锥形。
另外，与XZ平面平行的热电转换元件10的截面的外形及大小实质上与YZ平面平行的热电转换元件10的截面的外形及大小实质上相等。
在本实施方式中，热电转换元件10的截面面积S是指Z轴方向的中央的热电转换元件10的截面面积。即，面积S是指在+Z方向上与第一端面11相隔[L/2]的位置处的截面面积。
<热电转换元件的制造方法>
图5是表示本实施方式的热电转换元件10的制造方法的流程图。图6、图7、图8以及图9分别是表示本实施方式的热电转换元件10的制造方法的示意图。
(步骤S1：生成热电墨水)
生成用于制造热电转换元件10的热电墨水LQ。热电墨水LQ是通过将热电材料的微粒子分散到溶剂中而生成的。
作为热电材料，如铋(Bi)、铋碲类化合物(Bi－Te)、铋锑类化合物(Bi－Sb)、铅碲类化合物(Pb－Te)、钴锑类化合物(Co－Sb)、铱锑类化合物(Ir－Sb)、钴砷类化合物(Co－As)、硅锗类化合物(Si－Ge)、铜硒类化合物(Cu－Se)、硒化钆类化合物(Gd－Se)、碳化硼类化合物、碲基钙钛矿氧化物、稀土类硫化物、TAGS类化合物(GeTe－AgSBTe2)、惠斯勒型TiNiSn、FeNbSb、TiCoSb类物质等。
作为溶剂，例举甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丙酮、甲苯和六烷等有机溶剂。溶剂可以是多个有机溶剂的混合溶剂，也可以单独使用。另外，溶剂也可以包含水。
在本实施方式中，通过将铋类化合物的微粒子分散到有机溶剂中来生成热电墨水LQ。
(步骤S2：清洗基板)
准备基板W，清洗基板W的表面。例如，通过等离子体调节处理来清洗基板W的表面。
例如，示例硅晶片作为基板W。另外，基板W既可以是像氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)那样的陶瓷基板，也可以是由聚酰亚胺那样的电绝缘材料形成的绝缘基板。另外，基板W也可以由导热性好的碳化硅(SiC)或氧化铍(BeO)等绝缘材料形成。
(步骤S3：形成聚合物膜)
在基板W的表面生成聚合物膜。例如，作为聚合物膜，示例了包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的膜。例如，基于旋涂法，在基板W的表面涂覆含有聚合物和溶剂的聚合物墨水。在将聚合物墨水涂覆在基板W的表面上之后，通过使聚合物墨水干燥，在基板W的表面形成聚合物膜。另外，形成聚合物膜后，可以通过等离子体蚀刻处理调整聚合物膜的厚度，也可以用辊加压聚合物膜，使聚合物膜的表面平坦化。通过在基板W的表面形成聚合物膜，能够抑制在之后形成的热电膜F上产生裂纹。另外，聚合物膜也可以不形成在基板W的表面上。
(步骤S4：涂覆热电墨水)
接着，如图6所示，将在步骤S1中生成的热电墨水LQ涂覆在基板W的表面上。另外，在基板W的表面形成有聚合物膜那样的材料膜的情况下，基板W的表面是包含材料膜的表面的概念。例如，基于旋涂法或滚涂法等涂覆方法，将热电墨水LQ涂覆在基板W的表面上。
在图6所示的示例中，基板W被基板支架20A保持。基板支架20A保持基板W，使得基板W的表面与XY平面平行。从分配器25向基板支架20A保持的基板W的表面供给热电墨水LQ。在从分配器25供给热电墨水LQ的状态下，基板支架20A旋转。因此，基于旋涂法，将热电墨水LQ涂覆在基板W的表面上。
(步骤S5：形成热电膜)
在将热电墨水LQ涂覆在基板W的表面后，为了除去热电墨水LQ中所含的溶剂的至少一部分，将热电墨水LQ干燥。由于热电墨水LQ被干燥，如图7所示，在基板W的表面形成包含热电材料的热电膜F。作为干燥热电墨水LQ的方法，示例加热干燥、自然干燥和减压干燥的至少一种。在本实施方式中，基板W被基板支架20B保持，并且设置在20℃以上且50℃以下的环境中。由此，热电墨水LQ干燥，在基板W的表面形成热电膜F。另外，也可以在形成了热电膜F之后，辊加压热电膜F，使热电膜F的表面平坦化。
(步骤S6：涂覆脱模剂)
在形成了热电膜F后，在热电膜F的表面涂覆脱模剂。
(步骤7：利用模具形成图案)
接着，如图8所示，在基板W保持于基板支架20C的状态下，模具30按压热电膜F，由此在基板W的表面形成热电膜F的图案PA。模具30是例如不锈钢那样的金属制。模具30具有与热电转换元件10的目标形状相对应的凹凸状的模型。基板支架20C保持基板W，使得基板W的表面(热电膜F的表面)与XY平面平行。模具30被配置在与热电膜F的表面相对的位置后，向－Z方向移动，按压热电膜F。
在本实施方式中，例如在85(℃)的大气环境中形成图案PA。另外，保持基板W的基板支架20C可以加热到85(℃)，模具30也可以加热到85(℃)。模具30以20[MPa]的力按压热电膜F 5分钟，形成热电膜F的图案PA。另外，可以在例如85(℃)的惰性气体环境中形成图案PA。
在步骤S7中，以满足上述的(1)式和(2)式的条件的方式形成图案PA。热电转换件10的面积S表示与基板W的表面平行的截面(第一截面)的面积。热电转换元件10的高度L表示在与基板W的表面正交的Z轴方向上的热电转换元件10的尺寸。
另外，在步骤S7中，以满足上述(3)式的条件的方式形成图案PA。也就是说，图案PA形成截面面积S从第一端面11朝向第二端面12逐渐减小的锥形。模具30具有与图案PA的目标形状对应的凹凸状的模型。因为模具30的凹凸状的模型以及图案PA为锥形，所以在模具30中在热电膜F上形成了图案PA之后，能够使模具30和热电膜F顺畅地分离。
(步骤S8：加热)
在形成热电膜F的图案PA之后，从基板支架20C搬出基板W。如图9所示，从基板支架20C搬出的基板W被搬送到退火装置50。在退火装置50中，在基板W的表面形成的热电膜F的图案PA被加热。图案PA的加热包括基于辐射热的快速热退火(RTA：Rapid ThermalAnnealing)。
在本实施方式中，基板W收纳在退火装置50的腔室52中，并且在400℃以上且550℃以下的氩气的惰性气体环境中，通过灯54的辐射热加热5分钟。
通过加热烧制热电膜F的图案PA，由此在基板W的表面生成热电转换元件10。
通过实施包括快速热退火在内的加热，并烧制图案PA，提高被制造的热电转换元件10的热电特性及机械特性(刚性)。另外，通过实施快速热退火，抑制了热电转换元件10中的结晶粒的生长(巨大化)，生成具有50[nm]以上且1[μm]以下的微小结晶粒径的热电转换元件10。另外，通过在惰性气体环境中加热热电膜F的图案PA，抑制制造的热电转换元件10的氧化。
<形状因子>
如上所述，在将与XY平面平行的热电转换元件10的截面面积设为S、Z轴方向的热电转换元件10的高度设为L时，以满足(1)式及(2)式的条件的方式制造热电转换元件10。高度L与面积S之比(L/S)被称为形状因子。
形状因子决定热电转换元件10的最大电流值Imax。最大电流值Imax是指在给第一端面11和第二端面12施加温度差的情况下能够在第一端面11和第二端面12之间流动的电流的最大值。第一端面11和第二端面12的温度差越大，在热电转换元件10的内部流动的电流值越大，但是当第一端面11和第二端面12的温度差达到规定值以上时，电流值饱和并维持在一定值(最大值)。最大电流值Imax是指第一端面11和第二端面12的温度差达到规定值以上时饱和的电流值的最大值。
图10是表示热电转换元件10的形状因子y和最大电流值Imax的关系的图。形状因子y是高度L与面积S的比(L/S)(y＝L/S)。当热电转换元件10的热电材料相同时，如图10所示，形状因子y越小，最大电流值Imax越大，形状因子y越大，最大电流值Imax越小。面积S越大。最大电流值Imax越大，面积S越小，最大电流值Imax越小。高度L越小，最大电流值Imax越大，高度L越大，最大电流值Imax越小。
图11是表示热电转换元件10的形状因子y和截面面积S的关系的图。图11表示热电转换元件10由铋碲类化合物(Bi－TE)的热电材料形成时的热电转换元件10的形状因子y与面积S的关系。
如图11所示，在描绘以面积S(μm2)为横轴，以形状因子y[1/cm]为纵轴的图时，热电转换元件10满足以下(4)式、(5)式、(6)式、以及(7)式所示的线所围成的范围A中存在面积S和形状因子y的条件。
y＝50000/S…(4)
y＝1000000/S…(5)
S＝100[μm2]…(6)
y＝0.1[1/Cm]…(7)
在图11中，线La用(4)式表示。线Lb用(5)式表示。线Lc用(6)式表示。线Ld用(7)式表示。范围A是线La、线Lb、线Lc、线Ld所包围的范围。
在本实施方式中，由于通过用模具30按压在基板W上形成的热电膜F而在基板W的表面形成热电膜F的图案PA，所以能够以使面积S及形状因子y存在于范围A的方式形成热电转换元件10。
例如，在使用热电转换元件10对光通信中的激光二极管进行温度调整的情况下，需要能够得到5[mA]以上且50[A]以下的最大电流值Imax的热电转换元件10，在对要求大吸热量的一般的热交换器进行温度调整的情况下，需要能够得到50[A]以上的最大电流值Imax的热电转换元件10。
在本实施方式中，也可以制作形状因子y小于0.1的热电转换元件，但在最大电流值Imax超过500A的情况下，考虑到热电元件间和配线部分的焦耳热变高，将y＝0.1作为下限值是现实的。
在不使用模具30，例如基于现有的薄膜制造方法(如蒸镀法或溅射法)来制造热电半导体元件的情况下，难以使高度L足够大。根据现有的薄膜制造方法可以制造的热电转换元件的高度L的最大值是0.1[μm]左右。若要制造高度L为0.1[μm]、且能够得到500[mA]以上且50[A]以下的最大电流值Imax的热电转换元件的情况下，需要使热电转换元件的面积S在100[μm2]以下。即，在现有的薄膜制造方法中，在图11中，只能制造满足面积S及形状因子y存在于以下(8)式表示的线Le、(9)式表示的线Lf、和上述(7)式表示的线Ld包围的范围B中的条件的热电转换元件。
y＝1000/S…(8)
S＝1[μm2]…(9)
面积S在100[μm2]以下的热电转换元件对于作为温度调整对象的激光二极管来说是非常小的尺寸。过小的热电转换元件在形成热电转换模块时必须稀疏地安装，有可能损害热电转换模块的可靠性。另外，根据现有的薄膜制造方法制造大的高度L的热电转换元件时，成膜时间需要相当的时间，不现实。
另外，在不使用模具30，例如基于喷墨法制造热电半导体元件的情况下，虽然可以使高度L大于现有的薄膜制造方法，但是难以获得期望的高度L。可以说基于喷墨法可制造的热电转换元件的高度L的最大值是5μm左右。在要制造高度L为5[μm]、且能够获得500[mA]以上且50[A]以下的最大电流值Imax的热电转换元件的情况下，需要使热电转换元件的面积S在5000[μm2]以下。即，在喷墨法中，只能制造满足上述(8)式表示的线Le、(4)式表示的线La、(9)式表示的线Ld、和(7)式表示的线Lf包围的范围C中存在面积S和形状因子y的条件的热电转换元件。
面积S在5000[μm2]以下的热电转换元件对于作为温度调整对象的激光二极管也是非常小的尺寸。另外，在基于喷墨法要制造大的高度L的热电转换元件的情况下，需要反复多次喷墨和干燥，成膜时间需要相当的时间，不现实。
另外，以往，作为热电转换元件的制造方法，众所周知的是制造热电材料的块(Bulk：块)，对块进行切削加工，制造热电转换元件的方法。在通过切削加工块来制造热电转换元件的方法中，可以说热电转换元件的小型化困难，可制造的热电转换元件的高度L的最小值为100[μm]左右。在要制造高度L为100[μm]、且能够获得500[mA]以上且50[A]以下的最大电流值Imax的热电转换元件的情况下，在图11中，只能制造满足面积S和形状因子y存在于范围D中的条件的热电转换元件。
另外，在对块进行切削加工制造热电转换元件的方法的情况下，会产生大量的切屑。因此，从材料使用效率的观点来看也是不利的。
在本实施方式中，通过用模具30按压热电膜F，在基板W的表面形成热电膜F的图案PA，来制造热电转换元件10。根据本实施方式的制造方法，能够有效地制造高度L在5[μm]以上且100[μm]以下、面积S在100[μm2]以上的热电转换元件10。另外，在本实施方式中，能够高效地制造具有适应用途的形状因子y的热电转换元件10。
＜效果>
如上所述，根据本实施方式，通过用模具30按压在基板W表面形成的热电膜F而形成图案PA，从而生成热电转换元件10，因此能够有效地制造具有(1)式以及(2)式所示的适当形状因子y的热电转换元件10。
另外，与例如通过对热电材料的块进行切削加工而制造热电转换元件的方法相比，能够抑制切屑的发生，能够制造具有高形状精度的热电转换元件10。
另外，在本实施方式中，通过基于辐射热的快速热退火(RTA)，将在基板W的表面形成的热电膜F加热并烧制。通过快速热退火，抑制烧制后的结晶粒的生长，生成具有微小结晶粒径的热电转换元件10。一般来说，在热电转换元件10中，优选导热率小、粒径小。通过快速热退火(RTA)，能够减小结晶粒径。
热电材料的性能指数Z用以下的(10)式表示。另外，在(10)式中，α是赛贝克系数，ρ是比电阻，κ是热导率。
Z＝α2/ρκ…(10)
通过减小结晶粒径，能够减小导热率κ。根据本实施方式，通过实施快速热退火(RTA)，能够制造50[m]以上且1[μm]以下的微小的结晶粒径的热电转换元件10。
另外，在本实施方式中，热电转换元件10满足(3)式的条件。即，热电转换元件10是截面面积S从基板W的表面向+Z方向变小的锥形。由此，在利用模具30在热电膜F上形成图案PA后，能够使模具30和热电膜F顺畅地分离。
[第二实施方式]
对第二实施方式进行说明。在下面的说明中，对于与上述实施方式相同或同等的构成要素标以相同的标记并简化或省略其说明。
在上述第一实施方式中，第一端面11和第二端面12的每一个实质上是正方形，并且将第一端面11的四个边和第二端面12的四个边分别连结的四个侧面13都相对于第一端面11倾斜。
图12是示意性地表示本实施方式的热电转换元件10B的立体图。图13是示意性地表示本实施方式的热电转换元件10B的俯视图。如图12和图13所示，第一端面11可以是在Y轴方向上长的矩形，而第二端面12可以是在X轴方向上长的矩形。将第一端面11的+Y侧的边和第二端面12的+Y侧的边连结的侧面13和将第一端面11的－Y侧的边和第二端面12的－Y侧的边连结的侧面13分别相对于第一端面11倾斜，将第一端面11的+X侧的边和第二端面12的+X侧的边连结的侧面13和将第一端面11的连结－X侧的边和第二端面12的－X侧的边连结的侧面13的每一个也可以与第一端面11正交。
[第三实施方式]
对第三实施方式进行说明。在下面的说明中，对于与上述实施方式相同或同等的构成要素标以相同的标记并简化或省略其说明。
图14是示意性地表示本实施方式的热电转换元件10C的剖视图。如图14所示，在与YZ平面平行的热电转换元件10C的截面中，第二端面12和侧面13可以用曲线14连结。也就是说，第二端面12和侧面13之间的角部可以被倒角(R倒角)。
[第四实施方式]
对第四实施方式进行说明。在下表面的说明中，对于与上述实施方式相同或同等的构成要素标注相同的标记并简化或省略其说明。
图15是示意性地表示本实施方式的热电转换元件10D的剖视图。如图15所示，在与YZ平面平行的热电转换元件10D的截面中，第二端面12和侧面13可以用直线15连接。也就是说，第二端面12和侧面13之间的角部可以进行倒角(C倒角)。
[其他实施方式]
在上述实施方式中，热电转换元件10(10B、10C、10D)是截面面积从第一端面11朝向第二端面12逐渐变小的锥形。在热电转换元件10中，第一端面11的外形及大小与第二端面12的外形及大小可以相等。即，热电转换元件10也可以不是锥形。
在上述实施方式中，与基板W的表面平行的热电转换元件10(10B、10C、10D)的截面的外形为四边形(正方形或长方形)。热电转换元件10的截面的外形可任意设定。热电转换件10的截面的外形例如可以是菱形，也可以是平行四边形。另外，热电转换件10的截面的外形不限于四边形。热电转换元件10的截面的外形例如可以是五边形，也可以是六边形，还可以是八边形，还可以是圆形，还可以是椭圆形。另外，通过将热电转换元件10的截面的外形设为四边形，能够将基板W表面的热电转换元件10的占有率保持得较高，因此是有利的。
附图标记说明
10：热电转换元件
10B：热电转换元件
10C：热电转换元件
10D：热电转换元件
10P：第一热电转换元件
10N：第二热电转换元件
11：第一端面
12：第二端面
13：侧面
14：曲线
15：直线
20A：基板支架
20B：基板支架
20C：基板支架
25：分配器
30：模式
50：退火装置
52：腔室
54：灯
100：热电发电模块
110：第一基板
110A：上表面
110B：下表面
120：第二基板
120A：上表面
120B：下表面
130：电极
140：电极
150：导线
A：范围
B：范围
C：范围
D：范围
F：热电膜
Imax：最大电流值
L：高度
La：线
Lb：线
Lc：线
Ld：线
Le：线
Lf：线
LQ：热电墨水
PA：图案
S：面积
W：基板
Claims (8)
1.一种热电转换元件的制造方法，其中，包括：
在基板的表面形成包含热电材料的热电膜；
利用模具按压所述热电膜，在所述基板的表面形成所述热电膜的图案；
对在所述基板的表面形成的所述热电膜的图案进行加热，生成热电转换元件。
2.如权利要求1所述的热电转换元件的制造方法，其中，
所述加热包括基于辐射热的快速热退火(Rapid Thermal Annealing)。
3.如权利要求1或2所述的热电转换元件的制造方法，其中，
将与所述基板的表面平行的所述热电转换元件的第一截面面积设为S、将表示与所述基板的表面正交的方向上的所述热电转换元件的尺寸的高度设为L时，以满足如下的条件
100[μm2]≤S
5[μm]≤L≤100[μm]、
的方式形成所述热电膜的图案。
4.一种热电转换元件，其中，具有：
第一端面；
第二端面；
将所述第一端面的周缘部和所述第二端面的周缘部连结的侧面；
通过所述第一端面与所述第二端面的温度差，在所述第一端面和所述第二端面之间产生电位差，
当将与所述第一端面平行的第一截面面积设为S、将表示与所述第一端面正交的方向上的所述第一端面与所述第二端面的距离的高度设为L时，满足如下的条件：
100[μm2]≤S、
5[μm]≤L≤100[μm]。
5.如权利要求4所述的热电转换元件，其中，
在将高度L与面积S的比L/S设为形状因子y[1/cm]时，满足如下的条件：在由y＝50000/S、
y＝1000000/S、
S＝100[μm2]、
y＝0.1[1/cm]的线围成的范围内存在所述面积S及所述形状因子y。
6.如权利要求4或5所述的热电转换元件，其中，
所述第二端面的外形小于所述第一端面的外形，
在与所述第一端面正交的第二截面中，所述侧面相对于所述第一端面倾斜，
当将所述第一端面和所述侧面形成的内角设为θ1时，满足如下的条件：
25[°]≤θ1＜90[°]。
7.如权利要求4～6中任一项所述的热电转换元件，其中，
在与所述第一端面正交的第二截面，所述第二端面和所述侧面通过曲线连结。
8.如权利要求4～6中任一项所述的热电转换元件，其中，
在与所述第一端面正交的第二截面中，所述第二端面和所述侧面通过直线连结。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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