JP2013175627A - 熱電デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱電素子を経由せずに伝達される熱を抑制する。
【解決手段】熱電デバイスは、第１のシート状基板１０と、第１のシート状基板の表面に配置され、直列に接続された複数の熱電素子と、複数の熱電素子を覆って、第１のシート状基板に結合された第２のシート状基板３０と、複数の熱電素子の接続部の位置において、交互に第１のシート状基板と第２のシート状基板に埋め込まれた熱伝達部材１９，３５と、第１のシート状基板において、直列に接続された複数の熱電素子に沿うように、その側方に形成された空所ＶＣと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は熱電デバイスおよびその製造方法に関する。

近年、廃棄されている熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電デバイスが関心を集めている。熱電変換材料で形成した熱電素子中の電荷担体（電子または正孔）は温度に依存する熱エネルギを有する。熱電変換材料中に温度差を形成すると、高温側の電荷担体の熱エネルギは低温側の電荷担体の熱エネルギよりも高く、高温側から低温側に電荷担体が拡散し、電荷（起電力）を発生する現象を示す。電荷担体として正孔を含むｐ型熱電素子と、電荷担体として電子を含むｎ型熱電素子とにおいては、温度差によって生じる起電力が逆極性になる。

ｐ型熱電変換素子とｎ型熱電変換素子を並列に配置し、１端で相互接続し、他端を出力端子とし、両端間に温度差を形成すると、他端に逆極性の電荷（起電力）が生じることになる。このような、ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子が温度差方向と並列に配置され、直列に接続された構造が、π型（熱電変換）構造と呼ばれ、広く用いられている。多数のπ型構造をさらにｐ型熱電素子とｎ型熱電素子が直列に接続されるように直列接続していくと、両端に生じる電位差は増大していく。発生する起電力は、直列接続された素子数と温度差に依存する。

熱電変換モジュールは、セラミック等の電気的絶縁基板を用い、ｐ型とｎ型の熱電変換素子を温度差方向と並列に配置し、熱電変換素子の上下の接続配線によって複数の熱電変換素子を電気的に直列に接続し、直列接続の終端からリード線を引き出したものが一般的である。例えば、1対の電気的絶縁基板上に接続配線を形成し、複数の熱電変換素子を1対の絶縁基板間に保持し、直列に接続する。数ｍｍ〜数ｃｍ角で、厚さ数ｍｍ程度の硬い平板状熱電デバイスが用いられる。

しかしながら、硬い平板状の実装状態では、さまざまな場所、例えば排気管や人体のような曲面上の場所に装着するのは容易でなく、またサイズが大きく扱いにくい。曲面上に装着するには、フレキシブルなフィルム状基板上に熱電変換素子を集積できることが好ましい。熱電変換素子はフィルム面と平行に形成できることが望ましい。

熱源は、一定温度の表面を有することが多い。温度勾配は、熱源表面から法線方向に形成される。熱源表面にシート状熱電デバイスを装着すると、温度勾配は熱電デバイスの厚さ方向に形成されることになる。厚さ方向の熱勾配を面内方向の熱勾配に変換することが望まれる。厚さ方向の温度勾配を面内方向の温度勾配に変換でき、かつ熱源表面形状に合わせて変形可能なフレキシブルな構成が望まれる。熱電変換モジュールの両面にポリイミド等のフィルム状基板を設けた構成において、両表面の温度を熱電素子に効率的に伝達する構成が提案されている(例えば特許文献１，２)。

ある提案においては、ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子を接続した熱電変換モジュールの両面にポリイミド等のフィルム状基板を設けた構成において、フィルム状基板に高熱伝導率の熱伝達部材を選択的に埋め込み、熱電変換モジュールに熱的に結合することにより、膜厚方向の温度勾配を、面内方向の温度勾配に変換し、この温度勾配を利用して効率的に発電を行うと記載する。平面視において、ｐ型熱電素子と重なるように、シートの一方の外面に熱伝導率の高い熱伝達部材が設けられ、反対側の外面には、ｎ型熱電素子と重なるように熱伝達部材が設けられている。

このように、熱電変換モジュールの両側にフレキシブルフィルムを設け、両フレキシブルフィルムの外面から熱電変換モジュールの異なる場所近傍まで熱伝達部材を埋め込んだシート状熱電デバイスにおいて、シート状熱電デバイスの厚さ方向に温度差が生じると、高温側の熱伝達部材から熱電変換モジュールに、さらに熱電変換モジュールを介して低温側熱伝達部材に熱流が生じる。熱伝達部材間の温度差により、熱電変換モジュールに面内方向の温度差が生じる。

熱電素子の両端間に発生する起電力は両端間の温度差に依存する。ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子を交互に接続した熱電変換モジュールにおいて、効率的に起電力を発生させるには、接続部の位置に熱伝達部材を配置することが好ましい。複数の接続部がある場合は、交互に高温側、低温側に熱伝達部材を設けることになる。

別のある提案においては、ポリイミド等の支持基板上に、ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子を交互に接続した熱電変換モジュールにおいて、１つ置きの接続部の下方の支持基板に凹部を設け、凹部下方に熱伝達部材を埋め込み、凹部表面上でｐ型熱電素子とｎ型熱電素子を結合している。支持基板上方にポリイミド等の上方基板を結合し、凹部に空洞を形成し、凹部のない平坦面に形成された接続部の上方において上方基板に熱伝達部材を埋め込むことも開示する。支持基板の熱伝達部材から接続部との熱的結合を介して熱電素子に、更に上方基板の熱伝達部材へと熱的結合が生じる。凹部に形成された接続部は、空洞で上方基板から離隔され、接続部と上方基板との間の熱流が抑制される。

特開２００６−１８６２５５号公報 特開２０１１−４３３３号公報

１対のシート状基板の間に熱電素子を直列接続した熱電デバイスにおいて、１対のシート状基板が直接接触する領域においては、熱電素子を経由せずに、高温側基板から低温側基板に熱流が生じる。この熱流は、起電力に寄与しない。

熱電素子を経由せずに伝達される熱を抑制することが望まれる。

実施例の１観点によれば、
第１のシート状基板と、
前記第１のシート状基板の表面に配置され、直列に接続された複数の熱電素子と、
前記複数の熱電素子を覆って、前記第１のシート状基板に結合された第２のシート状基板と、
前記複数の熱電素子の接続部の位置において、交互に前記第１のシート状基板と前記第２のシート状基板に埋め込まれた熱伝達部材と、
前記第１のシート状基板において、前記直列に接続された複数の熱電素子に沿うように、その側方に形成された空所と、
を有する熱電デバイス
が提供される。

実施例の他の観点によれば、
第１のシート状基板の表面に、直列に接続された複数の熱電素子を形成し、
前記直列に接続された複数の熱電素子をマスクとして、前記第１のシート状基板をエッチングし、
前記直列に接続された複数の熱電素子を覆って、前記第１のシート状基板上に、第２のシート状基板を結合する、
熱電デバイスの製造方法であって、前記第１のシート状基板、前記第２のシート状基板には、前記直列に接続された複数の熱電素子の接続部の位置において、交互に前記第１のシート状基板と前記第２のシート状基板に熱伝達部材が埋め込まれている、熱電デバイスの製造方法
が提供される。

図１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、本発明の実施例によるシート状熱電デバイスの概略的平面図、図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ‘線、ＩＣ−ＩＣ’線、ＩＤ−ＩＤ‘線に沿う断面図である。 図２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、図１に示すシート状熱電デバイスの製造プロセスにおける下側基板を示す概略的平面図、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線、ＩＣ−ＩＣ線、ＩＤ−ＩＤ線に沿う断面図である。 図３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、図１に示すシート状熱電デバイスの製造プロセスにおけるｐ型熱電パターンの形成を示す概略的平面図、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線、ＩＣ−ＩＣ線、ＩＤ−ＩＤ線に沿う断面図である。 図４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、図１に示すシート状熱電デバイスの製造プロセスにおける接続配線の形成を示す概略的平面図、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線、ＩＣ−ＩＣ線、ＩＤ−ＩＤ線に沿う断面図である。 図５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、図１に示すシート状熱電デバイスの製造プロセスにおける、熱電パターン、接続配線をマスクとした、下側基板のエッチングを示す概略的平面図、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線、ＩＣ−ＩＣ線、ＩＤ−ＩＤ線に沿う断面図である。 図６Ａ，６Ｂは伝熱シミュレーションの結果を示すグラフである。 図７Ａ，７Ｂは、熱電デバイスの応用例を示す斜視図である。 図８Ａ，８Ｂ，８Ｃは、変形例を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して、実施例による熱電デバイスを説明する。

図１Ａに示すように、ポリイミド等のフレキシブルな材料で形成された下側基板１０の上に、ｐ型熱電素子１２ｐ、ｎ型熱電素子１２ｎ、が交互に配置され、銅等の金属配線１５によって、直列に接続されている。ｐ型熱電素子１２ｐ、ｎ型熱電素子１２ｎを直接接続できる場合、金属配線１５は必須の構成要件ではない。例えば、ｐ型熱電素子１２ｐはクロメル膜で形成し、ｎ型熱電素子１２ｎはコンスタンタン膜で形成し、膜厚は、共に約１μｍである。例えば、メタルマスクを用い、スパッタリングによって成膜する。金属配線１５は、例えばメタルマスクを用いたスパッタリングにより、膜厚０．３μｍのＣｕ膜で形成する。直列接続された熱電素子の両端には、金属配線１５と同一工程で形成されたＣｕ膜のリード線１６，１７が形成される。なお、図示の配置では、横方向に４つ（２対）の熱電素子が並び、縦方向に５列配置されているが、実際にはより多くの熱電素子が接続される。例えば、１対の熱電素子の長さが約４００μｍ、幅が約５０μｍであり、図中の縦方向に１００μｍピッチ（熱電素子幅５０μｍ、ギャップ５０μｍ）で配置される。５ｃｍ平方の基板上に約１０００対の熱電素子が配置される。

図１Ｄに示すように、１つ置きの金属配線１５の下方には、Ｃｕ等の良熱伝導体で形成された熱伝達ビア１９が基板１０に埋め込まれている。

図１Ａに戻って、熱電素子１２ｐ、１２ｎ、及び金属配線１５，１６，１７の外側の基板１０の表面は、ドライエッチングによって掘り込まれ、窪み（空所）ＶＣとなっている。熱電素子１２ｐ、１２ｎ、金属配線１５，１６，１７をマスクとして、基板１０の表面をドライエッチングすることにより、基板１０の平面視において、熱電素子１２ｐ、１２ｎ、金属配線１５，１６，１７以外の領域を占有する窪み（空所）ＶＣを形成することができる。

熱電素子１２ｐ、１２ｎ、金属配線１５，１６，１７を含めて、直列接続された複数の熱電素子と呼ぶことがある。例えば、基板１０には、直列接続された複数の熱電素子に沿うように、その側方に窪み（空所）が形成されている、と言える。なお、熱電素子１２ｐ、１２ｎ、金属配線１５，１６，１７の上にマスクを形成し、基板１０をエッチングしてもよい。この場合も、接続された複数の熱電素子に沿うように、その側方に窪み(空所)を形成する。

図１Ａにおいては図示されていないが、図１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに示すように、下側基板１０の上に、ポリイミド等で形成された上側基板３０が結合される。なお、図１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ線、ＩＣ−ＩＣ線、ＩＤ−ＩＤ線に沿う断面図である。図１Ｂ，１Ｃに示すように、熱電素子１２ｐ、１２ｎ、配線１５（１６，１７も）の外側の下側基板１０の領域には空所ＶＣが形成されている。空所ＶＣの幅を約５０μｍ程度とすれば、空気の対流はほとんど生じない。空所ＶＣ内の熱移動は、ほぼ熱伝導によることになる。空気の熱伝導率は、ポリイミド等の固体の熱伝導率より低いので、上下基板３０−１０間での熱伝導による熱移動は、空所ＶＣの形成により抑制される。

図１Ｄに示すように、下側基板１０に熱伝達ビア１９が配置されていない金属配線１５の位置に対応して、上側基板３０に熱伝達ビア３５が埋め込まれている。例えば、下側基板１０が熱源に接触し、上側基板３０表面が外気に解放されていると、熱源―熱伝達ビア１９―金属配線１５−熱電素子１２（１２ｐ、１２ｎ）−金属配線１５−熱伝達ビア３５−外気のように熱が流れる。熱伝達ビア１９、３５の存在により、熱電素子１２に横方向の温度差が生じ、起電力が生じる。ここで、図１Ｂ，１Ｃに示すように、熱電素子１２ｐ、１２ｎ、金属配線１５の側部外方には空所ＶＣが形成されているので、熱電素子１２ｐ、１２ｎ、金属配線１５の側部外方への熱拡散（熱伝導）が抑制され、熱流が熱電素子１２ｐ、１２ｎ、金属配線１５に集中する。

以下、図２〜図５を参照して、図１に示す熱電デバイスの製造プロセスを説明する。図２〜図５において、図番中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図１同様、平面図、ＩＢ−ＩＢ線、ＩＣ−ＩＣ線、ＩＤ−ＩＤ線に沿う断面図を示す。

図２は、下側基板の構成を示す。下側基板１０は、例えば厚さ２５μｍのポリイミドシートであり、熱電素子を形成した状態において、１つ置きの接続部の位置にＣｕ等の高熱伝導率を有する熱伝達ビア１９が埋め込まれている。熱伝達ビア１９は、例えば直径４０μｍ、高さ２０μｍの円柱形状である。図２Ａに破線で示すように、例えば横方向は４００μｍピッチ、縦方向は１００μｍピッチで行列状に配置されている。

図３に示すように、メタルマスク２１を用い、ｐ型熱電材料のパターン１２ｐをスパッタリングで形成する。ｐ型熱電材料として例えばクロメルを用いる。その後、マスクを換えてｎ型熱電材料のパターン１２ｎをスパッタリングで形成する(図４Ｂ，４Ｄ参照)。ｎ型熱電材料として例えばコンスタンタンを用いる。ｐ型熱電パターン１２ｐ、ｎ型熱電パターン１２ｎは、共に約１μｍの膜厚を有する。

図４に示すように、ｐ型熱電パターン１２ｐ、ｎ型熱電パターン１２ｎを接続するＣｕ等の金属配線１５を、メタルマスク２３を用いたスパッタリングで形成する。金属配線１５の膜厚は約０．３μｍである。なお、直列接続されるｐ型熱電パターン１２ｐ、ｎ型熱電パターン１２ｎの両端に、同時に引き出し配線１６，１７を形成している。以下、引き出し配線１６，１７を含めて、金属配線と言うこともある。直列接続された複数の熱電素子１２ｐ、１２ｎが形成される。

図５に示すように、形成した直列接続された複数の熱電素子[熱電パターン１２ｐ、１２ｎ、接続配線１５，１６，１７]をマスクとして、下側基板１０の表面部をドライエッチングする。例えば、Ｏ_２に５％のＣＨ_４を混合した混合ガスをエッチャントとした反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でポリイミド等の樹脂系基板をエッチングする。例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力１００Ｗ〜４００Ｗ，ガス圧数ｔｏｒｒの条件で行う。専用のマスクを作成する必要がないので、工程を簡略化でき、低コストである。熱電パターン（１２ｐ、１２ｎ）、接続配線（１５，１６，１７）の周囲の、下側基板１０表面に窪みＶＣが形成される。窪みＶＣの深さは、例えばエッチング時間で調整できる。窪みＶＣの深さに特に制約はないが、例えば基板の自己支持能力(強度）を維持するために、基板厚さの半分以下とするのが好ましい。２５μｍ厚さのポリイミドシートの場合、窪みＶＣの深さは、例えば１２μｍ以下とする。窪みＶＣの深さが小さいと熱流遮蔽能力が小さくなる。例えば、深さ１０μｍ程度の窪みＶＣを形成する。

その後、熱電パターン（１２ｐ、１２ｎ）、接続配線（１５，１６，１７）を覆って、下側基板１０の上に、上側基板３０を粘着性接着剤を用いて接着し、図１に示す構成を得る。上側基板３０は、例えば厚さ２５μｍのポリイミドシートであり、下側基板１０に熱伝達ビア１９を配置していない接続部の位置にＣｕ等の高熱伝導率を有する熱伝達ビア３５が埋め込まれている。熱伝達ビア３５は、例えば直径４０μｍ、高さ２０μｍの円柱形状である。ドライエッチングで形成された窪みＶＣが、上側基板３０−下側基板１０間に形成された空所ＶＣになる。空所ＶＣは、基板材料がない場所の意味である。

図１Ｄに示すように、直列接続された熱電素子の接続部に交互に下側熱伝達ビア１９、上側熱伝達ビア３５が配置される。下側基板１０を熱源上に配置すると、熱源からの熱は、下側熱伝達ビア１９から、（金属配線１５を介して）熱電パターン１２ｐ、１２ｎに流れ、（金属配線１５を介して）上側熱伝達ビア３５へと流れる。

図１Ｃにおいては、熱伝達ビア１９上方の金属配線１５の両側に空所ＶＣが形成され、熱流の側方への拡散が抑制され、熱伝達ビア１９と金属配線１５との熱的結合が促進される構造となっている。図１Ｂに示す熱電素子１２ｐ、１２ｎは両側方に空所ＶＣが形成され、熱電パターンから側方への熱拡散を抑制した構造となっている。熱電パターン中には温度勾配が形成される。

上記記載に例示した材料、数値を用いて伝熱シミュレーションを行った。条件は、上下基板：厚さ２５μｍのポリイミドシート、ポリイミドの熱伝導率：約０．１７Ｗ／ｍＫ，上下基板に埋め込まれるＣｕ熱伝達ビアの寸法：直径４０μｍ、高さ２０μｍ、各熱電パターンの寸法：厚さ１μｍ、長さ２００μｍ、幅５０μｍ、ｐ型熱電パターン材料：クロメル、ｎ型熱電パターン材料：コンスタンタン等である。空所ＶＣの深さは１０μｍである。

図１に示す熱電デバイスの底面を、温度１００℃の熱源に密着させ、上面を外気（空気）に露出する。自然対流状態として１０Ｗ／ｍ^２Ｋの熱伝達係数、強制送風状態として１００Ｗ／ｍ^２Ｋの熱伝達係数を想定する。

図６Ａは、空所ＶＣが熱伝導性を有さないとした場合、自然対流状態と強制送風状態において、空所ＶＣを形成することにより、上下熱伝達ビアが露出する、上面−底面間に生じる温度差がどの程度変化するかを計算した結果を示すグラフである。いずれの場合にも、生じる温度差は、空所ＶＣを形成することにより１．６倍以上となる。発電量は、温度差の２乗に比例するので、２．５倍以上となる。

図６Ｂは、空所ＶＣが空気で満たされ、相応する熱伝導率を有する場合、空所ＶＣの深さを変えた時に生じる温度差を算出した結果を示す。空所ＶＣ内の空気は乾燥しており、０．０２４１Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するとした。空所ＶＣ内を真空にした場合も合わせて示す。幅５０μｍ程度の空所は、熱伝導以外の対流、熱輻射による熱の移動はほぼゼロなので、熱伝導のみを考慮した。真空では熱伝導が生じないので、深さに関係なく、温度差は約１．８Ｋとなった。

空気の場合、温度差は、深さゼロ（空所がない従来構造の場合）で約１．１Ｋであり、空所ＶＣの深さ１μｍまで比較的急激に増加し、その後深さを増加していくとほぼリニアに増加する。厚さ２５μｍのポリイミドシートを用いる場合、強度を確保するためには、深さ１２μｍ以下、例えば深さ１０μｍの空所ＶＣを採用するのが好ましいであろうと既述した。深さ１０μｍ、１２μｍで、温度差は約１．４３Ｋ，約１．５Ｋとなる。真空の場合の温度差１．８Ｋと比較すれば小さい温度差であるが、空所ＶＣのない場合の温度差１．１Ｋと比較すれば十分増大された温度差と言えよう。

なお、空所ＶＣ内を真空に維持できれば、断熱性は格段に向上する。空所ＶＣを真空状態に維持できる構造は、極めて好ましい。真空状態でなく、減圧状態であっても、断熱性は向上する。大気圧、もしくは減圧状態の場合、望ましくは熱伝導性の悪い気体、例えばアルゴン、クリプトン、キセノン等のガスが封入されているのが好ましい。これらの気体であれば、空気よりも断熱性が高く、デバイスの性能向上に寄与する。

図７Ａ，７Ｂは、フレキシブルなシート状熱電デバイスの応用例を示す。図７Ａは、パイプ状配管４１に、熱電デバイス、センサ、無線モジュールを含むモニタ４２を装着した状態を示す。モニタ４２は１対のポリイミドシートの間に発電部、センサ部、通信部を挟んで形成されている。発電部に上述の実施例が用いられ、センサ部、通信部の電力を供給する。

図７Ｂは、例えば腕時計のように人間のリスト５１に装着し、熱電デバイス５２、例えば脈拍測定などの血液に冠するセンサ、発振デバイスを含むモニタ５３を有する。熱電デバイス５２は体温と外気温との温度差で発電する。直列接続する熱電素子数を多くすることにより、起電力を確保する。

図８Ａ，８Ｂ，８Ｃは、変形例を示す概略断面図である。

図８Ａは、熱電デバイスが曲げられる状態を示す。空所ＶＣにおいて、上面と下面とが接触すると熱流遮蔽効果が大幅に低下する。曲率半径ｒで曲げられて、長さ２Ｌ，高さｄの空所ＶＣの上面と下面とが接触する時、
（ｒ^２＋Ｌ^２） ＝ （ｒ＋ｄ）^２
ｄ ＝ ｛（ｒ^２＋Ｌ^２）^１／２−ｒ｝
が成立する。
ｄ ＞ ｛（ｒ^２＋Ｌ^２）^１／２−ｒ｝
であれば、上面と下面は接触しない。

図８Ｂは、空所ＶＣに詰物ＦＬを充填した構成である。空所ＶＣが何もない場所でなく、詰物がＦＬが充填された空間であれば、上面と下面の接触は回避できる。詰物ＦＬとしては、発泡剤、発砲ゴム、珪酸カルシウム等の断熱材材料を用いることができる。これらの材料は、例えばポリイミド等の基板材料より熱伝導率が低く、空所ＶＣに詰めることにより、機械的強度を増大しつつ、断熱性を確保する。

図８Ｃは、下側基板に空所ＶＣ１を形成するのみでなく、上側基板３０にも空所ＶＣ２を形成する構成を示す。熱の拡散をより抑制することができる。但し、上側基板３０の空所ＶＣ２は、マスクを形成して、エッチングすることで形成する。

以上実施例に沿って、本発明を説明したが、これらは制限的意味を有さない。例示した材料、プロセス、数値は限定的なものではない。

フレキシブルな基板を形成する材料としてポリイミドを例示したが、同様に柔軟性を有する有機樹脂系材料を広く用いることができる。例えば、ポリイミド、カプトン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリサルフォン（ＰＳＦ），ポリエーテルエチルケトン（ＰＥＥＫ），ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）等から条件に適合するものを選択できる。第１の基板と第２の基板の材料を異ならせることもできる。

熱電材料としてクロメルとコンスタンタンを例示したが、これに限るものではない。例えば、熱電材料として、（ａ）ドーズによりｎ型にもｐ型にもなる、Ｂｉ−Ｓｂ系材料、Ｂｉ−Ｔｅ系材料、ＰｂＴｅ系材料、Ｓｉ−Ｇｅ系材料、β−ＦｅＳｉ等、（ｂ）ｎ型の材料、Ｃａ_０．９Ｌａ_０．１ＭｎＯ_３，ＭｇＳｉ等、（ｃ）ｐ型の材料、炭化硼素（Ｂ_４Ｃ系材料）、Ｃａ_３Ｃｏ_４Ｏ_９，Ｐ３ＨＴ（poly 3-hexylthiophene）等を用いることもできる。

成膜プロセスとしてスパッタリングを記載したが、これに限るものではない。蒸着、化学気相堆積（ＣＶＤ）、メッキ法などを用いることもできる。金属配線としてＣｕを用いる場合を記載したが、ＡｇやＡｌ、これらの合金等を用いてもよい。熱伝達ビアをＣｕで構成する場合を記載したが、Ａｌ，Ａｇ、Ｓｎを含む半田材料等を用いることもできる。

その他、種々の変形、置換、改良、組み合わせ、等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０ 下側基板、
１２ 熱電素子、
１２ｐ ｐ型熱電素子(パターン)、
１２ｎ ｎ型熱電素子(パターン)、
１５ 金属配線、
１６，１７ リード線、
１９ (下側基板の）熱伝達ビア、
２１，２３ メタルマスク、
３０ 上側基板、
３５ (上側基板の）熱伝達ビア、
ＶＣ 窪み、空所、
ＶＣ１ (下側基板の）窪み、空所、
ＶＣ２ (上側基板の）窪み、空所、
４１ 配管、
４２ モニタ、
５１ リスト、
５２ 熱電デバイス、
５３ モニタ、
ＦＬ 詰物、

Claims (10)

1. 第１のシート状基板と、
   前記第１のシート状基板の表面に配置され、直列に接続された複数の熱電素子と、
   前記複数の熱電素子を覆って、前記第１のシート状基板に結合された第２のシート状基板と、
   前記複数の熱電素子の接続部の位置において、交互に前記第１のシート状基板と前記第２のシート状基板に埋め込まれた熱伝達部材と、
   前記第１のシート状基板において、前記直列に接続された複数の熱電素子に沿うように、その側方に形成された空所と、
   を有する熱電デバイス。
2. 前記第１のシート状基板と前記第２のシート状基板は、フレキシブルな有機シートで形成されている請求項１に記載の熱電デバイス。
3. 前記直列に接続された複数の熱電素子は、ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子とが交互に接続されたものである請求項１または２に記載の熱電デバイス。
4. 前記空所は、前記第１のシート状基板の平面視において、前記直列に接続された複数の熱電素子以外の領域を占有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電デバイス。
5. 前記空所内に前記第１のシート状基板より熱伝導率の低い材料の詰物が充填されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電デバイス。
6. 第１のシート状基板の表面に、直列に接続された複数の熱電素子を形成し、
   前記直列に接続された複数の熱電素子をマスクとして、前記第１のシート状基板をエッチングして空所を形成し、
   前記直列に接続された複数の熱電素子を覆って、前記第１のシート状基板上に、第２のシート状基板を結合する、
   熱電デバイスの製造方法であって、前記第１のシート状基板、前記第２のシート状基板には、前記直列に接続された複数の熱電素子の接続部の位置において、交互に前記第１のシート状基板と前記第２のシート状基板に熱伝達部材が埋め込まれている、熱電デバイスの製造方法。
7. 前記直列に接続された複数の熱電素子を形成する際、ｐ型熱電材料のパターン、ｎ型熱電材料のパターン、金属配線のパターンを別個の工程で作成する請求項６記載の熱電デバイスの製造方法。
8. 前記ｐ型熱電材料のパターン、ｎ型熱電材料のパターン、金属配線のパターンを別個の工程で作成する際、メタルマスクを用いる請求項７に記載の熱電デバイスの製造方法。
9. 前記第１のシート状基板が有機樹脂の基板であり、前記第１のシート状基板をエッチングする際、反応性イオンエッチングを用いる請求項６〜８のいずれか１項に記載の熱電デバイスの製造方法。
10. 前記第２のシート状基板を結合する前に、前記第１のシート状基板の前記空所に、前記第１のシート状基板より熱伝導率の低い詰物を充填する請求項６〜９のいずれか１項に記載の熱電デバイスの製造方法。

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