JPH06338636A - Manufacture of thermoelectric generating element - Google Patents

Manufacture of thermoelectric generating element

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JPH06338636A
JPH06338636A JP5284134A JP28413493A JPH06338636A JP H06338636 A JPH06338636 A JP H06338636A JP 5284134 A JP5284134 A JP 5284134A JP 28413493 A JP28413493 A JP 28413493A JP H06338636 A JPH06338636 A JP H06338636A
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thermoelectric
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metal film
film electrode
forming
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Shigeru Watanabe
渡辺  滋
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Abstract

PURPOSE:To provide a method of manufacturing a thermoelectric generating element in which a multitude of thermoplastic couples which are microscopic in size and cannot be fabricated by a conventional machining method are integrated on a narrow region, so as to develop a generating element usable for a small-sized electronic device such as a wrist watch. CONSTITUTION:A multitude of microscopic holes are opened in a substrate 10, such as a silicon wafer and a photosensitive ceramic substrate, using an anisotropic etching technique, two kinds of first and second thermoelectric materials 50 and 51 are formed in the holes by a plating method using first and second metal film electrodes 30 and 21, the two kinds of the thermoelectric materials adjacent to each other are connected to each other, a multitude of thermoelectric couples 70 are formed and moreover, a thermoelectric element is formed by connecting the thermoelectric couples in series. Thereby, the multitude of the microscopic thermoelectric couples can be integrated on a narrow region and a small-sized thermoelectric generating element, whose integration density and output density are improved and higher than those of a conventional thermoelectric generating element, can be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱電材料を用いた熱電
型発電素子の製造方法に関し、とくに基板の微細加工技
術と熱電材料のメッキ技術を組み合わせた発電素子の製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thermoelectric power generating element using a thermoelectric material, and more particularly to a method of manufacturing a power generating element combining a substrate microfabrication technique and a thermoelectric material plating technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱電対はその両端に温度差を与えること
で、電圧を発生する。この電圧を電気エネルギーとして
利用しようとするのが熱電発電である。
2. Description of the Related Art Thermocouples generate a voltage by applying a temperature difference across their ends. Thermoelectric power generation attempts to utilize this voltage as electric energy.

【0003】熱電発電は熱エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換できる方法として、廃熱の利用などを含め、
熱エネルギーの有効な利用法として非常に注目されてい
る。
Thermoelectric power generation is a method of directly converting thermal energy into electric energy, including the use of waste heat.
It has received a great deal of attention as an effective use of heat energy.

【0004】さらに、構造が簡単なため他の発電機に比
べて微小化に有利なことや、さらには酸化還元電池のよ
うに消耗せず、電解液の漏洩の問題もないことから、腕
時計のような携帯用電子機器への応用が注目されてい
る。
Further, since the structure is simple, it is advantageous in miniaturization as compared with other generators, and it does not wear out like an oxidation-reduction battery, and there is no problem of electrolyte leakage. The application to such portable electronic devices is drawing attention.

【0005】熱電発電素子の一般的構造を図5の斜視図
に示す。全体として板状の構造を持つ熱発電素子の中
は、p型およびn型の熱電材料を用いた熱電対70が数
多く並べられ直列に接続されている。
The general structure of a thermoelectric power generating element is shown in the perspective view of FIG. In the thermoelectric generator having a plate-like structure as a whole, many thermocouples 70 using p-type and n-type thermoelectric materials are arranged and connected in series.

【0006】熱電対70の温接点71および冷接点72
は、板状の熱発電素子の表と裏の部分に位置しており、
表裏の温度差によって発電がなされることになる。
A hot junction 71 and a cold junction 72 of the thermocouple 70.
Are located on the front and back of the plate-shaped thermoelectric generator,
Power is generated by the temperature difference between the front and back.

【0007】ところで、多くの研究が行われ性能指数も
高いBiTe系のものでも、現状での出力電圧は、1対
あたり400μV/℃ほどである。
By the way, even in the case of the BiTe system, which has undergone a lot of research and has a high figure of merit, the current output voltage is about 400 μV / ° C. per pair.

【0008】携帯用電子機器への応用を考えると、使用
は室温近辺であるため、あまり温度差は期待できない。
すなわち、仮に5℃の温度差が得られたとしても1Vの
電圧を得るためには、500対の熱電対が必要である。
Considering the application to a portable electronic device, since it is used near room temperature, a temperature difference cannot be expected so much.
That is, even if a temperature difference of 5 ° C. is obtained, 500 thermocouples are required to obtain a voltage of 1V.

【0009】発電素子を大型化すれば問題はないが、5
00対の熱電対をボタン電池ほどの大きさ、たとえば1
cm角の中に集積化することは非常に難しい問題であ
る。
There is no problem if the power generating element is increased in size.
00 thermocouples as big as button batteries, eg 1
Integration in the cm square is a very difficult problem.

【0010】現在熱電発電に用いる熱電材料は、焼結法
により作製したものが主である。これを熱電対として一
本ずつ切断加工し、接合して行く方法もあるが、さらに
進んだ方法としては、たとえば特開昭63−20880
号公報に開示されている製造方法がある。
Thermoelectric materials currently used for thermoelectric power generation are mainly produced by a sintering method. There is also a method of cutting and joining them one by one as thermocouples, and a more advanced method is, for example, JP-A-63-20880.
There is a manufacturing method disclosed in the publication.

【0011】この公報に記載の製造方法は、p型および
n型の焼結材料の薄板を作成し、絶縁材料を用いて張り
合わせ、さらに薄く切断加工し、溝を入れて行くという
方法である。
The manufacturing method described in this publication is a method in which thin plates of p-type and n-type sintered materials are prepared, laminated with an insulating material, further thinly cut, and grooves are formed.

【0012】これらの方法は機械加工に頼るものであ
り、その微小領域での加工には限りがある。さらに、焼
結の熱電材料は非常に脆いものが多いため、切断のみな
らず切断後の取扱いも非常に注意が必要であり、作製歩
留まりはおのずと低下してしまう。
[0012] These methods rely on mechanical processing, and the processing in the minute area is limited. Further, since most of the sintered thermoelectric materials are very brittle, it is necessary to take great care not only in cutting but also in handling after cutting, which naturally lowers the production yield.

【0013】これらから、機械加工を用いた従来法で
は、せいぜい厚さおよび幅寸法などで1mmほどの材料
を扱うのが常識的な限界と考えられ、1cm角に素子と
して作り込んだとしてもその対数は50対にしかならな
い。
From these facts, in the conventional method using machining, it is considered that it is a common sense to handle a material having a thickness and a width of about 1 mm at most. The logarithm is only 50 pairs.

【0014】また別な方法として、真空蒸着法などの被
膜形成技術を用いて、薄膜として熱電材料を作製し、そ
れをエッチング法で微細化して小さな熱電対を作って行
く方法も考えられる。
As another method, a method of forming a thermoelectric material as a thin film by using a film forming technique such as a vacuum vapor deposition method and then miniaturizing it by an etching method to form a small thermocouple is conceivable.

【0015】確かにこの方法では小さな対を作ることは
容易であるが、平面状に並べるだけであるから結局は多
くの対を集積化するのは難しく、また温接点と冷接点の
配置が難しい。またさらに薄膜であるが故に、抵抗値が
高くなり電流値が下がり効率が低下する。
Although it is easy to make small pairs by this method, it is difficult to integrate many pairs in the end because they are arranged in a plane, and it is difficult to arrange hot junctions and cold junctions. . Further, since it is a thin film, the resistance value increases, the current value decreases, and the efficiency decreases.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の機
械加工法、あるいは真空蒸着膜をエッチングする方法は
ともに、微小な領域に多くの熱電対を集積化して作り込
み熱電発電素子を作製するのは難しい。つまり従来の製
造方法では対数が増やせないため、充分な出力を有した
小さな発電素子を作り上げることは不可能である。
As described above, both the conventional machining method and the method for etching a vacuum deposited film produce a thermoelectric power generating element by integrating many thermocouples in a minute area. Is difficult. That is, since the logarithm cannot be increased by the conventional manufacturing method, it is impossible to make a small power generating element having a sufficient output.

【0017】そこで本発明の目的は上記の問題を解決
し、小さくとも発電機として充分な出力が得られる熱電
発電素子を作製するため、微小領域に多数の熱電対を集
積化することができる、たとえば1cm角の中に500
以上の対が形成できる熱電発電素子の製造方法を提供す
ることにある。
Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to manufacture a thermoelectric power generation element which can obtain a sufficient output as a power generator even if it is small, so that a large number of thermocouples can be integrated in a minute area. For example, 500 in 1 cm square
It is to provide a method for manufacturing a thermoelectric power generation element capable of forming the above pairs.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明においては、下記に記載した製造方法を採用す
る。
In order to achieve the above object, the present invention employs the manufacturing method described below.

【0019】本発明の熱電発電素子の製造方法は、基板
の基板おもて面から基板裏面まで貫通する第1の孔をエ
ッチングにより形成する工程と、基板裏面に形成した第
1の金属膜電極を用いて第1の孔を満たすように第1の
熱電材料からなる第1の熱電体をメッキ法により形成す
る工程と、第1の孔と交互に並び基板全体としては第1
の孔とマトリクス状に配列するよう基板裏面から基板お
もて面まで貫通する第2の孔をエッチングにより形成す
る工程と、基板おもて面に形成した第2の金属膜電極を
用いて第2の孔を満たすように第2の熱電材料からなる
第2の熱電体をメッキ法により形成する工程と、第2の
金属膜電極をパターニングすることで相隣る第1の熱電
体と第2の熱電体とを接続して温接点を形成すると共に
多数の熱電対を作製し、新しく基板裏面に形成した第3
の金属膜電極をパターニングすることにより冷接点を形
成してすべての熱電対を直列に接続したのち、基板裏面
には金属板からなる基台をすべての熱電対の冷接点と接
触するように張り付ける工程とを有することを特徴とす
る。
The method of manufacturing a thermoelectric power generating element of the present invention comprises a step of etching a first hole penetrating from the front surface of the substrate to the back surface of the substrate, and a first metal film electrode formed on the back surface of the substrate. Forming a first thermoelectric body made of a first thermoelectric material by a plating method so as to fill the first hole by using the method described above;
Of the second metal film electrode formed on the front surface of the substrate by etching, forming a second hole penetrating from the back surface of the substrate to the front surface of the substrate so as to be arranged in a matrix with the holes of Forming a second thermoelectric body made of a second thermoelectric material so as to fill the second hole by a plating method; and patterning the second metal film electrode to make the first thermoelectric body and the second thermoelectric body adjacent to each other. The third thermocouple was formed on the back side of the substrate by forming a hot junction by connecting the thermoelectric body of
After forming cold junctions by patterning the metal film electrodes of, and connecting all the thermocouples in series, a base made of a metal plate is attached to the back surface of the substrate so as to contact the cold junctions of all the thermocouples. It has a process of

【0020】本発明の熱電発電素子の製造方法は、基板
の裏面に各々が交互に配列した第1の金属膜電極および
第2の金属膜電極を形成する工程と、基板おもて面から
基板裏面まで貫通するメッキ孔をエッチングにより形成
する工程と、第1の金属膜電極を用いてメッキ孔の中で
半数のメッキ孔を満たすように第1の熱電材料からなる
第1の熱電体をメッキ法により形成する工程と、第2の
金属膜電極を用いて第1の熱電体と交互に並び基板全体
としては第1の熱電体とマトリクス状に配列するよう残
りの半数のメッキ孔を満たすように第2の熱電材料から
なる第2の熱電体をメッキ法により形成する工程と、新
しく基板おもて面および基板裏面に形成した金属膜をパ
ターニングし、相隣る第1の熱電体と第2の熱電体とを
接続して基板おもて面に温接点および基板裏面には冷接
点を形成することですべての熱電対を直列に接続した
後、基板裏面には金属板からなる基台をすべての熱電対
の冷接点と接触するように張り付ける工程とを有するこ
とを特徴とする。
The method of manufacturing a thermoelectric power generating element according to the present invention comprises the steps of forming first metal film electrodes and second metal film electrodes, which are alternately arranged on the back surface of the substrate, and from the front surface of the substrate to the substrate. Forming a plating hole penetrating to the back surface by etching, and plating a first thermoelectric material made of a first thermoelectric material so as to fill half of the plating hole using the first metal film electrode And a second metal film electrode is used to alternately line up with the first thermoelectric body so that the whole substrate is arranged in a matrix with the first thermoelectric body so that the remaining half of the plating holes are filled. And a step of forming a second thermoelectric body made of a second thermoelectric material by a plating method, and patterning a metal film newly formed on the front surface and the back surface of the substrate, and The main part of the board is connected to the thermoelectric body of 2. After connecting all the thermocouples in series by forming hot junctions on the surface and cold junctions on the backside of the board, make sure that the base plate made of a metal plate on the backside of the board contacts the cold junctions of all thermocouples. And a step of pasting.

【0021】[0021]

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例における熱
電発電素子の製造方法を詳しく説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a thermoelectric power generating element in an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0022】[0022]

【実施例1】本発明の第1の実施例を図1(a)〜
(h)を用いて説明する。図1は、本発明の熱電発電素
子の製造方法の要部断面図である。
Embodiment 1 A first embodiment of the present invention is shown in FIGS.
An explanation will be given using (h). FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a method for manufacturing a thermoelectric power generation element according to the present invention.

【0023】作製には(100)配向の約200μmの
厚さを持ち、両面研磨された低ドープシリコンウエハー
を基板10として用いる。
For manufacturing, a low-doped silicon wafer having a (100) orientation and a thickness of about 200 μm and having both sides polished is used as the substrate 10.

【0024】まず図1(a)に示すように、基板おもて
面11に、約500nmの膜厚を有する金(Au)膜を
真空蒸着法により形成する。その後、フォトレジストを
用いて、金膜上の全面に方形のパターンを、所定の大き
さと間隔をもって多数形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a gold (Au) film having a film thickness of about 500 nm is formed on the front surface 11 of the substrate by a vacuum evaporation method. After that, a large number of rectangular patterns are formed on the entire surface of the gold film with a predetermined size and intervals using a photoresist.

【0025】このフォトレジストパターン(図示せず)
をエッチングのマスクとして利用して、図1(a)に示
したように金膜をエッチングし、フォトレジストと同じ
パターン形状の第1のマスク20を作製する。
This photoresist pattern (not shown)
Is used as an etching mask to etch the gold film as shown in FIG. 1A to form a first mask 20 having the same pattern shape as the photoresist.

【0026】このとき第1のマスク20を形成するため
の金膜のエッチングには、ヨウ素とヨウ化カリウムの混
合水溶液(今後、ヨウ素ヨウ化カリ液と記す)をエッチ
ャントとして用いる。その後、フォトレジストは専用の
剥離液で剥離除去する。
At this time, for etching the gold film for forming the first mask 20, a mixed aqueous solution of iodine and potassium iodide (hereinafter referred to as potassium iodine iodide solution) is used as an etchant. After that, the photoresist is stripped and removed with a dedicated stripping solution.

【0027】さらに引き続き基板裏面12にも約500
nmの膜厚の金膜を真空蒸着法により形成し、第1の金
属膜電極30を作製する。また第1の金属膜電極30の
上には、保護のためのテフロン系の高分子膜(図示せ
ず)をスピンコーティング法により形成しておく。
Continuing on, the back surface 12 of the substrate also has about 500
A gold film having a thickness of nm is formed by a vacuum vapor deposition method, and the first metal film electrode 30 is manufactured. A Teflon-based polymer film (not shown) for protection is formed on the first metal film electrode 30 by spin coating.

【0028】作製した第1のマスク20はエッチング用
のマスクとして用い、図1(b)に示すように、基板1
0の露出した部分のシリコンウエハーをエッチング法に
より取り除き、第1の孔40を形成する。
The manufactured first mask 20 is used as a mask for etching, and as shown in FIG.
The exposed silicon wafer of 0 is removed by an etching method to form a first hole 40.

【0029】基板10のエッチングには水酸化カリウム
(KOH)水溶液、あるいはヒドラジン系水溶液などの
強アルカリ水溶液を用てエッチングする、いわゆる異方
性エッチング法を採用している。
The substrate 10 is etched by a so-called anisotropic etching method in which a strong alkaline aqueous solution such as a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution or a hydrazine-based aqueous solution is used for etching.

【0030】基板10として(100)配向のシリコン
ウエハーを用いると、エッチング断面には(111)面
が現れて、断面形状は直線的にエッチングされ、その角
度は常に約54゜であり再現性がよい。
When a (100) -oriented silicon wafer is used as the substrate 10, a (111) plane appears in the etching cross section and the cross-sectional shape is linearly etched, and the angle is always about 54 °, and the reproducibility is high. Good.

【0031】エッチングは基板10を貫通するまで、つ
まりは基板裏面12の金膜の第1の金属膜電極30が現
れるまで行う。この場合、金膜はエッチャントに不溶で
あるため基板裏面12に残る。
The etching is performed until it penetrates the substrate 10, that is, until the first metal film electrode 30 of the gold film on the back surface 12 of the substrate appears. In this case, since the gold film is insoluble in the etchant, it remains on the back surface 12 of the substrate.

【0032】つづいて、図1(c)に示すように第1の
孔40の中にメッキ法を用いて第1の熱電材料により満
たし、第1の熱電体50を作製する。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, the first thermoelectric material 50 is manufactured by filling the first holes 40 with a first thermoelectric material by using a plating method.

【0033】第1の熱電体50はn型半導体であるBi
TeSe合金を材料として用いる。電解液としては、B
i(NO3 )、TeO2 、SeO2 を含む酸性溶液を用
いている。
The first thermoelectric body 50 is Bi, which is an n-type semiconductor.
TeSe alloy is used as the material. As the electrolyte, B
An acidic solution containing i (NO 3 ), TeO 2 , and SeO 2 is used.

【0034】基板裏面12の第1の金属膜電極30をカ
ソードとし、アノードにはPt板を用いて両電極間に一
定電圧を印加する。0.5V近辺の電圧印加でBiTe
Se合金が第1の金属膜電極30上に析出される。
The first metal film electrode 30 on the back surface 12 of the substrate is used as a cathode, and a Pt plate is used as an anode, and a constant voltage is applied between both electrodes. BiTe by applying a voltage around 0.5V
The Se alloy is deposited on the first metal film electrode 30.

【0035】この場合、第1の金属膜電極30の外面は
先に述べたように高分子膜で保護されているため、Bi
TeSe合金は第1の孔40の中にのみ析出し第1の熱
電体50とすることができる。
In this case, since the outer surface of the first metal film electrode 30 is protected by the polymer film as described above, Bi
The TeSe alloy can be deposited only in the first holes 40 to form the first thermoelectric body 50.

【0036】また、シリコンウエハーは露出しているが
不純物ドープ量が低いものを用いているため、金膜と比
べてはるかに抵抗値は高く、漏洩電流は流れない。
Further, since the silicon wafer which is exposed but has a low impurity doping amount is used, the resistance value is much higher than that of the gold film and no leakage current flows.

【0037】メッキ法において、析出量は電解時の消費
電流から計算される電荷量で決まるため、電荷量の測定
によって毎回、第1の孔40の深さ分だけの析出で停止
させることは容易である。
In the plating method, since the amount of deposition is determined by the amount of charge calculated from the current consumption during electrolysis, it is easy to stop the deposition by the depth of the first hole 40 each time by measuring the amount of charge. Is.

【0038】また、電解液中のBi、Te、Seのイオ
ン濃度、あるいは印加電圧を変えることで、合金組成は
変化させることができ、これらの条件設定によって必要
な出力電圧あるいは抵抗値の材料を選択する。
Further, the alloy composition can be changed by changing the ion concentration of Bi, Te, Se in the electrolytic solution or the applied voltage, and the material having the required output voltage or resistance value can be selected by setting these conditions. select.

【0039】そして第1の熱電体50を形成するための
メッキ終了後、高分子膜はトルエンなどの有機溶媒によ
って剥離除去する。
After the plating for forming the first thermoelectric body 50 is completed, the polymer film is peeled and removed with an organic solvent such as toluene.

【0040】つぎに図1(d)に示すように、基板おも
て面11には新たに金膜を真空蒸着法で500nmの膜
厚で形成し、第2の金属膜電極21とする。
Next, as shown in FIG. 1 (d), a gold film is newly formed on the front surface 11 of the substrate to a thickness of 500 nm by the vacuum deposition method to form the second metal film electrode 21.

【0041】この場合、第1のマスク20として使用し
た金膜は、あらかじめヨウ素ヨウ化カリ液にてエッチン
グ除去しておくが、残しておいても問題はない。またこ
こでも第2の金属膜電極21の上面には保護のためのテ
フロン系の高分子膜(図示せず)をスピンコート法によ
り形成しておく。
In this case, the gold film used as the first mask 20 is removed by etching with potassium iodine iodide solution in advance, but there is no problem if it is left. Also here, a Teflon-based polymer film (not shown) for protection is formed on the upper surface of the second metal film electrode 21 by spin coating.

【0042】そして、基板裏面12にある第1の金属膜
電極30は、第1のマスク20の作製で述べたように、
フォトレジストをエッチング用のマスクとして使用し、
ヨウ素ヨウ化カリ液を用いたエッチング法により所定の
形状にパターン化し、第2のマスク31を形成する。
Then, the first metal film electrode 30 on the rear surface 12 of the substrate is, as described in the manufacture of the first mask 20,
Use the photoresist as a mask for etching,
The second mask 31 is formed by patterning into a predetermined shape by an etching method using a potassium iodine iodide solution.

【0043】第2のマスク31は、やはり残存している
基板10のシリコンウエハーのエッチング用マスクとし
て使用し、第1の孔40を形成する場合と同じ方法によ
り、図1(e)に示したような第2の孔41を形成す
る。
The second mask 31 is also used as an etching mask for the silicon wafer of the remaining substrate 10, and the same method as that for forming the first hole 40 is shown in FIG. 1 (e). Such a second hole 41 is formed.

【0044】すなわちKOH水溶液、あるいはヒドラジ
ン系水溶液など強アルカリ水溶液を用いてエッチングす
る、いわゆる異方性エッチング法を採用し、基板10を
貫通するまで、つまりは基板おもて面11の金膜の第2
の金属膜電極21が現れるまでエッチングを行う。
That is, a so-called anisotropic etching method, in which a strong alkaline aqueous solution such as a KOH aqueous solution or a hydrazine-based aqueous solution is used for etching, is used to penetrate the substrate 10, that is, the gold film on the front surface 11 of the substrate. Second
Etching is performed until the metal film electrode 21 of 1.

【0045】この場合、第2のマスク31は先に述べた
パターニングの過程において、第2のマスク31が接し
ている第1の熱電体50の大きさよりも多少広く形成し
ている。このため、第2の孔41と第1の熱電体50と
の間には、若干の基板10材料のシリコン層が残ってお
り、両者は空間的に連続された部分はない。
In this case, the second mask 31 is formed to be slightly larger than the size of the first thermoelectric body 50 in contact with the second mask 31 in the patterning process described above. Therefore, some silicon layer of the material of the substrate 10 remains between the second hole 41 and the first thermoelectric body 50, and there is no spatially continuous portion between them.

【0046】このシリコン層を残すのは、後で説明する
工程で、第2の孔41の中に形成される第2の熱電体5
1と第1の熱電体50とが接触して、電気的に短絡する
のを防ぐためである。
The remaining of the silicon layer is the step described later, and the second thermoelectric body 5 formed in the second hole 41 is left.
This is to prevent the first thermoelectric body 50 from coming into contact with each other and electrically short-circuiting.

【0047】つづいて図1(f)に示すように、第2の
孔41の中にもメッキ法を用い第2の熱電材料により満
たし、第2の熱電体51を作製する。
Subsequently, as shown in FIG. 1F, the second thermoelectric material 51 is prepared by filling the second hole 41 with the second thermoelectric material by using the plating method.

【0048】すでに作製されている第1の熱電体50、
およびこの第2の熱電体51によって素子中の熱電対が
構成される。
The first thermoelectric body 50 already manufactured,
The second thermoelectric element 51 constitutes a thermocouple in the element.

【0049】第2の熱電体51としては、p型半導体で
あるBiSbTe合金を材料として用いる。そして、電
解液としては、Bi(NO3 )、SbCl3 、TeO2
を含む酸性溶液を用いる。
For the second thermoelectric element 51, a BiSbTe alloy which is a p-type semiconductor is used as a material. Then, as the electrolytic solution, Bi (NO 3 ), SbCl 3 , TeO 2 are used.
An acidic solution containing is used.

【0050】第1の熱電体50を作製するときと同様
に、今度は基板おもて面11に形成してある第2の金属
膜電極21をカソードとし、アノードにはPt板を用い
て両電極間に一定電圧を印加する。0.5V近辺の電圧
印加でBiSbTe合金が第2の金属膜電極21上に析
出され第2の熱電体51が作製される。
Similar to the case of manufacturing the first thermoelectric body 50, this time, the second metal film electrode 21 formed on the front surface 11 of the substrate is used as the cathode, and the Pt plate is used as the anode. A constant voltage is applied between the electrodes. The BiSbTe alloy is deposited on the second metal film electrode 21 by applying a voltage in the vicinity of 0.5 V, and the second thermoelectric body 51 is manufactured.

【0051】第2の金属膜電極21の外面は先に述べた
ように高分子膜でおおわれているため、第2の熱電体5
1は第2の孔41中にのみ析出し、やはり基板10の厚
さ分だけ析出させるよう、反応電荷量で制御する。
Since the outer surface of the second metal film electrode 21 is covered with the polymer film as described above, the second thermoelectric element 5
1 is deposited only in the second hole 41, and is also controlled by the reaction charge amount so as to be deposited only in the thickness of the substrate 10.

【0052】また、析出物の電気特性は、メッキ浴組
成、電解電圧などを変えることで制御する。そしてメッ
キ処理後、高分子膜はトルエンなどの有機溶媒によって
剥離除去する。
The electrical characteristics of the deposits are controlled by changing the plating bath composition, electrolysis voltage, and the like. After the plating process, the polymer film is peeled and removed with an organic solvent such as toluene.

【0053】さらに新たに基板裏面12には、金膜を5
00nmの膜厚で真空蒸着法により形成し、第3の金属
膜電極32を作製する。第2のマスク31はエッチング
により溶解し、その後真空蒸着を行うが、残しておいて
も問題はない。
Furthermore, a gold film is newly formed on the back surface 12 of the substrate.
The third metal film electrode 32 is formed with a film thickness of 00 nm by a vacuum evaporation method. The second mask 31 is dissolved by etching and then vacuum deposition is performed, but there is no problem even if it is left.

【0054】そして、この基板裏面12の第3の金属膜
電極32、および基板おもて面11の第2の金属膜電極
21は、フォトレジストをエッチング用のマスクとして
使用し、ヨウ素ヨウ化カリ液を用いたエッチング法によ
りパターン化し、図1(g)に示すような、第1の熱電
体50および第2の熱電体51を交互に直列に接続する
電極とする。
Then, the third metal film electrode 32 on the back surface 12 of the substrate and the second metal film electrode 21 on the front surface 11 of the substrate use photoresist as a mask for etching, and potassium iodine iodide is used. Patterning is performed by an etching method using a liquid, and the first thermoelectric body 50 and the second thermoelectric body 51 are alternately connected in series as shown in FIG.

【0055】図1においては横方向の断面図が示されて
いるが、実際の素子は方形をしており、縦方向において
は方形の辺に最も近い熱電体同士がやはり第1の金属膜
電極30あるいは第2の金属膜電極21で接続され、全
体としてすべての熱電体が直列に接続されているように
する。
Although a horizontal cross-sectional view is shown in FIG. 1, the actual element has a rectangular shape, and the thermoelectric bodies closest to the sides of the square in the vertical direction are also the first metal film electrodes. 30 or the second metal film electrode 21 so that all the thermoelectric elements are connected in series as a whole.

【0056】そして直列に接続された熱電体の両端に位
置する金属膜電極は、出力を外部に取り出すための引き
出し用電極とする。その金属膜電極形状の一例を素子の
平面図である図2に示す。ちなみに図2に示した素子の
熱電対70は22対である。
The metal film electrodes located at both ends of the thermoelectric elements connected in series are used as extraction electrodes for extracting the output to the outside. An example of the shape of the metal film electrode is shown in FIG. 2, which is a plan view of the element. By the way, the number of thermocouples 70 of the element shown in FIG. 2 is 22 pairs.

【0057】最後に工程初期の基板10とほぼ同じ大き
さか、あるいはやや大きめの寸法を有する基台60を第
3の金属膜電極32に接着する。
Finally, a base 60 having a size that is substantially the same as or slightly larger than that of the substrate 10 at the beginning of the process is adhered to the third metal film electrode 32.

【0058】基台60は熱電導が良好なものとして、銅
板、アルミニウム板、ステンレス板など金属製のものを
用いる。
The base 60 is made of a metal such as a copper plate, an aluminum plate, and a stainless plate, which has good heat conductivity.

【0059】この場合、第3の金属膜電極32が短絡し
てしまわないように、基台60の表面を酸化させるか、
あるいは絶縁物を基台60または第3の金属膜電極32
にコーティングするか、あるいは絶縁性の接着剤を用い
ることなどにより、必ず第3の金属膜電極32と基台6
0との間に絶縁膜61が介在するようにする。
In this case, the surface of the base 60 is oxidized so that the third metal film electrode 32 is not short-circuited.
Alternatively, an insulator is used as the base 60 or the third metal film electrode 32.
The third metal film electrode 32 and the base 6 must be coated on the base plate 6 or by using an insulating adhesive.
The insulating film 61 is interposed between the insulating film 61 and 0.

【0060】さらに必要に応じて、残っている基板10
材料をエッチングにより溶解する。この処理により、全
体の熱伝導率を低下させることもできる。
Further, if necessary, the remaining substrate 10
The material is dissolved by etching. This treatment can also reduce the overall thermal conductivity.

【0061】上記の方法で作製する素子の一つとして、
台形をしたそれぞれの熱電体の底面の寸法が330μm
角であるものを作製するとする。このとき、台形の上面
寸法はおおよそ50μm角となる。
As one of the devices manufactured by the above method,
The bottom of each trapezoidal thermoelectric element has a dimension of 330 μm
Suppose you want to make something that is a corner. At this time, the top surface dimension of the trapezoid is about 50 μm square.

【0062】そして、第1の熱電体50と第2の熱電体
51間のスペース寸法を25μmとすると、1cm角の
基板内に横方向に23対の熱電対70が縦方向に28対
形成され、全体として644対が得られる。この素子は
裏表に5℃の温度差を与えることで1.2Vの出力が得
られる。
When the space size between the first thermoelectric element 50 and the second thermoelectric element 51 is 25 μm, 23 pairs of thermocouples 70 are formed in the lateral direction in a 1 cm square substrate and 28 pairs are formed in the vertical direction. , 644 pairs are obtained as a whole. This device can obtain an output of 1.2 V by applying a temperature difference of 5 ° C. to the front and back.

【0063】[0063]

【実施例2】本発明の第2の実施例における熱電発電素
子の製造方法を、図3および図4を用いて説明する。図
3(a)〜(g)は、本発明における第2の実施例の熱
電発電素子の製造方法を示す要部断面図であり、図4
は、本発明における第2の実施例の基板裏面12に形成
したメッキ用金属電極を示す平面図である。
[Embodiment 2] A method for manufacturing a thermoelectric power generating element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (g) are cross-sectional views of a main part showing a method for manufacturing a thermoelectric power generation element according to a second embodiment of the present invention, and
[FIG. 8] is a plan view showing a metal electrode for plating formed on the back surface 12 of the substrate according to the second embodiment of the present invention.

【0064】作製には(100)配向の約200μmの
厚さを持ち、両面研磨された低ドープシリコンウエハー
を基板10として用いる。
For fabrication, a low-doped silicon wafer having a (100) orientation and a thickness of about 200 μm and having both sides polished is used as the substrate 10.

【0065】まず図3(a)に示すように、基板おもて
面11に、約500nmの膜厚の金膜を真空蒸着法によ
り形成する。その後、フォトレジストをエッチング用の
マスク膜として用いて、金膜上の全面に方形のパターン
を、所定の大きさと間隔をもって多数形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a gold film having a thickness of about 500 nm is formed on the front surface 11 of the substrate by a vacuum evaporation method. After that, using the photoresist as a mask film for etching, a large number of square patterns are formed on the entire surface of the gold film with a predetermined size and intervals.

【0066】そしてこのフォトレジストパターンを利用
し、図3(a)に示したように金膜をヨウ素とヨウ化カ
リウムの混合水溶液(今後、ヨウ素ヨウ化カリ液と記
す)でエッチングし、フォトレジストと同じパターン形
状の第1のマスク20を作製する。その後、フォトレジ
ストは専用の剥離液で剥離除去する。
Then, using this photoresist pattern, the gold film was etched with a mixed aqueous solution of iodine and potassium iodide (hereinafter referred to as potassium iodine iodide solution) as shown in FIG. A first mask 20 having the same pattern shape as is produced. After that, the photoresist is stripped and removed with a dedicated stripping solution.

【0067】つぎに図3(b)に示すように、基板裏面
12にも同様に。約500nmの膜厚の金膜を真空蒸着
法により形成する。この金膜もフォトレジストおよびヨ
ウ素ヨウ化カリ液を用いた方法で、図3(b)および図
4に示したように2つの部分にエッチングパターン化
し、第1の金属膜電極30および第2の金属膜電極21
を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, the same applies to the back surface 12 of the substrate. A gold film having a thickness of about 500 nm is formed by a vacuum evaporation method. This gold film is also etched and patterned into two parts as shown in FIGS. 3B and 4 by a method using a photoresist and a potassium iodine iodide solution, and the first metal film electrode 30 and the second metal film electrode 30 are formed. Metal film electrode 21
To form.

【0068】この第1の金属膜電極30と第2の金属膜
電極21とはそれぞれパッド部33を有し、両者のパッ
ド部33は交互に配列する。
Each of the first metal film electrode 30 and the second metal film electrode 21 has a pad portion 33, and the pad portions 33 are alternately arranged.

【0069】またパッド部33の数および位置は、先に
説明した第1のマスク20で形成した方形パターンの数
および位置に一致している。
The number and positions of the pad portions 33 are the same as the number and positions of the rectangular patterns formed by the first mask 20 described above.

【0070】さらにこの後、基板裏面12の全面には、
保護のためのテフロン系の高分子膜(図示せず)をスピ
ンコート法により形成しておく。
After this, the entire back surface 12 of the substrate is
A Teflon-based polymer film (not shown) for protection is formed by spin coating.

【0071】先に作製した第1のマスク20はエッチン
グ用マスクとして用い、図3(c)に示すように、基板
10の露出した部分のシリコンをエッチング法により取
り除き、メッキ孔42を形成する。
The first mask 20 produced above is used as an etching mask, and as shown in FIG. 3C, the silicon of the exposed portion of the substrate 10 is removed by an etching method to form a plated hole 42.

【0072】この基板10のエッチングは実施例1と同
様にKOH水溶液、あるいはヒドラジン系水溶液などの
強アルカリ水溶液を利用する異方性エッチングを適用す
る。
For the etching of the substrate 10, anisotropic etching using a KOH aqueous solution or a strong alkaline aqueous solution such as a hydrazine-based aqueous solution is applied as in the first embodiment.

【0073】基板10のエッチングは、図3(c)に示
すように、基板10を貫通し、基板裏面12の第1の金
属膜電極30および第2の金属膜電極21が露出するま
で行う。
The substrate 10 is etched until it penetrates the substrate 10 and exposes the first metal film electrode 30 and the second metal film electrode 21 on the back surface 12 of the substrate, as shown in FIG. 3C.

【0074】つぎに図3(d)に示すように、メッキ孔
42の半数に相当する基板裏面12の第1の金属膜電極
30が露出しているメッキ孔42の中を、メッキ法を用
いて第1の熱電材料により満たし、第1の熱電体50を
作製する。
Next, as shown in FIG. 3D, a plating method is used in the plating holes 42 in which the first metal film electrodes 30 on the back surface 12 of the substrate corresponding to half of the plating holes 42 are exposed. And filled with the first thermoelectric material to prepare the first thermoelectric body 50.

【0075】第1の熱電体50はn型半導体であるBi
TeSe合金を材料として用いる。そして電解液として
は、Bi(NO3 )、TeO2 、SeO2 を含む酸性溶
液を用いる。
The first thermoelectric body 50 is an n-type semiconductor Bi.
TeSe alloy is used as the material. An acidic solution containing Bi (NO 3 ), TeO 2 , and SeO 2 is used as the electrolytic solution.

【0076】基板裏面12の第1の金属膜電極30をカ
ソードとし、アノードにはPt板を用いて両電極間に一
定電圧を印加する。0.5V近辺の電圧印加でBiTe
Se合金が第1の金属膜電極30上に析出される。
The first metal film electrode 30 on the rear surface 12 of the substrate is used as a cathode, and a Pt plate is used as an anode to apply a constant voltage between both electrodes. BiTe by applying a voltage around 0.5V
The Se alloy is deposited on the first metal film electrode 30.

【0077】この場合、第1の金属膜電極30の外面は
高分子膜であらかじめ覆ってあるため、BiTeSe合
金はメッキ孔42の中にのみ析出し、第1の熱電体50
とすることができる。
In this case, since the outer surface of the first metal film electrode 30 is previously covered with the polymer film, the BiTeSe alloy is deposited only in the plating hole 42, and the first thermoelectric element 50 is formed.
Can be

【0078】また、基板10のシリコンウエハーは露出
しているが不純物ドープ量が低いものを用いているた
め、金膜と比べてはるかに抵抗値は高く漏洩電流は流れ
ない。
Further, since the silicon wafer of the substrate 10 is exposed but has a low impurity doping amount, the resistance value is much higher than that of the gold film, and leakage current does not flow.

【0079】電解液中のBi、Te、Seのイオン濃
度、あるいは印加電圧を変えることで第1の熱電体50
の合金組成は変化させることができ、これらの条件設定
によって必要な出力電圧、あるいは抵抗値の材料を選択
できる。
By changing the ion concentration of Bi, Te, Se in the electrolytic solution or the applied voltage, the first thermoelectric element 50 can be produced.
The alloy composition of can be changed, and the material of the required output voltage or resistance value can be selected by setting these conditions.

【0080】つづいて図3(e)に示すように、残りの
メッキ孔42、つまり基板裏面12の第2の金属膜電極
21が露出しているメッキ孔42の中も、メッキ法を用
い第2の熱電材料により満たし、第2の熱電体51を作
製する。
Next, as shown in FIG. 3E, the remaining plating holes 42, that is, the plating holes 42 in which the second metal film electrodes 21 on the rear surface 12 of the substrate are exposed, are also formed by the plating method. The second thermoelectric body 51 is manufactured by filling the second thermoelectric material with the thermoelectric material of No. 2.

【0081】すでに作製されている第1の熱電体50、
およびこの第2の熱電体51は交互に形成され、全体と
してはマトリックス状に形成され、熱電対が構成され
る。
The first thermoelectric body 50 already manufactured,
And the second thermoelectric elements 51 are alternately formed, and are formed in a matrix as a whole to form a thermocouple.

【0082】第2の熱電体51はp型半導体であるBi
SbTe合金を材料として用いる。そして、電解液とし
ては、Bi(NO3 )、SbCl3 、TeO2 を含む酸
性溶液を用いる。
The second thermoelectric element 51 is a p-type semiconductor Bi.
SbTe alloy is used as a material. Then, an acidic solution containing Bi (NO 3 ), SbCl 3 , and TeO 2 is used as the electrolytic solution.

【0083】第1の熱電体50を作製するときと同様
に、今度は基板裏面12の第2の金属膜電極21をカソ
ードとし、アノードにはPt板を用いて両電極間に一定
電圧を印加する。0.5V近辺の電圧印加でBiSbT
e合金が第2の金属膜電極21上に析出し、第2の熱電
体51を作製することができる。
Similar to the case of manufacturing the first thermoelectric body 50, this time, the second metal film electrode 21 on the back surface 12 of the substrate is used as a cathode, and a Pt plate is used as an anode to apply a constant voltage between both electrodes. To do. BiSbT by applying a voltage around 0.5V
The e alloy is deposited on the second metal film electrode 21, and the second thermoelectric body 51 can be manufactured.

【0084】ここで第2の熱電体51は、基板10の厚
さ分だけ析出させるように反応電荷量で制御し、また析
出物の電気特性は、メッキ浴組成、電解電圧などを変え
ることで制御できる。
Here, the second thermoelectric body 51 is controlled by the reaction charge amount so as to deposit by the thickness of the substrate 10, and the electrical characteristics of the deposit can be changed by changing the composition of the plating bath, the electrolytic voltage and the like. You can control.

【0085】この第1の熱電体50と第2の熱電体51
とのメッキ工程の後、保護用の高分子膜はトルエンなど
の有機溶剤を用いて剥離除去する。
The first thermoelectric body 50 and the second thermoelectric body 51
After the plating step with and, the protective polymer film is peeled and removed using an organic solvent such as toluene.

【0086】さらに図3(f)に示すように、新たに基
板おもて面11および基板裏面12には、金膜を500
nmの膜厚で真空蒸着法により形成する。
Further, as shown in FIG. 3 (f), a gold film is newly formed on the front surface 11 and the back surface 12 of the substrate.
It is formed with a film thickness of nm by a vacuum evaporation method.

【0087】その後、フォトレジストをエッチング用の
マスクとして使用し、ヨウ素ヨウ化カリ液を用いたエッ
チング法により、それぞれ金膜をパターン化し、図3
(f)に示したように隣り合う第1の熱電体50と第2
の熱電体51とを接続し、基板おもて面11では温接点
71を形成し、基板裏面12では冷接点72をそれぞれ
形成する。
Then, using the photoresist as a mask for etching, the gold film was patterned by an etching method using a potassium iodine iodide solution.
As shown in (f), the first thermoelectric body 50 and the second thermoelectric body 50 adjacent to each other
The thermoelectric elements 51 are connected to form hot contacts 71 on the front surface 11 of the substrate and cold contacts 72 on the back surface 12 of the substrate.

【0088】そしてそれぞれの温接点71と冷接点72
とは、基板内のすべての熱電体において接続を行い、す
べての熱電体が直列に接続されるようにする。
Each of the hot junction 71 and the cold junction 72
Means that all thermoelectric bodies in the substrate are connected so that all thermoelectric bodies are connected in series.

【0089】ここで、第1のマスク20、第1の金属膜
電極30、および第2の金属膜電極21は真空蒸着に先
立ち溶解しておくが、残しておいても問題はない。
Here, the first mask 20, the first metal film electrode 30, and the second metal film electrode 21 are melted before the vacuum deposition, but there is no problem if they are left.

【0090】最後に工程初期の基板10とほぼ同じ大き
さか、あるいはやや大きめの寸法の基台60を冷接点7
2に接着する。
Finally, the cold junction 7 is installed on the base 60 having a size almost the same as or slightly larger than that of the substrate 10 at the beginning of the process.
Adhere to 2.

【0091】基台60は熱電導が良好なものとして、銅
板、アルミニウム板、ステンレス板など金属製のものを
用いる。
The base 60 is made of a metal such as a copper plate, an aluminum plate, and a stainless plate, which has good heat conductivity.

【0092】この場合、冷接点72が短絡してしまわな
いように基台60の表面を酸化させるか、あるいは絶縁
物を基台60または冷接点72にコーティングするか、
あるいは絶縁性の接着剤を用いることなどにより、必ず
冷接点72と基台60との間に絶縁膜61が介在するよ
うにする。
In this case, the surface of the base 60 is oxidized so that the cold junction 72 is not short-circuited, or an insulator is coated on the base 60 or the cold junction 72.
Alternatively, the insulating film 61 is always interposed between the cold junction 72 and the base 60 by using an insulating adhesive or the like.

【0093】さらに必要に応じて、残っている基板10
材料をエッチングにより溶解する。この処理により、全
体の熱伝導率を低下させることもできる。
Further, if necessary, the remaining substrate 10
The material is dissolved by etching. This treatment can also reduce the overall thermal conductivity.

【0094】上記の方法で作製する素子の一つとして、
台形をしたそれぞれの熱電体の底面寸法が300μm角
であるものを作製するとする。このとき、台形の上面寸
法はおおよそ27μm角となる。
As one of the devices manufactured by the above method,
It is assumed that each of the trapezoidal thermoelectric elements has a bottom surface dimension of 300 μm square. At this time, the top surface dimension of the trapezoid is about 27 μm square.

【0095】そして、第1の熱電体50と第2の熱電体
51間のスペース寸法を10μmとすると、1cm角の
基板内に横方向に16対の熱電対70が縦方向に32対
形成され、全体として512対が得られる。この素子は
裏表に5℃の温度差を与えることで1Vの出力が得られ
る。
When the space size between the first thermoelectric element 50 and the second thermoelectric element 51 is 10 μm, 16 pairs of thermocouples 70 are formed in the lateral direction in a 1 cm square substrate and 32 pairs are formed in the vertical direction. , 512 pairs are obtained as a whole. This device can obtain an output of 1 V by applying a temperature difference of 5 ° C. to the front and back.

【0096】以上、実施例1および実施例2においては
基板10材料として(100)配向のシリコンウエハー
を用いたが、(110)配向のシリコンウエハーを用い
ることもできる。
As described above, in the first and second embodiments, the (100) -oriented silicon wafer is used as the material of the substrate 10, but a (110) -oriented silicon wafer can also be used.

【0097】また、基板10材料としてシリコンウエハ
ーの代わりに、感光性セラミックスを用いることも可能
である。
It is also possible to use photosensitive ceramics as the material of the substrate 10 instead of the silicon wafer.

【0098】さらに、電極材料やマスク材料として金膜
のかわりにチタン(Ti)、ニッケル(Ni)、アルミ
ニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)などを用いる
ことが可能である。エッチング用のマスクとしてのみ用
いるのであれば、SiO2 膜あるいはSi34 膜も用
いることができる。
Further, titanium (Ti), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe) or the like can be used as the electrode material or the mask material instead of the gold film. If used only as a mask for etching, a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film can also be used.

【0099】そしてこれらの被膜の形成法も真空蒸着法
のみならず、スパッタリング法、イオンプレーティング
法、CVD法なども適用できる。さらに、熱電体として
は、メッキ可能な公知の材料がいずれも利用可能であ
る。
Further, not only the vacuum vapor deposition method but also the sputtering method, the ion plating method, the CVD method and the like can be applied to the method of forming these coatings. Furthermore, as the thermoelectric body, any known material that can be plated can be used.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上の説明からより明らかなように、本
発明によれば、フォトリソグラフィーとエッチング技術
による基板の微細加工と熱電材料のメッキ形成という方
法を組み合わせるという新しい方法で、狭い領域に微細
な熱電対を多数形成することが可能となる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a new method of combining fine processing of a substrate by photolithography and etching technology and plating of a thermoelectric material to form a fine area in a narrow area can be achieved. It is possible to form a large number of different thermocouples.

【0101】この製造方法は、充分な出力を有した微小
な熱電発電素子を作製するに有効であり、作製された熱
電発電素子は従来以上の集積密度と出力密度を持つもの
である。この方法で熱電発電素子を微小化して行くこと
で、従来実用化できなかった腕時計などの携帯用電子機
器へ温度差発電を利用できる可能性が生まれる。さらに
この製造方法は温度差発電のみならず、小型の熱電冷却
あるいは熱電加熱装置などの新しい製造方法として応用
が期待できる。
This manufacturing method is effective for manufacturing a minute thermoelectric power generation element having a sufficient output, and the manufactured thermoelectric power generation element has a higher integration density and power density than ever before. By miniaturizing the thermoelectric power generation element by this method, there is a possibility that the temperature difference power generation can be used for a portable electronic device such as a wrist watch which has not been practically available in the past. Further, this manufacturing method is expected to be applied not only to the temperature difference power generation but also as a new manufacturing method for a small thermoelectric cooling device or a thermoelectric heating device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における熱電発電素子の
製造方法を示した要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts showing a method for manufacturing a thermoelectric power generation element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例における熱電発電素子の
製造方法により作製した熱電発電素子を示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing a thermoelectric power generation element manufactured by the method for manufacturing a thermoelectric power generation element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例における熱電発電素子の
製造方法を示した要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing a method for manufacturing a thermoelectric power generation element according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例における熱電発電素子の
製造方法により作製した基板裏面に形成したメッキ用の
金属膜電極を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a metal film electrode for plating formed on the back surface of a substrate, which is manufactured by a method for manufacturing a thermoelectric power generation element according to a second embodiment of the present invention.

【図5】熱電発電素子の構造を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a structure of a thermoelectric power generation element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 基板おもて面 12 基板裏面 20 第1のマスク 21 第2の金属膜電極 30 第1の金属膜電極 31 第2のマスク 32 第3の金属膜電極 40 第1の孔 41 第2の孔 42 メッキ孔 50 第1の熱電体 51 第2の熱電体 60 基台 61 絶縁膜 70 熱電対 71 温接点 72 冷接点 10 substrate 11 substrate front surface 12 substrate back surface 20 first mask 21 second metal film electrode 30 first metal film electrode 31 second mask 32 third metal film electrode 40 first hole 41 second Hole 42 Plating hole 50 First thermoelectric body 51 Second thermoelectric body 60 Base 61 Insulating film 70 Thermocouple 71 Hot junction 72 Cold junction

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の基板おもて面から基板裏面まで貫
通する第1の孔をエッチングにより形成する工程と、基
板裏面に形成した第1の金属膜電極を用いて第1の孔を
満たすように第1の熱電材料からなる第1の熱電体をメ
ッキ法により形成する工程と、第1の孔と交互に並び基
板全体としては第1の孔とマトリクス状に配列するよう
基板裏面から基板おもて面まで貫通する第2の孔をエッ
チングにより形成する工程と、基板おもて面に形成した
第2の金属膜電極を用いて第2の孔を満たすように第2
の熱電材料からなる第2の熱電体をメッキ法により形成
する工程と、第2の金属膜電極をパターニングすること
で相隣る第1の熱電体と第2の熱電体とを接続して温接
点を形成すると共に多数の熱電対を作製し、新しく基板
裏面に形成した第3の金属膜電極をパターニングするこ
とにより冷接点を形成してすべての熱電対を直列に接続
したのち、基板裏面には金属板からなる基台をすべての
熱電対の冷接点と接触するように張り付ける工程とを有
することを特徴とする熱電発電素子の製造方法。
1. A step of forming a first hole penetrating from the front surface of the substrate to the back surface of the substrate by etching, and filling the first hole by using a first metal film electrode formed on the back surface of the substrate. The step of forming the first thermoelectric body made of the first thermoelectric material by the plating method, and the substrate is arranged from the back surface of the substrate so as to be arranged alternately with the first holes and arranged in a matrix with the first holes. A step of forming a second hole penetrating to the front surface by etching and a second step of filling the second hole by using the second metal film electrode formed on the front surface of the substrate.
Forming a second thermoelectric body made of a thermoelectric material by a plating method, and patterning the second metal film electrode to connect the first thermoelectric body and the second thermoelectric body which are adjacent to each other to warm them. After forming the contacts and making a number of thermocouples, patterning the third metal film electrode newly formed on the backside of the substrate to form cold junctions and connecting all the thermocouples in series, And a step of adhering a base made of a metal plate so as to come into contact with the cold junctions of all thermocouples.
【請求項2】 基板の裏面に各々が交互に配列した第1
の金属膜電極および第2の金属膜電極を形成する工程
と、基板おもて面から基板裏面まで貫通するメッキ孔を
エッチングにより形成する工程と、第1の金属膜電極を
用いてメッキ孔の中で半数のメッキ孔を満たすように第
1の熱電材料からなる第1の熱電体をメッキ法により形
成する工程と、第2の金属膜電極を用いて第1の熱電体
と交互に並び基板全体としては第1の熱電体とマトリク
ス状に配列するよう残りの半数のメッキ孔を満たすよう
に第2の熱電材料からなる第2の熱電体をメッキ法によ
り形成する工程と、新しく基板おもて面および基板裏面
に形成した金属膜をパターニングし、相隣る第1の熱電
体と第2の熱電体とを接続して基板おもて面に温接点お
よび基板裏面には冷接点を形成することですべての熱電
対を直列に接続した後、基板裏面には金属板からなる基
台をすべての熱電対の冷接点と接触するように張り付け
る工程とを有することを特徴とする熱電発電素子の製造
方法。
2. A first substrate, each of which is alternately arranged on the back surface of the substrate.
Of forming the metal film electrode and the second metal film electrode, forming a plating hole penetrating from the front surface of the substrate to the back surface of the substrate by etching, and forming a plating hole using the first metal film electrode. A step of forming a first thermoelectric body made of a first thermoelectric material by a plating method so as to fill half of the plating holes therein, and a second metal film electrode is used to alternately line up the first thermoelectric body and the substrate. A step of forming a second thermoelectric body made of a second thermoelectric material by a plating method so as to fill the remaining half of the plating holes so as to be arranged in a matrix with the first thermoelectric body as a whole; Patterning the metal film formed on the front surface and the back surface of the substrate and connecting the adjacent first and second thermoelectric bodies to form a hot junction on the front surface of the substrate and a cold junction on the back surface of the substrate. By connecting all thermocouples in series The method of the thermoelectric power generation element rear surface of the substrate, characterized in that a step of pasting into contact with the cold junction of all the thermocouples base made of a metal plate.
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