JP2002335021A - 薄膜熱電対集積型熱電変換デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜材料の種類を問わず、成膜でき、平板型
構造の両面で吸・放熱する形態の高熱電変換効率・低コ
ストの薄膜熱電対集積型熱電変換デバイスを提供する。 【解決手段】 Ｐ型熱電半導体薄膜２７とＮ型熱電半導
体薄膜２８とが一端部において電気的接合層２９を介
し、残部において絶縁層３１を介して積層されてなる薄
膜熱電対２２を基板２３上に配列形成する。各薄膜熱電
対２２は導体３２によって電気的に直列接続される。薄
膜熱電対２２の電気的接合層２９が位置する部分及びそ
れと反対側の導体３２に、共に熱伝導体よりなる上板２
４及び底板２５に設けた凸部３５及び３６をそれぞれ接
触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は熱と電気とを相互
に変換することができる熱電変換材料を用いて構成され
る薄膜熱電対集積型の熱電変換デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱電変換デバイスは電子冷却・加熱器や
熱発電器として用いられている。図６Ａは熱発電の原理
を示したものであり、Ｐ型半導体１１とＮ型半導体１２
とからなる半導体の対（熱電対）の一端を高温体１３に
接触させ、他端を低温体１４に接触させて、図に示した
ような回路を組むことにより、ゼーベック効果によって
電流が流れ、熱起電力が発生するものとなっている。図
中、１５は接合用金属を示す。なお、高温体１３及び低
温体１４は接合用金属１５と絶縁されている。

【０００３】図６Ｂは従来実用化されている熱電変換デ
バイスの構成を示したものであり、図６Ａに示した熱電
対が多数配列された構成となっている。これら熱電対は
温度差の方向に平行並列に並んだ構造となっており、電
極１６により電気的には直列に接続されている。図中、
１７は絶縁体を示す。この図６Ｂに示した熱電変換デバ
イスでは、熱電対をなすＰ型半導体１１及びＮ型半導体
１２は主に焼結等により生成された多結晶バルク材料を
切り出すことによって形成され、同一寸法でそれら半導
体１１，１２を多数切り出した後、組み立て、電極形
成、固定などの多くの工程を経て熱電変換デバイスが完
成するものとなっている。従って、半導体にバルク材料
を使用する従来の熱電変換デバイスは多くの異なる工程
を必要とするため、その点でコストがかかり、高価とな
って熱電変換デバイスの普及を妨げる一因となってい
た。

【０００４】一方、半導体にバルク材料を使用するので
はなく、薄膜材料を使用して熱電変換デバイスを構成す
ることができる。この場合、膜厚方向に温度勾配を形成
して膜の表面及び裏面に吸熱部及び放熱部の各領域を配
置する形態と、薄膜面内の方向に温度勾配を形成して薄
膜面内に吸熱部及び放熱部の各領域を配置する形態とが
考えられる。前者の形態の場合は図６Ｂに示した従来の
バルク材料を用いる熱電変換デバイスと同様に、平板型
構造の両面でそれぞれ吸・放熱する形態の熱電変換デバ
イスを実現できるが、高温部と低温部の距離が数ミクロ
ン程度以下の距離しかないため、熱損失が生じやすく、
熱電変換効率が悪いという問題点がある。

【０００５】これを一部解決するため、特開平６−１３
６６４号公報記載の発明では各熱電半導体薄膜の隙間を
真空にして熱伝導を下げる工夫がなされている。しかし
ながら、この方法では熱電半導体薄膜自体を通じての熱
損失は防ぎようがないため、高効率の薄膜熱電変換デバ
イスを得るのは困難となっている。これに対し、後者の
薄膜面内に温度勾配をつける形態の場合は、膜自体への
温度差が与えやすく、熱損失が小さく、熱電変換効率の
よい熱電変換デバイスが原理上、実現可能であるが、成
膜された基板を通じて熱損失が生じる点と、同一面内に
高温部と低温部があるため従来のバルク材料による熱電
変換デバイスと同様の平板型構造の両面でそれぞれ吸・
放熱する形態は実現できず、吸・放熱部に十分な面積を
もたせることができないといった問題がある。

【０００６】そこで、薄膜面内に温度勾配を形成しなが
ら、かつ吸・放熱部に十分な面積を持たせることを試み
た発明が特開平１０−３０３４６９号公報に提案されて
いる。しかしながら、この特開平１０−３０３４６９号
公報記載の発明では、プラスチックなどで形成された凸
部の表面に熱電半導体薄膜を蒸着する手法が採られてお
り、例えば平坦度や格子定数あるいは表面処理や成膜温
度など特殊な基板や成膜条件を用いなければ成膜ができ
ない熱電半導体薄膜材料（例えばエピタキシャル成長さ
せる必要のある半導体超格子）には適用できないという
問題がある。

【０００７】さらに具体的には、 ・プラスチックの凸部への成膜では高温の成膜は困難 ・プラスチックに密着しない（接合しない）膜には応用
できない ・上記２点を回避するために、仮りに半導体基板などで
凸部を形成して成膜した場合でも、凸部の斜面と頂部・
底部で同じ品質の膜が生成できない場合があるといった
欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体にバルク材料を使用する熱電変換デバイスはコストが
高いといった問題があり、これに対し、半導体に薄膜材
料を使用する熱電変換デバイスは低コスト化が可能であ
るものの、膜厚方向に温度勾配を形成する形態では熱電
変換効率の点で問題があるものとなっていた。一方、例
えば特開平１０−３０３４６９号公報記載の発明のよう
に薄膜面内の方向に温度勾配を形成すれば、熱電変換効
率の点では有利となるものの、この公報記載の発明では
吸・放熱部に十分な面積を持たせられるように凸部上に
成膜するものとなっており、膜の品質上、問題が生じる
虞れがあり、また材料によっては成膜ができないという
問題がある。

【０００９】特に、近年、熱電変換材料として高い性能
指数を示す可能性が指摘されている、 （１）半導体超格子（Sun,X.etal.,Mat.Res.Soc.Symp.P
roc.Vol.545,P369,1999 やVenkatasubramanian,R.eta
l.,Appl.Phys.Lett.Vol.75,No.8,P1104,1999などに記
載） （２）ナノワイヤ（１０μm 厚の薄膜マイカの中にビス
マスのナノワイヤを作製する技術がDemske,D.L.etal.,M
at.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.545,P209,1999に記載） （３）ナノ微粒子膜（本出願人が特願２０００−２６７
３２８号にて提案）などの次世代材料の成膜（生成）に
は適用できないという問題がある。

【００１０】この発明の目的はこれら問題に鑑み、高熱
電変換効率・低コストの熱電変換デバイスを提供するこ
とにあり、特に上記のような次世代材料でも成膜するこ
とができ、かつ平板型構造の両面で吸・放熱する形態の
薄膜熱電対集積型熱電変換デバイスを提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、基板と、その基板上に配列形成され、Ｐ型熱電半導
体薄膜とＮ型熱電半導体薄膜とが一端部において電気的
接合層を介し、残部において絶縁層を介して積層されて
なる複数の薄膜熱電対と、それら薄膜熱電対の上記一端
部と反対の他端部に配置されて複数の薄膜熱電対を電気
的に直列に接続する導体と、薄膜熱電対の配列上に位置
され、その薄膜熱電対との対向面に突出形成された凸部
が上記一端部上において各薄膜熱電対と接触する構造と
された熱伝導体よりなる上板とを具備するものとされ
る。

【００１２】請求項２の発明では請求項１の発明におい
て、隣接する薄膜熱電対を接続する導体は一端が一方の
薄膜熱電対の上に位置され、他端が他方の薄膜熱電対の
下に位置されており、その薄膜熱電対の下に位置する導
体は基板に埋め込まれて、その上面が基板表面とほぼ面
一とされる。請求項３の発明では請求項２の発明におい
て、各薄膜熱電対の下に位置する導体はその下面の少な
くとも一部が基板の裏面側に露出されており、上記裏面
と対向して熱伝導体よりなる底板が配置され、その底板
の上記裏面との対向面に突出形成された凸部が上記裏面
側に露出された導体と接触される。

【００１３】請求項４の発明によれば、基板と、第１の
電気的接合部を挟んでＰ型熱電半導体薄膜とＮ型熱電半
導体薄膜とが平面配置されてなり、基板上に電気的に直
列構成をなすように配列形成された複数の薄膜熱電対
と、それら各薄膜熱電対間に配置されて複数の薄膜熱電
対を電気的に直列に接続する第２の電気的接合部と、薄
膜熱電対の配列上に位置され、その薄膜熱電対との対向
面に突出形成された凸部が上記第１もしくは第２の電気
的接合部のいずれか一方と接触する構造とされた熱伝導
体よりなる上板とを具備するものとされる。

【００１４】請求項５の発明では請求項４の発明におい
て、上板の凸部が接触されない方の電気的接合部の各位
置と対応して基板に金属が埋め込まれ、その金属は上面
が基板の表面とほぼ面一とされ、下面の少なくとも一部
が基板の裏面側に露出されており、上記裏面と対向して
熱伝導体よりなる底板が配置され、その底板の上記裏面
との対向面に突出形成された凸部が上記裏面側に露出さ
れた金属と接触される。請求項６の発明では請求項３も
しくは５のいずれかの発明において、上板の周縁部と底
板の周縁部とが枠体を介して互いに連結固定される。

【００１５】請求項７の発明では請求項６の発明におい
て、上板と底板と枠体とによって囲まれた内部空間が真
空とされる。請求項８の発明では請求項１乃至７のいず
れかの発明において、Ｐ型熱電半導体薄膜とＮ型熱電半
導体薄膜とが方形形状とされ、かつ同一形状とされ、複
数の薄膜熱電対は基板上に縦横に配列される。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１はこの発明の一実施
例を示したものであり、この例では熱電変換デバイス２
１は複数の薄膜熱電対２２が形成された基板２３が上板
２４と底板２５と枠体２６とによって囲まれた内部空間
に収容されているものとされる。図２は薄膜熱電対２２
が形成された基板２３を示したものであり、先ず図２を
参照して薄膜熱電対２２及び基板２３の構造について説
明する。

【００１７】薄膜熱電対２２はＰ型熱電半導体薄膜２７
とＮ型熱電半導体薄膜２８とが一端部において電気的接
合層２９を介し、残部において絶縁層３１を介して積層
されてなるものとされ、この例ではこれらＰ型熱電半導
体薄膜２７及びＮ型熱電半導体薄膜２８は方形形状とさ
れ、かつ同一形状とされている。薄膜熱電対２２は基板
２３上に縦横に配列されて形成され、この例では縦・横
各４個、計１６個の薄膜熱電対２２が形成されている。
各列の薄膜熱電対２２の電気的接合層２９は図２Ａに示
したように一列上に位置するように揃えられており、図
において左から数えて奇数列の薄膜熱電対２２の電気的
接合層２９は方形の左辺に、偶数列の薄膜熱電対２２の
電気的接合層２９は方形の右辺に位置されている。

【００１８】薄膜熱電対２２の電気的接合層２９が形成
されている一端部と反対の他端部には導体３２が配置さ
れ、１６個の薄膜熱電対２２は導体３２によって電気的
に直列に接続されている。導体３２は図２Ａに示したよ
うに奇数列の薄膜熱電対２２に対しては方形の右辺に、
偶数列の薄膜熱電対２２に対しては方形の左辺に位置さ
れるものとなる。隣接する薄膜熱電対２２を接続する導
体３２は図２Ｂに示したように、一端が一方の薄膜熱電
対２２の上に位置され、つまりＮ型熱電半導体薄膜２８
上に配設され、他端が他方の薄膜熱電対２２の下に位置
され、つまりＰ型熱電半導体薄膜２７の下に配設されて
いる。

【００１９】各薄膜熱電対２２の下に位置する導体３２
はこの例では基板２３に埋め込まれたものとなってお
り、その上面は基板２３の表面とほぼ面一とされてい
る。なお、導体３２によって直列接続された１６個の薄
膜熱電対２２の両端からは導体３２が基板２３の端縁に
導出されて一対の端子部３２ａが形成されており、これ
ら端子部３２ａにリード線３３が例えば半田付けされて
接続されるものとなる。基板２３には２つの細長い溝３
４が裏面側から形成されており、各薄膜熱電対２２の下
に位置する導体３２はこれら溝３４を介して、その下面
の少なくとも一部が基板２３の裏面側に露出されてい
る。

【００２０】上記のような構成を有する薄膜熱電対２２
はマスクを用いた成膜プロセスによって作製され、予め
導体３２を埋め込んだ基板２３上にＰ型熱電半導体薄膜
２７，電気的接合層２９，絶縁層３１，Ｎ型熱電半導体
薄膜２８及び埋め込まれている導体３２からＮ型熱電半
導体薄膜２８上に至る導体３２を順次成膜することによ
って作製される。なお、図示はないが、埋め込まれてい
る導体３２からＮ型熱電半導体薄膜２８上に至る導体３
２を成膜する際にＰ型熱電半導体薄膜２７の側面に直接
成膜が及ばないように、あらかじめこの側面をも絶縁層
３１により保護しておく。必要があれば、さらにこの上
に保護層を成膜してもよい。なお、基板２３に導体３２
を埋め込むには、例えばイオンミリングで基板表面の対
象部分を削った後、導体３２を例えば蒸着してこれを得
ることが出来る。溝３４は基板２３に導体３２を埋め込
んだ後、例えばウエットエッチング等で基板２３をくり
ぬくことによって形成され、この溝３４を形成した後、
上記成膜プロセスが実行される。

【００２１】基板２３は絶縁基板とされ、例えばガラス
基板などが用いられる。薄膜熱電対２２は上述したよう
に基板２３の平面上に形成され、つまり熱電半導体薄膜
２７，２８を形成する上で最も適した平面基板上に薄膜
熱電対２２を形成することができるため、熱電半導体薄
膜２７，２８にはいかなる薄膜材料をも用いることがで
きる。例えば薄膜の形態で高い性能指数が期待されるス
クッテルダイト系材料や半導体超格子、ナノワイヤ膜、
ナノ微粒子膜等の次世代材料を用いることができる。な
お、従来のビスマステルル等の熱電変換材料も用いるこ
とができる。

【００２２】絶縁層３１は例えば酸化シリコン或いは窒
化シリコンによって構成され、電気的接合層２９及び導
体３２は例えば金や銅で形成される。なお、電気的接合
層２９はＰ型熱電半導体薄膜２７の上面に電気的接合層
２９に見合う分の段部を形成してＰ型熱電半導体薄膜２
７自体で構成することもできる。次に、この薄膜熱電対
２２が配列形成された基板２３に対して組み合わされる
上板２４及び底板２５の配設構造について図１を参照し
て説明する。上板２４及び底板２５はいずれも熱伝導体
よりなるものとされ、これら上板２４と底板２５とによ
って基板２３は挟み込まれる構造とされる。

【００２３】薄膜熱電対２２の配列上に位置する上板２
４は、その薄膜熱電対２２との対向面にこの例では３つ
の細長い凸部３５が突出形成されているものとされ、こ
れら凸部３５が薄膜熱電対２２の電気的接合層２９が形
成されている一端部上において各薄膜熱電対２２と、つ
まりＮ型熱電半導体薄膜２８と接触する構造とされる。
図１Ｂ中、二点鎖線は凸部３５の平面形状を示す。一
方、基板２３の裏面側に配置される底板２５には基板２
３との対向面に２つの細長い凸部３６が突出形成されて
おり、これら凸部３６が基板２３に形成されている溝３
４にそれぞれ嵌め込まれて溝３４底面に露出されている
導体３２と接触される。なお、基板２３と底板２５とは
図に示したように板面が互いに当接される。

【００２４】上板２４と底板２５とは共に熱伝導率の良
い電気絶縁性の材料によって形成され、材料としては例
えばアルミナが使用される。また、薄膜熱電対２２や導
体３２に接触する面に例えばアルミナを表面コーティン
グして電気絶縁を確保した銅などの金属も好適である。
上板２４と底板２５とはそれらの周縁部が枠体２６を介
して互いに連結固定され、薄膜熱電対２２が配列形成さ
れた基板２３がこれら上板２４と底板２５とに挟持され
て薄膜熱電対集積型の熱電変換デバイス２１が完成す
る。

【００２５】なお、上板２４及び底板２５はそれぞれ熱
伝導率が低く、電気絶縁性で弾性のある例えばプラスチ
ック等の材料からなる枠体２６に接着して固定する。こ
のように弾性のある材料で固定することにより熱変形な
どに対して機械的強度の高い熱電変換デバイス２１を構
成することができる。また、上板２４と底板２５と枠体
２６とを接着固定する際、例えば真空中で接着して内部
空間を真空とすることにより熱損失をより小さくするこ
とができる。上記のような構成とされた熱電変換デバイ
ス２１によれば、平板型構造の両面で、つまり上板２４
と底板２５で吸・放熱する形態となり、図６Ｂに示した
従来のバルク材料を使用した熱電変換デバイスと同様の
構造が実現できる。

【００２６】熱発電器として用いる場合は例えば上板２
４を通じて薄膜熱電対２２の電気的接合部２９が位置す
る一端部に熱を供給することにより熱発電が可能とな
る。この際、温度差を高く保つためには、底板２５を低
温に保つようにすればよく、これにより底板２５及び基
板２３に埋め込まれた導体３２を通じて薄膜熱電対２２
の一端部と反対の他端部が低温に保たれる。この熱電変
換デバイス２１は熱発電器や電子冷却・加熱器として用
いることができ、上板２４及び底板２５の外面形状は平
面に限らず、例えば相手方高温体・低温体あるいは相手
方被冷却体・被加熱体の形状に合わせた形状とすること
ができる。

【００２７】なお、Ｐ型熱電半導体薄膜２７とＮ型熱電
半導体薄膜２８の積層順はこの例と逆であってもよい。
図３は図１に示した構成に対し、基板２３を薄くした熱
電変換デバイス３７の断面構造を示したものである。こ
の例ではあらかじめ数１００μｍ厚の基板表面に導体３
２を埋め込んだ後、基板表面を例えば研磨により削るこ
とで薄い基板２３を得ており、導体３２はその全体が基
板２３の裏面側に露出されている。この構成によれば、
底板２５に設けた凸部３６が導体３２と基板２３の表面
のごく一部分にのみ接触するため、図１の例と比較して
底板２５から供給される熱の基板２３を通じた損失が抑
えられ、熱電変換効率のさらなる向上をはかることがで
きる。

【００２８】図４は上板２４の周縁部を枠体２６を介し
て基板２３に固定し、つまり底板２５のない構成とした
熱電変換デバイス３８を示したものである。このような
構成も使用条件あるいは用途に応じて採用することがで
きる。また、薄膜熱電対２２の下に配設する導体３２を
この例では基板２３に埋め込むものとしているが、例え
ば基板２３上に成膜形成する構成とすることもできる。
但し、熱電半導体薄膜２７，２８の成膜の点では埋め込
んで成膜面のより平坦化を図る方が好ましい。図５は薄
膜熱電対２２を構成するＰ型熱電半導体薄膜２７とＮ型
熱電半導体薄膜２８とを積層構造とするのではなく、基
板２３上にそれらを平面配置して薄膜熱電対２２を構成
した例を示したものである。

【００２９】この熱電変換デバイス４１では方形の同一
形状をなすＰ型熱電半導体薄膜２７とＮ型熱電半導体薄
膜２８とが第１の電気的接合部４２を挟んで配置されて
薄膜熱電対２２が形成され、それら薄膜熱電対２２が電
気的に直列構成をなすように基板２３上に配列形成され
たものとなっている。薄膜熱電対２２はこの例では８個
配列されており、各薄膜熱電対２２間は第２の電気的接
合部４３で接続されて８個の薄膜熱電対２２が電気的に
直列接続されている。

【００３０】熱伝導体よりなる上板２４に設けられてい
る凸部３５はこの例では第２の電気的接合部４３に接触
する構造とされている。一方、上板２４の凸部３５が接
触されない方の第１の電気的接合部４２の各位置と対応
して基板２３に例えば金や銅などの金属４４が埋め込ま
れており、これら金属４４と熱伝導体よりなる底板２５
の凸部３６とが接触される。なお、この例では基板２３
は図３に示した熱電変換デバイス３７と同様、その厚さ
が薄いものとされている。

【００３１】第１の電気的接合部４２と第２の電気的接
合部４３とは共に例えば金や銅などの金属薄膜を成膜す
ることによって形成される。図中、３２ａは端子部を示
す。この図５に示した構造においても、平板型構造の両
面で吸・放熱する形態となり、また熱電半導体薄膜２
７，２８を基板２３の平面上に成膜することができるも
のとなっている。但し、薄膜熱電対２２の集積度の点で
は前述した熱電変換デバイス２１や３７に比し、劣るも
のとなる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
図６Ｂに示した従来のバルク材料を用いた熱電変換デバ
イスと同様に、平板型構造の両面で吸・放熱する形態を
有し、かつ薄膜材料によって熱電半導体が形成された熱
電変換デバイスを得ることができる。そして、成膜プロ
セスによって多数の薄膜熱電対を一括して形成すること
ができるため、その点でバルク材料を用いた熱電変換デ
バイスに比べて、低コスト化を図ることができるものと
なっている。

【００３３】なお、熱電半導体薄膜を平面基板上に成膜
でき、かつ基板材料も適宜選定できるため、基板の種類
や平坦度、成膜時の温度、雰囲気ガス、真空度など特定
の生成条件でなければ高い性能指数を有する熱電半導体
薄膜が得られないような材料であっても用いることがで
き、つまりスクッテルダイト系材料や半導体超格子、ナ
ノワイヤ膜、ナノ微粒子膜なども薄膜熱電対の材料とし
て用いることができる。従って、そのような材料によっ
て薄膜熱電対を形成することにより、極めて高い熱電変
換効率を有する熱電変換デバイスが得られるものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは請求項３の発明の一実施例を示す断面図、
Ｂはその薄膜熱電対が配列形成された基板の平面図。

【図２】図１における薄膜熱電対が配列形成された基板
の詳細を説明するための図、Ａは平面図、ＢはそのＤＤ
断面図、ＣはそのＥＥ断面図。

【図３】請求項３の発明の他の実施例を示す断面図。

【図４】請求項１の発明の一実施例を示す断面図。

【図５】Ａは請求項５の発明の一実施例を示す断面図、
Ｂはその薄膜熱電対が配列形成された基板の平面図。

【図６】Ａは熱発電の原理を示す模式図、Ｂは従来のバ
ルク材料を用いた熱電変換デバイスの模式図。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 その基板上に配列形成され、Ｐ型熱電半導体薄膜とＮ型
   熱電半導体薄膜とが一端部において電気的接合層を介
   し、残部において絶縁層を介して積層されてなる複数の
   薄膜熱電対と、 それら薄膜熱電対の上記一端部と反対の他端部に配置さ
   れて上記複数の薄膜熱電対を電気的に直列に接続する導
   体と、 上記の薄膜熱電対の配列上に位置され、その薄膜熱電対
   との対向面に突出形成された凸部が上記一端部上におい
   て各薄膜熱電対と接触する構造とされた熱伝導体よりな
   る上板とを具備することを特徴とする薄膜熱電対集積型
   熱電変換デバイス。
2. 【請求項２】 請求項１記載の薄膜熱電対集積型熱電変
   換デバイスにおいて、 隣接する上記薄膜熱電対を接続する上記導体は一端が一
   方の薄膜熱電対の上に位置され、他端が他方の薄膜熱電
   対の下に位置されており、 その薄膜熱電対の下に位置する導体は上記基板に埋め込
   まれて、その上面が基板表面とほぼ面一とされているこ
   とを特徴とする薄膜熱電対集積型熱電変換デバイス。
3. 【請求項３】 請求項２記載の薄膜熱電対集積型熱電変
   換デバイスにおいて、 各薄膜熱電対の下に位置する上記導体はその下面の少な
   くとも一部が上記基板の裏面側に露出されており、 上記裏面と対向して熱伝導体よりなる底板が配置され、 その底板の上記裏面との対向面に突出形成された凸部が
   上記裏面側に露出された導体と接触されていることを特
   徴とする薄膜熱電対集積型熱電変換デバイス。
4. 【請求項４】 基板と、 第１の電気的接合部を挟んでＰ型熱電半導体薄膜とＮ型
   熱電半導体薄膜とが平面配置されてなり、上記基板上に
   電気的に直列構成をなすように配列形成された複数の薄
   膜熱電対と、 それら各薄膜熱電対間に配置されて上記複数の薄膜熱電
   対を電気的に直列に接続する第２の電気的接合部と、 上記薄膜熱電対の配列上に位置され、その薄膜熱電対と
   の対向面に突出形成された凸部が上記第１もしくは第２
   の電気的接合部のいずれか一方と接触する構造とされた
   熱伝導体よりなる上板とを具備することを特徴とする薄
   膜熱電対集積型熱電変換デバイス。
5. 【請求項５】 請求項４記載の薄膜熱電対集積型熱電変
   換デバイスにおいて、 上記上板の凸部が接触されない方の電気的接合部の各位
   置と対応して上記基板に金属が埋め込まれ、 その金属は上面が上記基板の表面とほぼ面一とされ、下
   面の少なくとも一部が上記基板の裏面側に露出されてお
   り、 上記裏面と対向して熱伝導体よりなる底板が配置され、 その底板の上記裏面との対向面に突出形成された凸部が
   上記裏面側に露出された金属と接触されていることを特
   徴とする薄膜熱電対集積型熱電変換デバイス。
6. 【請求項６】 請求項３もしくは５記載のいずれかの薄
   膜熱電対集積型熱電変換デバイスにおいて、 上記上板の周縁部と底板の周縁部とが枠体を介して互い
   に連結固定されていることを特徴とする薄膜熱電対集積
   型熱電変換デバイス。
7. 【請求項７】 請求項６記載の薄膜熱電対集積型熱電変
   換デバイスにおいて、 上記上板と底板と枠体とによって囲まれた内部空間が真
   空とされていることを特徴とする薄膜熱電対集積型熱電
   変換デバイス。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７記載のいずれかの薄膜熱
   電対集積型熱電変換デバイスにおいて、 上記Ｐ型熱電半導体薄膜とＮ型熱電半導体薄膜とは方形
   形状とされ、かつ同一形状とされており、 上記複数の薄膜熱電対は上記基板上に縦横に配列されて
   いることを特徴とする薄膜熱電対集積型熱電変換デバイ
   ス。