JP2020047632A - Thermoelectric element, power generation device, electronic device, and manufacturing method of thermoelectric element - Google Patents

Thermoelectric element, power generation device, electronic device, and manufacturing method of thermoelectric element Download PDF

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Abstract

To provide a thermoelectric element, a power generation device, an electronic device, and a manufacturing method of the thermoelectric element capable of suppressing deterioration of wiring connected to an electrode unit.SOLUTION: A thermoelectric element 1 that converts thermal energy into electric energy includes a first substrate 11a having a first main surface 11af, a second substrate 11b having a second main surface 11bf facing the first main surface 11af, a first electrode portion 12a separated from the second substrate 11b and a second electrode portion 12b having a different work function from the first electrode portion 12a, a support portion 13 provided between the first substrate 11a and the second substrate 11b, an intermediate portion 14 provided between the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b and containing nanoparticles, and a first connection wiring 15 that is in contact with the first electrode portion 12a between the first substrate 11a and the support portion 13, or between the second substrate 11b and the support portion 13.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a thermoelectric element that converts heat energy into electric energy, a power generation device, an electronic device, and a method for manufacturing a thermoelectric element.

近年、熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する熱電素子の開発が盛んに行われている。特許文献１には、仕事関数差を有する電極間に発生する、絶対温度による電子放出現象を利用した熱電素子が開示されている。このような熱電素子は、電極間の温度差（ゼーベック効果）を利用した熱電素子に比較して、電極間の温度差が小さい場合であっても発電可能である。このため、より様々な用途への利用が期待されている。   2. Description of the Related Art In recent years, thermoelectric elements that generate electrical energy using thermal energy have been actively developed. Patent Document 1 discloses a thermoelectric element utilizing an electron emission phenomenon caused by an absolute temperature, which occurs between electrodes having a work function difference. Such a thermoelectric element can generate power even when the temperature difference between the electrodes is small as compared to a thermoelectric element using the temperature difference between the electrodes (Seebeck effect). For this reason, utilization for more various uses is expected.

特許文献１には、エミッタ電極層と、コレクタ電極層と、エミッタ電極層及びコレクタ電極層の表面に分散して配置され、エミッタ電極層とコレクタ電極層とをサブミクロン間隔で離間する電気絶縁性の球状ナノビーズとを備え、エミッタ電極層の仕事関数はコレクタ電極層の仕事関数よりも小さく、球状ナノビーズの粒子径は１００ｎｍ以下である熱電素子が開示されている。   Patent Document 1 discloses that an emitter electrode layer, a collector electrode layer, and an electrically insulating material which is dispersedly arranged on the surfaces of the emitter electrode layer and the collector electrode layer and separates the emitter electrode layer and the collector electrode layer at submicron intervals. A thermoelectric element is disclosed in which the work function of the emitter electrode layer is smaller than the work function of the collector electrode layer, and the particle diameter of the spherical nano beads is 100 nm or less.

特許第６１４７９０１号公報Japanese Patent No. 6147901

ここで、異なる仕事関数を有する一対の電極部を用いた熱電素子において、電極部と接続する配線の劣化が課題として挙げられている。特に、電極部と配線とを熱電素子の表面（外部側）で接続させる場合、外部環境の影響により接続箇所が破断する場合がある。この点、特許文献１の開示技術では、熱電素子の側面に各電極層をつなぐ端子電極が設けられる構成等を前提としており、上述した配線の劣化を抑制することが難しい。   Here, in a thermoelectric element using a pair of electrode portions having different work functions, deterioration of a wiring connected to the electrode portion is mentioned as a problem. In particular, when connecting the electrode portion and the wiring on the surface (external side) of the thermoelectric element, the connection portion may be broken due to the influence of the external environment. In this regard, the technology disclosed in Patent Literature 1 is based on the premise that a terminal electrode for connecting each electrode layer is provided on the side surface of the thermoelectric element, and it is difficult to suppress the above-described deterioration of the wiring.

そこで本発明は、上述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、電極部と接続される配線の劣化を抑制することができる熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and a purpose thereof is to provide a thermoelectric element, a power generation device, an electronic device, which can suppress deterioration of wiring connected to an electrode portion. And a method for manufacturing a thermoelectric element.

第１発明に係る熱電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、第１主面を有する第１基板と、前記第１主面と第１方向に離間して設けられ、前記第１主面と対向する第２主面を有する第２基板と、前記第１主面上に設けられ、前記第２基板と離間する第１電極部と、前記第２主面上に設けられ、前記第１基板及び前記第１電極部と離間し、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部と、前記第１基板と、前記第２基板との間に設けられる支持部と、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、を備えることを特徴とする。   A thermoelectric element according to a first aspect of the present invention is a thermoelectric element that converts heat energy into electric energy. The thermoelectric element is provided with a first substrate having a first main surface and separated from the first main surface in a first direction, A second substrate having a second main surface opposed to the first main surface; a first electrode portion provided on the first main surface and separated from the second substrate; provided on the second main surface A second electrode unit that is separated from the first substrate and the first electrode unit and has a different work function from the first electrode unit, and is provided between the first substrate and the second substrate. A nano-structure provided between the support, the first electrode, and the second electrode, and having a work function between the work function of the first electrode and the work function of the second electrode; Sandwiched between an intermediate part containing particles and the first substrate and the support part, or between the second substrate and the support part Characterized in that and a first connection line which is in contact with the first electrode portion.

第２発明に係る熱電素子は、第１発明において、前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１接続配線と離間し、前記第２電極部と接する第２接続配線と、をさらに備えることを特徴とする。   The thermoelectric element according to a second invention is the thermoelectric element according to the first invention, which is interposed between the first substrate and the support portion or between the second substrate and the support portion and is separated from the first connection wiring. And a second connection wiring in contact with the second electrode portion.

第３発明に係る熱電素子は、第２発明において、前記第１基板の前記第１主面の面積は、前記第２基板の前記第２主面の面積よりも大きく、前記第１接続配線及び前記第２接続配線は、前記支持部よりも外部側における前記第１主面に接することを特徴とする。   The thermoelectric element according to a third aspect is the thermoelectric element according to the second aspect, wherein an area of the first main surface of the first substrate is larger than an area of the second main surface of the second substrate. The second connection wiring is in contact with the first main surface on the outer side of the support portion.

第４発明に係る熱電素子は、第２発明又は第３発明において、前記支持部は、前記第１接続配線と接する第１支持部と、前記第２接続配線と接し、前記第１接続配線及び前記第１支持部と離間する第２支持部と、を有することを特徴とする。   The thermoelectric element according to a fourth aspect is the thermoelectric element according to the second aspect or the third aspect, wherein the support portion is in contact with the first connection portion and the first connection portion, and the first connection portion is in contact with the second connection portion. And a second support portion separated from the first support portion.

第５発明に係る熱電素子は、第４発明において、前記第１支持部及び前記第２支持部は、導電性を有することを特徴とする。   A thermoelectric element according to a fifth aspect is characterized in that, in the fourth aspect, the first support portion and the second support portion have conductivity.

第６発明に係る熱電素子は、第４発明において、前記第１支持部及び前記第２支持部は、前記第１基板及び前記第２基板の何れかと一体に設けられることを特徴とする。   A thermoelectric element according to a sixth aspect is characterized in that, in the fourth aspect, the first support portion and the second support portion are provided integrally with one of the first substrate and the second substrate.

第７発明に係る熱電素子は、第１発明〜第６発明の何れかにおいて、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも何れかを前記第１方向に貫通する貫通孔をさらに備えることを特徴とする。   The thermoelectric element according to a seventh aspect is the thermoelectric element according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a through hole penetrating at least one of the first substrate and the second substrate in the first direction. And

第８発明に係る熱電素子は、第１発明〜第７発明の何れかにおいて、前記第１電極部と、前記第２電極部との間の電極間ギャップは、１０μｍ以下であり、前記ナノ粒子の直径は、前記電極間ギャップの１／１０以下であることを特徴とする。   The thermoelectric element according to an eighth aspect is the thermoelectric element according to any one of the first to seventh aspects, wherein an inter-electrode gap between the first electrode part and the second electrode part is 10 μm or less, and the nanoparticle Has a diameter of 1/10 or less of the gap between the electrodes.

第９発明に係る熱電素子は、第１発明〜第８発明の何れかにおいて、前記ナノ粒子は、表面に設けられた絶縁膜を有し、前記絶縁膜の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする。   In a thermoelectric element according to a ninth aspect, in any one of the first to eighth aspects, the nanoparticles have an insulating film provided on a surface, and the thickness of the insulating film is 20 nm or less. It is characterized by.

第１０発明に係る熱電素子は、第１発明〜第９発明の何れかにおいて、前記中間部は、６０℃以上の沸点を有する溶媒を含むことを特徴とする。   In a thermoelectric element according to a tenth aspect, in any one of the first to ninth aspects, the intermediate portion contains a solvent having a boiling point of 60 ° C. or more.

第１１発明に係る熱電素子は、第１発明〜第９発明の何れかにおいて、前記中間部は、前記ナノ粒子のみが充填された状態を示すことを特徴とする。   A thermoelectric element according to an eleventh invention is characterized in that, in any one of the first invention to the ninth invention, the intermediate portion shows a state in which only the nanoparticles are filled.

第１２発明に係る発電装置は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備えた発電装置であって、前記熱電素子は、第１主面を有する第１基板と、前記第１主面と第１方向に離間して設けられ、前記第１主面と対向する第２主面を有する第２基板と、前記第１主面上に設けられ、前記第２基板と離間する第１電極部と、前記第２主面上に設けられ、前記第１基板及び前記第１電極部と離間し、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部と、前記第１基板と、前記第２基板との間に設けられる支持部と、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、を備えることを特徴とする。   A power generation device according to a twelfth invention is a power generation device including a thermoelectric element that converts heat energy into electric energy, wherein the thermoelectric element includes a first substrate having a first main surface, and a first main surface. A second substrate provided in the first direction and having a second main surface facing the first main surface; and a first electrode portion provided on the first main surface and separated from the second substrate. A second electrode unit provided on the second main surface, separated from the first substrate and the first electrode unit, and having a work function different from that of the first electrode unit; A support portion provided between the second substrate and the first electrode portion; and a work function of the first electrode portion and a work function of the second electrode portion provided between the first electrode portion and the second electrode portion. An intermediate portion including nanoparticles having a work function between the first substrate and the supporting portion, or Sandwiched between the second substrate and the supporting portion, characterized in that and a first connection line which is in contact with the first electrode portion.

第１３発明に係る電子機器は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、前記熱電素子は、第１主面を有する第１基板と、前記第１主面と第１方向に離間して設けられ、前記第１主面と対向する第２主面を有する第２基板と、前記第１主面上に設けられ、前記第２基板と離間する第１電極部と、前記第２主面上に設けられ、前記第１基板及び前記第１電極部と離間し、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部と、前記第１基板と、前記第２基板との間に設けられる支持部と、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、を備えることを特徴とする。   An electronic device according to a thirteenth aspect is an electronic device including: a thermoelectric element that converts heat energy into electric energy; and an electronic component that can be driven by using the thermoelectric element as a power supply. An element, a first substrate having a first main surface, a second substrate having a second main surface provided to be spaced apart from the first main surface in a first direction, and having a second main surface facing the first main surface; A first electrode portion provided on a first main surface and separated from the second substrate; and a first electrode provided on the second main surface and separated from the first substrate and the first electrode portion. A second electrode portion having a work function different from that of the first portion, a support portion provided between the first substrate and the second substrate, and a portion between the first electrode portion and the second electrode portion. A nanometer provided with a work function between the work function of the first electrode part and the work function of the second electrode part. An intermediate portion including a child, and a first connection wiring that is interposed between the first substrate and the support portion or between the second substrate and the support portion and is in contact with the first electrode portion. It is characterized by having.

第１４発明に係る熱電素子の製造方法は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の製造方法であって、第１基板の第１主面上、及び第２基板の第２主面上の少なくとも何れかに、支持部を形成する支持部形成工程と、前記第１主面上に第１電極部を形成し、前記第２主面上に前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部を形成する電極部形成工程と、前記支持部上、及び前記第１電極部上に第１接続配線を形成する接続配線形成工程と、前記第１電極部と、前記第２電極部とを第１方向に離間して対向するように、前記支持部及び前記第１接続配線を介して、前記第１基板上に前記第２基板を積層する積層工程と、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部を形成する中間部形成工程と、を備えることを特徴とする。   A method for manufacturing a thermoelectric element according to a fourteenth aspect is a method for manufacturing a thermoelectric element that converts thermal energy into electric energy, wherein the thermoelectric element is formed on a first main surface of a first substrate and on a second main surface of a second substrate. In at least one of the above, a supporting portion forming step of forming a supporting portion, and forming a first electrode portion on the first main surface, and having a work function different from that of the first electrode portion on the second main surface. An electrode part forming step of forming a second electrode part, a connection wiring forming step of forming a first connection wiring on the support part and on the first electrode part, the first electrode part, and the second electrode A laminating step of laminating the second substrate on the first substrate via the support portion and the first connection wiring so that the first electrode portion is separated from the first electrode portion so as to face the first electrode portion; And a work function of the first electrode unit and a work function of the second electrode unit between the first electrode unit and the second electrode unit. Characterized in that it comprises a intermediate portion forming step of forming an intermediate part comprising nanoparticles having a work function between.

第１５発明に係る熱電素子の製造方法は、第１４発明において、前記接続配線形成工程は、前記支持部上、及び前記第２電極部上に、前記第１接続配線と離間する第２接続配線を形成することを含むことを特徴とする。   In a method for manufacturing a thermoelectric element according to a fifteenth aspect, in the fourteenth aspect, the connecting wire forming step includes a step of forming a second connecting wire separated from the first connecting wire on the support portion and the second electrode portion. Is formed.

第１６発明に係る熱電素子の製造方法は、第１５発明において、前記支持部は、前記第１接続配線と接する第１支持部と、前記第２接続配線と接し、前記第１接続配線及び前記第１支持部と離間する第２支持部と、を有し、前記接続配線形成工程は、前記第１主面上における前記第１接続配線と離間した位置に、前記第１接続配線と同じ材料の第２接続部を形成し、前記第２主面上における前記第２接続配線と離間した位置に、前記第２接続配線と同じ材料の第１接続部を形成することを含み、前記積層工程は、前記第１支持部上に形成された前記第１接続配線と、前記第１接続部とを接合し、前記第２支持部上に形成された前記第２接続配線と、前記第２接続部とを接合することを含むことを特徴とする。   In a thermoelectric element manufacturing method according to a sixteenth aspect, in the fifteenth aspect, the support portion contacts the first connection portion and the second connection portion, and the first connection portion and the first connection portion. A second support portion that is separated from the first support portion, wherein the connection wiring forming step includes the same material as the first connection wiring at a position separated from the first connection wiring on the first main surface. Forming a second connection portion of the same material as that of the second connection wire at a position on the second main surface separated from the second connection wire; Joining the first connection wire formed on the first support portion and the first connection portion, and connecting the second connection wire formed on the second support portion to the second connection wire; And joining the parts.

第１７発明に係る熱電素子の製造方法は、第１４発明〜第１６発明の何れかにおいて、前記支持部形成工程は、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも何れかの一部を除去して前記支持部を形成することを含むことを特徴とする。   In a method for manufacturing a thermoelectric element according to a seventeenth aspect, in any one of the fourteenth aspect to the sixteenth aspect, the supporting portion forming step removes at least a part of the first substrate and the second substrate. And forming the support portion by using the above method.

第１発明〜第１３発明によれば、第１接続配線は、第１基板と支持部との間、又は、第２基板と支持部との間に挟まれ、第１電極部と接する。このため、第１接続配線は、熱電素子の内部側で第１電極部と接続させることができる。これにより、第１電極部と接続される第１接続配線の劣化を抑制することが可能となる。   According to the first to thirteenth aspects, the first connection wiring is sandwiched between the first substrate and the support or between the second substrate and the support, and is in contact with the first electrode. For this reason, the first connection wiring can be connected to the first electrode portion inside the thermoelectric element. This makes it possible to suppress the deterioration of the first connection wiring connected to the first electrode unit.

また、第１発明〜第１３発明によれば、第１接続配線は、第１基板と支持部との間、又は、第２基板と支持部との間に挟まれる。このとき、第１接続配線の厚さを均一にした状態で、支持部と各基板の何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部の間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   According to the first invention to the thirteenth invention, the first connection wiring is sandwiched between the first substrate and the support or between the second substrate and the support. At this time, the first connection wiring can be sandwiched between the support and any of the substrates with the thickness of the first connection wiring being uniform. For this reason, it is possible to suppress variation in the gap between the electrodes between the electrode portions. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

特に、第２発明によれば、第２接続配線は、第１接続配線と離間し、第２電極部と接する。このため、第２接続配線は、熱電素子の内部側で第２電極部と接続させることができる。これにより、各電極部と接続される各接続配線の劣化を抑制することが可能となる。また、第２接続配線は、第１接続配線と同様の構造で形成することができるため、製造工程の簡略化が可能となる。   In particular, according to the second aspect, the second connection wiring is separated from the first connection wiring and is in contact with the second electrode portion. For this reason, the second connection wiring can be connected to the second electrode portion inside the thermoelectric element. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of each connection wiring connected to each electrode unit. Further, the second connection wiring can be formed in the same structure as the first connection wiring, so that the manufacturing process can be simplified.

特に、第３発明によれば、第１接続配線及び第２接続配線は、支持部よりも外部側における第１主面に接する。このため、各接続配線の接続部を、同一面上に設けることができる。これにより、各接続配線と外部配線との電気的接続や、熱電素子の検査等を容易化することが可能となる。   In particular, according to the third aspect, the first connection wiring and the second connection wiring are in contact with the first main surface on the outer side of the support. For this reason, the connection part of each connection wiring can be provided on the same surface. This facilitates electrical connection between each connection wiring and an external wiring, inspection of a thermoelectric element, and the like.

特に、第４発明によれば、支持部は、互いに離間する第１支持部及び第２支持部を有する。このため、各支持部と、各基板との間に挟まれる各接続配線の面積を大きくすることができる。これにより、電極間ギャップのバラつきをさらに抑制することが可能となる。   In particular, according to the fourth aspect, the support portion has the first support portion and the second support portion that are separated from each other. Therefore, the area of each connection wiring sandwiched between each support portion and each substrate can be increased. This makes it possible to further suppress the variation in the gap between the electrodes.

特に、第５発明によれば、第１支持部及び第２支持部は、導電性を有する。このため、各電極部と電気的に接続させる部分として、各支持部を用いることができる。これにより、各電極部と外部配線との電気的接続や、熱電素子の検査等を実施する際の接続部分を増やすことができ、さらに容易化することが可能となる。   In particular, according to the fifth aspect, the first support portion and the second support portion have conductivity. Therefore, each support portion can be used as a portion to be electrically connected to each electrode portion. This can increase the number of electrical connections between the respective electrode portions and the external wiring and the number of connection portions at the time of performing a test of the thermoelectric element, and can further facilitate the connection.

特に、第６発明によれば、第１支持部及び第２支持部は、第１基板及び第２基板の何れかと一体に設けられる。このため、各支持部と、各基板との接合不良の発生を抑えることができる。これにより、熱電素子の劣化を抑制することが可能となる。   In particular, according to the sixth aspect, the first support portion and the second support portion are provided integrally with one of the first substrate and the second substrate. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of poor bonding between each support portion and each substrate. This makes it possible to suppress the deterioration of the thermoelectric element.

特に、第７発明によれば、貫通孔は、第１基板及び第２基板の少なくとも何れかを第１方向に貫通する。このため、貫通孔を介して中間部の充填が容易に実施できる。これにより、製造工程の簡易化を図ることが可能となる。また、熱電素子の使用に伴い中間部を交換する必要が発生した場合、容易に中間部の交換を実施することが可能となる。   In particular, according to the seventh aspect, the through hole penetrates at least one of the first substrate and the second substrate in the first direction. Therefore, the filling of the intermediate portion can be easily performed through the through hole. This makes it possible to simplify the manufacturing process. In addition, when it becomes necessary to replace the intermediate part due to the use of the thermoelectric element, the intermediate part can be easily replaced.

特に、第８発明によれば、ナノ粒子の直径は、電極間ギャップの１／１０以下である。このため、第１電極部と、第２電極部との間に、ナノ粒子を含む中間部を容易に形成することができる。これにより、熱電素子を製造するとき、作業性の向上を図ることが可能となる。   In particular, according to the eighth aspect, the diameter of the nanoparticles is 1/10 or less of the gap between the electrodes. For this reason, an intermediate part containing nanoparticles can be easily formed between the first electrode part and the second electrode part. This makes it possible to improve workability when manufacturing the thermoelectric element.

特に、第９発明によれば、ナノ粒子は、表面に設けられた絶縁膜を有する。このため、第１電極部から生成した電子は、例えばトンネル効果等によりナノ粒子間を容易に移動することができる。これにより、電気エネルギーの発生量を増加させることが可能となる。   In particular, according to the ninth aspect, the nanoparticles have the insulating film provided on the surface. For this reason, the electrons generated from the first electrode unit can easily move between the nanoparticles by, for example, a tunnel effect or the like. This makes it possible to increase the amount of electric energy generated.

特に、第１０発明によれば、中間部は、６０℃以上の沸点を有する溶媒を含む。このため、室温以上の環境下に熱電素子が用いられた場合においても、溶媒の気化を抑制することができる。これにより、溶媒の気化に伴う熱電素子の劣化を抑制することが可能となる。   In particular, according to the tenth aspect, the intermediate portion contains a solvent having a boiling point of 60 ° C or higher. Therefore, even when the thermoelectric element is used in an environment at room temperature or higher, vaporization of the solvent can be suppressed. This makes it possible to suppress deterioration of the thermoelectric element due to evaporation of the solvent.

特に、第１１発明によれば、中間部は、ナノ粒子のみが充填された状態を示す。このため、高温の環境下に熱電素子が用いられた場合においても、溶媒等の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温の環境下における熱電素子の劣化を抑制することが可能となる。   In particular, according to the eleventh aspect, the intermediate portion shows a state in which only the nanoparticles are filled. For this reason, even when the thermoelectric element is used in a high-temperature environment, there is no need to consider vaporization of the solvent and the like. This makes it possible to suppress deterioration of the thermoelectric element in a high-temperature environment.

第１４発明〜第１７発明によれば、接続配線形成工程は、支持部上、及び第１電極部上に第１接続配線を形成する。また、積層工程は、支持部及び第１接続配線を介して、第１基板上に第２基板を積層する。このため、第１接続配線は、熱電素子の内部側で第１電極部と接続させることができる。これにより、第１電極部と接続される第１接続配線の劣化を抑制することが可能となる。   According to the fourteenth invention to the seventeenth invention, in the connection wiring forming step, the first connection wiring is formed on the support part and the first electrode part. In the laminating step, the second substrate is laminated on the first substrate via the support portion and the first connection wiring. For this reason, the first connection wiring can be connected to the first electrode portion inside the thermoelectric element. This makes it possible to suppress the deterioration of the first connection wiring connected to the first electrode unit.

また、第１４発明〜第１７発明によれば、積層工程は、支持部及び第１接続配線を介して、第１基板上に第２基板を積層する。このとき、第１接続配線の厚さを均一にした状態で、支持部と各基板の何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部の間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   According to the fourteenth invention to the seventeenth invention, in the laminating step, the second substrate is laminated on the first substrate via the support portion and the first connection wiring. At this time, the first connection wiring can be sandwiched between the support and any of the substrates with the thickness of the first connection wiring being uniform. For this reason, it is possible to suppress variation in the gap between the electrodes between the electrode portions. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

特に、第１５発明によれば、接続配線形成工程は、支持部上、及び第２電極部上に、第１接続配線と離間する第２接続配線を形成する。このため、第２接続配線は、熱電素子の内部側で第２電極部と接続させることができる。これにより、各電極部と接続される各接続配線の劣化を抑制することが可能となる。また、第２接続配線は、第１接続配線と同様の構造で形成することができるため、製造工程の簡略化が可能となる。   In particular, according to the fifteenth aspect, in the connection wiring forming step, the second connection wiring separated from the first connection wiring is formed on the support portion and the second electrode portion. For this reason, the second connection wiring can be connected to the second electrode portion inside the thermoelectric element. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of each connection wiring connected to each electrode unit. Further, the second connection wiring can be formed in the same structure as the first connection wiring, so that the manufacturing process can be simplified.

特に、第１６発明によれば、積層工程は、第１接続配線と、第１接続部とを接合し、第２接続配線と、第２接続部とを接合する。このため、積層工程により形成される電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に図ることが可能となる。   In particular, according to the sixteenth aspect, in the laminating step, the first connection wiring and the first connection part are joined, and the second connection wiring and the second connection part are joined. For this reason, variation in the gap between the electrodes formed in the laminating step can be suppressed. This makes it possible to easily stabilize the amount of generated electric energy.

特に、第１７発明によれば、支持部形成工程は、第１基板及び第２基板の少なくとも何れかの一部を除去して支持部を形成する。このため、各支持部と、各基板との接合不良の発生を抑えることができる。これにより、熱電素子の劣化を抑制することが可能となる。   In particular, according to the seventeenth aspect, in the supporting part forming step, at least one part of the first substrate and the second substrate is removed to form the supporting part. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of poor bonding between each support portion and each substrate. This makes it possible to suppress the deterioration of the thermoelectric element.

図１（ａ）は、第１実施形態に係る発電装置及び熱電素子の一例を示す模式断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１Ｂ−１Ｂ線に沿った模式平面図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a power generator and a thermoelectric element according to the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic plan view taken along line 1B-1B in FIG. FIG. 図２は、第１実施形態に係る熱電素子の他の例を示す模式平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating another example of the thermoelectric element according to the first embodiment. 図３（ａ）は、中間部の一例を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、中間部の他の例を示す模式断面図である。FIG. 3A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the intermediate portion, and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the intermediate portion. 図４は、第１実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the method for manufacturing a thermoelectric element according to the first embodiment. 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、第１実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示す模式図である。FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a thermoelectric element according to the first embodiment. 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示す模式断面図である。FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a thermoelectric element according to the first embodiment. 図７（ａ）は、第２実施形態に係る発電装置及び熱電素子の一例を示す模式断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）における７Ｂ−７Ｂ線に沿った模式平面図である。FIG. 7A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a power generator and a thermoelectric element according to the second embodiment, and FIG. 7B is a schematic plan view taken along line 7B-7B in FIG. FIG. 図８（ａ）は、第２実施形態に係る発電装置及び熱電素子の他の例を示す模式断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）における８Ｂ−８Ｂ線に沿った模式平面図である。FIG. 8A is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the power generation device and the thermoelectric element according to the second embodiment, and FIG. 8B is along the line 8B-8B in FIG. It is a schematic plan view. 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第２実施形態に係る熱電素子の製造方法の一例を示す模式断面図である。FIGS. 9A and 9B are schematic cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a thermoelectric element according to the second embodiment. 図１０（ａ）は、第３実施形態に係る発電装置及び熱電素子の一例を示す模式断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における１０Ｂ−１０Ｂ線に沿った模式平面図である。FIG. 10A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a power generation device and a thermoelectric element according to the third embodiment, and FIG. 10B is a schematic plan view taken along line 10B-10B in FIG. FIG. 図１１（ａ）は、第４実施形態に係る発電装置及び熱電素子の一例を示す模式断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における１１Ｂ−１１Ｂ線に沿った模式平面図である。FIG. 11A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a power generator and a thermoelectric element according to the fourth embodiment, and FIG. 11B is a schematic plan view taken along line 11B-11B in FIG. FIG. 図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、熱電素子を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図であり、図１２（ｅ）〜図１２（ｈ）は、熱電素子を含む発電装置を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。FIGS. 12A to 12D are schematic block diagrams illustrating examples of an electronic device including a thermoelectric element. FIGS. 12E to 12H illustrate a power generation device including a thermoelectric element. It is a schematic block diagram which shows the example of the electronic device provided.

以下、本発明の実施形態における熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法それぞれの一例について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、各電極部が積層される高さ方向を第１方向Ｚとし、第１方向Ｚと交差、例えば直交する１つの平面方向を第２方向Ｘとし、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘのそれぞれと交差、例えば直交する別の平面方向を第３方向Ｙとする。   Hereinafter, an example of each of a thermoelectric element, a power generation device, an electronic device, and a method for manufacturing a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, a height direction in which the electrode units are stacked is defined as a first direction Z, and a plane direction that intersects with the first direction Z, for example, one plane direction that is orthogonal to the first direction Z is defined as a second direction X. Another plane direction that intersects, for example, is orthogonal to each of the two directions X is defined as a third direction Y.

（第１実施形態）
＜発電装置１００＞
図１は、第１実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式図である。図１（ａ）は、第１実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１Ｂ−１Ｂ線に沿った模式平面図である。 (1st Embodiment)
<Generator 100>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a power generator 100 and a thermoelectric element 1 according to the first embodiment. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the power generation device 100 and the thermoelectric element 1 according to the first embodiment, and FIG. 1B is along a line 1B-1B in FIG. It is a schematic plan view.

図１に示すように、発電装置１００は、熱電素子１と、第１配線１０１と、第２配線１０２とを含む。熱電素子１は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。このような熱電素子１を備えた発電装置１００は、例えば、図示せぬ熱源に搭載又は設置され、熱源の熱エネルギーを元として、熱電素子１が発生させた電気エネルギーを、第１配線１０１及び第２配線１０２を介して負荷Ｒへ出力する。負荷Ｒの一端は第１配線１０１と電気的に接続され、他端は第２配線１０２と電気的に接続される。負荷Ｒは、例えば電気的な機器を示している。負荷Ｒは、発電装置１００を主電源又は補助電源に用いて駆動される。   As shown in FIG. 1, the power generation device 100 includes a thermoelectric element 1, a first wiring 101, and a second wiring 102. The thermoelectric element 1 converts heat energy into electric energy. The power generation device 100 including the thermoelectric element 1 is mounted or installed on, for example, a heat source (not shown), and uses the heat energy of the heat source to generate the electric energy generated by the thermoelectric element 1 using the first wiring 101 and the first wiring 101. Output to the load R via the second wiring 102. One end of the load R is electrically connected to the first wiring 101, and the other end is electrically connected to the second wiring 102. The load R indicates, for example, an electrical device. The load R is driven using the power generator 100 as a main power supply or an auxiliary power supply.

熱電素子１の熱源としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の電子デバイス又は電子部品、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、自動車等のエンジン、及び工場の生産設備、人体、太陽光、及び環境温度等を利用することができる。例えば、電子デバイス、電子部品、発光素子、エンジン、及び生産設備等は人工熱源である。人体、太陽光、及び環境温度等は自然熱源である。熱電素子１を備えた発電装置１００は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）デバイス及びウェアラブル機器等のモバイル機器や自立型センサ端末の内部に設けることができ、電池の代替又は補助として用いることができる。さらに、発電装置１００は、太陽光発電等のような、より大型の発電装置への応用も可能である。   As a heat source of the thermoelectric element 1, for example, an electronic device or an electronic component such as a CPU (Central Processing Unit), a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode), an engine such as an automobile, and a production facility of a factory, a human body, and sunlight , And ambient temperature. For example, electronic devices, electronic components, light emitting elements, engines, production facilities, and the like are artificial heat sources. The human body, sunlight, environmental temperature, etc. are natural heat sources. The power generation device 100 including the thermoelectric element 1 can be provided inside a mobile device such as an IoT (Internet of Things) device or a wearable device, or a self-contained sensor terminal, and can be used as a substitute or auxiliary for a battery. Further, the power generation device 100 can be applied to a larger power generation device such as a solar power generation.

＜熱電素子１＞
熱電素子１は、例えば、上記人工熱源が発した熱エネルギー、又は上記自然熱源が持つ熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、電流を生成する。熱電素子１は、発電装置１００内に設けるだけでなく、熱電素子１自体を、上記モバイル機器や上記自立型センサ端末等の内部に設けることもできる。この場合、熱電素子１自体が、上記モバイル機器又は上記自立型センサ端末等の、電池の代替部品又は補助部品となる。 <Thermoelectric element 1>
The thermoelectric element 1 converts, for example, the heat energy generated by the artificial heat source or the heat energy of the natural heat source into electric energy to generate a current. The thermoelectric element 1 can be provided not only in the power generation device 100 but also in the mobile device, the self-standing sensor terminal, or the like. In this case, the thermoelectric element 1 itself serves as a substitute part or auxiliary part of the battery, such as the mobile device or the self-contained sensor terminal.

熱電素子１は、基板１１と、第１電極部１２ａと、第２電極部１２ｂと、支持部１３と、中間部１４と、接続配線１５とを備える。   The thermoelectric element 1 includes a substrate 11, a first electrode part 12a, a second electrode part 12b, a support part 13, an intermediate part 14, and a connection wiring 15.

基板１１は、第１基板１１ａと、第２基板１１ｂとを有する。第１基板１１ａは、第１方向Ｚと交わる第１主面１１ａｆを有する。第２基板１１ｂは、第１主面１１ａｆと第１方向Ｚに離間して設けられる。第２基板１１ｂは、第１主面１１ａｆと対向し、第１方向Ｚと交わる第２主面１１ｂｆを有する。   The substrate 11 has a first substrate 11a and a second substrate 11b. The first substrate 11a has a first main surface 11af crossing the first direction Z. The second substrate 11b is provided apart from the first main surface 11af in the first direction Z. The second substrate 11b has a second main surface 11bf facing the first main surface 11af and intersecting with the first direction Z.

第１電極部１２ａは、第１主面１１ａｆ上に接して設けられる。第１電極部１２ａは、第２基板１１ｂと離間する。第２電極部１２ｂは、第２主面１１ｂｆ上に接して設けられる。第２電極部１２ｂは、第１基板１１ａ及び第１電極部１２ａと離間して対向する。第２電極部１２ｂは、第１電極部１２ａとは異なる仕事関数を有する。   The first electrode portion 12a is provided in contact with the first main surface 11af. The first electrode unit 12a is separated from the second substrate 11b. The second electrode portion 12b is provided in contact with the second main surface 11bf. The second electrode portion 12b faces the first substrate 11a and the first electrode portion 12a while being separated from each other. The second electrode unit 12b has a work function different from that of the first electrode unit 12a.

支持部１３は、第１基板１１ａと、第２基板１１ｂとの間に設けられる。支持部１３は、第１主面１１ａｆ及び第２主面１１ｂｆと連接する。支持部１３は、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂと離間する。   The support 13 is provided between the first substrate 11a and the second substrate 11b. The support 13 is connected to the first main surface 11af and the second main surface 11bf. The support part 13 is separated from the first electrode part 12a and the second electrode part 12b.

中間部１４は、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に設けられる。中間部１４は、ナノ粒子を含み、例えばナノ粒子が分散された溶媒を含んでもよい。   The intermediate part 14 is provided between the first electrode part 12a and the second electrode part 12b. The intermediate portion 14 includes nanoparticles, and may include, for example, a solvent in which the nanoparticles are dispersed.

接続配線１５は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれるほか、例えば第１基板１１ａと支持部１３との間に挟まれてもよい。接続配線１５は、第１電極部１２ａと接する。   The connection wiring 15 may be sandwiched between the second substrate 11b and the support portion 13, or may be sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13, for example. The connection wiring 15 is in contact with the first electrode unit 12a.

熱電素子１は、ギャップ部１４ａを含む。ギャップ部１４ａは、例えば外界から隔離された空間を含む。ギャップ部１４ａは、例えば第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂ、及び支持部１３のそれぞれによって区画されている。中間部１４は、ギャップ部１４ａ内に設けられる。中間部１４は、ギャップ部１４ａ内において、例えば第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂ、及び支持部１３のそれぞれと接する。なお、熱電素子１の内部側とは、ギャップ部１４ａを含む部分を示し、熱電素子１の外部側とは、ギャップ部１４ａから離間した部分を示す。   The thermoelectric element 1 includes a gap portion 14a. The gap portion 14a includes, for example, a space isolated from the outside. The gap portion 14a is partitioned by, for example, each of the first electrode portion 12a, the second electrode portion 12b, and the support portion 13. The intermediate part 14 is provided in the gap part 14a. The intermediate portion 14 is in contact with, for example, each of the first electrode portion 12a, the second electrode portion 12b, and the support portion 13 in the gap portion 14a. The inside of the thermoelectric element 1 indicates a portion including the gap portion 14a, and the outside of the thermoelectric device 1 indicates a portion separated from the gap portion 14a.

以下、第１実施形態に係る熱電素子１及び発電装置１００の構成を、さらに詳細に説明する。   Hereinafter, the configurations of the thermoelectric element 1 and the power generator 100 according to the first embodiment will be described in more detail.

＜＜第１基板１１ａ、第２基板１１ｂ＞＞
第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂのそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１０μｍ以上２ｍｍ以下である。第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂのそれぞれの材料としては、絶縁性を有する板状の材料を選ぶことができる。絶縁性の材料の例としては、シリコン、石英、パイレックス（登録商標）等のガラス、及び絶縁性樹脂等を挙げることができる。 << First substrate 11a, second substrate 11b >>
The thickness of each of the first substrate 11a and the second substrate 11b along the first direction Z is, for example, not less than 10 μm and not more than 2 mm. As each material of the first substrate 11a and the second substrate 11b, a plate-shaped material having an insulating property can be selected. Examples of the insulating material include silicon, quartz, glass such as Pyrex (registered trademark), and insulating resin.

第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂは、薄板状であるほか、例えばフレキシブルなフィルム状でもよい。例えば、第１基板１１ａ又は第２基板１１ｂを、フレキシブルなフィルム状とする場合には、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、及びポリイミド等を用いることができる。   The first substrate 11a and the second substrate 11b may be in the form of a thin plate or, for example, a flexible film. For example, when the first substrate 11a or the second substrate 11b is formed into a flexible film, for example, PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), polyimide, or the like can be used.

第１基板１１ａと第２基板１１ｂとの間（熱電素子１の内部側）には、第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂ、支持部１３、中間部１４、及び接続配線１５の少なくとも一部が挟まれる。このため、第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂを備えることで、第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂ、支持部１３、中間部１４、及び接続配線１５のそれぞれの、外力や環境変化に伴った劣化や変形を抑制することもできる。したがって、熱電素子１の耐久性を高めることが可能である。   At least one of the first electrode portion 12a, the second electrode portion 12b, the support portion 13, the intermediate portion 14, and the connection wiring 15 is provided between the first substrate 11a and the second substrate 11b (inside the thermoelectric element 1). Part is pinched. Therefore, by providing the first substrate 11a and the second substrate 11b, each of the first electrode portion 12a, the second electrode portion 12b, the support portion 13, the intermediate portion 14, and the connection wiring 15 is subjected to external force and environmental change. The accompanying deterioration and deformation can also be suppressed. Therefore, the durability of the thermoelectric element 1 can be improved.

＜＜第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂ＞＞
第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂは、例えば図１（ｂ）に示すように、第１方向Ｚから見て、四角形に形成される。第１電極部１２ａは、接続配線１５、及び第１端子１１１を介して第１配線１０１と電気的に接続される。第２電極部１２ｂは、例えば図示しない第２基板１１ｂに挿通された配線、及び第２端子１１２を介して第２配線１０２と電気的に接続される。なお、第１端子１１１及び第２端子１１２は、省略してもよい。また、図示しない配線の配置箇所等は、任意である。 << First electrode portion 12a, second electrode portion 12b >>
The first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b are formed in a rectangular shape when viewed from the first direction Z, for example, as shown in FIG. The first electrode portion 12a is electrically connected to the first wiring 101 via the connection wiring 15 and the first terminal 111. The second electrode portion 12b is electrically connected to the second wiring 102 via, for example, a wiring inserted into the second substrate 11b (not shown) and the second terminal 112. Note that the first terminal 111 and the second terminal 112 may be omitted. The location of the wiring (not shown) is arbitrary.

第１電極部１２ａは、例えば白金（仕事関数：約５．６５ｅＶ）を含み、第２電極部１２ｂは、例えばタングステン（仕事関数：約４．５５ｅＶ）を含む。仕事関数が大きい電極部はアノード（コレクタ電極）として機能し、仕事関数が小さい電極部はカソード（エミッタ電極）として機能する。本実施形態に係る熱電素子１では、第１電極部１２ａがアノードであり、第２電極部１２ｂがカソードとして説明する。なお、第１電極部１２ａをカソードとし、第２電極部１２ｂをアノードとしてもよい。   The first electrode unit 12a includes, for example, platinum (work function: about 5.65 eV), and the second electrode unit 12b includes, for example, tungsten (work function: about 4.55 eV). The electrode part having a large work function functions as an anode (collector electrode), and the electrode part having a small work function functions as a cathode (emitter electrode). In the thermoelectric element 1 according to the present embodiment, the first electrode portion 12a is described as an anode, and the second electrode portion 12b is described as a cathode. Note that the first electrode unit 12a may be used as a cathode and the second electrode unit 12b may be used as an anode.

熱電素子１では、仕事関数差を有する第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に発生する、絶対温度による電子放出現象が利用できる。このため、熱電素子１は、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの温度差が小さい場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる。さらに、熱電素子１は、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に温度差がない場合、又は単一の熱源を用いる場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。   In the thermoelectric element 1, an electron emission phenomenon caused by an absolute temperature, which occurs between the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b having a work function difference, can be used. Therefore, the thermoelectric element 1 can convert heat energy into electric energy even when the temperature difference between the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b is small. Further, the thermoelectric element 1 converts heat energy into electric energy even when there is no temperature difference between the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b or when using a single heat source. Can be.

第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さは、例えば１ｎｍ以上１ｍｍ以下でもよく、好ましくは１ｎｍ以上１μｍ以下、より好ましくは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間の第１方向Ｚに沿った距離（電極間ギャップ）は、例えば、１０μｍ以下の有限値である。より好ましくは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。   The thickness of each of the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b along the first direction Z may be, for example, 1 nm or more and 1 mm or less, preferably 1 nm or more and 1 μm or less, more preferably 1 nm or more and 50 nm or less. The distance (gap between electrodes) along the first direction Z between the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b is, for example, a finite value of 10 μm or less. More preferably, it is 10 nm or more and 100 nm or less.

第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂそれぞれの第１方向Ｚに沿った厚さ、並びに電極間ギャップのそれぞれを、上記範囲内に設定することにより、例えば、熱電素子１の第１方向Ｚに沿った厚さを薄くできる。これは、例えば、複数の熱電素子１を、第１方向Ｚに沿ってスタックさせる場合に有効である。また、各電極部１２ａ、１２ｂの平面バラつきを抑えることができ、電気エネルギーの発生量の安定性を向上させることができる。上記に加え、電極間ギャップを、上記範囲内に設定することにより、電子を効率良く放出させることが可能になるとともに、電子を第２電極部１２ｂ（カソード）から第１電極部１２ａ（アノード）へ、効率よく移動させることも可能となる。   By setting the thickness of each of the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b along the first direction Z and the gap between the electrodes within the above ranges, for example, the first direction Z of the thermoelectric element 1 can be set. Can be made thinner. This is effective, for example, when stacking a plurality of thermoelectric elements 1 along the first direction Z. In addition, it is possible to suppress variations in the planes of the electrode portions 12a and 12b, and to improve the stability of the amount of generated electric energy. In addition to the above, by setting the gap between the electrodes within the above range, electrons can be efficiently emitted, and electrons can be transferred from the second electrode portion 12b (cathode) to the first electrode portion 12a (anode). Can be moved efficiently.

第１電極部１２ａの材料、及び第２電極部１２ｂの材料は、例えば、以下に示す金属から選ぶことができる。   The material of the first electrode portion 12a and the material of the second electrode portion 12b can be selected from, for example, the following metals.

白金（Ｐｔ）
タングステン（Ｗ）
アルミニウム（Ａｌ）
チタン（Ｔｉ）
ニオブ（Ｎｂ）
モリブデン（Ｍｏ）
タンタル（Ｔａ）
レニウム（Ｒｅ）
熱電素子１では、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に仕事関数差が生じればよい。したがって、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂの材料には、上記以外の金属を選ぶことが可能である。第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂの材料として、金属のほか、合金、金属間化合物、及び金属化合物を選ぶことも可能である。合金は、２種類以上の金属を混合したものである。このような合金の例としては、例えばアルミニウムとシリコン（Ｓｉ）との混合物や、アルミニウムとシリコンと銅（Ｃｕ）との混合物を挙げることができる。金属化合物は、金属元素と非金属元素とが化合したものである。このような金属化合物の例としては、例えば六ホウ化ランタン（ＬａＢ6）を挙げることができる。 Platinum (Pt)
Tungsten (W)
Aluminum (Al)
Titanium (Ti)
Niobium (Nb)
Molybdenum (Mo)
Tantalum (Ta)
Rhenium (Re)
In the thermoelectric element 1, a work function difference may be generated between the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b. Therefore, it is possible to select a metal other than the above as a material of the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b. As a material of the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b, an alloy, an intermetallic compound, and a metal compound can be selected in addition to metal. An alloy is a mixture of two or more metals. Examples of such alloys include, for example, a mixture of aluminum and silicon (Si) or a mixture of aluminum, silicon, and copper (Cu). The metal compound is a compound of a metal element and a nonmetal element. An example of such a metal compound is, for example, lanthanum hexaboride (LaB 6 ).

第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂの材料として、非金属導電物を選ぶことも可能である。非金属導電物の例としては、シリコン（Ｓｉ：例えばｐ型Ｓｉ、あるいはｎ型Ｓｉ）、及びグラフェン等のカーボン系材料等を挙げることができる。   As the material of the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b, a non-metallic conductive material can be selected. Examples of the nonmetallic conductive material include silicon (Si: for example, p-type Si or n-type Si), and a carbon-based material such as graphene.

第１電極部１２ａ又は第２電極部１２ｂの材料として、高融点金属（refractory metal）以外の材料を選ぶと、以下に説明される利点を、さらに得ることができる。本明細書において、高融点金属は、例えば、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅとする。第１電極部１２ａ（アノード）に、例えばＰｔを用いた場合、第２電極部１２ｂ（カソード）には、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＬａＢ6の少なくとも１つを用いることが好ましい。 If a material other than a refractory metal is selected as the material of the first electrode portion 12a or the second electrode portion 12b, the advantages described below can be further obtained. In this specification, the high melting point metal is, for example, W, Nb, Mo, Ta, and Re. When, for example, Pt is used for the first electrode portion 12a (anode), it is preferable to use at least one of Al, Si, Ti, and LaB 6 for the second electrode portion 12b (cathode).

Ａｌ及びＴｉの融点は、上記高融点金属の融点より低い。したがって、Ａｌ及びＴｉからは、上記高融点金属に比較して、加工しやすい、という利点を得ることができる。   The melting points of Al and Ti are lower than the melting point of the high melting point metal. Therefore, Al and Ti can provide an advantage that they can be easily processed as compared with the above-mentioned refractory metals.

Ｓｉは、上記高融点金属に比較して、その形成が、さらに容易である。したがって、Ｓｉからは、上記加工のしやすさに加え、熱電素子１の生産性がより向上する、という利点を、さらに得ることができる。   Si is easier to form than the refractory metal. Therefore, from Si, the advantage that the productivity of the thermoelectric element 1 is further improved in addition to the ease of the processing described above can be further obtained.

ＬａＢ6の融点は、Ｎｂの融点より高い。しかし、ＬａＢ6の融点は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅの融点より低い。ＬａＢ6は、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、及びＲｅに比較して加工しやすい。しかも、ＬａＢ6の仕事関数は、約２．５〜２．７ｅＶである。ＬａＢ6は、上記高融点金属に比較して電子を放出させやすい。したがって、ＬａＢ6からは、熱電素子１の発電効率の更なる向上が可能、という利点を、さらに得ることができる。 The melting point of LaB 6 is higher than the melting point of Nb. However, the melting point of LaB 6 is lower than the melting points of W, Mo, Ta, and Re. LaB 6 is easier to process than W, Mo, Ta, and Re. In addition, the work function of LaB 6 is about 2.5~2.7eV. LaB 6 easily emits electrons as compared with the high melting point metal. Therefore, from LaB 6 , the advantage that the power generation efficiency of the thermoelectric element 1 can be further improved can be further obtained.

なお、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂのそれぞれの構造は、上記材料を含む単層構造の他、上記材料を含む積層構造とされてもよい。   In addition, each structure of the 1st electrode part 12a and the 2nd electrode part 12b may be made into the laminated structure containing the said material other than the single layer structure containing the said material.

＜＜支持部１３＞＞
支持部１３は、第１支持部１３ａと、第２支持部１３ｂとを有する。第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂは、例えば図１（ｂ）に示すように、第１方向Ｚから見て、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙに延在するＬ字状に設けられ、互いに離間する。第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂは、例えば図２に示すように、第３方向Ｙに延在するＩ字状に設けられてもよい。 <<< support part 13 >>>
The support 13 has a first support 13a and a second support 13b. The first support portion 13a and the second support portion 13b are provided in an L shape extending in the second direction X and the third direction Y when viewed from the first direction Z, for example, as shown in FIG. Are separated from each other. The first support portion 13a and the second support portion 13b may be provided in an I-shape extending in the third direction Y, for example, as shown in FIG.

第１支持部１３ａと第２支持部１３ｂとの間は、例えば絶縁体で形成された一対の封止部２１により塞がれる。第１支持部１３ａ、第２支持部１３ｂ、及び一対の封止部２１は、各電極部１２ａ、１２ｂ及び中間部１４を囲む。なお、一対の封止部２１は、一体に形成されてもよい。   The space between the first support portion 13a and the second support portion 13b is closed by a pair of sealing portions 21 formed of, for example, an insulator. The first support part 13a, the second support part 13b, and the pair of sealing parts 21 surround the respective electrode parts 12a, 12b and the intermediate part 14. Note that the pair of sealing portions 21 may be formed integrally.

第１支持部１３ａは、第１主面１１ａｆと接し、例えば各基板１１ａ、１１ｂの何れかと一体に形成される。第１支持部１３ａは、接続配線１５又は第２主面１１ｂｆと接する。第１支持部１３ａは、例えば各電極部１２ａ、１２ｂと接してもよい。第２支持部１３ｂは、第２主面１１ｂｆと接し、例えば各基板１１ａ、１１ｂの何れかと一体に形成される。第２支持部１３ｂは、接続配線１５又は第１主面１１ａｆと接する。第２支持部１３ｂは、例えば各電極部１２ａ、１２ｂと接してもよい。   The first support portion 13a is in contact with the first main surface 11af, and is formed integrally with, for example, one of the substrates 11a and 11b. The first support portion 13a is in contact with the connection wiring 15 or the second main surface 11bf. The first support portion 13a may be in contact with, for example, each of the electrode portions 12a and 12b. The second support portion 13b is in contact with the second main surface 11bf, and is formed integrally with, for example, any one of the substrates 11a and 11b. The second support 13b is in contact with the connection wiring 15 or the first main surface 11af. The second support portion 13b may be in contact with, for example, each of the electrode portions 12a and 12b.

第１実施形態に係る第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂは、絶縁性を有する。第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂとして、例えばシリコン酸化膜のほか、ポリイミド、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、又はポリスチレン等のポリマーが用いられる。   The first support 13a and the second support 13b according to the first embodiment have insulating properties. As the first support 13a and the second support 13b, for example, a polymer such as polyimide, PMMA (Polymethyl methacrylate), or polystyrene is used in addition to a silicon oxide film.

例えば、各支持部１３ａ、１３ｂが各基板１１ａ、１１ｂの何れかと一体に形成される場合、各支持部１３ａ、１３ｂのそれぞれの材料としては、各基板１１ａ、１１ｂと同様に絶縁性を有する材料を選ぶことができる。絶縁性の材料の例としては、シリコン、石英、パイレックス（登録商標）等のガラス、及び絶縁性樹脂等を挙げることができる。上記のほか、各支持部１３ａ、１３ｂは、例えばフレキシブルなフィルム状でもよく、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、及びポリイミド等を用いることができる。   For example, when each of the support portions 13a and 13b is formed integrally with any one of the substrates 11a and 11b, the material of each of the support portions 13a and 13b may be a material having the same insulating property as each of the substrates 11a and 11b. You can choose. Examples of the insulating material include silicon, quartz, glass such as Pyrex (registered trademark), and insulating resin. In addition to the above, each of the support portions 13a and 13b may be in the form of, for example, a flexible film, and may be made of PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), polyimide, or the like.

＜＜中間部１４＞＞
中間部１４は、例えば図３に示すように、第２電極部１２ｂ（カソード）から放出された電子を、第１電極部１２ａ（アノード）へと移動させる部分である。図３（ａ）は、中間部１４の一例を示す模式断面図である。図３（ａ）に示すように、中間部１４は、例えば複数のナノ粒子１４１と、溶媒１４２とを含む。複数のナノ粒子１４１は、溶媒１４２内に分散される。中間部１４は、例えば、ナノ粒子１４１が分散された溶媒１４２を、ギャップ部１４ａ内に充填することで得られる。 << intermediate part 14 >>
The intermediate portion 14 is a portion for moving electrons emitted from the second electrode portion 12b (cathode) to the first electrode portion 12a (anode), as shown in FIG. 3, for example. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the intermediate portion 14. As shown in FIG. 3A, the intermediate portion 14 includes, for example, a plurality of nanoparticles 141 and a solvent 142. The plurality of nanoparticles 141 are dispersed in the solvent 142. The intermediate portion 14 is obtained, for example, by filling the solvent 142 in which the nanoparticles 141 are dispersed into the gap portion 14a.

ナノ粒子１４１は、例えば導電物を含む。ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、例えば、第１電極部１２ａの仕事関数の値と、第２電極部１２ｂの仕事関数の値との間にある。例えば、複数のナノ粒子１４１は、３．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の範囲内の仕事関数を含む。これにより、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に放出された電子ｅを、ナノ粒子１４１を介して、例えば、第２電極部１２ｂ（カソード）から第１電極部１２ａ（アノード）へと移動させることができる。これにより、中間部１４内にナノ粒子１４１がない場合に比較して、電気エネルギーの発生量を増加させることが可能となる。   The nanoparticles 141 include, for example, a conductive material. The value of the work function of the nanoparticles 141 is, for example, between the value of the work function of the first electrode unit 12a and the value of the work function of the second electrode unit 12b. For example, the plurality of nanoparticles 141 include a work function in a range from 3.0 eV to 5.5 eV. Thereby, the electrons e emitted between the first electrode unit 12a and the second electrode unit 12b are transferred from the second electrode unit 12b (cathode) to the first electrode unit 12a (anode) via the nanoparticles 141, for example. ). This makes it possible to increase the amount of electric energy generated as compared with the case where the nanoparticles 141 are not present in the intermediate portion 14.

ナノ粒子１４１の材料の例としては、金及び銀の少なくとも１つを選ぶことができる。なお、中間部１４は、第１電極部１２ａの仕事関数と、第２電極部１２ｂの仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子１４１を少なくとも一部含んでいればよい。したがって、ナノ粒子１４１の材料には、金及び銀以外の導電性材料を選ぶことも可能である。   As an example of the material of the nanoparticles 141, at least one of gold and silver can be selected. The intermediate portion 14 may include at least a part of the nanoparticles 141 having a work function between the work function of the first electrode portion 12a and the work function of the second electrode portion 12b. Therefore, as the material of the nanoparticles 141, a conductive material other than gold and silver can be selected.

ナノ粒子１４１の粒子径は、例えば、電極間ギャップの１／１０以下の有限値とされる。具体的には、ナノ粒子１４１の粒子径は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、ナノ粒子１４１は、例えば、平均粒径（例えばＤ５０）３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有してもよい。平均粒径は、例えば粒度分布計測器を用いることで、測定することができる。粒度分布計測器としては、例えば、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布計測器（例えばMicrotracBEL製Nanotrac WaveII-EX150等）を用いればよい。ナノ粒子１４１の粒子径を、例えば、電極間ギャップの１／１０以下とすると、ギャップ部１４ａ内にナノ粒子１４１を含む中間部１４を形成し易くなる。これにより、熱電素子１の製造工程において、作業性を向上させることもできる。   The particle diameter of the nanoparticles 141 is, for example, a finite value of 1/10 or less of the gap between the electrodes. Specifically, the particle diameter of the nanoparticles 141 is 2 nm or more and 10 nm or less. The nanoparticles 141 may have, for example, an average particle diameter (for example, D50) of 3 nm or more and 8 nm or less. The average particle size can be measured, for example, by using a particle size distribution measuring device. As the particle size distribution measuring device, for example, a particle size distribution measuring device using a laser diffraction scattering method (for example, Nanotrac WaveII-EX150 manufactured by MicrotracBEL) may be used. When the particle diameter of the nanoparticles 141 is, for example, 1/10 or less of the gap between the electrodes, the intermediate portion 14 including the nanoparticles 141 is easily formed in the gap portion 14a. Thereby, workability can be improved in the manufacturing process of the thermoelectric element 1.

ナノ粒子１４１は、その表面に、例えば絶縁膜１４１ａを有する。絶縁膜１４１ａの材料の例としては、絶縁性金属化合物及び絶縁性有機化合物の少なくとも１つを選ぶことができる。絶縁性金属化合物の例としては、例えば、シリコン酸化物及びアルミナ等を挙げることができる。絶縁性有機化合物の例としては、アルカンチオール（例えばドデカンチオール）等を挙げることができる。絶縁膜１４１ａの厚さは、例えば２０ｎｍ以下の有限値である。このような絶縁膜１４１ａをナノ粒子１４１の表面に設けておくと、電子ｅは、例えば、第２電極部１２ｂ（カソード）とナノ粒子１４１との間、及びナノ粒子１４１と第１電極部１２ａ（アノード）との間を、トンネル効果を利用して移動できる。このため、例えば、熱電素子１の発電効率の向上が期待できる。   The nanoparticles 141 have, for example, an insulating film 141a on the surface. As an example of the material of the insulating film 141a, at least one of an insulating metal compound and an insulating organic compound can be selected. Examples of the insulating metal compound include, for example, silicon oxide and alumina. Examples of the insulating organic compound include alkanethiol (for example, dodecanethiol). The thickness of the insulating film 141a is a finite value of, for example, 20 nm or less. If such an insulating film 141a is provided on the surface of the nanoparticles 141, the electrons e can be, for example, between the second electrode portion 12b (cathode) and the nanoparticles 141, and between the nanoparticles 141 and the first electrode portions 12a. (Anode) can be moved using the tunnel effect. Therefore, for example, an improvement in the power generation efficiency of the thermoelectric element 1 can be expected.

溶媒１４２には、例えば、沸点が６０℃以上の液体を用いることができる。このため、室温（例えば１５℃〜３５℃）以上の環境下において、熱電素子１を用いた場合であっても、溶媒１４２の気化を抑制することができる。これにより、溶媒１４２の気化に伴う熱電素子１の劣化を抑制することができる。液体の例としては、有機溶媒及び水の少なくとも１つを選ぶことができる。有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、トルエン、キシレン、テトラデカン、及びアルカンチオール等を挙げることができる。溶媒１４２は、電気的抵抗値が高く、絶縁性である液体がよい。   As the solvent 142, for example, a liquid having a boiling point of 60 ° C. or higher can be used. Therefore, in an environment at room temperature (for example, 15 ° C. to 35 ° C.) or more, even when the thermoelectric element 1 is used, vaporization of the solvent 142 can be suppressed. Thereby, the deterioration of the thermoelectric element 1 due to the vaporization of the solvent 142 can be suppressed. As an example of the liquid, at least one of an organic solvent and water can be selected. Examples of the organic solvent include methanol, ethanol, toluene, xylene, tetradecane, and alkanethiol. The solvent 142 is preferably a liquid having a high electric resistance value and an insulating property.

図３（ｂ）は、中間部１４の他の例を示す模式断面図である。図３（ｂ）に示すように、中間部１４は、溶媒１４２を含まず、ナノ粒子１４１のみを含むようにしてもよい。   FIG. 3B is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the intermediate portion 14. As shown in FIG. 3B, the intermediate portion 14 may not include the solvent 142 but include only the nanoparticles 141.

中間部１４が、ナノ粒子１４１のみを含むことで、例えば、熱電素子１を、高温の環境下に用いる場合であっても、溶媒１４２の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温の環境下における熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。   Since the intermediate portion 14 includes only the nanoparticles 141, for example, even when the thermoelectric element 1 is used in a high-temperature environment, there is no need to consider vaporization of the solvent 142. This makes it possible to suppress the deterioration of the thermoelectric element 1 in a high-temperature environment.

＜＜接続配線１５＞＞
接続配線１５は、第１支持部１３ａ、第２基板１１ｂ、及び第１電極部１２ａと接する。接続配線１５は、例えば第１支持部１３ａ及び第２基板１１ｂの代わりに、第１支持部１３ａ及び第１基板１１ａ、第２支持部１３ｂ及び第１基板１１ａ、又は第２支持部１３ｂ及び第２基板１１ｂと接してもよい。接続配線１５は、第２電極部１２ｂと離間する。接続配線１５として、導電性を有する材料が用いられ、例えば金が用いられる。 << connection wiring 15 >>
The connection wiring 15 is in contact with the first support part 13a, the second substrate 11b, and the first electrode part 12a. For example, instead of the first support 13a and the second substrate 11b, the connection wiring 15 may be replaced with the first support 13a and the first substrate 11a, the second support 13b and the first substrate 11a, or the second support 13b and the second It may be in contact with the two substrates 11b. The connection wiring 15 is separated from the second electrode unit 12b. As the connection wiring 15, a conductive material is used, for example, gold.

接続配線１５は、第１電極部１２ａと接する位置から熱電素子１の外部側まで延在し、例えば支持部１３における中間部１４と離間する側面まで延在する。このため、接続配線１５の一端部は、熱電素子１の内部側で第１電極部１２ａと接続でき、接続配線１５の他端部は、熱電素子１の外部側で第１端子１１１等と接続できる。   The connection wiring 15 extends from a position in contact with the first electrode portion 12 a to the outside of the thermoelectric element 1, and extends, for example, to a side surface of the support portion 13 that is separated from the intermediate portion 14. Therefore, one end of the connection wiring 15 can be connected to the first electrode portion 12 a inside the thermoelectric element 1, and the other end of the connection wiring 15 can be connected to the first terminal 111 and the like outside the thermoelectric element 1. it can.

なお、例えば第１基板１１ａにおける第２方向Ｘの幅を、第２基板１１ｂにおける第２方向Ｘの幅よりも大きく設ける場合、接続配線１５の他端部は、外部側の第１主面１１ａｆ上に設けられてもよい。これにより、接続配線１５の他端部と接する第１端子１１１等を容易に設けることが可能となる。   For example, when the width of the first substrate 11a in the second direction X is set to be larger than the width of the second substrate 11b in the second direction X, the other end of the connection wiring 15 is connected to the external first main surface 11af. It may be provided above. This makes it possible to easily provide the first terminal 111 and the like that are in contact with the other end of the connection wiring 15.

＜＜第１配線１０１及び第２配線１０２＞＞
第１配線１０１は、端子１１１及び接続配線１５を介して、第１電極部１２ａと電気的に接続される。第２配線１０２は、端子１１２及び図示しない第２基板１１ｂに挿通された配線を介して、第２電極部１２ｂと電気的に接続される。 << First Wiring 101 and Second Wiring 102 >>
The first wiring 101 is electrically connected to the first electrode unit 12a via the terminal 111 and the connection wiring 15. The second wiring 102 is electrically connected to the second electrode unit 12b via a terminal 112 and a wiring inserted into the second substrate 11b (not shown).

第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれには、導電性を有する材料が用いられる。第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれの材料の例としては、ニッケル、銅、銀、金、タングステン、及びチタンを挙げることができる。第１配線１０１及び第２配線１０２のそれぞれの構造は、熱電素子１において生成された電流を負荷Ｒへ供給できる構造であれば、任意に設計することができる。   A material having conductivity is used for each of the first wiring 101 and the second wiring 102. Examples of the material of each of the first wiring 101 and the second wiring 102 include nickel, copper, silver, gold, tungsten, and titanium. The structure of each of the first wiring 101 and the second wiring 102 can be arbitrarily designed as long as the current generated in the thermoelectric element 1 can be supplied to the load R.

＜熱電素子１の動作＞
熱エネルギーが熱電素子１に与えられると、例えば、第２電極部１２ｂ（カソード）から中間部１４に向けて電子ｅが放出される。放出された電子ｅは、中間部１４から第１電極部１２ａ（アノード）へと移動する（図２参照）。この場合電流は、第１電極部１２ａから第２電極部１２ｂに向かって流れる。このようにして、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。 <Operation of thermoelectric element 1>
When heat energy is given to the thermoelectric element 1, for example, electrons e are emitted from the second electrode portion 12b (cathode) toward the intermediate portion 14. The emitted electrons e move from the intermediate part 14 to the first electrode part 12a (anode) (see FIG. 2). In this case, the current flows from the first electrode unit 12a toward the second electrode unit 12b. In this way, heat energy is converted to electrical energy.

放出される電子ｅの量は、熱エネルギーに依存するほか、第１電極部１２ａ（アノード）の仕事関数と、第２電極部１２ｂ（カソード）の仕事関数との差に依存する。また、放出される電子ｅの量は、第２電極部１２ｂの仕事関数が小さい材料ほど、増加する傾向がある。   The amount of the emitted electrons e depends not only on the thermal energy but also on the difference between the work function of the first electrode 12a (anode) and the work function of the second electrode 12b (cathode). Also, the amount of emitted electrons e tends to increase as the work function of the second electrode portion 12b is lower.

移動する電子ｅの量は、例えば、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの仕事関数差を大きくすること、又は電極間ギャップを小さくすることで増やすことができる。例えば、熱電素子１が発生させる電気エネルギーの量は、上記仕事関数差を大きくすること、及び上記電極間ギャップを小さくすること、の少なくとも何れか１つを考慮することで増加させることができる。   The amount of the moving electrons e can be increased by, for example, increasing the work function difference between the first electrode unit 12a and the second electrode unit 12b or reducing the gap between the electrodes. For example, the amount of electric energy generated by the thermoelectric element 1 can be increased by considering at least one of increasing the work function difference and decreasing the gap between the electrodes.

＜第１実施形態：熱電素子１の製造方法＞
次に、熱電素子１の製造方法の一例を、説明する。図４は、本実施形態に係る熱電素子１の製造方法の一例を示すフローチャートである。図５（ａ）〜図６（ｂ）は、本実施形態に係る熱電素子１の製造方法の一例を示す模式図である。 <First Embodiment: Method for Manufacturing Thermoelectric Element 1>
Next, an example of a method for manufacturing the thermoelectric element 1 will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing the thermoelectric element 1 according to the embodiment. FIGS. 5A to 6B are schematic diagrams illustrating an example of a method for manufacturing the thermoelectric element 1 according to the present embodiment.

＜＜支持部形成工程Ｓ１１０＞＞
先ず、第１基板１１ａの第１主面１１ａｆ上、及び第２基板１１ｂの第２主面１１ｂｆ上の少なくとも何れかに、支持部１３を形成する（支持部形成工程Ｓ１１０）。支持部形成工程Ｓ１１０では、例えば図５（ａ）に示すように、第１基板１１ａの第１主面１１ａｆ上に第１支持部１３ａを形成し、第２基板１１ｂの第２主面１１ｂｆ上に第２支持部１３ｂを形成する。支持部形成工程Ｓ１１０では、例えば第１主面１１ａｆ上及び第２主面１１ｂｆ上の何れかに、第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂをそれぞれ離間して形成してもよい。 << Supporting part forming step S110 >>
First, the support portion 13 is formed on at least one of the first main surface 11af of the first substrate 11a and the second main surface 11bf of the second substrate 11b (support portion forming step S110). In the support part forming step S110, for example, as shown in FIG. 5A, the first support part 13a is formed on the first main surface 11af of the first substrate 11a, and the first support part 13a is formed on the second main surface 11bf of the second substrate 11b. Then, the second support portion 13b is formed. In the support part forming step S110, the first support part 13a and the second support part 13b may be formed separately on, for example, either the first main surface 11af or the second main surface 11bf.

各支持部１３ａ、１３ｂは、例えば図５（ｃ）に示すように、第１方向Ｚから見て、Ｌ字状に形成されるほか、例えば図２に示したＩ字状に形成されてもよい。   Each of the support portions 13a and 13b is formed in an L-shape when viewed from the first direction Z as shown in FIG. 5C, for example, and may be formed in an I-shape as shown in FIG. Good.

支持部形成工程Ｓ１１０では、例えばエッチング法を用いて、各基板１１ａ、１１ｂの一部を除去して各支持部１３ａ、１３ｂを形成する。このとき、各支持部１３ａ、１３ｂは、各基板１１ａ、１１ｂの何れかと一体に形成される。   In the support part forming step S110, a part of each of the substrates 11a and 11b is removed by using, for example, an etching method to form the support parts 13a and 13b. At this time, the support portions 13a and 13b are formed integrally with one of the substrates 11a and 11b.

支持部形成工程Ｓ１１０では、例えばスパッタリング法又は蒸着法等を用いた真空環境下で各支持部１３ａ、１３ｂを形成するほか、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、スプレイ印刷法等を用いた常圧環境下で各支持部１３ａ、１３ｂを形成してもよい。   In the support part forming step S110, in addition to forming each of the support parts 13a and 13b under a vacuum environment using, for example, a sputtering method or a vapor deposition method, a normal pressure environment using, for example, a screen printing method, an inkjet method, a spray printing method, or the like. Each support 13a, 13b may be formed below.

＜＜電極部形成工程Ｓ１２０＞＞
次に、例えば図５（ｂ）に示すように、第１主面１１ａｆ上に第１電極部１２ａを形成し、第２主面１１ｂｆ上に第２電極部１２ｂを形成する（電極部形成工程Ｓ１２０）。各電極部１２ａ、１２ｂは、例えば図５（ｃ）に示すように、第１方向Ｚから見て四角形状に形成される。各電極部１２ａ、１２ｂは、各支持部１３ａ、１３ｂの何れかに比べて、第２方向Ｘの幅及び第３方向Ｙの長さが短く形成される。各電極部１２ａ、１２ｂは、各支持部１３ａ、１３ｂと離間して形成されるほか、接して形成されてもよい。各電極部１２ａ、１２ｂは、各支持部１３ａ、１３ｂよりも薄く形成される。 << electrode part forming step S120 >>
Next, for example, as shown in FIG. 5B, the first electrode portion 12a is formed on the first main surface 11af, and the second electrode portion 12b is formed on the second main surface 11bf (electrode portion forming step). S120). Each of the electrode portions 12a and 12b is formed in a square shape when viewed from the first direction Z, for example, as shown in FIG. Each of the electrode portions 12a and 12b is formed to have a shorter width in the second direction X and a shorter length in the third direction Y than one of the support portions 13a and 13b. The electrode portions 12a and 12b may be formed separately from the support portions 13a and 13b, or may be formed in contact with the support portions 13a and 13b. Each of the electrode portions 12a and 12b is formed thinner than each of the support portions 13a and 13b.

電極部形成工程Ｓ１２０では、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて、各電極部１２ａ、１２ｂを形成するほか、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、及びスプレイ印刷法等を用いて形成してもよい。例えば、第１電極部１２ａとして白金が用いられ、第２電極部１２ｂとしてアルミニウムが用いられるほか、それぞれ上述した材料が用いられてもよい。   In the electrode part forming step S120, the electrode parts 12a and 12b may be formed by using, for example, a sputtering method or a vapor deposition method, or may be formed by using, for example, a screen printing method, an inkjet method, a spray printing method, or the like. For example, platinum is used for the first electrode portion 12a, aluminum is used for the second electrode portion 12b, and the above-described materials may be used.

＜＜接続配線形成工程Ｓ１３０＞＞
次に、図６（ａ）に示すように、支持部１３上、及び第１電極部１２ａ上に、接続配線１５を形成する（接続配線形成工程Ｓ１３０）。接続配線形成工程Ｓ１３０では、例えば第１電極部１２ａから第１支持部１３ａの上面を介して第１主面１１ａｆ上まで延在する接続配線１５を形成する。接続配線１５は、例えば第２方向Ｘ及び第３方向Ｙに延在する第１支持部１３ａの上面に沿って形成されてもよい。この場合、後述する積層工程Ｓ１４０により形成された電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。 << connection wiring forming step S130 >>
Next, as shown in FIG. 6A, the connection wiring 15 is formed on the support part 13 and the first electrode part 12a (connection wiring formation step S130). In the connection wiring forming step S130, for example, the connection wiring 15 extending from the first electrode portion 12a to the first main surface 11af via the upper surface of the first support portion 13a is formed. The connection wiring 15 may be formed, for example, along the upper surface of the first support portion 13a extending in the second direction X and the third direction Y. In this case, variation in the gap between the electrodes formed in the laminating step S140 described below can be suppressed.

接続配線形成工程Ｓ１３０は、例えば図示しないレジストを用いたリフトオフ法により、接続配線１５を形成する。すなわち、レジストを第１電極部１２ａ上に形成し、レジスト上、第１電極部１２ａの一部、及び第１基板１１ａ上に接続配線１５の材料を積層したあと、レジストを除去する。このため、第１電極部１２ａの表面をレジストで守ることができ、第１電極部１２ａの仕事関数の変動を防ぐことができる。   In the connection wiring forming step S130, the connection wiring 15 is formed by, for example, a lift-off method using a resist (not shown). That is, a resist is formed on the first electrode portion 12a, a material of the connection wiring 15 is laminated on the resist, a part of the first electrode portion 12a, and the first substrate 11a, and then the resist is removed. For this reason, the surface of the first electrode unit 12a can be protected by the resist, and a change in the work function of the first electrode unit 12a can be prevented.

接続配線形成工程Ｓ１３０では、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて、接続配線１５を形成するほか、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、及びスプレイ印刷法等を用いて形成してもよい。接続配線１５として、例えば金が用いられる。   In the connection wiring forming step S130, the connection wiring 15 may be formed using, for example, a screen printing method, an inkjet method, a spray printing method, or the like, in addition to forming the connection wiring 15 using, for example, a sputtering method or an evaporation method. As the connection wiring 15, for example, gold is used.

なお、図６（ａ）では第１支持部１３ａ上に接続配線１５が形成されているが、例えば後述する積層工程Ｓ１４０において、第２支持部１３ｂと接する位置に接続配線１５の少なくとも一部が形成されてもよい。   In FIG. 6A, the connection wires 15 are formed on the first support portions 13a. For example, in a lamination step S140 described later, at least a portion of the connection wires 15 is located at a position in contact with the second support portions 13b. It may be formed.

＜＜積層工程Ｓ１４０＞＞
次に、第１電極部１２ａと、第２電極部１２ｂとを第１方向Ｚに離間して対向するように、支持部１３及び接続配線１５を介して、第１基板１１ａ上に第２基板１１ｂを積層する（積層工程Ｓ１４０）。積層工程Ｓ１４０では、例えば図６（ｂ）に示すように、第１支持部１３ａ上の接続配線１５と、第２基板１１ｂとを連接させ、第２支持部１３ｂの上面と、第１基板１１ａとを連接させる。このとき、各電極部１２ａ、１２ｂ、各支持部１３ａ、１３ｂ、及び接続配線１５の一部は、各基板１１ａ、１１ｂに挟まれ、ギャップ部１４ａが形成される。 << Lamination process S140 >>
Next, the second substrate is placed on the first substrate 11a via the support portion 13 and the connection wiring 15 so that the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b face each other with a distance in the first direction Z. 11b is laminated (lamination step S140). In the laminating step S140, for example, as shown in FIG. 6B, the connection wiring 15 on the first support portion 13a and the second substrate 11b are connected, and the upper surface of the second support portion 13b and the first substrate 11a And is linked. At this time, each of the electrode portions 12a and 12b, each of the support portions 13a and 13b, and a part of the connection wiring 15 are sandwiched between the substrates 11a and 11b to form a gap portion 14a.

積層工程Ｓ１４０では、例えば圧着接合法を用いて、第１基板１１ａ上に第２基板１１ｂを積層する。この場合、第２基板１１ｂ上における接続配線１５と連接する位置、並びに、第１基板１１ａ上及び第２支持部１３ｂ上面の互いに連接する位置に、図示しない金等の金属を含む接続層を形成し、第２基板１１ｂと接続配線１５、及び、第１基板１１ａと第２支持部１３ｂとを、接続層を介して連接させる。その後、加熱することで、各連接部を接合させる。これにより、電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。   In the laminating step S140, the second substrate 11b is laminated on the first substrate 11a by using, for example, a pressure bonding method. In this case, a connection layer containing a metal such as gold (not shown) is formed on the second substrate 11b at a position connected to the connection wiring 15 and at a position connected to each other on the first substrate 11a and the upper surface of the second support portion 13b. Then, the second substrate 11b and the connection wiring 15, and the first substrate 11a and the second support portion 13b are connected via a connection layer. Thereafter, the connecting portions are joined by heating. Thereby, variation in the gap between the electrodes can be suppressed.

＜＜中間部形成工程Ｓ１５０＞＞
次に、例えば図１（ａ）に示した中間部１４を形成する（中間部形成工程Ｓ１５０）。中間部形成工程Ｓ１５０では、例えば各支持部１３ａ、１３ｂの間を介してギャップ部１４ａに中間部１４を形成する。 << intermediate part forming step S150 >>
Next, for example, the intermediate portion 14 shown in FIG. 1A is formed (intermediate portion forming step S150). In the intermediate portion forming step S150, for example, the intermediate portion 14 is formed in the gap portion 14a via the space between the support portions 13a and 13b.

中間部形成工程Ｓ１５０では、例えばインクジェット法を用いて、ギャップ部１４ａに中間部１４を形成する。中間部形成工程Ｓ１５０では、例えば積層された各基板１１ａ、１１ｂを中間部１４の原液に浸し、毛細管現象によってギャップ部１４ａに中間部１４を形成してもよい。中間部１４を形成した後、例えば各基板１１ａ、１１ｂの側面側に封止部２１を形成することで、ギャップ部１４ａが閉塞される。なお、中間部１４として、例えば予めナノ粒子１４１を分散させた溶媒１４２が用いられる。   In the intermediate portion forming step S150, the intermediate portion 14 is formed in the gap portion 14a by using, for example, an inkjet method. In the intermediate portion forming step S150, for example, the stacked substrates 11a and 11b may be immersed in the undiluted solution of the intermediate portion 14, and the intermediate portion 14 may be formed in the gap portion 14a by a capillary phenomenon. After the formation of the intermediate portion 14, the gap portion 14a is closed, for example, by forming the sealing portion 21 on the side surface of each of the substrates 11a and 11b. In addition, as the intermediate part 14, for example, a solvent 142 in which the nanoparticles 141 are dispersed in advance is used.

上述した工程を経て、本実施形態における熱電素子１が形成される。なお、形成された熱電素子１に、図１（ａ）に示す第１端子１１１、第２端子１１２、第１配線１０１、及び第２配線１０２等を接続することで、本実施形態における発電装置１００を形成することができる。なお、例えば支持部形成工程Ｓ１１０を実施する前に、電極部形成工程Ｓ１２０を実施してもよい。   Through the above-described steps, the thermoelectric element 1 according to the present embodiment is formed. By connecting the first terminal 111, the second terminal 112, the first wiring 101, the second wiring 102, and the like shown in FIG. 1A to the formed thermoelectric element 1, the power generation device according to the present embodiment is connected. 100 can be formed. Note that, for example, before performing the support part forming step S110, the electrode part forming step S120 may be performed.

本実施形態によれば、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれ、第１電極部１２ａと接する。このため、接続配線１５は、熱電素子１の内部側で第１電極部１２ａと接続させることができる。これにより、第１電極部１２ａと接続される接続配線１５の劣化を抑制することが可能となる。   According to the present embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13, and is in contact with the first electrode portion 12a. For this reason, the connection wiring 15 can be connected to the first electrode portion 12a inside the thermoelectric element 1. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the connection wiring 15 connected to the first electrode unit 12a.

また、本実施形態によれば、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれる。このとき、接続配線１５の厚さを均一にした状態で、支持部１３と各基板１１ａ、１１ｂの何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部１２ａ、１２ｂの間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13. At this time, the connection wiring 15 can be sandwiched between the support portion 13 and one of the substrates 11a and 11b in a state where the thickness of the connection wiring 15 is uniform. For this reason, variation in the gap between the electrodes between the electrode portions 12a and 12b can be suppressed. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、ナノ粒子１４１の直径は、電極間ギャップの１／１０以下である。このため、第１電極部１２ａと、第２電極部１２ｂとの間に、ナノ粒子１４１を含む中間部１４を容易に形成することができる。これにより、熱電素子１を製造するとき、作業性の向上を図ることが可能となる。   According to the present embodiment, the diameter of the nanoparticles 141 is 1/10 or less of the gap between the electrodes. Therefore, the intermediate portion 14 including the nanoparticles 141 can be easily formed between the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b. Thereby, when manufacturing the thermoelectric element 1, it is possible to improve the workability.

また、本実施形態によれば、ナノ粒子１４１は、表面に設けられた絶縁膜１４１ａを有する。このため、第１電極部１２ａから生成した電子ｅは、例えばトンネル効果等によりナノ粒子１４１間を容易に移動することができる。これにより、電気エネルギーの発生量を増加させることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the nanoparticles 141 have the insulating film 141a provided on the surface. Therefore, the electrons e generated from the first electrode portion 12a can easily move between the nanoparticles 141 due to, for example, a tunnel effect. This makes it possible to increase the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、中間部１４は、６０℃以上の沸点を有する溶媒１４２を含む。このため、室温以上の環境下に熱電素子１が用いられた場合においても、溶媒１４２の気化を抑制することができる。これにより、溶媒１４２の気化に伴う熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the intermediate section 14 includes the solvent 142 having a boiling point of 60 ° C. or higher. Therefore, even when the thermoelectric element 1 is used in an environment at room temperature or higher, vaporization of the solvent 142 can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the thermoelectric element 1 due to the vaporization of the solvent 142.

また、本実施形態によれば、中間部１４は、ナノ粒子１４１のみが充填された状態を示す。このため、高温の環境下に熱電素子１が用いられた場合においても、溶媒１４２等の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温の環境下における熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the intermediate portion 14 shows a state where only the nanoparticles 141 are filled. Therefore, even when the thermoelectric element 1 is used in a high-temperature environment, there is no need to consider vaporization of the solvent 142 and the like. This makes it possible to suppress the deterioration of the thermoelectric element 1 in a high-temperature environment.

また、本実施形態によれば、第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂは、第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂの何れかと一体に設けられる。このため、各支持部１３ａ、１３ｂと、各基板１１ａ、１１ｂとの接合不良の発生を抑えることができる。これにより、熱電素子の劣化を抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the first support portion 13a and the second support portion 13b are provided integrally with one of the first substrate 11a and the second substrate 11b. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of poor bonding between the support portions 13a and 13b and the substrates 11a and 11b. This makes it possible to suppress the deterioration of the thermoelectric element.

また、本実施形態によれば、接続配線形成工程Ｓ１３０は、支持部１３上、及び第１電極部１２ａ上に接続配線１５を形成する。また、積層工程Ｓ１４０は、支持部１３及び接続配線１５を介して、第１基板１１ａ上に第２基板１１ｂを積層する。このため、接続配線１５は、熱電素子１の内部側で第１電極部１２ａと接続させることができる。これにより、第１電極部１２ａと接続される接続配線１５の劣化を抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, in the connection wiring forming step S130, the connection wiring 15 is formed on the support portion 13 and the first electrode portion 12a. In the stacking step S140, the second substrate 11b is stacked on the first substrate 11a via the support 13 and the connection wiring 15. For this reason, the connection wiring 15 can be connected to the first electrode portion 12a inside the thermoelectric element 1. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the connection wiring 15 connected to the first electrode unit 12a.

また、本実施形態によれば、積層工程Ｓ１４０は、支持部１３及び接続配線１５を介して、第１基板１１ａ上に第２基板１１ｂを積層する。このとき、接続配線１５の厚さを均一にした状態で、支持部１３と各基板１１ａ、１１ｂの何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部１２ａ、１２ｂの間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, in the laminating step S140, the second substrate 11b is laminated on the first substrate 11a via the support portion 13 and the connection wiring 15. At this time, the connection wiring 15 can be sandwiched between the support portion 13 and one of the substrates 11a and 11b in a state where the thickness of the connection wiring 15 is uniform. For this reason, variation in the gap between the electrodes between the electrode portions 12a and 12b can be suppressed. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、支持部形成工程Ｓ１１０は、第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂの少なくとも何れかの一部を除去して支持部１３を形成する。このため、支持部１３と、各基板１１ａ、１１ｂとの接合不良の発生を抑えることができる。これにより、熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, in the supporting part forming step S110, at least one part of the first substrate 11a and the second substrate 11b is removed to form the supporting part 13. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of poor bonding between the support portion 13 and each of the substrates 11a and 11b. Thereby, it is possible to suppress the deterioration of the thermoelectric element 1.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１について説明する。図７は、第２実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式図である。図７（ａ）は、第２実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）における７Ｂ−７Ｂ線に沿った模式平面図である。 (2nd Embodiment)
Next, a power generator 100 and a thermoelectric element 1 according to a second embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the power generation device 100 and the thermoelectric element 1 according to the second embodiment. FIG. 7A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the power generation device 100 and the thermoelectric element 1 according to the second embodiment, and FIG. 7B is along the line 7B-7B in FIG. It is a schematic plan view.

上述した実施形態と、第２実施形態との違いは、第１電極部１２ａに接続された接続配線１５（第１接続配線１５ａ）に加えて、第２電極部１２ｂに接続された第２接続配線１５ｂを有する点である。なお、上述した実施形態と同様の構成については、説明を省略する。   The difference between the above-described embodiment and the second embodiment is that, in addition to the connection wiring 15 (first connection wiring 15a) connected to the first electrode section 12a, the second connection connected to the second electrode section 12b. This is a point having the wiring 15b. The description of the same configuration as that of the above-described embodiment will be omitted.

図７に示すように、接続配線１５は、第１接続配線１５ａと、第２接続配線１５ｂとを有する。第１接続配線１５ａは、第１電極部１２ａと接し、上述した実施形態と同様である。第２接続配線１５ｂは、第１接続配線１５ａと離間し、第２電極部１２ｂと接する。   As shown in FIG. 7, the connection wiring 15 has a first connection wiring 15a and a second connection wiring 15b. The first connection wiring 15a is in contact with the first electrode portion 12a, and is similar to the above-described embodiment. The second connection wiring 15b is separated from the first connection wiring 15a and is in contact with the second electrode portion 12b.

第２接続配線１５ｂは、第１基板１１ａと第２支持部１３ｂとの間（例えば図７（ａ））、又は、第２基板１１ｂと第２支持部１３ｂとの間（例えば図８（ａ））に挟まれる。第２接続配線１５ｂは、第２支持部１３ｂ、及び第２電極部１２ｂと接し、第２基板１１ｂと接してもよい。第２接続配線１５ｂは、第１電極部１２ａと離間する。   The second connection wiring 15b is provided between the first substrate 11a and the second support 13b (for example, FIG. 7A) or between the second substrate 11b and the second support 13b (for example, FIG. )). The second connection wiring 15b may be in contact with the second support part 13b and the second electrode part 12b, and may be in contact with the second substrate 11b. The second connection wiring 15b is separated from the first electrode unit 12a.

第２接続配線１５ｂは、第２電極部１２ｂと接する位置から熱電素子１の外部側まで延在し、例えば第２支持部１３ｂにおける中間部１４と離間する側面まで延在する。このため、第２接続配線１５ｂの一端部は、熱電素子１の内部側で第２電極部１２ｂと接続でき、第２接続配線１５ｂの他端側は、熱電素子１の外部側で第２端子１１２等と接続できる。   The second connection wiring 15b extends from a position in contact with the second electrode portion 12b to the outside of the thermoelectric element 1, and extends to, for example, a side surface of the second support portion 13b separated from the intermediate portion. Therefore, one end of the second connection wiring 15b can be connected to the second electrode portion 12b inside the thermoelectric element 1, and the other end of the second connection wiring 15b is connected to the second terminal outside the thermoelectric element 1. 112 etc. can be connected.

なお、例えば第１基板１１ａにおける第２方向Ｘの幅を、第２基板１１ｂにおける第２方向Ｘの幅よりも大きく設ける場合、第２接続配線１５ｂの他端部は、外部側の第１主面１１ａｆ上に設けられてもよい。これにより、第２接続配線１５ｂの他端部と接する第２端子１１２等を容易に設けることが可能となる。また、各接続配線１５ａ、１５ｂの他端部を、同一平面上に設けることができる。これにより、各接続配線１５ａ、１５ｂと外部配線との電気的接続や、熱電素子１の検査等を容易に実施することが可能となる。   For example, when the width of the first substrate 11a in the second direction X is set to be larger than the width of the second substrate 11b in the second direction X, the other end of the second connection wiring 15b is connected to the first main line on the external side. It may be provided on the surface 11af. This makes it possible to easily provide the second terminal 112 and the like that are in contact with the other end of the second connection wiring 15b. Further, the other ends of the connection wirings 15a and 15b can be provided on the same plane. This makes it possible to easily carry out electrical connection between the connection wirings 15a and 15b and external wiring, inspection of the thermoelectric element 1, and the like.

第１接続配線１５ａ及び第２接続配線１５ｂは、例えば図７（ｂ）に示すように、第１方向Ｚから見て、支持部１３の延在する位置に重なって設けられる。このため、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙにおける電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。   The first connection wiring 15a and the second connection wiring 15b are provided, for example, as shown in FIG. 7B so as to overlap at positions where the support portions 13 extend when viewed from the first direction Z. For this reason, variation in the gap between the electrodes in the second direction X and the third direction Y can be suppressed.

なお、例えば図７（ａ）に示すように、第１接続配線１５ａが第１支持部１３ａと第２基板１１ｂとの間、及び、第２接続配線１５ｂが第２支持部１３ｂと第１基板１１ａとの間に、それぞれ挟まれるほか、例えば図８（ａ）に示すように、第１接続配線１５ａが第１支持部１３ａと第２基板１１ｂとの間、及び、第２接続配線１５ｂが第２支持部１３ｂと第２基板１１ｂとの間に、それぞれ挟まれてもよい。また、例えば第１接続配線１５ａが第１支持部１３ａと第１基板１１ａとの間、及び、第２接続配線１５ｂが第２支持部１３ｂと第１基板１１ａとの間に、それぞれ挟まれてもよい。これらの場合、例えば各支持部１３ａ、１３ｂは、各基板１１ａ、１１ｂの何れかと一体に設けられてもよい。   For example, as shown in FIG. 7A, the first connection wiring 15a is between the first support portion 13a and the second substrate 11b, and the second connection wiring 15b is between the second support portion 13b and the first substrate. 8a, the first connection wiring 15a is located between the first support portion 13a and the second substrate 11b, and the second connection wiring 15b is located between the first support 13a and the second substrate 11b, as shown in FIG. It may be sandwiched between the second support 13b and the second substrate 11b. Further, for example, the first connection wiring 15a is sandwiched between the first support 13a and the first substrate 11a, and the second connection wiring 15b is sandwiched between the second support 13b and the first substrate 11a. Is also good. In these cases, for example, the support portions 13a and 13b may be provided integrally with any one of the substrates 11a and 11b.

＜第２実施形態：熱電素子１の製造方法＞
次に、熱電素子１の製造方法の一例を、説明する。図９は、本実施形態に係る熱電素子１の製造方法の一例を示す模式図である。 <Second embodiment: manufacturing method of thermoelectric element 1>
Next, an example of a method for manufacturing the thermoelectric element 1 will be described. FIG. 9 is a schematic view illustrating an example of a method for manufacturing the thermoelectric element 1 according to the present embodiment.

先ず、上述した支持部形成工程Ｓ１１０、電極部形成工程Ｓ１２０を実施する。その後、接続配線形成工程Ｓ１３０では、第１支持部１３ａ上、及び第１電極部１２ａ上に第１接続配線１５ａを形成すると同時、又は前後に、第２支持部１３ｂ上、及び第２電極部１２ｂ上に第２接続配線１５ｂを形成する。   First, the support part forming step S110 and the electrode part forming step S120 described above are performed. Then, in the connection wiring forming step S130, at the same time as before or after forming the first connection wiring 15a on the first support portion 13a and the first electrode portion 12a, or on the second support portion 13b and the second electrode portion The second connection wiring 15b is formed on 12b.

接続配線形成工程Ｓ１３０では、例えば図９に示すように、第２主面１１ｂｆ上における第２接続配線１５ｂと離間した位置に、第１接続部１５ａａを形成する。また、接続配線形成工程Ｓ１３０では、第１主面１１ａｆ上における第１接続配線１５ａと離間した位置に、第２接続部１５ｂａを形成する。なお、第１接続部１５ａａは、第２接続配線１５ｂと同時に形成してもよく、第２接続部１５ｂａは、第１接続配線１５ａと同時に形成してもよい。   In the connection wiring forming step S130, for example, as shown in FIG. 9, the first connection portion 15aa is formed on the second main surface 11bf at a position separated from the second connection wiring 15b. In the connection wiring forming step S130, the second connection portion 15ba is formed on the first main surface 11af at a position separated from the first connection wiring 15a. The first connection 15aa may be formed simultaneously with the second connection wiring 15b, and the second connection 15ba may be formed simultaneously with the first connection wiring 15a.

各接続配線１５ａ、１５ｂ、及び各接続部１５ａａ、１５ｂａは、上述した接続配線形成工程Ｓ１３０と同様に、リフトオフ法等を用いて形成される。各接続部１５ａａ、１５ｂａとして、それぞれ各接続配線１５ａ、１５ｂと同じ材料が用いられる。各接続部１５ａａ、１５ｂａ、及び各接続配線１５ａ、１５ｂの第１方向Ｚに沿ったそれぞれの厚さは、例えば１００ｎｍ以上１０μｍ以下である。   Each of the connection wirings 15a and 15b and each of the connection portions 15aa and 15ba are formed using a lift-off method or the like, similarly to the above-described connection wiring formation step S130. The same material as each of the connection wirings 15a and 15b is used for each of the connection portions 15aa and 15ba. The thickness of each of the connection portions 15aa and 15ba and each of the connection wires 15a and 15b along the first direction Z is, for example, 100 nm or more and 10 μm or less.

接続配線形成工程Ｓ１３０では、例えば積層工程Ｓ１４０において、第２基板１１ｂ上における第１接続配線１５ａと連接する位置に、第１接続部１５ａａを形成し、第１基板１１ａ上における第２接続配線１５ｂと連接する位置に、第２接続部１５ｂａを形成する。   In the connection wiring forming step S130, for example, in the stacking step S140, a first connection portion 15aa is formed at a position connected to the first connection wiring 15a on the second substrate 11b, and the second connection wiring 15b on the first substrate 11a is formed. The second connection portion 15ba is formed at a position where the second connection portion 15ba is connected.

次に、積層工程Ｓ１４０では、第１支持部１３ａ上に形成された第１接続配線１５ａと、第１接続部１５ａａとを接合する。これにより、第１接続配線１５ａ及び第１接続部１５ａａを介して、第２基板１１ｂと第１支持部１３ａとが連接される。また、積層工程Ｓ１４０では、第２支持部１３ｂ上に形成された第２接続配線１５ｂと、第２接続部ｂａとを接合する。これにより、第２接続配線１５ｂ及び第２接続部１５ｂａを介して、第１基板１１ａと第２支持部１３ｂとが連接される。   Next, in the stacking step S140, the first connection wiring 15a formed on the first support portion 13a and the first connection portion 15aa are joined. Thereby, the second substrate 11b and the first support 13a are connected to each other via the first connection wiring 15a and the first connection 15aa. In the stacking step S140, the second connection wiring 15b formed on the second support portion 13b and the second connection portion ba are joined. Thereby, the first substrate 11a and the second support portion 13b are connected to each other via the second connection wiring 15b and the second connection portion 15ba.

その後、加熱することで、第１接続配線１５ａと第１接続部１５ａａとを接合させるとともに、第２接続配線１５ｂと第２接続部１５ｂａとを接合させる。これにより、第２方向Ｘ及び第３方向Ｙにおける電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。
Then, by heating, the first connection wiring 15a and the first connection part 15aa are joined, and the second connection wiring 15b and the second connection part 15ba are joined. Thereby, it is possible to suppress variation in the gap between the electrodes in the second direction X and the third direction Y.

その後、上述した実施形態と同様に、中間部形成工程Ｓ１５０を実施し、本実施形態における熱電素子１が軽視絵される。なお、形成された熱電素子１に、図７（ａ）に示す第１端子１１１、第２端子１１２、第１配線１０１、及び第２配線１０２等を接続することで、本実施形態における発電装置１００を形成することができる。   Then, similarly to the above-described embodiment, the intermediate portion forming step S150 is performed, and the thermoelectric element 1 in the present embodiment is lightly painted. In addition, by connecting the first terminal 111, the second terminal 112, the first wiring 101, the second wiring 102, and the like shown in FIG. 7A to the formed thermoelectric element 1, the power generation device according to the present embodiment is connected. 100 can be formed.

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれ、第１電極部１２ａと接する。このため、接続配線１５は、熱電素子１の内部側で第１電極部１２ａと接続させることができる。これにより、第１電極部１２ａと接続される接続配線１５の劣化を抑制することが可能となる。   According to the present embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13 like the above-described embodiment. It contacts one electrode part 12a. For this reason, the connection wiring 15 can be connected to the first electrode portion 12a inside the thermoelectric element 1. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the connection wiring 15 connected to the first electrode unit 12a.

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれる。このとき、接続配線１５の厚さを均一にした状態で、支持部１３と各基板１１ａ、１１ｂの何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部１２ａ、１２ｂの間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, similarly to the above-described embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13. . At this time, the connection wiring 15 can be sandwiched between the support portion 13 and one of the substrates 11a and 11b in a state where the thickness of the connection wiring 15 is uniform. For this reason, variation in the gap between the electrodes between the electrode portions 12a and 12b can be suppressed. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、第２接続配線１５ｂは、第１接続配線１５ａと離間し、第２電極部１２ｂと接する。このため、第２接続配線１５ｂは、熱電素子１の内部側で第２電極部１２ｂと接続させることができる。これにより、各電極部１２ａ、１２ｂと接続される各接続配線１５ａ、１５ｂの劣化を抑制することが可能となる。また、第２接続配線１５ｂは、第１接続配線１５ａと同様の構造で形成することができるため、製造工程の簡略化が可能となる。   Further, according to the present embodiment, the second connection wiring 15b is separated from the first connection wiring 15a and is in contact with the second electrode portion 12b. Therefore, the second connection wiring 15b can be connected to the second electrode portion 12b inside the thermoelectric element 1. This makes it possible to suppress the deterioration of the connection wirings 15a and 15b connected to the electrode portions 12a and 12b. Further, since the second connection wiring 15b can be formed with the same structure as the first connection wiring 15a, the manufacturing process can be simplified.

また、本実施形態によれば、第１接続配線１５ａ及び第２接続配線１５ｂは、支持部１３よりも外部側における第１主面１１ａｆに接する。このため、各接続配線１５ａ、１５ｂの接続部（他端部）を、同一面上に設けることができる。これにより、各接続配線１５ａ、１５ｂと外部配線との電気的接続や、熱電素子の検査等を容易化することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the first connection wiring 15a and the second connection wiring 15b are in contact with the first main surface 11af on the outer side of the support 13. Therefore, the connection portion (the other end) of each of the connection wires 15a and 15b can be provided on the same surface. This makes it easy to electrically connect the connection wirings 15a and 15b to external wirings and to inspect thermoelectric elements.

また、本実施形態によれば、支持部１３は、互いに離間する第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂを有する。このため、各支持部１３ａ、１３ｂと、各基板１１ａ、１１ｂとの間に挟まれる各接続配線１５ａ、１５ｂの面積を大きくすることができる。これにより、電極間ギャップのバラつきをさらに抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the support portion 13 has the first support portion 13a and the second support portion 13b which are separated from each other. For this reason, the area of each connection wiring 15a, 15b sandwiched between each support part 13a, 13b and each substrate 11a, 11b can be increased. This makes it possible to further suppress the variation in the gap between the electrodes.

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続配線形成工程Ｓ１３０は、支持部１３上、及び第１電極部１２ａ上に接続配線１５を形成する。また、積層工程Ｓ１４０は、支持部１３及び接続配線１５を介して、第１基板１１ａ上に第２基板１１ｂを積層する。このため、接続配線１５は、熱電素子１の内部側で第１電極部１２ａと接続させることができる。これにより、第１電極部１２ａと接続される接続配線１５の劣化を抑制することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, as in the above-described embodiment, in the connection wiring forming step S130, the connection wiring 15 is formed on the support portion 13 and the first electrode portion 12a. In the stacking step S140, the second substrate 11b is stacked on the first substrate 11a via the support 13 and the connection wiring 15. For this reason, the connection wiring 15 can be connected to the first electrode portion 12a inside the thermoelectric element 1. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the connection wiring 15 connected to the first electrode unit 12a.

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、積層工程Ｓ１４０は、支持部１３及び接続配線１５を介して、第１基板１１ａ上に第２基板１１ｂを積層する。このとき、接続配線１５の厚さを均一にした状態で、支持部１３と各基板１１ａ、１１ｂの何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部１２ａ、１２ｂの間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, as in the above-described embodiment, in the stacking step S140, the second substrate 11b is stacked on the first substrate 11a via the support 13 and the connection wiring 15. At this time, the connection wiring 15 can be sandwiched between the support portion 13 and one of the substrates 11a and 11b in a state where the thickness of the connection wiring 15 is uniform. For this reason, variation in the gap between the electrodes between the electrode portions 12a and 12b can be suppressed. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、接続配線形成工程Ｓ１３０は、支持部１３（例えば第２支持部１３ｂ）上、及び第２電極部１２ｂ上に、第１接続配線１５ａと離間する第２接続配線１５ｂを形成する。このため、第２接続配線１５ｂは、熱電素子１の内部側で第２電極部１２ｂと接続させることができる。これにより、各電極部１２ａ、１２ｂと接続される各接続配線１５ａ、１５ｂの劣化を抑制することが可能となる。また、第２接続配線１５ｂは、第１接続配線１５ａと同様の構造で形成することができるため、製造工程の簡略化が可能となる。   According to the present embodiment, the connection wiring forming step S130 includes the second connection wiring separated from the first connection wiring 15a on the support portion 13 (for example, the second support portion 13b) and the second electrode portion 12b. 15b is formed. Therefore, the second connection wiring 15b can be connected to the second electrode portion 12b inside the thermoelectric element 1. This makes it possible to suppress the deterioration of the connection wirings 15a and 15b connected to the electrode portions 12a and 12b. Further, since the second connection wiring 15b can be formed with the same structure as the first connection wiring 15a, the manufacturing process can be simplified.

また、本実施形態によれば、積層工程Ｓ１４０は、第１接続配線１５ａと、第１接続部１５ａａとを接合し、第２接続配線１５ｂと、第２接続部１５ｂａとを接合する。このため、積層工程Ｓ１４０により形成される電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に図ることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, in the stacking step S140, the first connection wiring 15a and the first connection portion 15aa are joined, and the second connection wiring 15b and the second connection portion 15ba are joined. For this reason, the variation in the gap between the electrodes formed in the laminating step S140 can be suppressed. This makes it possible to easily stabilize the amount of generated electric energy.

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１について説明する。図１０は、第３実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式図である。図１０（ａ）は、第３実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における１０Ｂ−１０Ｂ線に沿った模式平面図である。 (Third embodiment)
Next, a power generator 100 and a thermoelectric element 1 according to a third embodiment will be described. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of the power generation device 100 and the thermoelectric element 1 according to the third embodiment. FIG. 10A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the power generation device 100 and the thermoelectric element 1 according to the third embodiment, and FIG. 10B is along the line 10B-10B in FIG. It is a schematic plan view.

上述した実施形態と、第３実施形態との主な違いは、貫通孔１６と、封止部１７とを有する点である。上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。   The main difference between the above-described embodiment and the third embodiment is that a through-hole 16 and a sealing portion 17 are provided. The description of the same configuration as that described above is omitted.

＜＜貫通孔１６＞＞
貫通孔１６は、例えば図１０（ａ）に示すように、第１基板１１ａを第１方向Ｚに貫通するほか、例えば第２基板１１ｂを第１方向Ｚに貫通してもよい。貫通孔１６は、例えば第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂの少なくとも何れかを、第１方向Ｚに貫通してもよい。貫通孔１６は、１つ以上設けられ、設けられる場所は任意である。 <<< through hole 16 >>>
The through-hole 16 may penetrate the first substrate 11a in the first direction Z, for example, as shown in FIG. 10A, or may penetrate the second substrate 11b in the first direction Z, for example. The through-hole 16 may penetrate in at least one of the first electrode portion 12a and the second electrode portion 12b in the first direction Z, for example. One or more through-holes 16 are provided, and the location of the through-holes 16 is arbitrary.

貫通孔１６は、例えば図１０（ｂ）に示すように、第１方向Ｚから見て、円状に形成されるほか、例えば楕円状又は溝状に形成されてもよい。貫通孔１６は、熱電素子１の外部側から内部側に向かって狭まるテーパ状に形成されるほか、例えば逆テーパ状、ボーイング状、又はストレート状に形成されてもよい。   The through-hole 16 may be formed in a circular shape when viewed from the first direction Z, for example, as shown in FIG. 10B, or may be formed in an elliptical shape or a groove shape, for example. The through-hole 16 may be formed in a tapered shape narrowing from the outside to the inside of the thermoelectric element 1, or may be formed in, for example, an inverted tapered shape, a bowing shape, or a straight shape.

＜＜封止部１７＞＞
封止部１７は、貫通孔１６の外部側を覆い、貫通された基板１１上に設けられる。封止部１７は、例えば少なくとも一部を貫通孔１６内に設けられてもよい。封止部１７は、貫通孔１６の数に応じて設けられる。 << sealing part 17 >>
The sealing portion 17 covers the outside of the through hole 16 and is provided on the penetrated substrate 11. For example, at least a part of the sealing portion 17 may be provided in the through hole 16. The sealing portions 17 are provided according to the number of the through holes 16.

封止部１７の材料として、例えば絶縁性樹脂が用いられ、絶縁性樹脂の例としては、フッ素系絶縁性樹脂を挙げることができる。   As a material of the sealing portion 17, for example, an insulating resin is used. As an example of the insulating resin, a fluorine-based insulating resin can be given.

貫通孔１６及び封止部１７を有することで、例えば上述した熱電素子１の製造方法において、中間部形成工程Ｓ１５０を容易に行うことができる。すなわち、積層工程Ｓ１４０の後、少なくとも１つの貫通孔１６から中間部１４を充填し、例えば他の貫通孔１６から吸引（真空引き）を行う。その後、封止部１７を形成して、貫通孔１６を塞ぐ。これにより、ギャップ部１４ａに対して中間部１４を容易に形成することができ、例えば製造工程の簡略化が可能となる。   By having the through-hole 16 and the sealing portion 17, for example, in the above-described method for manufacturing the thermoelectric element 1, the intermediate portion forming step S150 can be easily performed. That is, after the laminating step S140, the intermediate portion 14 is filled from at least one through hole 16 and, for example, suction (evacuating) is performed from another through hole 16. Thereafter, a sealing portion 17 is formed to close the through hole 16. Thereby, the intermediate portion 14 can be easily formed with respect to the gap portion 14a, and for example, the manufacturing process can be simplified.

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれ、第１電極部１２ａと接する。このため、接続配線１５は、熱電素子１の内部側で第１電極部１２ａと接続させることができる。これにより、第１電極部１２ａと接続される接続配線１５の劣化を抑制することが可能となる。   According to the present embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13 like the above-described embodiment. It contacts one electrode part 12a. For this reason, the connection wiring 15 can be connected to the first electrode portion 12a inside the thermoelectric element 1. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the connection wiring 15 connected to the first electrode unit 12a.

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれる。このとき、接続配線１５の厚さを均一にした状態で、支持部１３と各基板１１ａ、１１ｂの何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部１２ａ、１２ｂの間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, similarly to the above-described embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13. . At this time, the connection wiring 15 can be sandwiched between the support portion 13 and one of the substrates 11a and 11b in a state where the thickness of the connection wiring 15 is uniform. For this reason, variation in the gap between the electrodes between the electrode portions 12a and 12b can be suppressed. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、貫通孔１６は、第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂの少なくとも何れかを第１方向Ｚに貫通する。このため、貫通孔１６を介して中間部１４の充填が容易に実施できる。これにより、製造工程の簡易化を図ることが可能となる。また、熱電素子１の使用に伴い中間部１４を交換する必要が発生した場合、容易に中間部１４の交換を実施することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the through hole 16 penetrates at least one of the first substrate 11a and the second substrate 11b in the first direction Z. For this reason, the filling of the intermediate portion 14 can be easily performed through the through hole 16. This makes it possible to simplify the manufacturing process. Further, when it is necessary to replace the intermediate portion 14 with the use of the thermoelectric element 1, the replacement of the intermediate portion 14 can be easily performed.

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１について説明する。図１１は、第４実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式図である。図１１（ａ）は、第４実施形態に係る発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における１１Ｂ−１１Ｂ線に沿った模式平面図である。 (Fourth embodiment)
Next, a power generator 100 and a thermoelectric element 1 according to a fourth embodiment will be described. FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of the power generator 100 and the thermoelectric element 1 according to the fourth embodiment. FIG. 11A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the power generation device 100 and the thermoelectric element 1 according to the fourth embodiment, and FIG. 11B is along a line 11B-11B in FIG. It is a schematic plan view.

上述した実施形態と、第４実施形態との主な違いは、支持部１３が導電性を有する点である。上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。   The main difference between the above-described embodiment and the fourth embodiment is that the support portion 13 has conductivity. The description of the same configuration as that described above is omitted.

第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂは、導電性を有する。第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂの材料として、金属が用いられ、例えば金、ニッケル、タングステン、タンタル、モリブデン、鉛、白金、銀、又はスズが用いられるほか、金及びクロムの積層体、又は金及びニッケルの積層体が用いられてもよい。各支持部１３ａ、１３ｂが金属を含むことで、各支持部１３ａ、１３ｂを形成する際の厚さを容易に制御できるほか、例えば各基板１１ａ、１１ｂからの押圧による変形が抑制され、各支持部１３ａ、１３ｂにおける厚さの変動を防ぐことができる。特に、各支持部１３ａ、１３ｂの表面に金を用いる場合、各支持部１３ａ、１３ｂの表面に露出した金同士を、例えば熱圧着接合法を用いて容易に接合することができる。これにより、電極間ギャップを高精度に形成することができる。   The first support 13a and the second support 13b have conductivity. As a material of the first support portion 13a and the second support portion 13b, a metal is used, for example, gold, nickel, tungsten, tantalum, molybdenum, lead, platinum, silver, or tin is used, and a laminate of gold and chromium is used. Alternatively, a laminate of gold and nickel may be used. Since the supporting portions 13a and 13b include metal, the thickness of the supporting portions 13a and 13b when forming the supporting portions 13a and 13b can be easily controlled. For example, deformation due to pressing from the substrates 11a and 11b is suppressed, and Variations in thickness at the portions 13a and 13b can be prevented. In particular, when gold is used on the surfaces of the support portions 13a and 13b, the gold exposed on the surfaces of the support portions 13a and 13b can be easily bonded to each other using, for example, a thermocompression bonding method. Thereby, the gap between the electrodes can be formed with high accuracy.

図１１に示すように、第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂは、各基板１１ａ、１１ｂの少なくとも何れかに接して設けられる。第１支持部１３ａは、例えば第１端子１１１と接してもよく、この場合、第１配線１０１は、第１支持部１３ａ、及び第１接続配線１５ａを介して、第１電極部１２ａと電気的に接続される。第２支持部１３ｂは、例えば第２端子１１２と接してもよく、この場合、第２配線１０２は、第２支持部１３ｂ、及び第２接続配線１５ｂを介して、第２電極部１２ｂと電気的に接続される。これらにより、各電極部１２ａ、１２ｂと外部配線との電気的接続を容易に実施することが可能となる。   As shown in FIG. 11, the first support 13a and the second support 13b are provided in contact with at least one of the substrates 11a and 11b. The first support 13a may be in contact with, for example, the first terminal 111. In this case, the first wiring 101 is electrically connected to the first electrode 12a via the first support 13a and the first connection wiring 15a. Connected. The second support portion 13b may be in contact with, for example, the second terminal 112. In this case, the second wiring 102 is electrically connected to the second electrode portion 12b via the second support portion 13b and the second connection wiring 15b. Connected. Accordingly, it is possible to easily implement the electrical connection between the electrode portions 12a and 12b and the external wiring.

なお、例えば第１基板１１ａにおける第２方向Ｘの幅を、第２基板１１ｂにおける第２方向Ｘの幅よりも大きく設けることで、各支持部１３ａ、１３ｂと接する各端子１１１、１１２等を容易に設けることが可能となる。これにより、各電極部１２ａ、１２ｂと外部配線との電気的接続や、熱電素子１の検査等を容易に実施することが可能となる。   Note that, for example, by providing the width of the first substrate 11a in the second direction X larger than the width of the second substrate 11b in the second direction X, the terminals 111 and 112 that are in contact with the support portions 13a and 13b can be easily formed. Can be provided. This makes it possible to easily carry out electrical connection between the electrode portions 12a and 12b and external wiring, inspection of the thermoelectric element 1, and the like.

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれ、第１電極部１２ａと接する。このため、接続配線１５は、熱電素子１の内部側で第１電極部１２ａと接続させることができる。これにより、第１電極部１２ａと接続される接続配線１５の劣化を抑制することが可能となる。   According to the present embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13 like the above-described embodiment. It contacts one electrode part 12a. For this reason, the connection wiring 15 can be connected to the first electrode portion 12a inside the thermoelectric element 1. Accordingly, it is possible to suppress the deterioration of the connection wiring 15 connected to the first electrode unit 12a.

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続配線１５は、第１基板１１ａと支持部１３との間、又は、第２基板１１ｂと支持部１３との間に挟まれる。このとき、接続配線１５の厚さを均一にした状態で、支持部１３と各基板１１ａ、１１ｂの何れかとの間に挟ませることができる。このため、各電極部１２ａ、１２ｂの間における電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を図ることが可能となる。   Further, according to the present embodiment, similarly to the above-described embodiment, the connection wiring 15 is sandwiched between the first substrate 11a and the support portion 13 or between the second substrate 11b and the support portion 13. . At this time, the connection wiring 15 can be sandwiched between the support portion 13 and one of the substrates 11a and 11b in a state where the thickness of the connection wiring 15 is uniform. For this reason, variation in the gap between the electrodes between the electrode portions 12a and 12b can be suppressed. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、第１支持部１３ａ及び第２支持部１３ｂは、導電性を有する。このため、各電極部１２ａ、１２ｂと電気的に接続させる部分として、各支持部１３ａ、１３ｂを用いることができる。これにより、各電極部１２ａ、１２ｂと外部配線との電気的接続や、熱電素子１の検査等を実施する際の接続部分を増やすことができ、さらに容易化することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the first support 13a and the second support 13b have conductivity. For this reason, each support part 13a, 13b can be used as a part electrically connected to each electrode part 12a, 12b. This can increase the number of electrical connections between the electrode portions 12a and 12b and the external wiring and the number of connection portions when the thermoelectric element 1 is inspected or the like, and can further facilitate the inspection.

（第６実施形態）
＜電子機器＞
上述した熱電素子１及び発電装置１００は、例えば電子機器に搭載することが可能である。以下、電子機器の実施形態のいくつかを説明する。 (Sixth embodiment)
<Electronic equipment>
The thermoelectric element 1 and the power generation device 100 described above can be mounted on, for example, an electronic device. Hereinafter, some of the embodiments of the electronic device will be described.

図１２（ａ）〜図１２（ｄ）は、熱電素子１を備えた電子機器５００の例を示す模式ブロック図である。図１２（ｅ）〜図１２（ｈ）は、熱電素子１を含む発電装置１００を備えた電子機器５００の例を示す模式ブロック図である。   FIGS. 12A to 12D are schematic block diagrams illustrating an example of an electronic device 500 including the thermoelectric element 1. FIGS. 12E to 12H are schematic block diagrams illustrating an example of an electronic device 500 including the power generation device 100 including the thermoelectric element 1.

図１２（ａ）に示すように、電子機器５００（エレクトリックプロダクト）は、電子部品５０１（エレクトロニックコンポーネント）と、主電源５０２と、補助電源５０３と、を備えている。電子機器５００及び電子部品５０１のそれぞれは、電気的な機器(エレクトリカルデバイス)である。   As shown in FIG. 12A, an electronic device 500 (electric product) includes an electronic component 501 (electronic component), a main power supply 502, and an auxiliary power supply 503. Each of the electronic device 500 and the electronic component 501 is an electrical device (electrical device).

電子部品５０１は、主電源５０２を電源に用いて駆動される。電子部品５０１の例としては、例えば、ＣＰＵ、モーター、センサ端末、及び照明等を挙げることができる。電子部品５０１が、例えばＣＰＵである場合、電子機器５００には、内蔵されたマスター（ＣＰＵ）によって制御可能な電子機器が含まれる。電子部品５０１が、例えば、モーター、センサ端末、及び照明等の少なくとも１つを含む場合、電子機器５００には、外部にあるマスター、あるいは人によって制御可能な電子機器が含まれる。   The electronic component 501 is driven using the main power supply 502 as a power supply. Examples of the electronic component 501 include, for example, a CPU, a motor, a sensor terminal, and lighting. When the electronic component 501 is, for example, a CPU, the electronic device 500 includes an electronic device that can be controlled by a built-in master (CPU). When the electronic component 501 includes, for example, at least one of a motor, a sensor terminal, and lighting, the electronic device 500 includes an external master or an electronic device that can be controlled by a person.

主電源５０２は、例えば電池である。電池には、充電可能な電池も含まれる。主電源５０２のプラス端子（＋）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。主電源５０２のマイナス端子（−）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。   The main power supply 502 is, for example, a battery. The battery includes a rechargeable battery. A plus terminal (+) of main power supply 502 is electrically connected to a Vcc terminal (Vcc) of electronic component 501. The negative terminal (−) of the main power supply 502 is electrically connected to a GND terminal (GND) of the electronic component 501.

補助電源５０３は、熱電素子である。熱電素子は、実施形態のそれぞれにおいて説明した熱電素子１の少なくとも１つを含む。熱電素子１のアノード（例えば第１電極部１２ａ）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）、又は主電源５０２のマイナス端子（−）、又はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）とマイナス端子（−）とを接続する配線と、電気的に接続される。熱電素子１のカソード（例えば第２電極部１２ｂ）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）、又は主電源５０２のプラス端子（＋）、又はＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）とプラス端子（＋）とを接続する配線と、電気的に接続される。電子機器５００において、補助電源５０３は、例えば主電源５０２と併用され、主電源５０２をアシストするための電源や、主電源５０２の容量が切れた場合、主電源５０２をバックアップするための電源として使うことができる。主電源５０２が充電可能な電池である場合には、補助電源５０３は、さらに、電池を充電するための電源としても使うことができる。   The auxiliary power supply 503 is a thermoelectric element. The thermoelectric element includes at least one of the thermoelectric elements 1 described in each of the embodiments. The anode (for example, the first electrode portion 12a) of the thermoelectric element 1 connects the GND terminal (GND) of the electronic component 501, the minus terminal (-) of the main power supply 502, or the GND terminal (GND) and the minus terminal (-). It is electrically connected to the wiring to be connected. The cathode (for example, the second electrode portion 12b) of the thermoelectric element 1 connects the Vcc terminal (Vcc) of the electronic component 501, the plus terminal (+) of the main power supply 502, or the Vcc terminal (Vcc) and the plus terminal (+). It is electrically connected to the wiring to be connected. In the electronic device 500, the auxiliary power supply 503 is used together with, for example, the main power supply 502, and is used as a power supply for assisting the main power supply 502 or as a power supply for backing up the main power supply 502 when the capacity of the main power supply 502 is cut off. be able to. When the main power supply 502 is a rechargeable battery, the auxiliary power supply 503 can also be used as a power supply for charging the battery.

図１２（ｂ）に示すように、主電源５０２は、熱電素子１とされてもよい。熱電素子１のアノードは、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。熱電素子１のカソードは、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。図１２（ｂ）に示す電子機器５００は、主電源５０２として使用される熱電素子１と、熱電素子１を用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を備えている。熱電素子１は、独立した電源（例えばオフグリッド電源）である。このため、電子機器５００は、例えば自立型（スタンドアローン型）にできる。しかも、熱電素子１は、環境発電型（エナジーハーベスト型）である。図１２（ｂ）に示す電子機器５００は、電池の交換が不要である。   As shown in FIG. 12B, the main power supply 502 may be the thermoelectric element 1. The anode of the thermoelectric element 1 is electrically connected to a GND terminal (GND) of the electronic component 501. The cathode of the thermoelectric element 1 is electrically connected to a Vcc terminal (Vcc) of the electronic component 501. An electronic device 500 illustrated in FIG. 12B includes a thermoelectric element 1 used as a main power supply 502, and an electronic component 501 that can be driven using the thermoelectric element 1. The thermoelectric element 1 is an independent power supply (for example, an off-grid power supply). Therefore, the electronic device 500 can be, for example, a self-standing type (stand-alone type). Moreover, the thermoelectric element 1 is an energy harvesting type (energy harvesting type). The electronic device 500 illustrated in FIG. 12B does not require battery replacement.

図１２（ｃ）に示すように、電子部品５０１が熱電素子１を備えていてもよい。熱電素子１のアノードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＧＮＤ配線と電気的に接続される。熱電素子１のカソードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＶｃｃ配線と電気的に接続される。この場合、熱電素子１は、電子部品５０１の、例えば補助電源５０３として使うことができる。   As shown in FIG. 12C, the electronic component 501 may include the thermoelectric element 1. The anode of the thermoelectric element 1 is electrically connected to, for example, a GND wiring of a circuit board (not shown). The cathode of the thermoelectric element 1 is electrically connected to, for example, a Vcc wiring of a circuit board (not shown). In this case, the thermoelectric element 1 can be used as the auxiliary power supply 503 of the electronic component 501, for example.

図１２（ｄ）に示すように、電子部品５０１が熱電素子１を備えている場合、熱電素子１は、電子部品５０１の、例えば主電源５０２として使うことができる。   As shown in FIG. 12D, when the electronic component 501 includes the thermoelectric element 1, the thermoelectric element 1 can be used as, for example, the main power supply 502 of the electronic component 501.

図１２（ｅ）〜図１２（ｈ）のそれぞれに示すように、電子機器５００は、発電装置１００を備えていてもよい。発電装置１００は、電気エネルギーの源として熱電素子１を含む。   As shown in each of FIGS. 12E to 12H, the electronic device 500 may include the power generation device 100. The power generation device 100 includes the thermoelectric element 1 as a source of electric energy.

図１２（ｄ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源５０２として使用される熱電素子１を備えている。同様に、図１２（ｈ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源として使用される発電装置１００を備えている。これらの実施形態では、電子部品５０１が、独立した電源を持つ。このため、電子部品５０１を、例えば自立型とすることができる。自立型の電子部品５０１は、例えば、複数の電子部品を含み、かつ、少なくとも１つの電子部品が別の電子部品と離れているような電子機器に有効に用いることができる。そのような電子機器５００の例は、センサである。センサは、センサ端末（スレーブ）と、センサ端末から離れたコントローラ（マスター）と、を備えている。センサ端末及びコントローラのそれぞれは、電子部品５０１である。センサ端末が、熱電素子１又は発電装置１００を備えていれば、自立型のセンサ端末となり、有線での電力供給の必要がない。熱電素子１又は発電装置１００は環境発電型であるので、電池の交換も不要である。センサ端末は、電子機器５００の１つと見なすこともできる。電子機器５００と見なされるセンサ端末には、センサのセンサ端末に加えて、例えば、ＩｏＴワイヤレスタグ等が、さらに含まれる。   The embodiment shown in FIG. 12D includes a thermoelectric element 1 in which an electronic component 501 is used as a main power supply 502. Similarly, the embodiment illustrated in FIG. 12H includes the power generation device 100 in which the electronic component 501 is used as a main power supply. In these embodiments, the electronic component 501 has an independent power supply. Therefore, the electronic component 501 can be, for example, a self-standing type. The self-contained electronic component 501 can be effectively used, for example, in an electronic device that includes a plurality of electronic components and in which at least one electronic component is separated from another electronic component. An example of such an electronic device 500 is a sensor. The sensor includes a sensor terminal (slave) and a controller (master) remote from the sensor terminal. Each of the sensor terminal and the controller is an electronic component 501. If the sensor terminal includes the thermoelectric element 1 or the power generator 100, the sensor terminal becomes a self-supporting sensor terminal, and there is no need to supply power by wire. Since the thermoelectric element 1 or the power generation device 100 is an energy harvesting type, there is no need to replace the battery. The sensor terminal can also be considered as one of the electronic devices 500. The sensor terminal considered to be the electronic device 500 further includes, for example, an IoT wireless tag in addition to the sensor terminal of the sensor.

図１２（ａ）〜図１２（ｈ）のそれぞれに示した実施形態において共通することは、電子機器５００は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子１と、熱電素子１を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を含むことである。   12A to 12H, the electronic device 500 has a thermoelectric element 1 that converts heat energy into electric energy and a thermoelectric element 1 that uses the thermoelectric element 1 as a power supply. And an electronic component 501 that can be driven.

電子機器５００は、独立した電源を備えた自律型（オートノマス型）であってもよい。自律型の電子機器の例は、例えばロボット等を挙げることができる。さらに、熱電素子１又は発電装置１００を備えた電子部品５０１は、独立した電源を備えた自律型であってもよい。自律型の電子部品の例は、例えば可動センサ端末等を挙げることができる。   The electronic device 500 may be an autonomous type (autonomous type) having an independent power supply. Examples of the autonomous electronic device include, for example, a robot. Further, the electronic component 501 including the thermoelectric element 1 or the power generation device 100 may be an autonomous type including an independent power supply. An example of the autonomous electronic component is, for example, a movable sensor terminal.

以上、この発明の実施形態のいくつかを説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、これらの実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、この発明は、上記いくつかの実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記いくつかの実施形態のそれぞれは、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。   While some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. For example, these embodiments can be implemented in appropriate combinations. The present invention can be embodied in various novel forms other than the above-described embodiments. Therefore, each of the above-described several embodiments can be variously omitted, replaced, or changed without departing from the gist of the present invention. Such new forms and modifications are included in the scope and gist of the present invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents of the invention described in the claims.

１ ：熱電素子
１１ ：基板
１１ａ ：第１基板
１１ａｆ ：第１主面
１１ｂ ：第２基板
１１ｂｆ ：第２主面
１２ａ ：第１電極部
１２ｂ ：第２電極部
１３ ：支持部
１３ａ ：第１支持部
１３ｂ ：第２支持部
１４ ：中間部
１４ａ ：ギャップ部
１５ ：接続配線
１５ａ ：第１接続配線
１５ａａ ：第１接続部
１５ｂ ：第２接続配線
１５ｂａ ：第２接続部
１６ ：貫通孔
１７ ：封止部
２１ ：封止部
１００ ：発電装置
１０１ ：第１配線
１０２ ：第２配線
１１１ ：第１端子
１１２ ：第２端子
１４１ ：ナノ粒子
１４１ａ ：絶縁膜
１４２ ：溶媒
５００ ：電子機器
５０１ ：電子部品
５０２ ：主電源
５０３ ：補助電源
Ｒ ：負荷
Ｓ１１０ ：支持部形成工程
Ｓ１２０ ：電極部形成工程
Ｓ１３０ ：接続配線形成工程
Ｓ１４０ ：積層工程
Ｓ１５０ ：中間部形成工程
Ｚ ：第１方向
Ｘ ：第２方向
Ｙ ：第３方向
ｅ ：電子 1: thermoelectric element 11: substrate 11a: first substrate 11af: first main surface 11b: second substrate 11bf: second main surface 12a: first electrode portion 12b: second electrode portion 13: support portion 13a: first support Part 13b: Second support part 14: Intermediate part 14a: Gap part 15: Connection wiring 15a: First connection wiring 15aa: First connection part 15b: Second connection wiring 15ba: Second connection part 16: Through hole 17: Seal Stop part 21: sealing part 100: power generation device 101: first wiring 102: second wiring 111: first terminal 112: second terminal 141: nanoparticle 141 a: insulating film 142: solvent 500: electronic device 501: electronic component 502: Main power supply 503: Auxiliary power supply R: Load S110: Support part formation step S120: Electrode part formation step S130: Connection wiring formation step S140: Stacking step S150: Intermediate part formation Degree Z: the first direction X: the second direction Y: third direction e: electron

Claims (17)

熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、
第１主面を有する第１基板と、
前記第１主面と第１方向に離間して設けられ、前記第１主面と対向する第２主面を有する第２基板と、
前記第１主面上に設けられ、前記第２基板と離間する第１電極部と、
前記第２主面上に設けられ、前記第１基板及び前記第１電極部と離間し、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部と、
前記第１基板と、前記第２基板との間に設けられる支持部と、
前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、
を備えることを特徴とする熱電素子。 A thermoelectric element that converts heat energy into electric energy,
A first substrate having a first main surface;
A second substrate provided in the first direction at a distance from the first main surface and having a second main surface facing the first main surface;
A first electrode unit provided on the first main surface and separated from the second substrate;
A second electrode unit provided on the second main surface, separated from the first substrate and the first electrode unit, and having a work function different from that of the first electrode unit;
A support portion provided between the first substrate and the second substrate;
An intermediate, provided between the first electrode unit and the second electrode unit, including nanoparticles having a work function between the work function of the first electrode unit and the work function of the second electrode unit. Department and
A first connection wiring that is sandwiched between the first substrate and the support portion or between the second substrate and the support portion and is in contact with the first electrode portion;
A thermoelectric element comprising: 前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１接続配線と離間し、前記第２電極部と接する第２接続配線と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の熱電素子。 A second connection wiring that is sandwiched between the first substrate and the support portion or between the second substrate and the support portion, separated from the first connection wiring, and in contact with the second electrode portion; ,
The thermoelectric element according to claim 1, further comprising: 前記第１基板の前記第１主面の面積は、前記第２基板の前記第２主面の面積よりも大きく、
前記第１接続配線及び前記第２接続配線は、前記支持部よりも外部側における前記第１主面に接すること
を特徴とする請求項２記載の熱電素子。 An area of the first main surface of the first substrate is larger than an area of the second main surface of the second substrate;
3. The thermoelectric element according to claim 2, wherein the first connection wiring and the second connection wiring are in contact with the first main surface on a more external side than the support part. 4. 前記支持部は、
前記第１接続配線と接する第１支持部と、
前記第２接続配線と接し、前記第１接続配線及び前記第１支持部と離間する第２支持部と、
を有すること
を特徴とする請求項２又は３記載の熱電素子。 The support section is
A first support portion in contact with the first connection wiring;
A second support portion that is in contact with the second connection wire and is separated from the first connection wire and the first support portion;
The thermoelectric element according to claim 2, wherein: 前記第１支持部及び前記第２支持部は、導電性を有すること
を特徴とする請求項４記載の熱電素子。 The thermoelectric element according to claim 4, wherein the first support and the second support have conductivity. 前記第１支持部及び前記第２支持部は、前記第１基板及び前記第２基板の何れかと一体に設けられること
を特徴とする請求項４記載の熱電素子。 The thermoelectric device according to claim 4, wherein the first support and the second support are provided integrally with one of the first substrate and the second substrate. 前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも何れかを前記第１方向に貫通する貫通孔をさらに備えること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の熱電素子。 The thermoelectric element according to any one of claims 1 to 6, further comprising a through-hole penetrating at least one of the first substrate and the second substrate in the first direction. 前記第１電極部と、前記第２電極部との間の電極間ギャップは、１０μｍ以下であり、
前記ナノ粒子の直径は、前記電極間ギャップの１／１０以下であること
を特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載の熱電素子。 A gap between the electrodes between the first electrode portion and the second electrode portion is 10 μm or less;
The thermoelectric element according to any one of claims 1 to 7, wherein a diameter of the nanoparticles is 1/10 or less of the gap between the electrodes. 前記ナノ粒子は、表面に設けられた絶縁膜を有し、
前記絶縁膜の厚さは、２０ｎｍ以下であること
を特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載の熱電素子。 The nanoparticles have an insulating film provided on the surface,
The thermoelectric element according to any one of claims 1 to 8, wherein the thickness of the insulating film is 20 nm or less. 前記中間部は、６０℃以上の沸点を有する溶媒を含むこと
を特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の熱電素子。 The thermoelectric element according to any one of claims 1 to 9, wherein the intermediate portion includes a solvent having a boiling point of 60 ° C or higher. 前記中間部は、前記ナノ粒子のみが充填された状態を示すこと
を特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の熱電素子。 The thermoelectric element according to any one of claims 1 to 9, wherein the intermediate portion shows a state in which only the nanoparticles are filled. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備えた発電装置であって、
前記熱電素子は、
第１主面を有する第１基板と、
前記第１主面と第１方向に離間して設けられ、前記第１主面と対向する第２主面を有する第２基板と、
前記第１主面上に設けられ、前記第２基板と離間する第１電極部と、
前記第２主面上に設けられ、前記第１基板及び前記第１電極部と離間し、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部と、
前記第１基板と、前記第２基板との間に設けられる支持部と、
前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、
を備えること
を特徴とする発電装置。 A power generator including a thermoelectric element that converts heat energy into electric energy,
The thermoelectric element,
A first substrate having a first main surface;
A second substrate provided in the first direction at a distance from the first main surface and having a second main surface facing the first main surface;
A first electrode unit provided on the first main surface and separated from the second substrate;
A second electrode unit provided on the second main surface, separated from the first substrate and the first electrode unit, and having a work function different from that of the first electrode unit;
A support portion provided between the first substrate and the second substrate;
An intermediate, which is provided between the first electrode unit and the second electrode unit, includes nanoparticles having a work function between the work function of the first electrode unit and the work function of the second electrode unit. Department and
A first connection wiring that is sandwiched between the first substrate and the support portion or between the second substrate and the support portion and is in contact with the first electrode portion;
A power generator comprising: 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、
前記熱電素子は、
第１主面を有する第１基板と、
前記第１主面と第１方向に離間して設けられ、前記第１主面と対向する第２主面を有する第２基板と、
前記第１主面上に設けられ、前記第２基板と離間する第１電極部と、
前記第２主面上に設けられ、前記第１基板及び前記第１電極部と離間し、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部と、
前記第１基板と、前記第２基板との間に設けられる支持部と、
前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、
前記第１基板と前記支持部との間、又は、前記第２基板と前記支持部との間に挟まれ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、
を備えること
を特徴とする電子機器。 An electronic device that includes a thermoelectric element that converts heat energy into electric energy, and an electronic component that can be driven using the thermoelectric element as a power supply,
The thermoelectric element,
A first substrate having a first main surface;
A second substrate provided in the first direction at a distance from the first main surface and having a second main surface facing the first main surface;
A first electrode unit provided on the first main surface and separated from the second substrate;
A second electrode unit provided on the second main surface, separated from the first substrate and the first electrode unit, and having a work function different from that of the first electrode unit;
A support portion provided between the first substrate and the second substrate;
An intermediate, which is provided between the first electrode unit and the second electrode unit, includes nanoparticles having a work function between the work function of the first electrode unit and the work function of the second electrode unit. Department and
A first connection wiring that is sandwiched between the first substrate and the support portion or between the second substrate and the support portion and is in contact with the first electrode portion;
An electronic device comprising: 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の製造方法であって、
第１基板の第１主面上、及び第２基板の第２主面上の少なくとも何れかに、支持部を形成する支持部形成工程と、
前記第１主面上に第１電極部を形成し、前記第２主面上に前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部を形成する電極部形成工程と、
前記支持部上、及び前記第１電極部上に第１接続配線を形成する接続配線形成工程と、
前記第１電極部と、前記第２電極部とを第１方向に離間して対向するように、前記支持部及び前記第１接続配線を介して、前記第１基板上に前記第２基板を積層する積層工程と、
前記第１電極部と、前記第２電極部との間に、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部を形成する中間部形成工程と、
を備えること
を特徴とする熱電素子の製造方法。 A method for manufacturing a thermoelectric element that converts heat energy into electric energy,
Forming a supporting portion on at least one of the first main surface of the first substrate and the second main surface of the second substrate;
An electrode part forming step of forming a first electrode part on the first main surface and forming a second electrode part having a different work function from the first electrode part on the second main surface;
A connection wiring forming step of forming a first connection wiring on the support portion and on the first electrode portion;
The second substrate is placed on the first substrate via the support portion and the first connection wiring so that the first electrode portion and the second electrode portion are opposed to each other while being separated in a first direction. A laminating step of laminating,
An intermediate part including nanoparticles having a work function between the work function of the first electrode part and the work function of the second electrode part between the first electrode part and the second electrode part; Forming an intermediate portion;
A method for producing a thermoelectric element, comprising: 前記接続配線形成工程は、前記支持部上、及び前記第２電極部上に、前記第１接続配線と離間する第２接続配線を形成することを含むこと
を特徴とする請求項１４記載の熱電素子の製造方法。 The thermoelectric device according to claim 14, wherein the connecting wire forming step includes forming a second connecting wire separated from the first connecting wire on the support portion and the second electrode portion. Device manufacturing method. 前記支持部は、
前記第１接続配線と接する第１支持部と、
前記第２接続配線と接し、前記第１接続配線及び前記第１支持部と離間する第２支持部と、
を有し、
前記接続配線形成工程は、
前記第１主面上における前記第１接続配線と離間した位置に、前記第１接続配線と同じ材料の第２接続部を形成し、
前記第２主面上における前記第２接続配線と離間した位置に、前記第２接続配線と同じ材料の第１接続部を形成すること
を含み、
前記積層工程は、
前記第１支持部上に形成された前記第１接続配線と、前記第１接続部とを接合し、
前記第２支持部上に形成された前記第２接続配線と、前記第２接続部とを接合すること
を含むこと
を特徴とする請求項１５記載の熱電素子の製造方法。 The support section is
A first support portion in contact with the first connection wiring;
A second support portion that is in contact with the second connection wire and is separated from the first connection wire and the first support portion;
Has,
The connection wiring forming step includes:
Forming a second connection portion made of the same material as the first connection wiring at a position on the first main surface separated from the first connection wiring;
Forming a first connection portion of the same material as that of the second connection wiring at a position on the second main surface separated from the second connection wiring;
The laminating step includes:
Joining the first connection wiring formed on the first support portion and the first connection portion,
The method for manufacturing a thermoelectric device according to claim 15, further comprising: joining the second connection wiring formed on the second support portion and the second connection portion. 前記支持部形成工程は、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも何れかの一部を除去して前記支持部を形成することを含むこと
を特徴とする請求項１４〜１６の何れか１項記載の熱電素子の製造方法。 The said support part formation process includes removing at least one part of the said 1st board | substrate and the said 2nd board | substrate, and forming the said support part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The method for producing a thermoelectric element according to the above item.
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