JP6627392B2 - Manufacturing method of thermoelectric conversion module - Google Patents

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本発明は、温度差により起電力を生じる熱電変換モジュールの製造方法および熱電変換モジュールに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a thermoelectric conversion module that generates an electromotive force due to a temperature difference, and a thermoelectric conversion module.

熱電変換素子は、両端の温度差によってゼーベック効果による起電力を生じさせるものである。特許文献１〜３にその例が記載されており、通常、上部基板と下部基板の間に柱状の熱電変換素子を複数配置し、これらを直列に接続してモジュール化し、上部基板と下部基板との間の温度差により起電力を生じるようにしている。   The thermoelectric conversion element generates an electromotive force by the Seebeck effect due to a temperature difference between both ends. Examples thereof are described in Patent Documents 1 to 3, and usually, a plurality of columnar thermoelectric conversion elements are arranged between an upper substrate and a lower substrate, and these are connected in series to form a module. An electromotive force is generated by the temperature difference between the two.

特開2007-266084号公報JP 2007-266084 A 特開平11-330569号公報JP 11-330569 A 特開平9-162447号公報JP-A-9-162447

上下の基板間に熱電変換素子を形成する際、従来は柱状の熱電変換素子をハンダにより接合したり（特許文献１）、リフトオフ法を用いて熱電変換素子材料を柱状に積層したり（特許文献２）、メッキ法により柱状の熱電変換素子を形成する（特許文献３）が、これらの手法で柱状の熱電変換素子を形成する場合素子の集積化に限界があり、少ない面積（体積）で十分な起電力が得られる熱電変換モジュールが求められている。   Conventionally, when a thermoelectric conversion element is formed between upper and lower substrates, a columnar thermoelectric conversion element is joined by soldering (Patent Document 1), or a thermoelectric conversion element material is laminated in a columnar shape using a lift-off method (Patent Document 1). 2), a columnar thermoelectric conversion element is formed by a plating method (Patent Document 3). However, when a columnar thermoelectric conversion element is formed by these methods, there is a limit in the integration of the element, and a small area (volume) is sufficient. There is a need for a thermoelectric conversion module that can obtain a high electromotive force.

また従来の熱電変換モジュールは、上部基板と下部基板との間に柱状の熱電変換素子を配置することから、ある程度の厚みが有りフレキシブルに曲げたりすることができず、適用場面が限られている。また上下の基板の間に配線を設けたり絶縁層を配置する必要があり複雑な構造となる。   In addition, the conventional thermoelectric conversion module has a certain thickness and cannot be flexibly bent because the columnar thermoelectric conversion element is disposed between the upper substrate and the lower substrate, and the application scene is limited. . In addition, it is necessary to provide a wiring between the upper and lower substrates or to arrange an insulating layer, so that the structure becomes complicated.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、高集積化が可能な熱電変換モジュールの製造方法等を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method of manufacturing a thermoelectric conversion module that can be highly integrated.

前述した課題を解決するための本発明は、基材上の平面において定められた高温部と低温部に両端部がそれぞれ位置するように配置された膜状の複数の熱電変換素子のパターンを、基材上に、有機材料である熱電変換素子材料を含有させた感光性樹脂を塗布する工程と、露光および現像により前記熱電変換素子のパターンを前記感光性樹脂のパターンとして形成する工程と、によりフォトリソグラフィーの手法を用いて基材上に形成することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法である。 The present invention for solving the above-described problem is a pattern of a plurality of film-like thermoelectric conversion elements arranged so that both ends are located at a high-temperature portion and a low-temperature portion defined in a plane on a substrate, On a base material, a step of applying a photosensitive resin containing a thermoelectric conversion element material that is an organic material, and a step of forming the pattern of the thermoelectric conversion element as a pattern of the photosensitive resin by exposure and development, This is a method for manufacturing a thermoelectric conversion module, wherein the thermoelectric conversion module is formed on a substrate using a photolithography technique.

前記熱電変換素子は、例えばｎ型素子とｐ型素子を含む。あるいは、ｎ型素子とｐ型素子のいずれかのみを含んでもよい。
さらに、配線部をフォトリソグラフィーの手法を用いて前記基材上に形成してもよい。
また、前記基材は樹脂製のフィルムであることが望ましい。 The thermoelectric conversion element includes, for example, an n-type element and a p-type element. Alternatively, only one of the n-type element and the p-type element may be included.
Further, a wiring portion may be formed on the base material using a photolithography technique.
Further, it is desirable that the substrate is a resin film.

本発明では、基材上の平面において定められた高温部と低温部に両端部がそれぞれ位置するように、膜状の熱電変換素子が基材上に複数配置された熱電変換モジュールが製造される。 In the present invention , a thermoelectric conversion module in which a plurality of film-like thermoelectric conversion elements are arranged on a base material so that both ends are located at a high-temperature portion and a low-temperature portion defined on a plane on the base material is manufactured. Ru is.

前記熱電変換素子は、例えばｎ型素子とｐ型素子を含む。あるいは、ｎ型素子とｐ型素子のいずれかのみを含んでもよい。
さらに、前記基材上に配線部が形成されてもよい。
また、前記基材は樹脂製のフィルムであることが望ましい。 The thermoelectric conversion element includes, for example, an n-type element and a p-type element. Alternatively, only one of the n-type element and the p-type element may be included.
Further, a wiring portion may be formed on the base material.
Further, it is desirable that the substrate is a resin film.

本発明では、フォトリソグラフィーによって熱電変換素子材料を含む感光性樹脂のパターンを形成する手法を用い、基材の平面において定められた高温部と低温部に両端部が位置するように膜状の熱電変換素子を複数形成する。これにより、全体として薄厚の熱電変換モジュールに熱電変換素子をミクロンオーダーで形成して集積化することが可能になり、構造も単純化できる。結果、より小さい面積（体積）で十分な起電力を有する熱電変換モジュールを得ることができる。 In the present invention, as using a method for forming a pattern of a photosensitive resin containing a thermoelectric conversion element material by off O preparative lithography, both end portions in the high temperature part and the low temperature part defined in the plane of the substrate located membranous Are formed. As a result, it becomes possible to form and integrate thermoelectric conversion elements in a thermoelectric conversion module having a small thickness on the order of microns and to simplify the structure. As a result, a thermoelectric conversion module having a sufficient electromotive force with a smaller area (volume) can be obtained.

熱電変換素子としてｎ型素子とｐ型素子を形成し、これらを直列に配置することでより大きな起電力を得ることが可能になり、ｎ型素子とｐ型素子のいずれかのみを用いることで、生産コストが低下し工程も少なくなる。また配線部をフォトリソグラフィーの手法を用いて形成することで、素子間の確実な接続ができる。さらに基材として樹脂製のフィルムを用いることで、フレキシブルな熱電変換モジュールが得られる。   By forming an n-type element and a p-type element as thermoelectric conversion elements and arranging them in series, it is possible to obtain a larger electromotive force, and by using only one of the n-type element and the p-type element In addition, the production cost is reduced and the number of processes is reduced. Further, by forming the wiring portion by using a photolithography technique, reliable connection between elements can be achieved. Further, by using a resin film as the base material, a flexible thermoelectric conversion module can be obtained.

本発明により、高集積化が可能な熱電変換モジュールの製造方法等を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing a thermoelectric conversion module that can be highly integrated, and the like.

熱電変換モジュール１を示す図Diagram showing thermoelectric conversion module 1 熱電変換モジュール１の製造方法を示す図The figure which shows the manufacturing method of the thermoelectric conversion module 1. 熱電変換モジュール１の製造方法を示す図The figure which shows the manufacturing method of the thermoelectric conversion module 1. 熱電変換モジュール１の製造方法を示す図The figure which shows the manufacturing method of the thermoelectric conversion module 1. 熱電変換モジュール１を熱源１００に取り付けた状態を示す図The figure which shows the state which attached the thermoelectric conversion module 1 to the heat source 100. 熱電変換モジュール１ａを示す図The figure which shows the thermoelectric conversion module 1a 熱電変換モジュール１ｂを示す図The figure which shows the thermoelectric conversion module 1b 熱電変換モジュール１ｂの製造方法を示す図The figure which shows the manufacturing method of the thermoelectric conversion module 1b. 熱電変換モジュール１ｂを熱源１００に取り付けた状態を示す図The figure which shows the state which attached the thermoelectric conversion module 1b to the heat source 100. 熱電変換モジュール１ｃを示す図Diagram showing thermoelectric conversion module 1c

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
（１．熱電変換モジュール１）
図１は本発明の第１の実施形態に係る熱電変換モジュール１を示す図である。図１（ａ）は熱電変換モジュール１を上から見た図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の線Ａ−Ａによる断面図である。 [First Embodiment]
(1. Thermoelectric conversion module 1)
FIG. 1 is a diagram showing a thermoelectric conversion module 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a view of the thermoelectric conversion module 1 as viewed from above, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A.

本実施形態の熱電変換モジュール１は、膜状の熱電変換素子１１、１３をフォトリソグラフィーとエッチングの手法を用いて基材１０上に形成したフィルム状（シート状）のものであり、全体として薄厚に形成される。   The thermoelectric conversion module 1 of the present embodiment is a film-shaped (sheet-shaped) one in which the film-shaped thermoelectric conversion elements 11 and 13 are formed on a base material 10 by using a method of photolithography and etching. Formed.

本実施形態の熱電変換モジュール１では、基材１０上の平面において、使用時に高温となるべき高温部Ｈと、それと比較して低温となる低温部Ｌが定められており、これら高温部Ｈと低温部Ｌに対応させて熱電変換素子１１、１３の配置や形状が定められる。   In the thermoelectric conversion module 1 of the present embodiment, a high-temperature portion H that is to be high in use and a low-temperature portion L that is low in temperature are determined on a plane on the base material 10. The arrangement and shape of the thermoelectric conversion elements 11 and 13 are determined corresponding to the low-temperature portion L.

基材１０にはポリエチレンやポリイミドなどの樹脂製のフィルムが用いられる。しかしこれに限ることはなく、例えばガラスなどを用いることも可能である。ただし、樹脂製のフィルムを用いる場合、フレキシブル性に優れ適用範囲が広いという利点がある。   A film made of a resin such as polyethylene or polyimide is used for the base material 10. However, the present invention is not limited to this. For example, glass can be used. However, when a resin film is used, there is an advantage that flexibility is excellent and the applicable range is wide.

熱電変換素子１１はｎ型素子であり、両端部に温度差がある場合に、低温の端部から高温の端部へと電流が流れる。本実施形態では熱電変換素子１１としてＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が用いられるが、これに限ることはない。ｎ型素子として利用可能な既知の無機材料を用いることができ、その例として白金、コンスタンタン、アルメル、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、インバー、酸化インジウム亜鉛などがある。   The thermoelectric conversion element 11 is an n-type element, and when there is a temperature difference between both ends, current flows from a low-temperature end to a high-temperature end. In the present embodiment, ITO (indium tin oxide) is used as the thermoelectric conversion element 11, but is not limited thereto. Known inorganic materials that can be used as an n-type element can be used, and examples thereof include platinum, constantan, alumel, SUS (stainless steel), invar, and indium zinc oxide.

一方、熱電変換素子１３はｐ型素子であり、両端に温度差がある場合に、高温の端部から低温の端部へと電流が流れる。本実施形態では熱電変換素子１３として銅が用いられるが、これに限ることはない。ｐ型素子として利用可能な既知の無機材料を用いることができ、その例として銀、金、鉄、クロメルなどがある。   On the other hand, the thermoelectric conversion element 13 is a p-type element, and when there is a temperature difference between both ends, current flows from a high-temperature end to a low-temperature end. In the present embodiment, copper is used as the thermoelectric conversion element 13, but is not limited thereto. Known inorganic materials that can be used as a p-type element can be used, and examples thereof include silver, gold, iron, and chromel.

本実施形態では、高温部Ｈと低温部Ｌを略長方形状の領域とし、２つの高温部Ｈと低温部Ｌが間隔を空けて交互に平行に配置されるよう定めている。ただし、高温部Ｈと低温部Ｌのパターンがこれに限ることはない。   In the present embodiment, the high-temperature portion H and the low-temperature portion L are defined as substantially rectangular regions, and the two high-temperature portions H and the low-temperature portion L are alternately arranged in parallel at intervals. However, the pattern of the high-temperature portion H and the low-temperature portion L is not limited to this.

熱電変換素子１１、１３は上下２列に配置され、各列において、平面の両端部がそれぞれ高温部Ｈと低温部Ｌに位置するように配置される。   The thermoelectric conversion elements 11 and 13 are arranged in upper and lower two rows, and in each row, both ends of the plane are arranged so as to be located in the high temperature part H and the low temperature part L, respectively.

熱電変換素子１３はストライプ状であり、各列において、高温部Ｈ（低温部Ｌ）の長手方向に間隔を空けて複数平行に並べて配置される。   The thermoelectric conversion elements 13 are in the form of stripes, and in each row, a plurality of thermoelectric conversion elements 13 are arranged in parallel at intervals in the longitudinal direction of the high-temperature portion H (low-temperature portion L).

熱電変換素子１１は、各列において、隣り合う熱電変換素子１３間を接続するように配置される。すなわち、熱電変換素子１１は一方の熱電変換素子１３の低温部Ｌ側の端部と他方の熱電変換素子１３の高温部Ｈ側の端部をつなぐように配置される。   The thermoelectric conversion elements 11 are arranged so as to connect adjacent thermoelectric conversion elements 13 in each row. That is, the thermoelectric conversion element 11 is arranged so as to connect the end of the one thermoelectric conversion element 13 on the low temperature part L side to the end of the other thermoelectric conversion element 13 on the high temperature part H side.

基材１０上には配線部１５も設けられる。配線部１５は各種の導電性材料を用いることができ、例えば銅、銀、金、アルミなどを使用できる。   The wiring part 15 is also provided on the base material 10. The wiring portion 15 can be made of various conductive materials, for example, copper, silver, gold, aluminum, or the like.

本実施形態では、各列の端にある熱電変換素子１１（図１（ａ）の左端の上下２つの熱電変換素子１１）のうち、一方の熱電変換素子１１（図の上側の素子）の高温部Ｈ側の端部と、他方の熱電変換素子１１（図の下側の素子）の低温部Ｌ側の端部が配線部１５によって接続され、熱電変換素子１１、１３を直列に接続した回路が基材１０上に形成される。またこの回路の両端にも配線部１５が設けられる。   In the present embodiment, of the thermoelectric conversion elements 11 at the end of each row (the upper and lower two thermoelectric conversion elements 11 at the left end in FIG. 1A), one of the thermoelectric conversion elements 11 (the upper element in the figure) has a high temperature. A circuit in which the end on the part H side and the end on the low temperature part L side of the other thermoelectric conversion element 11 (the lower element in the figure) are connected by the wiring part 15 and the thermoelectric conversion elements 11 and 13 are connected in series. Is formed on the substrate 10. Also, wiring portions 15 are provided at both ends of this circuit.

熱電変換モジュール１では、基材１０上の熱電変換素子１１、１３および配線部１５を覆うように保護層１７が設けられる。保護層１７は、既知の各種の樹脂フィルムを接着したり、樹脂を塗布するなどして薄膜状に形成される。なお、図１（ａ）では保護層１７の図示を省略している。後述する図６（ａ）、図７（ａ）、図１０（ａ）においても同様である。   In the thermoelectric conversion module 1, a protective layer 17 is provided so as to cover the thermoelectric conversion elements 11 and 13 and the wiring portion 15 on the base 10. The protective layer 17 is formed into a thin film by bonding various known resin films or applying a resin. In FIG. 1A, illustration of the protective layer 17 is omitted. The same applies to FIG. 6A, FIG. 7A, and FIG.

（２．熱電変換モジュール１の製造方法）
前記したように、本実施形態では、熱電変換モジュール１の製造時、熱電変換素子１１、１３をフォトリソグラフィーとエッチングの手法を用いて基材１０上に形成する。 (2. Manufacturing method of thermoelectric conversion module 1)
As described above, in the present embodiment, when the thermoelectric conversion module 1 is manufactured, the thermoelectric conversion elements 11 and 13 are formed on the base material 10 using the photolithography and the etching.

すなわち、まず図２（ａ）に示すように基材１０上に熱電変換素子１１の材料（熱電変換素子材料）であるＩＴＯをスパッタリングや蒸着等により塗布し、その上に図２（ｂ）に示すように感光性樹脂２１（レジスト）を塗布する。本実施形態において感光性樹脂２１はポジ型であり、熱電変換素子１１のパターン以外の箇所を露光することにより当該箇所の感光性樹脂２１が軟化する。   That is, first, as shown in FIG. 2A, ITO which is the material of the thermoelectric conversion element 11 (thermoelectric conversion element material) is applied on the base material 10 by sputtering, vapor deposition, or the like. As shown, a photosensitive resin 21 (resist) is applied. In the present embodiment, the photosensitive resin 21 is of a positive type, and by exposing a portion other than the pattern of the thermoelectric conversion element 11, the photosensitive resin 21 at that portion is softened.

現像を行うことで図２（ｃ）に示すように当該箇所の感光性樹脂２１が除去され、熱電変換素子１１のパターンに対応する感光性樹脂２１のパターンが形成される。感光性樹脂２１を除去した箇所ではＩＴＯが露出する。   By performing the development, as shown in FIG. 2C, the photosensitive resin 21 at the corresponding location is removed, and a pattern of the photosensitive resin 21 corresponding to the pattern of the thermoelectric conversion element 11 is formed. The ITO is exposed where the photosensitive resin 21 is removed.

その後、エッチング液によるエッチングを行うと、図２（ｄ）に示すようにＩＴＯの露出箇所が除去される。化学処理等によって残った感光性樹脂２１を除去すると図２（ｅ）に示すようにＩＴＯによる熱電変換素子１１のパターンが残る。なお、感光性樹脂２１としてはネガ型のものを用いることもでき、この場合には露光時に熱電変換素子１１のパターンに対応する箇所を露光する。   Thereafter, when etching is performed with an etchant, the exposed portions of the ITO are removed as shown in FIG. When the remaining photosensitive resin 21 is removed by a chemical treatment or the like, the pattern of the thermoelectric conversion element 11 made of ITO remains as shown in FIG. Note that a negative type resin can be used as the photosensitive resin 21. In this case, a portion corresponding to the pattern of the thermoelectric conversion element 11 is exposed at the time of exposure.

本実施形態では、こうして図３（ａ）に示すように基材１０上に熱電変換素子１１のパターンが形成される。同様にしてフォトリソグラフィーとエッチングにより図３（ｂ）に示すように配線部１５のパターンも形成する。   In this embodiment, the pattern of the thermoelectric conversion elements 11 is thus formed on the base material 10 as shown in FIG. Similarly, a pattern of the wiring portion 15 is formed by photolithography and etching as shown in FIG.

熱電変換素子１３についても同様にフォトリソグラフィーとエッチングを行うことで、図４（ａ）に示すように熱電変換素子１３のパターンが形成される。図４（ｂ）はこの時の図１（ｂ）と同様の断面を見たものである。その後、保護層１７を接着あるいは塗布により形成すると、図１で説明した熱電変換モジュール１が得られる。   By performing photolithography and etching on the thermoelectric conversion element 13 in the same manner, a pattern of the thermoelectric conversion element 13 is formed as shown in FIG. FIG. 4B shows a cross section similar to FIG. 1B at this time. Thereafter, when the protective layer 17 is formed by bonding or coating, the thermoelectric conversion module 1 described with reference to FIG. 1 is obtained.

この熱電変換モジュール１は、図５に示すように、配管や電子機器などの各種の熱源１００に高温部Ｈを取付けるとともに、基材１０を屈曲させて低温部Ｌを熱源１００から離して配置することにより起電力を発生する電池として機能し、例えば各種センサなどの電源として用いることができる。   As shown in FIG. 5, the thermoelectric conversion module 1 attaches the high-temperature portion H to various heat sources 100 such as pipes and electronic devices, and bends the base material 10 to dispose the low-temperature portion L away from the heat source 100. This functions as a battery that generates electromotive force, and can be used as a power source for various sensors, for example.

以上説明したように、本実施形態によれば、フォトリソグラフィーによって感光性樹脂２１のパターンを形成した後、その下方の熱電素子材料のエッチングを行う手法を用い、基材１０の平面において定められた高温部Ｈと低温部Ｌに両端部が位置するように膜状の熱電変換素子１１、１３を複数形成する。これにより、全体として薄厚の熱電変換モジュール１に熱電変換素子１１、１３をミクロンオーダーで形成して集積化することが可能になり、構造も単純化できる。結果、より小さい面積（体積）で十分な起電力を有する熱電変換モジュール１を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, after the pattern of the photosensitive resin 21 is formed by photolithography, the pattern is determined on the plane of the base material 10 by using the technique of etching the thermoelectric element material thereunder. A plurality of film-like thermoelectric conversion elements 11 and 13 are formed so that both ends are located at the high temperature part H and the low temperature part L. This makes it possible to form the thermoelectric conversion elements 11 and 13 on the order of microns on the thin thermoelectric conversion module 1 as a whole and integrate them, thereby simplifying the structure. As a result, a thermoelectric conversion module 1 having a small area (volume) and having a sufficient electromotive force can be obtained.

また、熱電変換素子１１、１３としてｎ型素子とｐ型素子を形成し、これらを直列に配置することでより大きな起電力を得ることが可能になる。なお、設計に応じて直列と並列のパターンを組み合わせた回路とすることも可能である。   Further, by forming an n-type element and a p-type element as the thermoelectric conversion elements 11 and 13 and arranging them in series, it is possible to obtain a larger electromotive force. In addition, it is also possible to make a circuit in which a series and a parallel pattern are combined according to the design.

また配線部１５をフォトリソグラフィーの手法を用いて形成することで、素子間の確実な接続ができ、回路形成の自由度も高まる。さらに基材１０として樹脂製のフィルムを用いることで、フレキシブルな熱電変換モジュール１が得られる。   In addition, by forming the wiring portion 15 using a photolithography technique, reliable connection between elements can be achieved, and the degree of freedom in circuit formation is increased. Further, by using a resin film as the base material 10, the flexible thermoelectric conversion module 1 can be obtained.

しかしながら、本発明はこれに限らない。以下、本発明の別の例について第２〜第４の実施形態として説明する。各実施形態は第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。   However, the present invention is not limited to this. Hereinafter, another example of the present invention will be described as second to fourth embodiments. In each embodiment, a configuration different from that of the first embodiment will be mainly described, and a description of a similar configuration will be omitted by assigning the same reference numerals in the drawings and the like.

［第２の実施形態］
図６は第２の実施形態に係る熱電変換モジュール１ａを示す図である。図６（ａ）は熱電変換モジュール１ａを上から見た図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の線Ｂ−Ｂによる断面図である。 [Second embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing a thermoelectric conversion module 1a according to the second embodiment. FIG. 6A is a view of the thermoelectric conversion module 1a as viewed from above, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 6A.

第２の実施形態では、熱電変換素子１１が熱電変換素子１３と同様のストライプ状であり、上下の各列において、熱電変換素子１１と熱電変換素子１３が交互に平行に並べて配置される。また本実施形態では、各列で隣り合う熱電変換素子１１、１３の高温部Ｈ側または低温部Ｌ側の端部同士が、配線部１５により接続される。   In the second embodiment, the thermoelectric conversion elements 11 have the same stripe shape as the thermoelectric conversion elements 13, and the thermoelectric conversion elements 11 and the thermoelectric conversion elements 13 are alternately arranged in parallel in upper and lower rows. In the present embodiment, the ends of the thermoelectric conversion elements 11 and 13 adjacent to each other on the high-temperature part H side or the low-temperature part L side are connected by the wiring part 15.

第２の実施形態の熱電変換モジュール１ａも第１の実施形態と同様に製造することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。ただし、本実施形態では第１の実施形態と異なり最初に配線部１５を形成しており、その上に熱電変換素子１１、１３が形成されている。このように、熱電変換素子１１、１３や配線部１５の形成順は特に限定されない。また、第２の実施形態では隣り合う熱電変換素子１１、１３の端部を配線部１５により確実に接続することができる利点もある。   The thermoelectric conversion module 1a according to the second embodiment can be manufactured in the same manner as in the first embodiment, and the same effects as in the first embodiment can be obtained. However, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the wiring portion 15 is formed first, and the thermoelectric conversion elements 11 and 13 are formed thereon. As described above, the order of forming the thermoelectric conversion elements 11 and 13 and the wiring portion 15 is not particularly limited. Further, in the second embodiment, there is also an advantage that the ends of the adjacent thermoelectric conversion elements 11 and 13 can be reliably connected by the wiring portion 15.

［第３の実施形態］
（１．熱電変換モジュール１ｂ）
図７は第３の実施形態に係る熱電変換モジュール１ｂを示す図である。図７（ａ）は熱電変換モジュール１ｂを上から見た図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の線Ｃ−Ｃによる断面図である。 [Third Embodiment]
(1. Thermoelectric conversion module 1b)
FIG. 7 is a diagram illustrating a thermoelectric conversion module 1b according to the third embodiment. FIG. 7A is a view of the thermoelectric conversion module 1b as viewed from above, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 7A.

第３の実施形態は、熱電変換素子としてｐ型の熱電変換素子１３ａのみを用いる点で第１の実施形態と主に異なる。また、熱電変換モジュール１ｂでは、２つの高温部Ｈが近接して平行配置され、２つの低温部Ｌがその両側に平行に配置される。   The third embodiment is mainly different from the first embodiment in that only the p-type thermoelectric conversion element 13a is used as the thermoelectric conversion element. In the thermoelectric conversion module 1b, two high-temperature portions H are arranged close to and parallel to each other, and two low-temperature portions L are arranged in parallel on both sides thereof.

熱電変換素子１３ａは上下２列に配置され、各列において、平面の両端部がそれぞれ高温部Ｈと低温部Ｌに位置するように配置される。熱電変換素子１３ａはストライプ状であり、各列において、高温部Ｈ（低温部Ｌ）の長手方向に間隔を空けて複数平行に並べて配置される。   The thermoelectric conversion elements 13a are arranged in upper and lower two rows, and in each row, both ends of the plane are arranged so as to be located in the high temperature part H and the low temperature part L, respectively. The thermoelectric conversion elements 13a have a stripe shape, and in each row, a plurality of thermoelectric conversion elements 13a are arranged in parallel at intervals in the longitudinal direction of the high temperature part H (low temperature part L).

各列の隣り合う熱電変換素子１３ａにおいて、一方の熱電変換素子１３ａの低温部Ｌ側の端部と他方の熱電変換素子１３ａの高温部Ｈ側の端部は、配線部１５により接続される。   In adjacent thermoelectric conversion elements 13a in each row, an end of one thermoelectric conversion element 13a on the low-temperature portion L side and an end of the other thermoelectric conversion element 13a on the high-temperature portion H side are connected by a wiring portion 15.

各列の端にある熱電変換素子１３ａ（図７（ａ）の左端の上下２つの熱電変換素子１３ａ）のうち、一方の熱電変換素子１３ａ（図の上側の素子）の低温部Ｌ側の端部と、他方の熱電変換素子１３ａ（図の下側の素子）の高温部Ｈ側の端部が配線部１５によって接続され、熱電変換素子１３ａを直列に接続した回路が基材１０上に形成される。なお回路の両端は配線部１５となっている。   Among the thermoelectric conversion elements 13a at the end of each row (the upper and lower two thermoelectric conversion elements 13a at the left end in FIG. 7A), one end of the thermoelectric conversion element 13a (upper element in the figure) on the low-temperature portion L side. And the other end of the other thermoelectric conversion element 13a (the lower element in the figure) on the high-temperature part H side are connected by the wiring portion 15, and a circuit in which the thermoelectric conversion elements 13a are connected in series is formed on the base material 10. Is done. Both ends of the circuit are wiring portions 15.

（２．熱電変換モジュール１ｂの製造方法）
熱電変換素子１３ａは第１の実施形態と同様に形成することもできるが、本実施形態では、熱電変換素子１３ａの材料（熱電変換素子材料）としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸（PSS）添加ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)）等の導電性高分子材料（有機材料）を用い、膜状の複数の熱電変換素子１３ａのパターンをフォトリソグラフィーの手法により形成する。 (2. Manufacturing method of thermoelectric conversion module 1b)
Although the thermoelectric conversion element 13a can be formed in the same manner as in the first embodiment, in this embodiment, PEDOT: PSS (polystyrene sulfonic acid (PSS) -added polyethylene is used as the material of the thermoelectric conversion element 13a (thermoelectric conversion element material). Using a conductive polymer material (organic material) such as dioxythiophene (PEDOT)), a plurality of film-shaped patterns of the thermoelectric conversion elements 13a are formed by a photolithography technique.

すなわち、本実施形態では図８（ａ）に示すように第１の実施形態と同様の手法で基材１０上に配線部１５のパターンを形成した後、図８（ｂ）に示すように、熱電変換素子１３ａの材料であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを分散して含有させたネガ型の感光性樹脂を塗布する。   That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 8A, after forming the pattern of the wiring portion 15 on the base material 10 by the same method as in the first embodiment, as shown in FIG. A negative photosensitive resin containing PEDOT: PSS, which is a material of the thermoelectric conversion element 13a, dispersed therein is applied.

その後、熱電変換素子１３ａのパターンに対応する部分を露光により硬化させ、それ以外の箇所を現像により除去することで図８（ｃ）に示すように熱電変換素子１３ａのパターンが感光性樹脂のパターンとして形成される。この後保護層１７を接着あるいは塗布により形成すると、図７で説明した熱電変換モジュール１ｂが得られる。   Thereafter, the portion corresponding to the pattern of the thermoelectric conversion element 13a is cured by exposure, and the other portions are removed by development, so that the pattern of the thermoelectric conversion element 13a is changed to the pattern of the photosensitive resin as shown in FIG. Is formed as Thereafter, when the protective layer 17 is formed by bonding or coating, the thermoelectric conversion module 1b described with reference to FIG. 7 is obtained.

なお、本実施形態で用いる有機材料は熱電変換素子としての利用が可能なものであれば特に限定されず、感光性樹脂についても特に限定されない。また感光性樹脂としてはポジ型のものを用いることもでき、この場合には露光時に熱電変換素子１３ａのパターン以外の箇所を露光する。   The organic material used in the present embodiment is not particularly limited as long as it can be used as a thermoelectric conversion element, and the photosensitive resin is not particularly limited. In addition, a positive type resin can be used as the photosensitive resin. In this case, a portion other than the pattern of the thermoelectric conversion element 13a is exposed at the time of exposure.

熱電変換モジュール１ｂは、図９に示すように近接する２つの高温部Ｈを熱源１００に取付けるとともに、基材１０を屈曲させて両側の低温部Ｌを熱源１００から離して配置することにより起電力を発生する電池として機能させることができる。基材１０に切込みなどを設けて曲げ易くすることも可能である。   As shown in FIG. 9, the thermoelectric conversion module 1b attaches two high-temperature portions H close to each other to the heat source 100, and bends the base material 10 to dispose the low-temperature portions L on both sides away from the heat source 100 to generate electromotive force. As a battery that generates It is also possible to provide a cut or the like in the base material 10 to make it easy to bend.

この第３の実施形態でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。また一種類の熱電変換素子１３ａを用いるので材料費等のコストを抑えることができ工程も少なくなる。   In the third embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. In addition, since one type of thermoelectric conversion element 13a is used, costs such as material costs can be reduced, and the number of steps can be reduced.

また、本実施形態ではｐ型の熱電変換素子のみを用いているが、代わりにｎ型の熱電変換素子のみを用いてもよい。さらに、第１の実施形態のようにｎ型、ｐ型の熱電変換素子を用いる場合に、両方の熱電変換素子を有機材料を用いて本実施形態のようにフォトリソグラフィーによって形成することもできる。あるいは一方の熱電変換素子については有機材料を用いて本実施形態のようにフォトリソグラフィーによって形成し、他方は第１の実施形態のように無機材料を用いてフォトリソグラフィーとエッチングの手法を用いて形成することも可能である。   In this embodiment, only the p-type thermoelectric conversion element is used, but only the n-type thermoelectric conversion element may be used instead. Further, when n-type and p-type thermoelectric conversion elements are used as in the first embodiment, both thermoelectric conversion elements can be formed by photolithography using an organic material as in this embodiment. Alternatively, one thermoelectric conversion element is formed by photolithography using an organic material as in this embodiment, and the other is formed using photolithography and etching using an inorganic material as in the first embodiment. It is also possible.

［第４の実施形態］
図１０（ａ）は第４の実施形態に係る熱電変換モジュール１ｃを上から見た図である。第４の実施形態では基材１０が円形であり、中央部と外周部に同心円状の高温部Ｈと低温部Ｌが定められる。 [Fourth embodiment]
FIG. 10A is a diagram of the thermoelectric conversion module 1c according to the fourth embodiment as viewed from above. In the fourth embodiment, the base material 10 has a circular shape, and concentric high-temperature portions H and low-temperature portions L are defined at a central portion and an outer peripheral portion.

熱電変換素子１１、１３は基材１０の中心から外周へ向けて放射状に複数配置され、両端部が高温部Ｈと低温部Ｌに位置する。熱電変換素子１１、１３は基材１０の周方向に間隔を空けて交互に配置され、隣り合う熱電変換素子１１、１３の高温部Ｈ側または低温部Ｌ側の端部同士が配線部１５により接続されることで、直列の回路が形成される。   A plurality of thermoelectric conversion elements 11 and 13 are radially arranged from the center of the base material 10 to the outer periphery, and both end portions are located at the high temperature portion H and the low temperature portion L. The thermoelectric conversion elements 11 and 13 are alternately arranged at intervals in the circumferential direction of the base material 10, and the ends of the adjacent thermoelectric conversion elements 11 and 13 on the high-temperature portion H side or the low-temperature portion L side are connected by the wiring portion 15. The connection forms a series circuit.

この熱電変換モジュール１ｃは、例えば図１０（ｂ）に示すように熱源１００’の底面に高温部Ｈを取付けて低温部Ｌを熱源１００’から離して配置することで起電力を発生する電池として機能する。   The thermoelectric conversion module 1c is, for example, a battery that generates an electromotive force by attaching a high-temperature portion H to the bottom surface of a heat source 100 ′ and disposing a low-temperature portion L away from the heat source 100 ′ as shown in FIG. Function.

この第４の実施形態でも第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。このように、熱電変換モジュールの形状や配線パターンは目的とする使用方法その他に応じて様々に定めることができる。   In the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. As described above, the shape and the wiring pattern of the thermoelectric conversion module can be variously determined according to the intended use and the like.

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. I understand.

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ；熱電変換モジュール
１０；基材
１１、１３、１３ａ；熱電変換素子
１５；配線部
１７；保護層
１００、１００’；熱源 1, 1a, 1b, 1c, 1d; thermoelectric conversion module 10; base materials 11, 13, 13a; thermoelectric conversion element 15; wiring portion 17; protective layers 100, 100 ';

Claims (5)

基材上の平面において定められた高温部と低温部に両端部がそれぞれ位置するように配置された膜状の複数の熱電変換素子のパターンを、
基材上に、有機材料である熱電変換素子材料を含有させた感光性樹脂を塗布する工程と、
露光および現像により前記熱電変換素子のパターンを前記感光性樹脂のパターンとして形成する工程と、
によりフォトリソグラフィーの手法を用いて基材上に形成することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。 The pattern of a plurality of film-shaped thermoelectric conversion elements arranged such that both ends are located at a high temperature portion and a low temperature portion determined in a plane on the base material,
A step of applying a photosensitive resin containing a thermoelectric conversion element material, which is an organic material, on a base material,
Forming a pattern of the thermoelectric conversion element as a pattern of the photosensitive resin by exposure and development,
Method for manufacturing a thermoelectric conversion module, and forming on a substrate using photolithography techniques by. 前記熱電変換素子は、ｎ型素子とｐ型素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換モジュールの製造方法。 The method according to claim 1, wherein the thermoelectric conversion element includes an n-type element and a p-type element. 前記熱電変換素子は、ｎ型素子とｐ型素子のいずれかのみを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換モジュールの製造方法。 The method for manufacturing a thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein the thermoelectric conversion element includes only one of an n-type element and a p-type element. 配線部をフォトリソグラフィーの手法を用いて前記基材上に形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱電変換モジュールの製造方法。 The method for manufacturing a thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 3 , wherein the wiring portion is formed on the base material using a photolithography technique. 前記基材は樹脂製のフィルムであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱電変換モジュールの製造方法。 The method for manufacturing a thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 4 , wherein the substrate is a resin film.
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JP5891584B2 (en) * 2010-03-08 2016-03-23 富士通株式会社 Thermoelectric generator
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