(57)【要約】【課題】熱電変換素子として強度を低下させることなく、熱電変換機能として目標とする性能指数の維持し、二律背反の特性を両立する。【解決手段】熱電変換モジュール５２は、単結晶基板１２の厚さを薄くする加工工程により、熱電薄膜５０の生成直後に比べて、（１）式の分母となる熱伝導率を小さくできるため、性能指数を高めることができる。また、補強工程によって、単結晶基板１２が薄くなることにより低下する強度を抑制することができる。        性能指数＝（ゼーベック係数２×電気伝導率）／熱伝導率・・・（１）【選択図】図４
2014116373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板の表面にエピタキシャル成長させることで熱電薄膜を生成した熱電変換素子と、
前記熱電薄膜の生成後に、所望の厚さ寸法に成形される単結晶基板に設けられ、前記熱電薄膜の変形を抑制する絶縁性の補強部と、
前記熱電薄膜に間隔を空けてそれぞれ設けられた一対の電極と、
を有する熱電変換モジュール。
【請求項２】
単結晶基板の表面にエピタキシャル成長させることで熱電薄膜を生成し、前記単結晶基板に対して溝が形成された熱電変換素子と、
前記熱電薄膜面を除く熱電変換素子の周囲及び少なくとも前記溝に充填されると共に、硬化後に前記単結晶基板と共に切削加工されることで所望の厚さ寸法とされ、並びに、少なくとも前記溝に相当する領域を含む予め定められたパターンでのマスキング後に、非マスキング領域の前記単結晶基板を除去するエッチング処理が施されることで、前記溝に沿って残留されて前記熱電薄膜の変形を抑制する絶縁性の補強部と、
前記熱電薄膜に間隔を空けてそれぞれ設けられた一対の電極と、
を有する熱電変換モジュール。
【請求項３】
前記補強部が、前記熱電薄膜の熱伝導方向に沿って分断されている請求項１又は請求項２記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記補強部が、前記熱電薄膜の熱伝導方向と交差する方向に筋状に形成される請求項１又は請求項２記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記一対の電極には、それぞれ高温部用のヒートシンク及び低温部用のヒートシンクが隣接して配置される請求項１〜請求項４の何れか１項記載の熱電変換モジュール。
【請求項６】
前記切削加工及びエッチング処理によって、前記補強部が形成されると共に、前記単結晶基板は、所望の厚さに調整される請求項１〜５の何れか１項記載の熱電変換モジュール。
【請求項７】
単結晶基板の表面にエピタキシャル成長させることで熱電薄膜を有する熱電変換素子を生成する工程と、
前記熱電薄膜に間隔を空けてそれぞれ一対の電極を設ける工程と、
ダイシングソーにより、前記単結晶基板の裏面に溝を形成する工程と、
前記熱電薄膜面を除く熱電変換素子の周囲及び前記溝に絶縁性かつ硬化性の樹脂材を充填する工程と、
前記樹脂材の硬化後に、前記樹脂材を前記単結晶基板と共に切削加工して薄肉化する工程と、
前記単結晶基板の裏面側に、少なくとも前記切削加工前の溝の位置に相当する領域を含み、予め定められたパターンのマスキングを施す工程と、
エッチング処理することで、前記単結晶基板の厚さ寸法が熱伝導率に基づく設定値となるまで、薄肉化すると共に、前記溝に沿って前記樹脂材を残留させて、前記熱電薄膜を保持する補強部を形成する工程と、
を有する熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記溝を、前記熱電薄膜の熱伝搬方向に沿って分断して形成する請求項７記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記溝を、当該熱電薄膜の熱伝搬方向と交差する方向に筋状に形成する請求項７記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記一対の電極には、それぞれ高温部用のヒートシンク及び低温部用のヒートシンクが隣接して配置される請求項７〜請求項９の何れか１項記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、熱電変換モジュール及び熱電変換モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素削減、環境保護といった観点から、クリーンな発電機構として、熱電変換素子が注目されている。熱電変換素子は、今まで不要と判断されて廃棄されていた熱エネルギーを電気エネルギーに変換して利用するものである。そこで、熱電変換素子を用いたエネルギー変換装置（熱電変換モジュール）としての性能を高めることがこれからの課題となっている。
【０００３】
熱電変換素子の製造方法として、以下の工程が提案されている。
【０００４】
（工程１）真空容器中でチタン酸ストロンチウム成長基板を加熱する。
【０００５】
（工程２）真空容器中に不活性ガスを導入する。
【０００６】
（工程３）ｎ型不純物をドープしたチタン酸ストロンチウムをターゲットとして、レーザーアブレーションにより、チタン酸ストロンチウム成長基板上に、ｎ型不純物を添加したチタン酸ストロンチウム薄膜（以下、「熱電薄膜」という場合がある）を形成する。
【０００７】
（工程４）熱電薄膜に電極層を形成し、電極層をパターンニングする。
【０００８】
また、チタン酸ストロンチウム基板と、チタン酸ストロンチウム膜と、を具備する薄膜熱電変換装置が提案されている。
【０００９】
チタン酸ストロンチウム基板は、酸素濃度が化学量論的な濃度より低い。チタン酸ストロンチウム膜は、チタン酸ストロンチウム基板上に形成されチタンとニオブとの合計の原子濃度がストロンチウムの原子濃度より高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１８６２９７号公報
【特許文献２】特開２０１２−９４７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の技術では、熱電薄膜を用いた熱電変換モジュールが、従来よりも高いゼーベック係数を得ることができるとしている。そこで、以下において、熱電薄膜を用いた熱電変換モジュールが、高いゼーベック係数となることを検証する。
【００１２】
ゼーベック係数とは、熱電変換モジュールの性能を表す評価値としての性能指数を得るための１つのファクタであり、熱によって電圧を発生させる能力である。従って、ゼーベック係数は、熱起電力という場合がある。
【００１３】
性能指数の他のファクタには、電気伝導率（導電率）と、熱伝導率とがあり、性能指数は、以下の（１）式で表される。
【００１４】
性能指数＝（ゼーベック係数２×電気伝導率）／熱伝導率・・・（１）
【００１５】
従って、性能指数を高めるためには、ゼーベック係数、電気伝導率を高くする、或いは熱伝導率を小さくすればよい。
【００１６】
熱伝導率は、熱電薄膜の厚さに比例する。従って、熱電薄膜は、固体（バルク）を用いた熱電変換モジュールに比べて高い性能指数を示すことになる（上記（１）式参照）。
【００１７】
ところが、熱電薄膜は、その成長のために単結晶基板が必要であり、当該単結晶基板の熱伝導率が高いため、熱電変換素子の熱伝導方向の両端に発生する温度差が小さくなる。温度差が小さくなると、起電力が低下することになり、性能指数が低下する。
【００１８】
しかしながら、単結晶基板を薄くすることで、当該単結晶基板の熱伝導率を抑制することが考えられるが、単純に薄くすると単結晶基板自体の強度が低下することになり、薄膜化と強度とは、二律背反の関係となっている。
【００１９】
開示の技術は、一つの側面として、熱電変換素子として強度を低下させることなく、熱電変換機能として目標とする性能指数を維持することができる熱電変換モジュール及び熱電変換モジュールの製造方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
開示の技術は、単結晶基板の表面にエピタキシャル成長させることで熱電薄膜を生成した熱電変換素子を備える。
【００２１】
また、熱電薄膜の生成後に、所望の厚さ寸法に成形される単結晶基板に設けられ、前記熱電薄膜の変形を抑制する絶縁性の補強部を備える。
【００２２】
さらに、前記熱電薄膜に間隔を空けてそれぞれ設けられた一対の電極を備える。
【発明の効果】
【００２３】
開示の技術は、一つの側面として、熱電変換素子として強度を低下させることなく、熱電変換機能として目標とする性能指数を維持することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係るレーザーアブレーション装置の概略図であり、（Ａ）はアブレーション処理による熱電変換素子の生成準備段階、（Ｂ）はアブレーション処理による熱電変換素子の生成終了段階を示す。
【図２】本実施の形態に係る熱電変換素子に補強部を付加した熱電変換モジュールの製造工程を示す工程図（前半）である。
【図３】本実施の形態に係る熱電変換素子に補強部を付加した熱電変換モジュールの製造工程を示す工程図（後半）である。
【図４】（Ａ）は本実施の形態に係る熱電変換モジュールの平面図、（Ｂ）は熱電変換モジュールにおける高温部側ヒートシング周辺の側面図である。
【図５】熱電変換素子に設けた補強部の形状のバリエーション（本実施の形態を含む）を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、開示の技術に支障のない数値を用いて実施の形態を説明するが、開示の技術では、以下の実施の形態に記載した数値に限定されるものではない。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る、レーザーアブレーション装置１０が示されている。レーザーアブレーション装置１０は、単結晶基板１２上に熱電薄膜をエピタキシャル成長させ、熱電変換素子５０(図１（Ｂ）参照）を生成する装置である。
【００２７】
レーザーアブレーション装置１０は、空洞化された矩形状の容器１４を備えている。容器１４には、２つの吸気系配管１６、１８が設けられており、必要に応じて種々の気体を吸入することができる。なお、本実施の形態では、容器１４の内方空間を真空にして熱電薄膜を生成するため、吸気系配管１６、１８のそれぞれのバルブ１６Ｖ、１８Ｖが閉止された状態が維持される。
【００２８】
また、容器１４には、１つの排気系配管２０が設けられており、容器１４の内方の気体を排気することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、熱電薄膜を生成する工程途中において、排気系配管２０に設けられたバルブ２０Ｖが開放され、吸引装置（図示省略）によって容器１４の内方空間を真空又は真空に近い状態とした後、前記バルブ２０Ｖが閉止されるようになっている。
【００３０】
容器１４の天井部１４Ａには、回転軸２２が貫通され、図示しないブラケットによって保持されている。回転軸２２は、図示しない駆動源の駆動力で回転可能となっている。
【００３１】
回転軸22における、容器１４の内方空間に位置する下端部には、サセプタ２４が取り付けられている。サセプタ２４は、単結晶基板１２を保持する役目を有しており、必要に応じてヒータが備えられる場合がある。
【００３２】
サセプタ２４は、回転軸２２の回転に基づき、予め定めた回転パターン（例えば、一方向、一定速度）で回転するようになっている。
【００３３】
前記サセプタ２４に対峙するように、容器１４の床部１４Ｂには、ターゲット保持部２６が配置されている。ターゲット保持部２６は、回転軸２８に支持されると共に、当該回転軸２８を介して、図示しない駆動源の駆動力で回転可能となっている。
【００３４】
ターゲット保持部２６には、レーザーアブレーションのターゲット３０（不純物がドープされた単結晶基板）が保持されるようになっている。
【００３５】
ここで、容器１４の側面１４Ｃ（図１では、左側面１４Ｃ）には、円筒状のレーザー光導入管３２が取り付けられている。レーザー光導入管３２は、容器１４の内外を連通する。なお、レーザー光導入管３２の開口端には、ガラス板３４が嵌め込まれており、容器１４の内方空間の密閉状態が維持されるようになっている。
【００３６】
また、容器１４の外側において、前記ガラス板３４の対峙する位置には、レーザー光源部３６が配置されている。
【００３７】
容器１４の外部からは、レーザー光源部３６から照射されるレーザー光が軸線Ｌに沿って導入されようになっている。レーザー光の軸線Ｌは、前記ターゲット保持部２６の上面に向けられており、レーザー光は、前記ターゲット保持部２６に保持されるターゲット３０に照射されるようになっている。なお、このレーザー光の照射の際、ターゲット保持部２６が予め定めた回転パターン（例えば、一定方向、一点速度）で回転することで、レーザー光が、ターゲット３０の全面に均一に照射されるようになっている。
【００３８】
上記レーザーアブレーション装置１０を用いて、熱電変換素子５０を生成する工程を説明する。
【００３９】
まず、図１（Ａ）に示される如く、サセプタ２４の下面に単結晶基板１２を保持する。
【００４０】
単結晶基板１２としては、例えば、縦×横×厚さが、それぞれ１５ｍｍ×１５ｍｍ×０．５ｍｍのＬＳＡＴ（１００）基板が適用可能である。ＬＳＡＴは、(La0.3Sro0.7)(Al0.65Tan0.35)の略である。
【００４１】
なお、単結晶基板１２としては、ＬＳＡＴ（１００）基板に限らず、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、スカンジウム酸ジスプロシウム(DyScO3)、ランタニウムアルミネイト(LaAlO3)、ネオジウムガレート(NdGaO3)等が適用可能である。選択の基準は、主として格子定数に基づく。ここでは、格子定数が３．７〜４．２オングストローム(3.7×0.1nm〜4.2×0.1nm）の材料を選択したが、上記材料に限定されるものではない。
【００４２】
次に、ターゲット保持板２６上に、ターゲット３０、すなわち、不純物がドープされた単結晶基板を支持する。
【００４３】
ターゲット３０としては、例えば、ランタン（La）ドープのチタン酸ストロンチウム（La3.73wt%SrTiO3）基板が適用可能である。また、ニオブ（Nd）ドープのチタン酸ストロンチムも適用可能であり、さらに、当該２種の材料に限定されるものではない。
【００４４】
次に、容器１４の排気系配管２０のバルブ２０Ｖを開放して、吸引装置によって容器１４の内方空間の気体を排気し（図１（Ａ）の矢印Ａ参照）、所定の高真空状態とする。高真空の目安は、例えば、１０−７Torr以下の圧力とする。
【００４５】
容器１４内が所定の真空状態とした後は、排気系配管２０のバルブ２０Ｖを閉止し、吸引装置による吸引を終了した後、容器１４内を６００℃に加熱する。
【００４６】
次に、図１（Ｂ）に示される如く、サセプタ２４及びターゲット保持板２６をそれぞれ回転させながら、レーザー光源部３６からレーザー光を照射する。
【００４７】
レーザー光源部３６としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーが適用可能である。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーのレーザーパワーは、３倍波λが３５５ｎｍ、レーザーパワー密度は、０．８Ｊ／cm2であり、本実施の形態では、約３０分間照射する。このレーザー光の照射により、ターゲット３０がアブレーションされ、単結晶基板１２の表面（図１（Ｂ）では、単結晶基板１２の下面）には、熱電薄膜３８が成長する。
【００４８】
上記したように、レーザー光の約３０分間の照射では、熱電薄膜３８の厚さ寸法は、約５６ｎｍとなる。本実施の形態では、熱電薄膜３８の厚さの目安として、目標とするゼーベック係数に基づいて５６ｎｍとしたが、この数値に限定されるものではない。
【００４９】
生成された熱電変換素子５０は、熱電薄膜３８が５６ｎｍという薄さであるのに対し、成長基板である単結晶基板１２は数十倍の厚さとなっている。
【００５０】
この単結晶基板１２が厚ければ厚いほど、熱伝導率が高くなるという比例関係（ほぼ、正比例関係）にある。このため、熱電薄膜５０によって、性能指数のファクタであるゼーベック係数や、電気伝導率を高めたとしても、性能指数のファクタの他の１つである熱伝導率が高いと、その分、性能を低下させることになる（（１）式参照）。
【００５１】
性能指数＝（ゼーベック係数２×電気伝導率）／熱伝導率・・・（１）
【００５２】
そこで、本実施の形態では、前記熱電変換モジュール５２（図３（Ｄ）参照）を製造する工程において、加工工程と補強工程を確立した。加工工程は、単結晶基板１２の厚さを薄くする工程である。補強工程は、当該単結晶基板１２が薄くなることにより低下する強度を抑制するための工程である。
【００５３】
以下に、熱電薄膜３８を用いた熱電変換モジュール５２を製造する工程を示す。なお、以下の工程は、図２（Ａ）〜（Ｃ）、並びに図３（Ａ）〜（Ｄ）に準ずる。
【００５４】
（工程１）
【００５５】
まず、レーザーアブレーション装置１０によって生成した熱電変換素子５０を、容器１４から取り出し（図２（Ａ）参照）、熱電薄膜３８における図２（Ａ）の左右両端部にそれぞれ電極５３、５４を設ける。
【００５６】
（工程２）
【００５７】
次に、ダイシングソー５６を用いて、単結晶基板１２に対して、熱伝導方向と交差する方向に溝５８を加工する（図２（Ｂ）参照）。なお、溝５８は、１本でもよいし、複数本でもよく、目標とする補強の強度に応じて定めればよい。
【００５８】
ダイシングソー５６による加工では、当該加工された溝５８の最深部において、厚さ寸法０．１ｍｍ程度の単結晶基板１２が残される。
【００５９】
（工程３）
【００６０】
工程３では、まず、ダイシングソー５６により溝５８が加工された熱電変換素子５０を、図示しない矩形の型に収容する。この型の支持台（床面）は、熱電変換素子５０の外形よりも大きく形成されており、かつ、側壁が熱電変換素子５０の高さよりも高く形成されている。当該型に熱電変換素子５０を収容し、熱電薄膜３８を型の床面に密着させた状態で、添加物充填材６０を充填する（図２の（Ｃ）参照）。本実施の形態では、添加物充填材６０として、シリカフィラーエポキシ樹脂を適用する。
【００６１】
シリカフィラーエポキシ樹脂は熱硬化性であり、充填後、２００℃に加熱し、かつ加圧して、硬化させる。
【００６２】
なお、添加物充填材６０の添加物としては、上記シリカに限らず、アルミナ、酸化チタン等の絶縁性フィラーが適用可能である。
【００６３】
また、充填材料としては、上記エポキシ樹脂に限らず、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が適用可能である。
【００６４】
さらに、熱硬化型に限らず、ＵＶ硬化型、可視光硬化型、赤外光硬化型の充填剤を適用してもよい。
【００６５】
（工程４「以後、図３に継続」）
【００６６】
添加物充填材６０（シリカフィラーエポキシ樹脂）の硬化後、当該添加物充填材６０で覆われた熱電変換素子５０を型から取り出す（図３（Ａ）参照）。その後、点線Ｃの高さとなるまで切削加工を施す（図３（Ａ）の上図の状態から図３（Ａ）の下図の状態参照）。
【００６７】
図３（Ｂ）の状態まで切削加工されると、熱電変換素子５０の高さ寸法は約５ｍｍとなる。
【００６８】
（工程５）
【００６９】
次に、補強済熱電変換素子５０の上面に、メタルマスク６２を施す（図３（Ｂ）参照）。このとき、少なくとも、補強部分（シリカフィラーエポキシ樹脂硬化部分）にマスキングを施す。メタルマスクの材質は、ＳＵＳ（ステンレス）が代表的であるが、メタルマスク以外に、感光性レジスト膜を形成した後フォトリソグラフィ法によりパターンを形成するフォトマスクであってもよい。
【００７０】
（工程６）
【００７１】
メタルマスキング後は、図３（Ｃ）に示される如く、エッチング処理（例えば、Ａｒドライエッチング）を施す。エッチング処理としては、反応イオンエッチングに限らず、化学エッチングであってもよい。
【００７２】
エッチング処理により、メタルマスキングが施されていない領域の単結晶基板１２が除去され、単結晶基板１２の厚さ寸法が、ほぼ均一に約０．１ｍｍとなる。
【００７３】
エッチング処理により、単結晶基板１２の厚さが薄くなり、熱伝導率を低下させることができる。
【００７４】
また、エッチング処理の結果として、メタルマスキングが施されたシリカフィラーエポキシ樹脂硬化部分が残り、溝５８を形成した部分が補強部６０Ａとして機能する。
【００７５】
（工程７）
【００７６】
次に、図３（Ｄ）に示される如く、生成された熱電変換素子５０を熱電変換モジュール５２として機能させるため、熱電薄膜１２の図３（Ｄ）の左右方向両端部に一対のヒートシンク６４、６６を取り付ける。
【００７７】
ヒートシンク６４、６６は、一方が高温部であり、他方が低温部となっており、図３（Ｄ）では、左側を高温部のヒートシンク６４、左側を低温部のヒートシンク６６とすることで、熱伝導方向（図３（Ｄ）の矢印Ｂ方向）が特定される。
【００７８】
なお、ヒートシンク６４、６６は、熱電変換素子５０が生成された直後に、電極５３、５４と共に取り付けるようにしてもよい。すなわち、図２（Ａ）に示す工程１において取り付けることも可能である。また、逆に、電極５３、５４を図３（Ｄ）に示す工程７において取り付けることも可能である。
【００７９】
図４に示される如く、仕上がった熱電変換モジュール５２は、単結晶基板１２の厚さを薄くする加工工程により、熱電薄膜５０の生成直後に比べて、前記（１）式の分母となる熱伝導率を小さくできるため、性能指数を高めることができる。
【００８０】
また、補強工程によって、単結晶基板１２が薄くなることにより低下する強度を抑制することができる。
【００８１】
例えば、補強により、複数の熱電変換モジュール５２の電極５３、５４間を電気的に接続（直列接続、並列接続）して、所望の起電力を得るといった実用性のある熱電変換装置等の製作過程、並びに製作後の破損等を防止することができる。
【００８２】
本実施の形態では、熱電変換素子５０を生成する工程から説明したが、当該熱電変換素子５０を生成する工程までは、特に、図１に示す工程に限定する必要はない。例えば、熱電変換素子５０の生成過程は問わず、熱電薄膜３８と、単結晶板１２とを備えた既存の熱電変換素子５０を準備し（製品を含む）、単結晶基板１２を薄くする加工工程と、補強工程を行うようにしてもよい。
【００８３】
なお、本実施の形態では、熱伝導方向が図２（Ｂ）の左右方向であり、ダイシングソー５６により形成された溝５８は、図２（Ｂ）の紙面の手前側から奥側にかけて、熱伝導方向（図２（Ｂ）の矢印Ｂ方向）に直交するように設けた。
【００８４】
補強部６０Ａが、単純に補強目的であれば、熱伝導方向（図２（Ｂ）の左右方向）に平行に設けてもよい。
【００８５】
図５には、補強部６０Ａの形状（すなわち、溝５８の加工時の形状）のバリエーションを示した。
【００８６】
図５（Ａ）は、本実施の形態で適用した例であり、補強部６０Ａを熱伝導方向に対して直交に設けた例である。
【００８７】
図５（Ｂ）は、補強部６０Ａを熱伝導方向に対して平行して設けた例である。
【００８８】
図５（Ｃ）は、補強部６０Ａを格子状に設けた例である。図５（Ｃ）では、格子溝が補強部６０Ａとなる。
【００８９】
図５（Ｄ）は、補強部６０Ａを格子状に設けた例である。図５（Ｄ）では、格子溝以外が補強部６０Ａとなる。
【００９０】
図５（Ｅ）は、補強部６０Ａを熱電方向に対して交差させた例である。傾斜角度並びに傾斜方向は図５（Ｅ）に示す例に限定されるものではない。
【００９１】
図５（Ｆ）は、補強部６０Ａを非直線とした例であり、図５（Ｆ）では規則性をもって蛇行した補強部６０Ａを示しているが、不規則な蛇行であってもよい。
【００９２】
図５（Ｇ）は、補強部６０Ａをクランク状とした例である。クランクの数は限定されるものではない。
【００９３】
図５（Ｆ）は、補強部６０Ａを島状に形成した例である。島の形状は限定されるものではない。
【００９４】
総合的には、補強部６０Ａ、すなわち、添加物充填材６０も熱伝導率を高める要因になり得る。このため、熱伝導方向に対して断続して熱伝導率を低下させるという観点からすると、熱電変換素子５０の厚肉部分を分断することが、補強機能を維持しつつ、熱伝導率を効率よく低下させることができる。
【００９５】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【００９６】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
単結晶基板の表面にエピタキシャル成長させることで熱電薄膜を生成した熱電変換素子と、
前記熱電薄膜の生成後に、所望の厚さ寸法に成形される単結晶基板に設けられ、前記熱電薄膜の変形を抑制する絶縁性の補強部と、
前記熱電薄膜に間隔を空けてそれぞれ設けられた一対の電極と、
を有する熱電変換モジュール。
【００９７】
（付記２）
単結晶基板の表面にエピタキシャル成長させることで熱電薄膜を生成し、前記単結晶基板に対して溝が形成された熱電変換素子と、
前記熱電薄膜面を除く熱電変換素子の周囲及び少なくとも前記溝に充填されると共に、硬化後に前記単結晶基板と共に切削加工されることで所望の厚さ寸法とされ、並びに、少なくとも前記溝に相当する領域を含む予め定められたパターンでのマスキング後に、非マスキング領域の前記単結晶基板を除去するエッチング処理が施されることで、前記溝に沿って残留されて前記熱電薄膜の変形を抑制する絶縁性の補強部と、
前記熱電薄膜に間隔を空けてそれぞれ設けられた一対の電極と、
を有する熱電変換モジュール。
【００９８】
（付記３）
前記補強部が、前記熱電薄膜の熱伝導方向に沿って分断されている付記１又は付記２記載の熱電変換モジュール。
【００９９】
（付記４）
前記補強部が、前記熱電薄膜の熱伝導方向と交差する方向に筋状に形成される付記１又は付記２記載の熱電変換モジュール。
【０１００】
（付記５）
前記一対の電極には、それぞれ高温部用のヒートシンク及び低温部用のヒートシンクが隣接して配置される付記１〜付記４の何れか１つに記載の熱電変換モジュール。
【０１０１】
（付記６）
前記エピタキシャル成長するターゲットとして、ニオブ又はランタンをドープしたチタン酸ストロチウムを用いた付記１〜付記５の何れか１つに記載の熱電変換モジュール。
【０１０２】
（付記７）
前記補強部が、前記熱電変換素子をシリカフィラー充填材で充填し、硬化させた後、切削により作製する付記１〜付記６の何れか１つに記載の熱電変換モジュール。
【０１０３】
（付記８）
前記単結晶基板として、ＬＳＡＴ、チタン酸ストロンチウム単結晶基板、スカンジウム酸ジスプロシウム単結晶基板、ランタニウムアルミネイト単結晶基板、ネオジウムガレート単結晶基板の何れか１つを用いる付記１〜付記７の何れか１つに記載の熱電変換モジュール。
【０１０４】
（付記９）
前記切削加工及びエッチング処理によって、前記補強部が形成されると共に、前記単結晶基板は、所望の厚さに調整される付記１〜８の何れか１項記載の熱電変換モジュール。
【０１０５】
（付記１０）
単結晶基板の表面にエピタキシャル成長させることで熱電薄膜を有する熱電変換素子を生成する工程と、
前記熱電薄膜に間隔を空けてそれぞれ一対の電極を設ける工程と、
ダイシングソーにより、前記単結晶基板の裏面に溝を形成する工程と、
前記熱電薄膜面を除く熱電変換素子の周囲及び前記溝に絶縁性かつ硬化性の樹脂材を充填する工程と、
前記樹脂材の硬化後に、前記樹脂材を前記単結晶基板と共に切削加工して薄肉化する工程と、
前記単結晶基板の裏面側に、少なくとも前記切削加工前の溝の位置に相当する領域を含み、予め定められたパターンのマスキングを施す工程と、
エッチング処理することで、前記単結晶基板の厚さ寸法が熱伝導率に基づく設定値となるまで、薄肉化すると共に、前記溝に沿って前記樹脂材を残留させて、前記熱電薄膜を保持する補強部を形成する工程と、
を有する熱電変換モジュールの製造方法。
【０１０６】
（付記１１）
前記溝を、前記熱電薄膜の熱伝搬方向に沿って分断して形成する付記１０記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【０１０７】
（付記１２）
前記溝を、当該熱電薄膜の熱伝搬方向と交差する方向に筋状に形成する付記１０記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【０１０８】
（付記１３）
前記一対の電極には、それぞれ高温部用のヒートシンク及び低温部用のヒートシンクが隣接して配置される付記１０〜付記１２の何れか１項記載の熱電変換モジュール。
【０１０９】
（付記１４）
前記エピタキシャル成長するターゲットとして、ニオブ又はランタンをドープしたチタン酸ストロチウムを用いた付記１０〜付記１３の何れか１つに記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【０１１０】
（付記１５）
前記補強部が、前記熱電変換素子をシリカフィラー充填材で充填し、硬化させた後、切削により作製する付記１０〜付記１４の何れか１つに記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【０１１１】
（付記１６）
前記単結晶基板として、ＬＳＡＴ単結晶基板、チタン酸ストロンチウム単結晶基板、スカンジウム酸ジスプロシウム単結晶基板、ランタニウムアルミネイト単結晶基板、ネオジウムガレート単結晶基板の何れか１つを用いる付記１０〜付記１５の何れか１つに記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【符号の説明】
【０１１２】
１０    レーザーアブレーション装置
１２    単結晶基板
５０    熱電変換素子
１４    容器
１６、１８    吸気系配管
１６Ｖ、１８Ｖ    バルブ
２０    排気系配管
２０Ｖ    バルブ
１４Ａ    天井部
２２    回転軸
２４    サセプタ
１４Ｂ    床部
２６    ターゲット保持部
２８    回転軸
３０    ターゲット
１４Ｃ    側面
３２    レーザー光導入管
３４    ガラス板
３６    レーザー光源部
３８    熱電薄膜
５２    熱電変換モジュール
５３、５４    電極
５６    ダイシングソー
５８    溝
６０    添加物充填材
６２    メタルマスク
６０Ａ    補強部
６４、６６    ヒートシンク
【図１】
2014116373.tif 000003
【図２】
2014116373.tif 000004
【図３】
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【図５】
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【図４】
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