(57)【要約】  本開示の少なくとも一部の態様は、フレキシブル熱電モジュールに向けたものである。熱電モジュールは、フレキシブル基材と、複数のｐ型熱電素子と、複数のｎ型熱電素子と、第１のセットのコネクタと、第２のセットのコネクタと、を含む。基材は、導電性材料を充填された複数のビア又は熱電素子を含む。一部の場合では、複数のｐ型熱電素子及び複数のｎ型熱電素子は、フレキシブル基材上に配置されている。
2019525455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と、反対側を向いた第２の表面とを有する可撓性基材を準備する工程と、
第１のパターン化された導電性層を前記可撓性基材の前記第１の表面に適用する工程であって、前記第１の導電性層のパターンは、第１のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第１の表面に適用する工程と、
可撓性基材から材料を除去することにより、複数のビアを前記可撓性基材上に生成する工程であって、前記ビアのうちの少なくとも一部は、第１のアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる、生成する工程と、
前記ビアのうちの少なくとも一部に熱電材料を充填する工程と、
第２のパターン化された導電性層を前記可撓性基材の前記第２の表面に適用する工程であって、前記第２の導電性層のパターンは、第２のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有し、前記第２のアレイのコネクタの前記端部のうちの少なくとも一部は、前記ビアのうちの少なくとも一部に対応して位置させられる、前記第２の表面に適用する工程と、
を含むプロセスにより作製されるフレキシブル熱電モジュール。
【請求項２】
前記熱電材料は、バインダー材料を含む、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項３】
前記熱電モジュールを加熱して、前記バインダー材料を除去する工程を前記プロセスが更に含む、請求項２に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項４】
熱伝導性接着剤材料を前記第２のパターン化された導電性層上に適用する工程を前記プロセスが更に含む、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項５】
第１のパターン化された導体層を適用する前記工程が、ビアのうちの少なくとも１つに熱電材料を充填する前記工程に先行する、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項６】
前記熱電モジュールの厚さが１ｍｍ以下である、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項７】
前記可撓性熱電モジュールの単位面積熱抵抗が、１．０Ｋ−ｃｍ２／Ｗ以下である、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項８】
前記熱電材料は、カルコゲナイド、有機ポリマー、有機複合体、及び多孔質シリコンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項９】
第１の表面と、反対側を向いた第２の表面とを有する可撓性基材を準備する工程と、
第１のパターン化された導電性層を前記可撓性基材の前記第１の表面に適用する工程であって、前記第１の導電性層のパターンは、第１のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第１の表面に適用する工程と、
可撓性基材から材料を除去することにより、複数のビアを前記可撓性基材上に生成する工程であって、前記ビアのうちの少なくとも一部は、第１のアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる、生成する工程と、
前記ビアのうちの少なくとも一部に導電性材料を充填する工程と、
熱電素子を前記基材の前記第２の表面上に、前記ビアと位置合わせして配設する工程と、
第２のパターン化された導電性層を前記熱電素子の頂部上に印刷する工程であって、前記第２の導電性層のパターンは、第２のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有し、前記第２のアレイのコネクタの前記端部のうちの少なくとも一部は、前記熱電素子のうちの少なくとも一部に対応して位置させられる、印刷する工程と、
を含むプロセスにより作製されるフレキシブル熱電モジュール。
【請求項１０】
前記熱電素子のうちの少なくとも１つは、バインダー材料を含む、請求項９に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項１１】
前記熱電モジュールを加熱して、前記バインダー材料を除去する工程を前記プロセスが更に含む、請求項１０に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項１２】
熱伝導性接着剤材料を前記第１又は第２の導電性層上に適用する工程を前記プロセスが更に含む、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項１３】
絶縁体を前記熱電素子の間に配置する工程を前記プロセスが更に含む、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項１４】
接合構成要素を前記熱電素子のうちの１つとビアとの間に配置する工程を前記プロセスが更に含む、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項１５】
前記熱電モジュールの厚さが１ｍｍ以下である、請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【請求項１６】
摩耗保護層を前記第１の導電性層及び前記第２の導電性層のうちの少なくとも１つに隣接して配置する工程を前記プロセスが更に含む、
請求項１に記載のフレキシブル熱電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱電モジュール、デバイス、及びテープに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電電力発生器が、温度勾配を電気エネルギー発生のために利用するために研究されてきた。伝統的には、熱電発生器はｎ型及びｐ型材料を有し、それらのｎ型及びｐ型材料は、温度勾配、又は、それらのｎ型及びｐ型材料を貫く熱流束によって電位を生み出す。広い範囲の用途での再生可能エネルギーのために廃熱を集めるための様々な努力があった。例えば、熱エネルギーがパイプから放散されるならば、エネルギーは、パイプの表面から直接回収され得る。加えて、集められたエネルギーは、パイプに沿った接続部及び様々な場所における漏れを検出する能力があるワイヤレスセンサを動作させるために利用され得る。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の少なくとも一部の態様は、第１の表面と、反対側を向いた第２の表面とを有するフレキシブル基材を準備する工程と、第１のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第１の表面に適用する工程であって、第１の導電性層のパターンは、第１のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第１の表面に適用する工程と、フレキシブル基材から材料を除去することにより、複数のビアをフレキシブル基材上に生成する工程であって、ビアのうちの少なくとも一部は、第１のアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる、生成する工程と、ビアのうちの少なくとも一部に熱電材料を充填する工程と、第２のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第２の表面に適用する工程であって、第２の導電性層のパターンは、第２のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有し、第２のアレイのコネクタの端部のうちの少なくとも一部は、ビアのうちの少なくとも一部に対応して位置させられる、２の表面に適用する工程とを含むプロセスにより作製されるフレキシブル熱電モジュールに向けたものである。
【０００４】
本開示の少なくとも一部の態様は、第１の表面と、反対側を向いた第２の表面とを有するフレキシブル基材を準備する工程と、第１のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第１の表面に適用する工程であって、第１の導電性層のパターンは、第１のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第１の表面に適用する工程と、フレキシブル基材から材料を除去することにより、複数のビアをフレキシブル基材上に生成する工程であって、ビアのうちの少なくとも一部は、第１のアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる、生成する工程と、ビアのうちの少なくとも一部に導電性材料を充填する工程と、熱電素子を基材の第２の表面上に、ビアと位置合わせして配設する工程と、第２のパターン化された導電性層を熱電素子の頂部上に印刷する工程であって、第２の導電性層のパターンは、第２のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有し、第２のアレイのコネクタの端部のうちの少なくとも一部は、熱電素子のうちの少なくとも一部に対応して位置させられる、印刷する工程とを含むプロセスにより作製されるフレキシブル熱電モジュールに向けたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
付随する図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなし、説明とともに、本発明の利点及び原理を解説する。図面においては、以下の通りである。
【０００６】
【図１Ａ】熱電モジュールの１つの例の概略的実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに図示される熱電モジュールの上面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに図示される熱電モジュールの断面図である。
【０００７】
【図１Ｄ】熱電モジュールの別の例の実施形態の断面図である。
【０００８】
【図１Ｅ】熱電モジュールの更に別の例の実施形態の断面図である。
【０００９】
【図２Ａ】熱電モジュールの１つの例の実施形態の断面図である。
【００１０】
【図２Ｂ】熱電モジュールの別の例の実施形態の断面図である。
【００１１】
【図２Ｃ】熱電モジュールの１つの他の例の実施形態の断面図である。
【００１２】
【図３Ａ】熱電テープの１つの実施形態、及び、どのようにそれが使用され得るかを図示する。
【図３Ｂ】熱電テープの１つの実施形態、及び、どのようにそれが使用され得るかを図示する。
【図３Ｃ】熱電テープの１つの実施形態、及び、どのようにそれが使用され得るかを図示する。
【図３Ｄ】熱電テープの１つの実施形態、及び、どのようにそれが使用され得るかを図示する。
【図３Ｅ】熱電テープの１つの実施形態、及び、どのようにそれが使用され得るかを図示する。
【００１３】
【図４Ａ】熱電モジュールを作製する例のプロセスのフロー図を図示する。
【図４Ｂ】熱電モジュールを作製する例のプロセスのフロー図を図示する。
【図４Ｃ】熱電モジュールを作製する例のプロセスのフロー図を図示する。
【図４Ｄ】熱電モジュールを作製する例のプロセスのフロー図を図示する。
【００１４】
図面においては、類似の参照番号は類似の要素を指示する。一定の縮尺で描かれないことがある、上記で特定された図面は、本開示の様々な実施形態を明らかにしているが、発明を実施するための形態で指摘されるように、他の実施形態も予想される。全ての場合では、本開示は、本明細書で開示される開示を、例示的な実施形態の表現によってであり、明示的な限定によってではなく説明する。本開示の範囲及び趣旨に該当する、数多くの他の修正及び実施形態が、当業者により考案され得るということが理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される、加工寸法（feature size）、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての実例では、用語「約」により修飾されていると理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、上述の明細書及び添付の特許請求の範囲で明らかにされている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。端点による数値範囲の使用は、その範囲内の全ての数を含み（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）、その範囲内の任意の範囲を含む。
【００１６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、内容的に別段の明確な定めがない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される際、用語「又は」は、内容的に別段の明確な定めがない限り、「及び／又は」を含む意味で全体的に用いられる。
【００１７】
「下部」、「上部」、「下方」、「下」、「上」、及び「頂部上」を含むがこれらに限定されない、空間に関する用語は、本明細書で使用される場合、ある要素の、別の要素との空間的な関係を説明するための説明をしやすくするために利用される。そのような空間に関する用語は、図に示され本明細書で説明される特定の向きに加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる向きを包含する。例えば、図に示される物体が裏返される、又は反転される場合、前には他の要素の下又は下方と説明された一部分は、それらの他の要素の上にあることになる。
【００１８】
本明細書で使用される際、ある要素、構成要素、又は層が、例えば、別の要素、構成要素、若しくは層「の上にある」、それら「に接続されている」、それら「に結合されている」、又はそれら「と接触している」と説明されるとき、例えば、その要素、構成要素、又は層が、特定の要素、構成要素、又は層の上に直接ある、それらに直接接続されている、それらと直接結合されている、それらと直接接触していることがあり、あるいは、介在する要素、構成要素、又は層が、特定の要素、構成要素、若しくは層の上にある、それらと接続されている、それらと結合されている、又はそれらと接触していることがある。例えば、ある要素、構成要素、又は層が、別の要素「の上に直接ある」、それ「に直接接続されている」、それ「に直接結合されている」、又はそれ「と直接接触している」と言及されるとき、例えば、介在する要素、構成要素、又は層は存在しない。
【００１９】
熱電モジュールとも呼ばれる熱電デバイスは、ウェアラブルデバイス及びワイヤレスセンサのための電源、並びに、温度制御用途のための冷却源として使用され得る。熱電モジュールは、温度差を電力に変換するものであり、典型的には、電力を発生させるために電気接続された、いくつかのｎ型及びｐ型熱電素子を含む。例えば、熱電モジュールは、体熱を利用して、健康管理監視時計などのウェアラブル電子機器のための電力を発生させることができる。加えて、熱電モジュールは、健康信号を監視するために、実例として心電図検査（electrocardiography、ＥＣＧ）監視で、動物又はヒトの体上に取り付けられるパッチ型センサに対する電源として使用され得る。熱電デバイス及びモジュールは、電力発生又は冷却用途のいずれかで使用され得る。本開示の一部の態様は、フレキシブル熱電モジュールに向けられるものである。一部の実施形態では、熱電モジュールは、例えば１ｍｍ以下の厚さを伴って薄い。一部の場合では、熱電モジュールの熱抵抗は、最適な電力変換が達成されるように、発熱源の熱抵抗と整合している。一部の実施形態では、フレキシブル熱電モジュールの単位面積熱抵抗が、約０．５Ｋ−ｃｍ２／Ｗであり、それは、液体熱交換器と普通に関連付けられる単位面積熱抵抗に対する値に近い。一部の実施形態では、フレキシブル熱電モジュールの単位面積熱抵抗が、１．０Ｋ−ｃｍ２／Ｗ未満である。フレキシブル熱電モジュールは、液体熱交換器の（相対的に低い）単位面積熱抵抗と整合し得るので、フレキシブル熱電モジュールは、熱のこれらの相対的に高い流束源とともにでさえ、電力を効果的に発生させることができる。
【００２０】
本開示の一部の態様は、各テープが複数の熱電モジュールを有する熱電テープに向けられるものである。一部の場合では、熱電テープは、並列に接続された複数の熱電モジュールを含む。一部の場合では、熱電テープの断片が、テープから分離され、電源として使用され得る。一部の場合では、熱電テープは、発生させられた電力を出力するために使用され得る２つのワイヤを含む。
【００２１】
図１Ａは、熱電モジュール１００Ａの１つの例の概略的実施形態の斜視図であり、図１Ｂは、熱電モジュール１００Ａの上面図であり、図１Ｃは、熱電モジュール１００Ａの断面図である。一部の場合では、熱電モジュール１００Ａは可撓性である。熱電モジュール１００Ａは、基材１１０と、複数の熱電素子１２０と、第１のセットのコネクタ１３０と、第２のセットのコネクタ１４０とを含む。一部の実施形態では、基材１１０は可撓性である。図１Ａに図示される実施形態では、基材１１０は、複数のビア１１５を含む。一部の場合では、ビアのうちの少なくとも一部は、導電性材料１１７を充填されている。フレキシブル基材１１０は、第１の基材表面１１１と、第１の基材表面１１１の反対側を向いた第２の基材表面１１２とを有する。複数の熱電素子１２０は、複数のｐ型熱電素子１２２と、複数のｎ型熱電素子１２４とを含む。
【００２２】
一部の実施形態では、複数の熱電素子１２０は、フレキシブル基材の第１の表面１１１上に配置されている。一部の実施形態では、複数のｐ型及びｎ型熱電素子（１２２、１２４）のうちの少なくとも一部は、複数のビアに電気接続されており、ｐ型熱電素子１２２は、ｎ型熱電素子１２４に隣接する。一部の場合では、電極とも呼ばれる、第１のセットのコネクタ１３０は、基材１１０の第２の表面１１２上に配置されており、第１のセットのコネクタの各々は、第１の対の隣接するビア１１５に電気接続されている。一部の場合では、第２のセットのコネクタ１４０は、複数のｐ型及びｎ型熱電素子（１２２、１２４）上に配置されており、第２のセットのコネクタの各々は、１対の隣接するｐ型及びｎ型熱電素子に電気接続されている。一部の実施形態では、第２のセットのコネクタ１４０は、熱電素子１２０上に印刷されている。熱電体での電流の流れ、及び、この例の熱電モジュールでの熱の流れは、熱電モジュール１００が使用中であるとき、基材１１０に対して概ね横断的又は垂直である。一部の実施形態では、大部分の熱が、複数のビア１１５を通って伝播する。
【００２３】
一部の実施形態では、熱電モジュール１００は、予め定められた熱源（図示されない）とともに使用され、熱電モジュールは、予め定められた熱源の熱抵抗との１０％以下の絶対差を有する熱抵抗を有する。一部の実施形態では、熱電モジュールは、予め定められた熱源の熱抵抗との２０％以下の絶対差を有する熱抵抗を有する。一部の実施形態では、熱電モジュール１００は、熱を伝導する受動構成要素のうちの残りの熱抵抗のものに等しい、整合する熱抵抗を有するように設計される。熱抵抗は、例えば、熱電素子のパッキング密度、熱電素子の寸法により変更され得る。
【００２４】
一部の実施形態では、基材１１０はフレキシブル基材であり得る。一部の実現形態では、基材１１０は、例えばポリイミドなどのポリマー材料を使用し、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリアラミド、液晶ポリマー（liquid crystalline polymer、ＬＣＰ）、ポリオレフィン、フルオロポリマー系フィルム、シリコーン、セルロース、又は類するものを含み得る。基材１１０の厚さは、２０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの範囲内であり得る。一部の場合では、基材１１０の厚さは、１００マイクロメートル未満であり得る。一部の実施形態では、基材１１０は、複数のビア１１５を含み得る。ビア１１５は、通常、基材を貫通している開口部である。一部の場合では、複数のビア１１５は、基材内に概ね等間隔に配置されている。ビア１１５の幅は、０．０５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で、又は、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内で、又は、０．１〜０．５ｍｍの範囲内で変動し得る。隣接するビア同士の間の間隔は、１００μｍ〜１０ｍｍの範囲内で、又は、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で変動し得る。ビアは、例えば、レーザードリル加工、ダイ切断、イオンミリング加工、又は化学エッチング、又は類するものなどの様々な技法によって形成され得る。より多くの、基材内のビア又はキャビティを形成することに関する技法、及びそれらのビア又はキャビティの構成が、米国特許出願公開第２０１３／０２９４４７１号公報で提供されており、その公報は、その全体が参照により組み込まれている。
【００２５】
一部の場合では、ビア１１５の軸は、基材１１０の主平面に対して概ね垂直である。一部の場合では、ビア１１５の軸は、基材の主平面から２５°〜９０°の角度であり得る。１つの実施形態では、ビア１１５の軸は、基材の主平面から２５°〜４０°の範囲内の角度である。一部の実施形態では、ビア１１５は、導電性材料１１７、例えば、金属、金属複合体、カーボンナノチューブ複合体、多層グラフェン、又は類するものを充填されていることがある。一部の実施形態では、ビア１１５は、部分的に銅又は別の金属を充填されている、及び、部分的に熱電材料を充填されていることがある。一部の実施形態では、導電性材料１１７は、５０％以上の銅を含む。
【００２６】
熱電素子１２０は、様々な熱電材料を含み得る。１つの実施形態では、熱電材料は、Ｂｉ２Ｔｅ３、Ｓｂ２Ｔｅ３、又はそれらの合金などのカルコゲナイドである。別の実施形態では、熱電材料は、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））などの有機ポリマー、又は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート）などの有機複合体である。別の実施形態では、熱電材料は、シリコンウエハ上に形成され、基材１１０上に組み立てる前にダイにダイシングされるカルコゲナイド超格子である。別の実施形態では、熱電材料は、基材１１０上に組み立てる前にダイにダイシングされる、多孔質シリコンのドープされた形態である。
【００２７】
熱電体として有機ポリマーを使用するとき、カルコゲナイド熱電材料と比較したときに、必要な加工温度が低下させられ得るものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びセルロースなどの、多種多様な、より高価でないフレキシブル基材材料が適用可能になる。一部の場合では、カルコゲナイド材料を別々に、例えばシリコンウエハ上に超格子形態で加工することにより、従来の熱電体に対してエネルギー変換効率（ＺＴ値）を改善することが可能である。
【００２８】
一部の実施形態では、熱電素子１２０は、基材上に直接印刷又は吐出された熱電材料により形成され得る。一部の場合では、熱電素子１２０は、基材１１０のビア１１５の上方に直接印刷又は吐出され得る。一部の実現形態では、熱電素子は、ペースト形態での熱電材料の印刷により形成される。熱電体の印刷後、ペーストのバインダーが熱分解され、熱電粒子が固形体に焼結されることになるように、モジュールは熱処理される。この実施形態は、０．０１〜０．１０ｍｍの範囲内の厚さを伴う、モジュール内の非常に薄い熱電材料を考えに入れたものである。
【００２９】
熱電素子１２０は、例えば、薄フィルム加工、ナノ材料加工、微小電気機械加工、又はテープキャスティングを含む、種々の方策で作製され得る。１つの例では、出発基材は、１００ｍｍ〜３０５ｍｍ（４インチ〜１２インチ）の範囲内の直径を伴う、及び、０．１〜１．０ｍｍの範囲内の厚さを伴うシリコンウエハであり得る。一部の実施形態では、熱電材料は、例えば、スパッタリング、化学蒸着、又は分子線エピタキシー（molecular beam epitaxy、ＭＢＥ）によって、出発基材上に堆積させられ得る。１つの実施形態では、熱電素子１２０は、ＭＢＥによってカルコゲナイド超格子として形成され得る。熱電用途のためのこれらの超格子構造体の例としては、Ｂｉ２Ｔｅ３／Ｓｂ２Ｔｅ３超格子及びＰｂＴｅ／ＰｂＳ超格子が挙げられる。適切なドーピングにより、ｎ及びｐ型熱電超格子の両方が製造され得る。堆積後、シリコンウエハは、基材１１０上に取り付けるために熱電素子１２０にダイシングされ得る。熱電素子１２０の幅は、０．０５〜５ｍｍの範囲内で、好ましくは０．１〜１．０ｍｍの範囲内であり得る。
【００３０】
一部の実施形態では、シリコンウエハは、多孔質シリコンなどのシリコンナノフィラメント、ナノホール、又は他のナノ構造体の形成のための基材として使用される。シリコンナノ構造体は、代わって、実例として、マグネシウム、鉛、又はビスマスシリサイド相の形成によって化学修飾され得る。適切なドーピングにより、ｎ及びｐ型熱電ナノ構造体の両方が製造され得る。ナノ構造体の形成後、シリコンウエハは、ポリマー基材上に取り付けるために熱電素子１２０にダイシングされ得る。一部の実施形態では、熱電材料は、基材１１０への接合の前に、転写層としてシリコン基材から除去され得るものであり、その場合、接合されることになる熱電素子層の厚さは、０．０１〜０．２ｍｍの範囲内であり得る。
【００３１】
別の実施形態では、熱電素子は、テープキャスティングプロセスから形成され得る。テープキャスティングでは、無機前駆体材料が、ペーストの形態で、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、炭化ケイ素、モリブデンなどの平滑な耐火物セッター上にキャスティング又はシルクスクリーニングされる。テープは、その後、０．１〜５．０ｍｍの範囲に及ぶ厚さで所望の熱電化合物を形成するために、高温で焼結される。焼結後、テープは、ダイ形態で基材１１０上に取り付けるための、ダイシングされた熱電素子１２０となり得る。
【００３２】
一部の実施形態では、第１のセットのコネクタは、金属、例えば、銅、銀、銀、金、アルミニウム、ニッケル、チタン、モリブデン、若しくは類するもの、又はそれらの組み合わせから形成され得る。１つの実施形態では、第１のセットのコネクタは、銅から形成される。例えば、コネクタは、銅シートのスパッタリングにより、電着により、又は、積層により形成され得る。一部の実現形態では、銅パターンは、ドライフィルムレジストを使用してフォトリソグラフィによって画定され得るものであり、エッチングが後に続く。第１のセットのコネクタ１３０の厚さは、１マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲に及ぶものであり得る。１つの実施形態では、銅コネクタ１３０を伴うポリイミド基材１１０は、フレキシブルプリント回路技術を使用することができる。フレキシブル回路技術に関する詳細は、米国特許第６，６１１，０４６号及び７，０１２，０１７号で提供されており、それらの特許は、その全体が参照により組み込まれている。
【００３３】
熱電素子１２０の頂部の上方に配置されているのが、１セットの第２のコネクタ１４０である。コネクタ１４０は、例えば、堆積させられた、又は印刷された金属パターンから形成され得る。金属は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、チタン、モリブデン、又はそれらの組み合わせであり得る。一部の実施形態では、金属パターンは、金属複合インク又はペーストを使用してシルクスクリーン印刷により形成される。他の実施形態では、金属パターンは、フレキソ印刷又はグラビア印刷により形成され得る。一部の実施形態では、金属パターンは、インク印刷により形成され得る。更に一部の他の実施形態では、金属パターンは、スパッタリング又は化学蒸着（chemical vapor deposition、ＣＶＤ）によって堆積させられ得るものであり、フォトリソグラフィパターン化及びエッチングが後に続く。一部の実施形態では、コネクタ１４０は、１マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲内の厚さを有し得る。一部の実現形態では、熱電モジュール１００Ａの厚さは、１ｍｍ以下である。一部の実現形態では、熱電モジュール１００Ａの厚さは、０．３ｍｍ以下である。一部の場合では、熱電モジュール１００Ａの厚さは、５０マイクロメートル〜５００マイクロメートルの範囲内である。
【００３４】
一部の実施形態では、少なくとも、２つのセットのコネクタ（１３０、１４０）のうちの一部の各々は、１つがｐ型熱電素子、及び１つがｎ型熱電素子の、２つの隣接する熱電素子同士の間の電気接続を成している。１つの実施形態では、コネクタ１３０は、第１の対の熱電素子を電子的に接続しており、コネクタ１４０は、第２の対の熱電素子を電子的に接続しており、第１の対の熱電素子及び第２の対の熱電素子は、１つの熱電体を共通に有する。一部の場合では、２つの隣接する熱電素子１２０同士の間の間隔は、部分的にコネクタ（１３０、１４０）配設精度に応じたものであり得る。１つの例の実施形態では、コネクタ配設精度は１０マイクロメートルであり、２つの隣接する熱電素子１２０同士の間の間隔は１０マイクロメートルである。
【００３５】
一部の実施形態では、熱電モジュール１１０Ａは、接合構成要素１５０を含む。図１Ｃに図示される実施形態では、接合構成要素は、熱電素子１２０と、導電性材料を充填されたビア１１５との間に配置されている。一部の実施形態では、接合構成要素１５０は、例えば、はんだ材料、伝導性接着剤、又は類するものを含む接合材料を含み得る。１つの実施形態では、接合材料は、鉛、スズ、ビスマス、銀、インジウム、又はアンチモンの様々な混合物を含有するはんだ材料であり得る。別の実施形態では、接合材料は、異方性伝導性接着剤、例えば、３Ｍ接着剤７３７９であり得る。
【００３６】
一部の実施形態では、接合構成要素１５０の幅は、ビア１１５の幅より大きい。一部の実施形態では、熱電素子１２０の幅は、ビア１１５の幅より大きい。１つの実施形態では、熱電素子とビアとの間の幅の差は、熱電素子の厚さ以上である。一例として、熱電素子の厚さが８０マイクロメートルであるならば、熱電素子とビアとの間の幅の差は、少なくとも８０マイクロメートルである。１つの実施形態では、熱電素子の幅は、ビアの幅と実質的に等しい。
【００３７】
一部の実施形態では、熱電素子１２０同士の間の空間に配置されているのが、絶縁体１６０である。一部の場合では、絶縁体１６０は、最終メタライゼーション工程中に熱電素子１２０の側部を保護することができる。一部の場合では、絶縁体１６０は、熱電素子同士の間の空間に充満しており、熱電素子１２０の頂部との接触を成していない。一部の他の場合では、絶縁体１６０は、熱電素子１２０の頂部の一部分を覆う。１つの実施形態では、絶縁体１６０は、シルクスクリーニング又はドロップオンデマンド（インクジェット）印刷によって、ペースト又はインクとして適用され得る低温可融性無機材料である。一例は、ホウ素又はナトリウムをドープされたケイ酸塩又はガラスフリット材料から作製されたペーストであることになる。印刷後、ガラスフリットは、熱電素子の周りにシールを形成するために、適所で溶融され得る。一部の実施形態では、絶縁体１６０は、シルクスクリーン印刷プロセス、ドロップオンデマンド印刷プロセスにより、又は、フレキソ若しくはグラビア印刷により適用され得る有機材料である。印刷可能な有機絶縁体材料の例としては、アクリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアラミド、ポリイミド、シリコーン、及びセルロース材料が挙げられる。別の実施形態では、絶縁体は、シルセスキオキサン、ベンゾシクロブタン、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、又はポリベンゾアゾールなどのフォトイメージャブル有機誘電体材料である。別の実施形態では、絶縁体１６０は、例えば、メタアルキル又はメタアルコキシシロキサン化合物などの前駆体を使用するスピンオンガラスとして形成される。堆積後、スピンオンガラスは、フォトレジスト及びエッチング技法を使用してパターン化され得る。
【００３８】
一部の実現形態では、「ドロップオンデマンド」ノズルのアレイが、熱電モジュール１１０Ａの全域のいくつもの箇所で、基材に直接、低粘度誘電体液体溶液の絶縁体１６０を適用するために使用され得る。液体は、毛管圧力によって、隣接する熱電素子同士の間の空間内に流れ、分散させられることになる。液体絶縁体１６０が熱電素子同士の間のマイクロチャネル内を流れる間、液体絶縁体１６０は、液体絶縁体１６０は、熱電素子１２０の頂部面上に流れない、又は、その頂部面を覆わないように、熱電素子の上部縁部により規定されるレベルより下に制限される。一部の場合では、液体絶縁体１６０は、キャリア溶媒又は硬化性モノマー中に溶解されたポリマー材料であり得る。一部の場合では、液体絶縁体１６０は、レオロジー、表面エネルギー論、及びチャネル幾何学的形状により定められる、各吐出箇所からの一定の距離を進む。一部の場合では、液体絶縁体１６０は、熱電素子１２０の間の間隔を連続的に覆うことを確実にするために、基材１１０内の周期的な箇所で吐出される。
【００３９】
図１Ｄは、熱電モジュール１００Ｄの別の例の実施形態の断面図である。熱電モジュール１００Ｄは、基材１１０と、複数の熱電素子１２０と、第１のセットのコネクタ１３０と、第２のセットのコネクタ１４０とを含む。図１Ａでの対応する構成要素と同じラベルを伴う構成要素は、図１Ａでの対応する構成要素と同じ、又は同様の、構成、製造プロセス、材料、組成物、機能性、及び／又は関係を有し得る。一部の実施形態では、基材１１０は可撓性である。一部の実施形態では、基材１１０は、複数のビア１１５を含む。フレキシブル基材１１０は、第１の基材表面１１１と、第１の基材表面１１１の反対側を向いた第２の基材表面１１２とを有する。複数の熱電素子１２０は、複数のｐ型熱電素子１２２と、複数のｎ型熱電素子１２４とを含む。
【００４０】
図１Ｄに図示される実施形態では、熱電素子１２０は、ビア１１５内に配置されている。一部の場合では、熱電素子は、熱電材料を含む。１つの実施形態では、熱電材料は、Ｂｉ２Ｔｅ３（ｎ型）又はＳｂ２Ｔｅ３（ｐ型）などのＶ−ＶＩカルコゲナイド化合物である。Ｖ−ＶＩカルコゲナイドは、Ｂｉ２Ｔｅ３−ＸＳｅＸ（ｎ型）又はＢｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３（ｐ型）などの合金化された混合物によって時折改善される。別の実施形態では、熱電材料は、ＰｂＴｅ又はＳｎＴｅ又はＳｎＳｅなどのＩＶ−ＶＩカルコゲナイド材料から形成される。ＩＶ−ＶＩカルコゲナイドは、ＰｂＸＳｂ１−ＸＴｅ又はＮａＰｂ２０ＳｂＴｅ２２などのドーピングによって時折改善され得る。更に別の実施形態では、熱電材料は、Ｍｇ２ＳｉＸＢｉ１０Ｘ及びＭｇ２Ｓｉ０．６Ｓｎ０．４などのドープされたバージョンを含む、Ｍｇ２Ｓｉなどのシリサイドから形成される。代替の実施形態では、熱電材料は、Ｂａ２Ｇａ１６Ｇｅ３０などの包接化合物から形成される。更に別の実施形態では、熱電材料は、ＢａｘＬａｙＣｏ４Ｓｂ１２又はＢａｘＩｎｙＣｏ４Ｓｂ１２などのスクッテルダイト化合物から形成される。代替の実施形態では、熱電材料は、ＣａＭｎＯ３、ＮａＸＣｏＯ２、又はＣａ３Ｃｏ４Ｏ９などの遷移金属酸化物化合物から形成され得る。
【００４１】
一部の実現形態では、上記で列挙された無機材料は、一般に粉末プロセスによって合成される。粉末プロセスでは、構成成分材料が、特定の比によって粉末形態で一体に混合され、粉末は、その後、一体に押圧され、高温で焼結され、ついには、粉末が反応して所望の化合物を形成する。焼結後、粉末は、スラリー、インク、又はペーストを形成するために、粉砕され、バインダー又は溶媒と混合され得る。一部の実現形態では、ペーストの形態での熱電素子１２０は、シルクスクリーン堆積プロセスによって、又は、ドクターブレードプロセスにより、基材１１０内のビア１１５に付加され得る。一部の実現形態では、熱電素子１２０は、「ドロップオンデマンド」インクジェットプロセスによってビア１１５内に配設されることもある。一部の実現形態では、熱電素子１２０は、ドライパウダージェット又はエアゾールプロセスによってビア１１５に付加されることもある。一部の実現形態では、熱電素子１２０は、フレキソ又はグラビア印刷によってビア１１５に付加されることもある。
【００４２】
粉末合成プロセスに対する代替的な実施形態では、正しい化学量論の熱電粒子が、反応沈殿によって溶媒混合物から直接形成され、取り出され得る。別の代替的な実施形態では、熱電材料は、溶媒内で反応し、その後、直接ナノ粒子インクとしての使用のために、コロイド懸濁液として溶媒内に保持され得る。
【００４３】
一部の場合では、ビア１１５内への熱電材料の印刷後、バインダーが熱分解され、熱電材料が、バルクに類する熱伝導性及び導電性を伴う固形体に焼結されるように、基材１１０は熱処理される。
【００４４】
１つの実施形態では、基材１１０内のビア１１５は、チオフェンＰＥＤＯＴなどの炭素系有機材料を充填されていることがある。代替的な実施形態では、熱電素子１２０は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ又はＰＥＤＯＴ：ＴｏＳなどの複合体から形成され得る。代替的な実施形態では、熱電素子１２０は、ポリアニリン（ＰＡＮｉ）から形成され得る。代替的な実施形態では、熱電素子１２０は、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）から形成され得る。代替的な実施形態では、熱電素子１２０は、無機物と有機物との間の複合体により形成され得る。代替的な実施形態では、熱電素子１２０は、伝導性有機バインダーと、例えば、カーボンナノワイヤ、テルルナノワイヤ、又は銀ナノワイヤなどのナノフィラメントとの間に形成され得る。一部の実現形態では、有機熱電材料で形成された熱電素子は、シルクスクリーンプロセスによって、又はインクジェットプロセスによって、又はフレキソ若しくはグラビア印刷によってのいずれかで、ビア１１５内に堆積させられ得る。
【００４５】
図１Ｅは、熱電モジュール１００Ｅの更に別の例の実施形態の断面図である。熱電モジュール１００Ｅは、第１の基材１１０と、第２の基材１１４と、複数の熱電素子１２０と、第１のセットのコネクタ１３０と、第２のセットのコネクタ１４０とを含む。図１Ａ〜１Ｃでの対応する構成要素と同じラベルを伴う構成要素は、図１Ａ〜１Ｃでの対応する構成要素と同じ、又は同様の、構成、製造プロセス、材料、組成物、機能性、及び／又は関係を有し得る。一部の実施形態では、基材（１１０、１１４）のうちの１つ、又は、それらの基材の両方は可撓性である。一部の実施形態では、基材（１１０、１１４）の両方は、複数のビア１１５を含む。一部の場合では、導電性材料１１７は、ビア１１５内に配置されている。複数の熱電素子１２０は、複数のｐ型熱電素子１２２と、複数のｎ型熱電素子１２４とを含む。
【００４６】
一部の場合では、熱電素子１２０は、接合構成要素１５０を介して、第１の又は底部基材１１０内の、導電性材料１１７を充填されたビア１１５の各々の頂部の上方で接合される。第２の基材１１４は、第２の基材１１４内の、導電性材料１１７を充填されたビア１１５のうちの各１つが、熱電素子１２０のうちの１つとの電気的接触を成しているように、その後、第１の基材１１０の頂部の上方に位置させられ、接合構成要素１５０を介して接合される。
【００４７】
図示される実施形態では、コネクタ（１３０、１４０）は、連続的な電流が、１つの熱電素子から別の熱電素子に流れ得るように、第１及び第２の基材（１１０、１１４）の両方の上に配置構成されている。一部の実施形態では、熱電素子を通って流れるとき、ｎ型及びｐ型ダイ内の電流の流れは、反対の方向であり、例えば、電流は、ｎ型熱電素子では底部から頂部に、及び、ｐ型熱電素子では頂部から底部に流れる。熱電体での電流の流れ、及び、この例の熱電モジュールでの熱の流れは、２つの基材（１１０、１１４）の平面に対して概ね横断的又は垂直である。一部の実施形態では、絶縁体１６０は、シルクスクリーニング又はドロップオンデマンド（インクジェット）印刷によって、ペースト又はインクとして適用され得る低温可融性無機材料である。一部の実施形態では、絶縁体１６０は、ガス形態での絶縁材料、例えば空気である。
【００４８】
図２Ａは、熱電モジュール２００Ａの１つの例の実施形態の断面図である。熱電モジュール２００は、複数のビア１１５を有する第１の基材１１０と、ビア１１５内に配置された複数の熱電素子１２０と、第１のセットのコネクタ１３０と、第２のセットのコネクタ１４０と、任意の摩耗保護層２１０と、摩耗保護層２１０に対する任意の剥離ライナー２２０と、任意の接着剤層２３０と、接着剤層２３０に対する任意の剥離ライナー２４０とを含む。図１Ａ〜１Ｅでの対応する構成要素と同じラベルを伴う構成要素は、図１Ａ〜１Ｅでの対応する構成要素と同じ、又は同様の、構成、製造プロセス、材料、組成物、機能性、及び／又は関係を有し得る。例示される実施形態では、摩耗保護層２１０は、第１のセットのコネクタ１３０に隣接して配置されており、剥離ライナーは、摩耗保護層に隣接して配置されている。一部の場合では、接着剤層２３０は、第１のセットのコネクタ及び第２のセットのコネクタ１４０のうちの一方に隣接して配置されており、剥離ライナー２４０は、接着剤層２３０に隣接して配置されている。一部の実施形態では、機械的堅牢性をもたらす熱伝導性特性を伴う摩耗保護層及び／又は接着剤層、例えば、接着剤材料と混合されたカーボンナノチューブ複合体又はグラフェン薄フィルムが選択される。
【００４９】
図２Ｂは、熱電モジュール２００Ｂの１つの例の実施形態の断面図である。熱電モジュール２００Ｂは、第１のセットのビア１１５を有する第１の基材１１０と、第１のセットのビア１１５内に配置された第１のセットの熱電素子１２０と、第２のセットのビア２５５を有する第２の基材２５０と、第２のセットのビア２５５内に配置された第２のセットの熱電素子２６０と、第１の基材と第２の基材との間に挟まれた複数の伝導性接合構成要素２７０と、第１のセットのコネクタ１３０と、第２のセットのコネクタ１４０とを含む。図１Ａ〜１Ｅでの対応する構成要素と同じラベルを伴う構成要素は、図１Ａ〜１Ｅでの対応する構成要素と同じ、又は同様の、構成、製造プロセス、材料、組成物、機能性、及び／又は関係を有し得る。一部の実現形態では、第１の基材１１０及び第２の基材２５０のうちの少なくとも１つは可撓性である。一部の場合では、各伝導性接合構成要素２７０は、第１のセットのビア１１５内の第１のビア、及び、第２のセットのビア２５５内の第２のビアに位置合わせされている。
【００５０】
一部の実施形態では、第１のセットのコネクタ１３０は、接合構成要素２７０から離れて第１の基材１１０の表面上に配置されており、第１のセットのコネクタ１３０の各々は、第１のセットのビア１１５のうちの第１の対の隣接するビア１１６に電気接続している。一部の場合では、第２のセットのコネクタ１４０は、接合構成要素２７０から離れて第２のフレキシブル基材の表面上に配置されており、第２のセットのコネクタの各々は、第２のセットのビア２５５のうちの第２の対の隣接するビア２５６に電気接続している。例示される実施形態では、第１の対の隣接するビア１１６及び第２の対の隣接するビア２５６は、位置合わせされた１つのビアと、位置合わせされていない１つのビアとを有する。図示されるように、電流は、基材（１１０、２５０）に対して概ね垂直な方向２８１、２８２で流れ得る。
【００５１】
一部の実施形態では、ｐ型熱電素子１２２及びｎ型熱電素子１２４のうちの異なるものが、第１のセットのビア１１５のうちの２つの隣接するビア内に配置されている。そのような実施形態では、ｐ型熱電素子２６２及びｎ型熱電素子２６４のうちの異なるものが、第２のセットのビア２５５のうちの２つの隣接するビア内に配置されている。更に、第１のフレキシブル基材１１０内のビア１１５は、同じ型の熱電素子を有する、第２のフレキシブル基材２５０内のビア２５５と概ね位置合わせされている。
【００５２】
一部の実施形態では、絶縁材料２８０が、隣接する接合構成要素２７０同士の間に配置されている。一部の実施形態では、接合構成要素２７０は、伝導性接着剤材料、例えば、異方性伝導性フィルム、導電性接着剤転写テープ、又は類するものを使用し得る。絶縁材料２８０は、例えば、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、シリコーン、又は類するものであり得る。
【００５３】
図２Ｃは、熱電モジュール２００Ｃの１つの例の実施形態の断面図である。熱電モジュール２００Ｃは、第１のセットのビア１１５を有する第１の基材１１０と、第１のセットのビア１１５内に配置された第１のセットの熱電素子１２０と、第２のセットのビア２５５を有する第２の基材２５０と、第２のセットのビア２５５内に配置された第２のセットの熱電素子２６０と、第１の基材と第２の基材との間に挟まれた複数の伝導性接合構成要素２７０と、第１のセットのコネクタ１３０と、第２のセットのコネクタ１４０とを含む。図１Ａ〜１Ｅでの対応する構成要素と同じラベルを伴う構成要素は、図１Ａ〜１Ｅでの対応する構成要素と同じ、又は同様の、構成、製造プロセス、材料、組成物、機能性、及び／又は関係を有し得る。一部の実現形態では、第１の基材１１０及び第２の基材２５０のうちの少なくとも１つは可撓性である。一部の場合では、各伝導性接合構成要素２７０は、第１のセットのビア１１５内の第１のビア、及び、第２のセットのビア２５５内の第２のビアに位置合わせされている。
【００５４】
一部の実施形態では、第１のセットの熱電素子１２０は、熱電素子の第１の型のもの、例えば、ｐ型又はｎ型熱電素子である。そのような実施形態では、第２のセットの熱電素子２６０は、熱電素子の第１の型とは異なる熱電素子の第２の型のものである。例えば、熱電素子の第１の型はｐ型であり、熱電素子の第２の型はｎ型であり、その逆も成立する。図示される実施形態では、第１の型の熱電素子及び第１の導電性材料１１７が、第１のセットのビア１１５のうちの２つの隣接するビア内に配置されている。第２の型の熱電素子及び第２の導電性材料２５７が、第２のセットのビア２５５のうちの２つの隣接するビア内に配置されている。そのような実施形態では、第１の基材１１０内の第１の型の熱電素子を有するビアは、第２の基材２５０内の第２の導電性材料２５７を有するビアと概ね位置合わせされている。第１の導電性材料１１７を有するビアは、第２の基材２５０内の第２の型の熱電素子を有するビアと概ね位置合わせされている。一部の場合では、第１の導電性材料１１７は、第２の導電性材料２５７と同じである。一部の場合では、第１の導電性材料１１７は、第２の導電性材料２５７とは異なる。
【００５５】
一部の実施形態では、熱電モジュールは、テープ形態で設けられ得る。一部の場合では、テープは、ロール形態である。図３Ａ〜３Ｅは、熱電テープ３００の１つの実施形態、及び、どのようにそれが使用され得るかを図示する。図３Ｂは、熱電テープ３００の分解図である。一部の実施形態では、熱電テープ３００は、フレキシブル基材３０５と、複数の熱電モジュール３１０と、熱電テープに沿って長手方向に平行に走る２つの伝導性バス（３２１、３２２）とを含む。熱電モジュール３１０は、本明細書で説明される熱電モジュールの任意の構成を使用することができる。一部の場合では、フレキシブル基材３０５は、複数のビアを含む。一部の実施形態では、複数の熱電モジュール３１０は、並列に接続されている。熱電モジュール３１０は、所与の温度勾配に対して、一定の量の電流及び電圧を発生させる。同じ密度のｎ型及びｐ型熱電素子が含まれると仮定すると、より大きいサイズのモジュールが、より高い出力電流及び電圧を提供する。加えて、より高い密度の熱電素子が、より高い出力電圧を生み出す。
【００５６】
一部の場合では、熱電テープ３００は、図３Ｂに図示されるように、フレキシブル基材３０５の第１の表面上に配置された熱伝導性接着剤層３３０を含む。一部の場合では、熱電テープ３００は、任意の保護性フィルム３３５を含む。一部の実施形態では、断熱材料のストライプ３４１が、熱電テープ３００に沿って長手方向に配置されている。一部の場合では、断熱材料の２つのストライプ３４１、３４２が、熱電テープ３００に沿って長手方向に配置されており、断熱材料の２つのストライプの各々は、熱電テープ３００の縁部に配置されている。一部の実施形態では、断熱材料は、互いに重なり合うことになり、そのことにより、例えば、ヒートパイプに巻き付けられるときに、熱損失がテープ同士の間の間隔を通って漏れることを防止する。
【００５７】
図３Ｃに図示されるように、一部の場合では、熱電テープの断片３０１は、例えば、熱電テープのこの断片が、熱電モジュール３１１及び３１２を含むように、熱電モジュール３１３内で分離され得る。熱電テープの断片３０１は、図３Ｄに図示されるように、バス（３２１、３２２）で電力を出力することにより電源として使用され得る。一部の実施形態では、熱電テープ３００は、脆弱の複数の線３５０であって、脆弱の各線は、一連のフレキシブル熱電モジュール３１０のうちの隣接する２つのフレキシブル熱電モジュール同士の間に配置されている、脆弱の複数の線３５０を含む。そのような実施形態では、脆弱の線３５０によって、熱電テープの断片の分離が可能となる。一部の場合では、熱電テープの断片３０１は、電力要件を基準として設計され得る。
【００５８】
図３Ｅは、例えば蒸気管などの発熱源に巻き付けるための熱電テープの断片３０１の一例の使用を示す。一部の場合では、断熱ストライプ３６０が、熱電モジュール３１０同士の間に配置されている。一部の場合では、断熱ストライプ３６０は、図３Ａに例示される熱電テープ３００の断熱ストライプ３４１、３４２から形成される。
【００５９】
図４Ａ〜４Ｄは、熱電モジュールを作製する例のプロセスのフロー図を図示する。工程のうちの一部は、任意である。工程のうちの一部は、順序を変更されてもよい。図４Ａは、熱電モジュールを作製するアセンブリラインの１つの例のプロセスのフロー図を図示する。このプロセスは、図１Ｄに図示されるような熱電モジュールを生成することができる。そのような実現形態では、熱電モジュールは、モジュールが、より高い可撓性を有し得るものであり、熱パワーを電力に変換することにおいて効果的であり得るように、より少ない層を有するので、薄くなり得る。熱電モジュールの各構成要素は、本明細書で説明される対応する構成要素の任意の構成及び実施形態を使用することができる。まず、第１の表面と、反対側を向いた第２の表面とを有するフレキシブル基材を準備する（工程４１０Ａ）。次に、第１のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第１の表面に適用すること（工程４２０Ａ）であって、第１の導電性層のパターンは、第１のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第１の表面に適用することを行う。一部の場合では、第１の導電性層は、フレキシブルプリント回路技術を使用して形成され得る。一部の場合では、第１の導電性層は、伝導性シートのスパッタリング、電着により、又は、積層により形成され得る。一部の実現形態では、第１の導電性層のパターンは、ドライフィルムレジストを使用してフォトリソグラフィによって画定され得るものであり、エッチングが後に続く。一部の他の実現形態では、第１の導電性層のパターンは、金属複合インク又はペーストを使用してシルクスクリーン印刷により形成され得る。一部の場合では、第１の導電性層のパターンは、フレキソ印刷又はグラビア印刷により形成され得る。一部の場合では、第１の導電性層のパターンは、インク印刷により形成され得る。
【００６０】
一部の場合では、アセンブリラインは、例えば、フレキシブル基材から材料を除去することにより、いくつかのビアをフレキシブル基材内に生成する（工程４３０Ａ）。一部の実施形態では、ビアのうちの少なくとも一部は、第１のアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる。ビアを形成するための方法は、レーザードリル加工、ダイ切断、イオンミリング加工、化学エッチング、又は類するものを含む。第１の導電性層が銅シートの積層により形成されたならば、積層接着剤が、ビアの底部から、エッチング工程中に更に除去される。更に、ビアのうちの少なくとも一部に熱電材料を充填する（工程４４０Ａ）。一部の実現形態では、ペーストの形態での熱電材料は、シルクスクリーン堆積プロセスによって、又は、ドクターブレードプロセスにより、ビアに付加され得る。一部の実現形態では、熱電材料は、粉末プロセスによって合成される。粉末プロセスでは、構成成分材料が、特定の比によって粉末形態で一体に混合され、粉末は、その後、一体に押圧され、高温で焼結され、ついには、粉末が反応して所望の化合物を形成する。焼結後、粉末は、スラリー、インク、又はペーストを形成するために、粉砕され、バインダー又は溶媒と混合され得る。一部の実現形態では、熱電材料は、「ドロップオンデマンド」インクジェットプロセスによってビア内に配設されることもある。一部の実現形態では、熱電材料は、ドライパウダージェット又はエアゾールプロセスによってビアに付加されることもある。一部の実現形態では、熱電材料は、フレキソ又はグラビア印刷によってビアに付加されることもある。
【００６１】
一部の実現形態では、熱電材料は、バインダー材料を含む。任意に、熱電モジュールを加熱して、バインダー材料を除去する（工程４５０Ａ）。一部の実施形態では、バインダー材料は、例えば、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、又は類するものであり得る。一部の場合では、ビアに付加された熱電材料がインク又はペーストの形態であるならば、ペースト内のバインダー及び溶媒が蒸発させられる、又は熱分解されるように、熱電材料が、バルクに類する熱伝導性及び導電性を伴う固形体に焼結されるように、熱電材料を充填された基材は熱処理され得る。有機バインダーの熱分解（pyrolization）は、１２０℃〜３００℃の温度範囲にわたって起こり得る。熱電材料の焼結は、２００℃〜５００℃の温度範囲にわたって起こり得る。一部の実現形態に対しては、熱電材料の酸化を回避するために、熱電材料を窒素又はフォーミングガスの雰囲気中で熱処理することが好ましい。
【００６２】
次に、第２のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第２の表面に適用すること（工程４６０Ａ）であって、第２の導電性層のパターンは、第２のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第２の表面に適用することを行う。一部の実施形態では、第２のアレイのコネクタの端部のうちの少なくとも一部は、ビアのうちの少なくとも一部に対応して位置させられる。第２の導電性層及びそのパターンは、第１の導電性層及びそのパターンを形成するプロセスを使用して形成され得る。
【００６３】
一部の実現形態では、アセンブリラインは、熱伝導性接着剤材料を第２のパターン化された導電性層上に適用する（工程４７０Ａ）。一部の場合では、任意に剥離ライナーを伴う接着剤層が、熱電モジュールの表面の上方にコーティング又は積層され得る。一部の実施形態では、熱伝導性特性を伴う接着剤層を設けることが好ましい。このことは、金、銀、又は炭素の、粒子、フィラメント、又はフレークを、接着剤のマトリックス内で分散させることなどの、当技術分野で知られている技法によって成し遂げられ得る。熱伝導性接着剤層の厚さは、好ましくは、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲内である。接着剤層は、水性若しくは溶媒系のいずれかのコーティングプロセスによって、又は、ホットメルト押出プロセスによって、熱電モジュール上に直接コーティングされ得る。別の実施形態では、熱伝導性接着剤層は、剥離ライナーとともに熱電モジュールの頂部の上方に積層され得る別々のテープ物品として調製される。
【００６４】
図４Ｂは、熱電モジュールを作製するアセンブリラインの別の例のプロセスのフロー図を図示する。このプロセスは、図１Ｅに図示されるような熱電モジュールを生成することができる。熱電モジュールの各構成要素は、本明細書で説明される対応する構成要素の任意の構成及び実施形態を使用することができる。各工程は、図４Ａで説明された対応する工程の任意の実施形態を使用することができる。まず、両方が第１及び第２の表面を伴う、２つのフレキシブル基材、基材１及び基材２を準備する（工程４１０Ｂ）。第１のパターン化された導電性層を基材１の第１の表面に適用することであって、パターンは、第１のアレイのコネクタを形成する、第１の表面に適用することを行う（工程４２０Ｂ）。第２のパターン化された導電性層を基材２の第１の表面に適用することであって、パターンは、第２のアレイのコネクタを形成する、第１の表面に適用することを行う（工程４３０Ｂ）。いくつかのビアを両方の基材内に生成し、ビアのうちの一部は、対応するアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる（工程４４０Ｂ）。両方の基材のビアに導電性材料を充填する（工程４５０Ｂ）。一部の場合では、導電性材料は、溶液、インク、ペースト、又は固体の形態であり得る。一部の場合では、導電性材料は、任意の実現可能なプロセスにより、例えば、印刷により、真空堆積により、シルクスクリーン印刷により、又は類することで、ビア内に充填される。
【００６５】
任意に、導電性接合又は接着剤材料を、１つ又は両方の基材の第２の表面に適用する（工程４５５Ｂ）。熱電素子を基材２の第２の表面上に、基材２内のビアと位置合わせして配設する（工程４６０Ｂ）。任意に、熱電素子同士の間の空間に絶縁体を充填する（工程４６５Ｂ）。両方の基材を、基材内のビアが位置合わせされるように、第２の表面を互いの方に向けることにより位置合わせし、取り付ける（工程４７０Ｂ）。そのような実現形態では、導電性層はアセンブリの外表面上にあり、熱電素子は２つの基材同士の間にある。任意に、アセンブリを、両方の基材との熱電素子の接続を強化するために加熱し、積層を完了する（工程４７５Ｂ）。
【００６６】
図４Ｃは、熱電モジュールを作製するアセンブリラインの別の例のプロセスのフロー図を図示する。このプロセスは、図１Ａ〜１Ｃに図示されるような熱電モジュールを生成することができる。熱電モジュールの各構成要素は、本明細書で説明される対応する構成要素の任意の構成及び実施形態を使用することができる。各工程は、図４Ａで説明された対応する工程の任意の実施形態を使用することができる。まず、第１及び第２の表面を有するフレキシブル基材を準備する（工程４１０Ｃ）。第１のパターン化された導電性層を基材１の第１の表面に適用することであって、パターンは、第１のアレイのコネクタを形成する、第１の表面に適用することを行う（工程４２０Ｃ）。いくつかのビアを両方の基材内に生成し、ビアのうちの一部は、対応するアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる（工程４３０Ｃ）。両方の基材のビアに導電性材料を充填する（工程４４０Ｃ）。一部の場合では、導電性材料は、溶液、インク、ペースト、又は固体の形態であり得る。一部の場合では、導電性材料は、任意の実現可能なプロセスにより、例えば、印刷により、真空堆積により、シルクスクリーン印刷により、又は類することで、ビア内に充填される。
【００６７】
任意に、導電性接合又は接着剤材料を、基材の第２の表面に適用する（工程４４５Ｃ）。熱電素子を基材の第２の表面上に、基材内のビアと位置合わせして配設する（工程４５０Ｃ）。任意に、熱電素子同士の間の空間に絶縁体を充填する（工程４５５Ｃ）。第２のパターン化された導電性層を熱電素子の全体的表面に適用することであって、パターンは、第２のアレイのコネクタを形成する、全体的表面に適用することを行う（工程４６０Ｃ）。任意に、アセンブリを、両方の基材との熱電素子の接続を強化するために加熱し、積層を完了する（工程４６５Ｃ）。
【００６８】
図４Ｄは、熱電モジュールを作製するアセンブリラインの別の例のプロセスのフロー図を図示する。このプロセスは、図２Ｃに図示されるような熱電モジュールを生成することができる。熱電モジュールの各構成要素は、本明細書で説明される対応する構成要素の任意の構成及び実施形態を使用することができる。各工程は、図４Ａで説明された対応する工程の任意の実施形態を使用することができる。まず、両方が第１及び第２の表面を伴う、２つのフレキシブル基材、基材１及び基材２を準備する（工程４１０Ｄ）。第１のパターン化された導電性層を基材１の第１の表面に適用することであって、パターンは、第１のアレイのコネクタを形成する、第１の表面に適用することを行う（工程４２０Ｄ）。第２のパターン化された導電性層を基材２の第１の表面に適用することであって、パターンは、第２のアレイのコネクタを形成する、第１の表面に適用することを行う（工程４３０Ｄ）。いくつかのビアを両方の基材内に生成し、ビアのうちの一部は、対応するアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる（工程４４０Ｄ）。
【００６９】
両方の基材のビアのうちの一部に、異なる型の熱電材料を充填する（工程４５０Ｄ）。一部の場合では、１つおきのビアが熱電材料を充填される。両方の基材のビアのうちの残りに導電性材料を充填する（工程４６０Ｄ）。例えば、基材１のビアのうちの半分が、ｐ型熱電材料を充填され、基材１のビアのうちの残りが、導電性材料を充填され、基材２のビアのうちの半分が、ｎ型熱電材料を充填され、基材２のビアのうちの残りが、導電性材料を充填される。一部の場合では、導電性材料は、溶液、インク、ペースト、又は固体の形態であり得る。一部の場合では、導電性材料は、任意の実現可能なプロセスにより、例えば、印刷により、真空堆積により、シルクスクリーン印刷により、又は類することで、ビア内に充填される。
【００７０】
任意に、導電性接合又は接着剤材料を、１つ又は両方の基材の第２の表面に適用する（工程４６５Ｄ）。熱電素子を基材２の第２の表面上に、基材２内のビアと位置合わせして配設する（工程４６０Ｄ）。任意に、熱電素子同士の間の空間に絶縁体を充填する（工程４６５Ｄ）。両方の基材を、基材１内の熱電材料を充填されたビアが、基材２内の導電性材料を充填されたビアと位置合わせされるように、第２の表面を互いの方に向けることにより位置合わせし、取り付ける（工程４７０Ｄ）。同様に、基材１内の導電性材料を充填されたビアが、基材２内の熱電材料を充填されたビアと位置合わせされる。そのような実現形態では、導電性層はアセンブリの外表面上にある。任意に、取り付けられた基材を、両方の基材の充填されたビア同士の間の接続を強化するために加熱し、積層を完了する（工程４７５Ｄ）。
【実施例１】
【００７１】
金属を充填されたビアを伴う熱電モジュール
図１Ｃに表されるような熱電モジュールが組み立てられた。図１Ｃに図示されるように、１．０ｍｍのビア１１５が、ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから得られた０．１ｍｍの厚さの２００×５０ｍｍのフレキシブルポリイミド基材１１０内に、２．５ｍｍごとに空けられた。ビアは、化学ミリング加工により基材１１０を貫いて作製された。ビア１１５は、化学蒸着（ＣＶＤ）及び電気化学堆積によりビア１１５内に堆積させられた銅を充填された。ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから得られた異方性伝導性接着剤７３７９の０．２ｍｍの層が、接合構成要素１５０として、銅を充填されたビア１１５の頂部上に堆積させられた。中国江西省のＴｈｅｒｍｏｎａｍｉｃ，Ｉｎｃ．から得られた交互のｐ型Ｓｂ２Ｔｅ３及びｎ型Ｂｉ２Ｔｅ３の０．５ｍｍの厚さの熱電素子１２２、１２４が、素子転写により、ビア１１５を覆う接合構成要素１５０上に堆積させられた。０．５ｍｍの厚さのポリウレタン絶縁体１６０が、ドロップオンデマンド印刷により熱電素子１２２、１２４の間に位置させられた。４．３×１．８×０．１ｍｍの銅コネクタ１３０が、第２の基材１１２上に電気化学堆積により堆積させられた。４．３×１．８×０．１ｍｍの銀コネクタ１４０が、ｐ型及びｎ型熱電素子１２２、１２４を接続するために、フレキシブルポリイミド基材の第１の基材表面１１１上にシルクスクリーン印刷によって堆積させられた。
【実施例２】
【００７２】
熱電素子を充填されたビアを伴う熱電モジュール
図１Ｄに表されるような熱電モジュールが組み立てられた。図１Ｄに図示されるように、１．０ｍｍのビア１１５が、ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから得られた０．１ｍｍの厚さの２００×５０ｍｍのフレキシブルポリイミド基材１１０内に、２．５ｍｍごとに空けられた。ビアは、化学ミリング加工により基材１１０を貫いて作製された。ビア１１５は、シルクスクリーン印刷によりビア１１５内に堆積させられた、ニューヨーク州ＴａｌｌｍａｎのＳｕｐｅｒ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から得られた粉末によりインク配合された交互のｐ型Ｓｂ２Ｔｅ３及びｎ型Ｂｉ２Ｔｅ３熱電素子１２２、１２４を充填された。４．３×１．８×０．１ｍｍの銅コネクタ１３０が、第２の基材表面１１２上に電気化学堆積により堆積させられた。４．３×１．８×０．１ｍｍの銀コネクタ１４０が、ｐ型及びｎ型熱電素子１２２、１２４を接続するために、フレキシブルポリイミド基材の第１の基材表面１１１上にシルクスクリーン印刷によって堆積させられた。
【実施例３】
【００７３】
熱電テープ
図３Ａに表されるようなテープ形態で構築された熱電モジュールが組み立てられた。０．１ｍｍの厚さのフレキシブルポリイミド基材が、複数個の熱電モジュール３１０を組み込む３０メートルの長さのテープを構築するために、ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙで製作された。３０μｍの厚さの銅伝導性バス（３２１、３２２）を有するポリイミド基材が、長手方向に配置構成された熱電モジュール３１０を電気的に並列に接続した。実施例１で組み立てられた熱電モジュールが、テープの単一のモジュール（３１１）を構築するために使用された。ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙからの銀粒子が積まれた伝導性接着剤転写テープ９７０４が、熱伝導性接着剤層３３０に対して使用された。
例示的な実施形態
【００７４】
項目Ａ１．
導電性材料を充填された複数のビアを備えるフレキシブル基材であって、第１の基材表面と、第１の基材表面の反対側を向いた第２の基材表面とを有する、フレキシブル基材と、
フレキシブル基材の第１の表面上に配置された複数のｐ型熱電素子及び複数のｎ型熱電素子であって、複数のｐ型及びｎ型熱電素子のうちの少なくとも一部は、複数のビアに電気接続されており、ｐ型熱電素子はｎ型熱電素子に隣接する、複数のｐ型熱電素子及び複数のｎ型熱電素子と、
フレキシブル基材の第２の表面上に配置された第１のセットのコネクタであって、
第１のセットのコネクタの各々は、１対の隣接するビアを電気接続している、第１のセットのコネクタと、
複数のｐ型及びｎ型熱電素子上に直接印刷された第２のセットのコネクタであって、第２のセットのコネクタの各々は、１対の隣接するｐ型及びｎ型熱電素子に電気接続した、第２のセットのコネクタとを備えるフレキシブル熱電モジュール。
【００７５】
項目Ａ２．
複数のｐ型及びｎ型熱電素子の間に配置された絶縁体を更に備える、項目Ａ１のフレキシブル熱電モジュール。
【００７６】
項目Ａ３．
複数のｐ型及びｎ型熱電素子のうちの１つとビアとの間に配置された接合構成要素を更に備える、項目Ａ１又はＡ２のフレキシブル熱電モジュール。
【００７７】
項目Ａ４．熱電モジュールの厚さが、１ｍｍ以下である、項目Ａ１〜Ａ３のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００７８】
項目Ａ５．熱電モジュールの厚さが、０．３ｍｍ以下である、項目Ａ１〜Ａ４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００７９】
項目Ａ６．第１のセットのコネクタ及び第２のセットのコネクタのうちの一方に隣接して配置された摩耗保護層を更に備える、項目Ａ１〜Ａ５のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８０】
項目Ａ７．摩耗保護層に隣接して配置された剥離ライナーを更に備える、項目Ａ１〜Ａ６のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８１】
項目Ａ８．第１のセットのコネクタ及び第２のセットのコネクタのうちの一方に隣接して配置された接着剤層を更に備える、項目Ａ１〜Ａ７のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８２】
項目Ａ９．
接着剤層に隣接して配置された剥離ライナーを更に備える、項目Ａ８のフレキシブル熱電モジュール。
【００８３】
項目Ａ１０．フレキシブル熱電モジュールの単位面積熱抵抗が、１．０Ｋ−ｃｍ２／Ｗ以下である、項目Ａ１〜Ａ９のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８４】
項目Ａ１１．熱電素子は、カルコゲナイド、有機ポリマー、有機複合体、及び多孔質シリコンのうちの少なくとも１つを含む、項目Ａ１〜Ａ１０のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８５】
項目Ａ１２．フレキシブル基材は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリアラミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリオレフィン、フルオロポリマー系フィルム、シリコーン、セルロース、又はそれらの組み合わせを含む、項目Ａ１〜Ａ１１のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８６】
項目Ａ１３．熱は、フレキシブル熱電モジュールが使用中であるとき、フレキシブル基材に対して概ね垂直に伝播する、項目Ａ１〜Ａ１２のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８７】
項目Ａ１４．大部分の熱が、複数のビアを通って伝播する、項目Ａ１３のフレキシブル熱電モジュール。
【００８８】
項目Ａ１５．熱電モジュールが、予め定められた熱源とともに使用されるとき、熱電モジュールは、予め定められた熱源の熱抵抗との１０％未満の絶対差を有する熱抵抗を有する、項目Ａ１〜Ａ１４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００８９】
項目Ａ１６．導電性材料は、５０％以上の銅を含む、項目Ａ１〜Ａ１５のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００９０】
項目Ｂ１．
第１のセットのビアを備える第１のフレキシブル基材であって、第１の表面と、第１の表面の反対側を向いた第２の表面とを含む、第１のフレキシブル基材と、
第１のセットのビアのうちの少なくとも一部内に配置された、第１のセットの熱電素子と、
第１のフレキシブル基材の第１の表面上に配置された第１のセットのコネクタであって、
第１のセットのコネクタの各々は、第１のセットのビアのうちの１対の隣接するビアに電気接続している、第１のセットのコネクタと、
第２のセットのビアを備える第２のフレキシブル基材と、
第１のフレキシブル基材と第２の基材との間に挟まれた複数の伝導性接合構成要素であって、各伝導性接合構成要素は、第１のセットのビア内の第１のビア、及び、第２のセットのビア内の第２のビアに位置合わせされている、複数の伝導性接合構成要素と、
第２のセットのビアのうちの少なくとも一部内に配置された、第２のセットの熱電素子と、
第１のフレキシブル基材から離れて第２のフレキシブル基材の表面上に配置された第２のセットのコネクタであって、
第２のセットのコネクタの各々は、第２のセットのビアのうちの１対の隣接するビアに電気接続している、第２のセットのコネクタとを備えるフレキシブル熱電モジュール。
【００９１】
項目Ｂ２．ｐ型熱電素子及びｎ型熱電素子のうちの異なるものが、第１のセットのビアのうちの２つの隣接するビア内に配置されている、項目Ｂ１のフレキシブル熱電モジュール。
【００９２】
項目Ｂ３．ｐ型熱電素子及びｎ型熱電素子のうちの異なるものが、第２のセットのビアのうちの２つの隣接するビア内に配置されている、項目Ｂ２のフレキシブル熱電モジュール。
【００９３】
項目Ｂ４．第１のフレキシブル基材は、第１のフレキシブル基材内のビアが、同じ型の熱電素子を有する、第２のフレキシブル基材内のビアと概ね位置合わせされるように、第２のフレキシブル基材に取り付けられている、項目Ｂ１〜Ｂ３のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００９４】
項目Ｂ５．第１のセットの熱電素子は、熱電素子の第１の型のものである、項目Ｂ１〜Ｂ４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【００９５】
項目Ｂ６．第２のセットの熱電素子は、熱電素子の第１の型とは異なる熱電素子の第２の型のものである、項目Ｂ５のフレキシブル熱電モジュール。
【００９６】
項目Ｂ７．第１の型の熱電素子及び第１の導電性材料が、第１のセットのビアのうちの２つの隣接するビア内に配置されている、項目Ｂ６のフレキシブル熱電モジュール。
【００９７】
項目Ｂ８．第２の型の熱電素子及び第２の導電性材料が、第２のセットのビアのうちの２つの隣接するビア内に配置されている、項目Ｂ７のフレキシブル熱電モジュール。
【００９８】
項目Ｂ９．第１のフレキシブル基材が、第１のフレキシブル基材内の第１の型の熱電素子を有するビアが、第２のフレキシブル基材内の第２の導電性材料を有するビアと概ね位置合わせされるように、第２のフレキシブル基材に取り付けられている、項目Ｂ８のフレキシブル熱電モジュール。
【００９９】
項目Ｂ１０．第１の導電性材料を有するビアは、第２のフレキシブル基材内の第２の型の熱電素子を有するビアと概ね位置合わせされている、項目Ｂ９のフレキシブル熱電モジュール。
【０１００】
項目Ｂ１１．第１の導電性材料は、第２の導電性材料と同じである、項目Ｂ８のフレキシブル熱電モジュール。
【０１０１】
項目Ｂ１２．複数のｐ型及びｎ型熱電素子の間に配置された絶縁体を更に備える、項目Ｂ１〜Ｂ１１のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１０２】
項目Ｂ１３．複数のｐ型及びｎ型熱電素子のうちの１つとビアとの間に配置された接合構成要素を更に備える、項目Ｂ１〜Ｂ１２のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１０３】
項目Ｂ１４．熱電モジュールの厚さが、１ｍｍ以下である、項目Ｂ１〜Ｂ１３のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１０４】
項目Ｂ１５．熱電モジュールの厚さが、０．３ｍｍ以下である、項目Ｂ１〜Ｂ１４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１０５】
項目Ｂ１６．第１のセットのコネクタ及び第２のセットのコネクタのうちの一方に隣接して配置された摩耗保護層を更に備える、項目Ｂ１〜Ｂ１５のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１０６】
項目Ｂ１７．摩耗保護層に隣接して配置された剥離ライナーを更に備える、項目Ｂ１〜Ｂ１６のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１０７】
項目Ｂ１８．第１のセットのコネクタ及び第２のセットのコネクタのうちの一方に隣接して配置された接着剤層を更に備える、項目Ｂ１〜Ｂ１７のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１０８】
項目Ｂ１９．
接着剤層に隣接して配置された剥離ライナーを更に備える、項目Ｂ１８のフレキシブル熱電モジュール。
【０１０９】
項目Ｂ２０．フレキシブル熱電モジュールの単位面積熱抵抗が、１．０Ｋ−ｃｍ２／Ｗ以下である、項目Ｂ１〜Ｂ１９のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１１０】
項目Ｂ２１．熱電素子は、カルコゲナイド、有機ポリマー、有機複合体、及び多孔質シリコンのうちの少なくとも１つを含む、項目Ｂ１〜Ｂ２０のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１１１】
項目Ｂ２２．フレキシブル基材は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリアラミド、シリコーン、セルロース、又はそれらの組み合わせを含む、項目Ｂ１〜Ｂ２１のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１１２】
項目Ｂ２３．熱は、フレキシブル熱電モジュールが使用中であるとき、フレキシブル基材に対して概ね垂直に伝播する、項目Ｂ１〜Ｂ２２のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１１３】
項目Ｂ２４．大部分の熱が、第１のセットのビア及び第２のセットのビアを通って伝播する、項目Ｂ２３のフレキシブル熱電モジュール。
【０１１４】
項目Ｂ２５．熱電モジュールが、予め定められた熱源とともに使用されるとき、熱電モジュールは、予め定められた熱源の熱抵抗との１０％未満の絶対差を有する熱抵抗を有する、項目Ｂ１〜Ｂ２４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１１５】
項目Ｃ１．
第１の表面と、反対側を向いた第２の表面とを有するフレキシブル基材を準備する工程と、
第１のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第１の表面に適用する工程であって、第１の導電性層のパターンは、第１のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第１の表面に適用する工程と、
フレキシブル基材から材料を除去することにより、複数のビアをフレキシブル基材上に生成する工程であって、ビアのうちの少なくとも一部は、第１のアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる、生成する工程と、
ビアのうちの少なくとも一部に熱電材料を充填する工程と、
第２のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第２の表面に適用する工程であって、
第２の導電性層のパターンは、第２のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有し、
第２のアレイのコネクタの端部のうちの少なくとも一部は、ビアのうちの少なくとも一部に対応して位置させられる、第２の表面に適用する工程とを含むプロセスにより作製されるフレキシブル熱電モジュール。
【０１１６】
項目Ｃ２．熱電材料は、バインダー材料を含む、項目Ｃ１のフレキシブル熱電モジュール。
【０１１７】
項目Ｃ３．
熱電モジュールを加熱して、バインダー材料を除去する工程をプロセスが更に含む、項目Ｃ２のフレキシブル熱電モジュール。
【０１１８】
項目Ｃ４．
熱伝導性接着剤材料を第２のパターン化された導電性層上に適用する工程をプロセスが更に含む、項目Ｃ１〜Ｃ３のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１１９】
項目Ｃ５．第１のパターン化された導体層を適用する工程が、ビアのうちの少なくとも１つに熱電材料を充填する工程に先行する、項目Ｃ１〜Ｃ４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２０】
項目Ｃ６．熱電モジュールの厚さが、１ｍｍ以下である、項目Ｃ１〜Ｃ５のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２１】
項目Ｃ７．熱電モジュールの厚さが、０．３ｍｍ以下である、項目Ｃ１〜Ｃ６のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２２】
項目Ｃ８．
摩耗保護層を第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの１つに隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｃ１〜Ｃ７のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２３】
項目Ｃ９．
剥離ライナーを摩耗保護層に隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｃ８のフレキシブル熱電モジュール。
【０１２４】
項目Ｃ１０．
接着剤層を第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの少なくとも１つに隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｃ１〜Ｃ９のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２５】
項目Ｃ１１．
剥離ライナーを接着剤層に隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｃ１０のフレキシブル熱電モジュール。
【０１２６】
項目Ｃ１２．フレキシブル熱電モジュールの単位面積熱抵抗が、１．０Ｋ−ｃｍ２／Ｗ以下である、項目Ｃ１〜Ｃ１１のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２７】
項目Ｃ１３．熱電材料は、カルコゲナイド、有機ポリマー、有機複合体、及び多孔質シリコンのうちの少なくとも１つを含む、項目Ｃ１〜Ｃ１２のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２８】
項目Ｃ１４．フレキシブル基材は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリアラミド、シリコーン、セルロース、又はそれらの組み合わせを含む、項目Ｃ１〜Ｃ１３のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１２９】
項目Ｃ１５．熱電モジュールが、予め定められた熱源とともに使用されるとき、熱電モジュールは、予め定められた熱源の熱抵抗との１０％未満の絶対差を有する熱抵抗を有する、項目Ｃ１〜Ｃ１４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１３０】
項目Ｄ１．
第１の表面と、反対側を向いた第２の表面とを有するフレキシブル基材を準備する工程と、
第１のパターン化された導電性層をフレキシブル基材の第１の表面に適用する工程であって、第１の導電性層のパターンは、第１のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有する、第１の表面に適用する工程と、
フレキシブル基材から材料を除去することにより、複数のビアをフレキシブル基材上に生成する工程であって、ビアのうちの少なくとも一部は、第１のアレイのコネクタの端部に対応して位置させられる、生成する工程と、
ビアのうちの少なくとも一部に導電性材料を充填する工程と、
熱電素子を基材の第２の表面上に、ビアと位置合わせして配設する工程と、
第２のパターン化された導電性層を熱電素子の頂部上に印刷する工程であって、
第２の導電性層のパターンは、第２のアレイのコネクタを形成し、各コネクタは２つの端部を有し、
第２のアレイのコネクタの端部のうちの少なくとも一部は、熱電素子のうちの少なくとも一部に対応して位置させられる、印刷する工程とを含むプロセスにより作製されるフレキシブル熱電モジュール。
【０１３１】
項目Ｄ２．熱電素子のうちの少なくとも１つは、バインダー材料を含む、項目Ｄ１のフレキシブル熱電モジュール。
【０１３２】
項目Ｄ３．
熱電モジュールを加熱して、バインダー材料を除去する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ２のフレキシブル熱電モジュール。
【０１３３】
項目Ｄ４．熱伝導性接着剤材料を第１又は第２の導電性層上に適用する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ１〜Ｄ３のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１３４】
項目Ｄ５．絶縁体を熱電素子の間に配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ１〜Ｄ４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１３５】
項目Ｄ６．接合構成要素を熱電素子のうちの１つとビアとの間に配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ１〜Ｄ５のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１３６】
項目Ｄ７．熱電モジュールの厚さが、１ｍｍ以下である、項目Ｄ１〜Ｄ６のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１３７】
項目Ｄ８．熱電モジュールの厚さが、０．３ｍｍ以下である、項目Ｄ１〜Ｄ７のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１３８】
項目Ｄ９．摩耗保護層を第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの少なくとも１つに隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ１〜Ｄ８のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１３９】
項目Ｄ１０．剥離ライナーを摩耗保護層に隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ９のフレキシブル熱電モジュール。
【０１４０】
項目Ｄ１１．接着剤層を第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの少なくとも１つに隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ１のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１４１】
項目Ｄ１２．剥離ライナーを接着剤層に隣接して配置する工程をプロセスが更に含む、項目Ｄ１１のフレキシブル熱電モジュール。
【０１４２】
項目Ｄ１３．フレキシブル熱電モジュールの単位面積熱抵抗が、１．０Ｋ−ｃｍ２／Ｗ以下である、項目Ｄ１〜Ｄ１２のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１４３】
項目Ｄ１４．熱電素子は、カルコゲナイド、有機ポリマー、有機複合体、及び多孔質シリコンのうちの少なくとも１つを含む、項目Ｄ１〜Ｄ１３のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１４４】
項目Ｄ１５．フレキシブル基材は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリアラミド、シリコーン、セルロース、又はそれらの組み合わせを含む、項目Ｄ１〜Ｄ１４のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１４５】
項目Ｄ１６．熱電モジュールが、予め定められた熱源とともに使用されるとき、熱電モジュールは、予め定められた熱源の熱抵抗との１０％未満の絶対差を有する熱抵抗を有する、項目Ｄ１〜Ｄ１５のいずれか１つのフレキシブル熱電モジュール。
【０１４６】
項目Ｅ１．熱電テープであって、
複数のビアを有するフレキシブル基材と、
フレキシブル基材と一体化され並列に接続された一連のフレキシブル熱電モジュールであって、各フレキシブル熱電モジュールが、
複数のｐ型熱電素子と、
複数のｎ型熱電素子とを備え、複数のｐ型熱電素子のうちの少なくとも一部が、ｎ型熱電素子に接続されている、一連のフレキシブル熱電モジュールと、
熱電テープに沿って長手方向に走る２つの伝導性バスであって、一連のフレキシブル熱電モジュールは、伝導性バスに電気接続されている、２つの伝導性バスと、
フレキシブル基材の表面上に配置された熱伝導性接着剤層とを備える、熱電テープ。
【０１４７】
項目Ｅ２．
熱電テープに沿って長手方向に配置された断熱材料のストライプを更に備える、項目Ｅ１の熱電テープ。
【０１４８】
項目Ｅ３．
熱電テープに沿って長手方向に配置された断熱材料の２つのストライプを更に備え、断熱材料の２つのストライプの各々は熱電テープの縁部に配置されている、項目Ｅ１又はＥ２の熱電テープ。
【０１４９】
項目Ｅ４．熱電テープは、ロールの形態である、項目Ｅ１〜Ｅ３のいずれか１つの熱電テープ。
【０１５０】
項目Ｅ５．脆弱の複数の線であって、脆弱の各線は、一連のフレキシブル熱電モジュールのうちの隣接する２つのフレキシブル熱電モジュール同士の間に配置されている、脆弱の複数の線を更に備える、項目Ｅ１〜Ｅ４のいずれか１つの熱電テープ。
【０１５１】
項目Ｅ６．複数のｐ型及びｎ型熱電素子の間に配置された絶縁体を各熱電モジュールが更に備える、項目Ｅ１〜Ｅ５のいずれか１つの熱電テープ。
【０１５２】
項目Ｅ７．複数のｐ型及びｎ型熱電素子のうちの１つとビアとの間に配置された接合構成要素を各熱電モジュールが更に備える、項目Ｅ１〜Ｅ６のいずれか１つの熱電テープ。
【０１５３】
項目Ｅ８．熱電テープの厚さが、１ｍｍ以下である、項目Ｅ１〜Ｄ７のいずれか１つの熱電テープ。
【０１５４】
項目Ｅ９．熱電テープの厚さが、０．３ｍｍ以下である、項目Ｅ１〜Ｅ８のいずれか１つの熱電テープ。
【０１５５】
項目Ｅ１０．フレキシブル基材の第１の面上に配置された第１の導電性層であって、第１のセットのコネクタを形成するパターンを有する、第１の導電性層を更に備える、項目Ｅ１〜Ｅ９のいずれか１つの熱電テープ。
【０１５６】
項目Ｅ１１．第１の面とは反対向きのフレキシブル基材の第２の面上に配置された第２の導電性層であって、第２のセットのコネクタを形成するパターンを有する、第２の導電性層を更に備える、項目Ｅ１０の熱電テープ。
【０１５７】
項目Ｅ１２．第１のセットのコネクタ及び第２のセットのコネクタの各々は、１対の熱電素子を電気接続している、項目Ｅ１１の熱電テープ。
【０１５８】
項目Ｅ１３．第１のセットのコネクタ内の第１のコネクタは、第１の対の熱電素子を電気接続しており、第２のセットのコネクタ内の第２のコネクタは、第２の対の熱電素子を電気接続しており、第１の対の熱電素子及び第２の対の熱電素子は、唯一無二の熱電素子を共通に有する、項目Ｅ１２の熱電テープ。
【０１５９】
項目Ｅ１４．第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの少なくとも１つに隣接して配置された摩耗保護層を更に備える、項目Ｅ１１の熱電テープ。
【０１６０】
項目Ｅ１５．摩耗保護層に隣接して配置された剥離ライナーを更に備える、項目Ｅ１４の熱電テープ。
【０１６１】
項目Ｅ１６．第１の導電性層及び第２の導電性層のうちの少なくとも１つに隣接して配置された接着剤層を更に備える、項目Ｅ１１の熱電テープ。
【０１６２】
項目Ｅ１７．接着剤層に隣接して配置された剥離ライナーを更に備える、項目Ｅ１６の熱電テープ。
【０１６３】
項目Ｅ１８．熱電テープの単位面積熱抵抗が、１．０Ｋ−ｃｍ２／Ｗ以下である、項目Ｅ１〜Ｅ１７のいずれか１つの熱電テープ。
【０１６４】
項目Ｅ１９．熱電素子は、カルコゲナイド、有機ポリマー、有機複合体、及び多孔質シリコンのうちの少なくとも１つを含む、項目Ｅ１〜Ｅ１８のいずれか１つの熱電テープ。
【０１６５】
項目Ｅ２０．フレキシブル基材は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリアラミド、シリコーン、セルロース、又はそれらの組み合わせを含む、項目Ｅ１〜Ｅ１９のいずれか１つの熱電テープ。
【０１６６】
項目Ｅ２１．熱電テープの一部分が、予め定められた熱源とともに使用されるとき、熱電テープの一部分は、予め定められた熱源の熱抵抗との１０％未満の絶対差を有する熱抵抗を有する、項目Ｅ１〜Ｅ２０のいずれか１つの熱電テープ。
【０１６７】
項目Ｅ２２．複数のビアのうちの少なくとも一部は、導電性材料を充填されている、項目Ｅ１〜Ｅ２１のいずれか１つの熱電テープ。
【０１６８】
項目Ｅ２３．導電性材料は、５０％以上の銅を含む、項目Ｅ１〜Ｅ２２のいずれか１つの熱電テープ。
【０１６９】
項目Ｅ２４．複数のビアのうちの少なくとも一部は、ｐ型熱電素子を充填されている、項目Ｅ１〜Ｅ２３のいずれか１つの熱電テープ。
【０１７０】
項目Ｅ２５．複数のビアのうちの少なくとも一部は、ｎ型熱電素子を充填されている、項目Ｅ１〜Ｅ２４のいずれか１つの熱電テープ。
【０１７１】
本発明は、上記で説明された特定の実施例及び実施形態に限定されると考えられるべきではなく、なぜならば、そのような実施形態は、本発明の様々な態様の解説を容易にするために詳細に説明されているからである。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物により定義されるような、本発明の趣旨及び範囲に該当する、様々な修正、等価なプロセス、及び代替的なデバイスを含む、本発明の全ての態様に及ぶと理解されるべきである。
【図１Ａ】
2019525455.tif 000003
【図１Ｂ】
2019525455.tif 000004
【図１Ｃ】
2019525455.tif 000005
【図１Ｄ】
2019525455.tif 000006
【図１Ｅ】
2019525455.tif 000007
【図２Ａ】
2019525455.tif 000008
【図２Ｂ】
2019525455.tif 000009
【図２Ｃ】
2019525455.tif 000010
【図３Ａ】
2019525455.tif 000011
【図３Ｂ】
2019525455.tif 000012
【図３Ｃ】
2019525455.tif 000013
【図３Ｄ】
2019525455.tif 000014
【図３Ｅ】
2019525455.tif 000015
【図４Ａ】
2019525455.tif 000016
【図４Ｂ】
2019525455.tif 000017
【図４Ｃ】
2019525455.tif 000018
【図４Ｄ】
2019525455.tif 000019
【国際調査報告】
2019525455.tif 000020
2019525455.tif 000021
2019525455.tif 000022