(57)【要約】【課題】チップ内の一部の素子が切断した場合にチップ全体の機能が停止するのを防止するとともに、より簡易に集積連結熱電変換素子チップを製造する方法を提供する。【解決手段】熱伝導性に優れた第１の電気的絶縁材を形成し、この第１の電気的絶縁材上に、異なるゼーベック係数を有する第１導電部材と第２導電部材との対、を形成する。そして、第１導電部材と第２導電部材上に第１の導電性連結部材、第２の導電性連結部材を薄膜プロセスにより形成する。そしてその上に第３、第４の導電性部材を形成し、複数の連結熱電変換素子を形成する。最後にこれら複数の連結熱電交換素子を、接合導電部材により接合して、複数の集積連結熱電変換素子チップを形成する。そして、このチップ毎の出力端を直列または並列接続（または直列と並列を混成）して、複数のモジュールを形成し、更にこのモジュールを接続してパネルまたはシート状の集積連結熱電変換素子を得る。【選択図】図１
2011014850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性に優れた電気的絶縁材を形成または設置するステップと、
前記絶縁材上に、異なるゼーベック係数を有する第１導電部材と第２導電部材との対を接合導電部材により接合して成る熱電変換素子を１チップごとに複数個備えた複数のチップを形成するステップと、
前記１チップごとの複数の熱電変換素子における接合導電部材対向部に対して、前記第１導電部材及び第２導電部材と異なるゼーベック係数を有する第１導電性連結部材と第２の導電性連結部材をそれぞれ電気的に直列接続するステップと、
前記第１及び第２導電性連結部材に対して、互いに異なるゼーベック係数を有する第３導電部材と第４導電部材をそれぞれ電気的に直列続接して成る連結熱電変換素子を複数個備えた複数のチップを形成するステップと、
前記複数の連結熱電変換素子において、各連結熱電変換素子の前記第３導電部材と第４導電部材、または第３導電部材同士、または第４導電部材同士のうち少なくともいずれかを接合導電部材により接続し、少なくとも２つ以上の連結熱電変換素子同士を直列接続または並列接続、または直列接続と並列接続を混成して混成接続するとともに１対以上の出力端を接合導電部材により形成するステップと、
前記第１導電性連結部材または互いに異なる第１及び第２導電性連結部材のそれぞれが並列に配列され、かつ前記第１導電性連結部材または互いに異なる第１及び第２導電性連結部材のそれぞれが互いに電気的に絶縁された状態を形成するステップと、
前記１チップに対して行われる各工程を複数回繰り返して順次実施するステップと
を含み、多数個のチップを同時に作成することを特徴とする
集積連結熱電変換素子チップの製造方法。
【請求項２】
前記第１導電性連結部材と第２導電性連結部材は、等しいゼーベック係数を有する請求項１に記載の集積連結熱電変換素子チップの製造方法。
【請求項３】
前記第１、第２、第３及び第４の導電部材のうち、前記第１の導電性連結部材または前記第２の導電性連結部材を介して、電気的に直列接続される導電部材同士は、等しいゼーベック係数を有する請求項１または２に記載の集積連結熱電変換素子チップの製造方法。
【請求項４】
前記第１導電性連結部材及び第２導電性連結部材を薄膜プロセスによって形成するステップを含む、請求項１に記載の集積熱電変換素子チップの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の集積連結熱電変換素子チップの製造方法によって作成される、隣り合う集積連結熱電変換素子チップの出力端を、接続導電部材により直列接続、または並列接続、または直列接続及び並列接続を混成して混成接続し、それぞれの接続導電部材により接続された一つ以上のチップが互いに電気的に絶縁された状態で接合し、１対以上の出力端を前記接続導電部材により接続して成る集積連結熱電変換モジュールを形成するステップと、
前記１モジュールに対して行われる各工程を複数回繰り返して順次実施するステップと、
を含み、多数個のモジュールを同時に作成することを特徴とする
集積連結熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の集積連結熱電変換モジュールの製造方法によって作成される、隣り合う集積連結熱電変換モジュールの出力端を、接続導電部材により直列接続、または並列接続、または直列接続及び並列接続を混成して混成接続し、それぞれの接続導電部材により接続された一つ以上のチップが互いに電気的に絶縁された状態で接合し、１対以上の出力端を前記接続導電部材により接続して成る集積連結熱電変換モジュールを形成するステップと、
前記１モジュールに対して行われる各工程を複数回繰り返して順次実施するステップと、
を含み、多数個のモジュールを同時に作成することを特徴とする
集積連結熱電変換パネルの製造方法。
【請求項７】
熱伝導性に優れた電気的絶縁材と、
前記電気的絶縁材上に形成され、異なるゼーベック係数を有する第１導電部材及び第２導電部材の対を、接合導電部材により接合して成る複数の熱電変換素子と、
前記複数の熱電変換素子における前記接合導電部材の対向部に対して、それぞれ前記第１導電部材と前記第２導電部材と電気的に直列接続される、前記第１導電部材及び第２導電部材とは異なるゼーベック係数を有する第１導電性連結部材及び第２導電性連結部材と、
前記第１導電性連結部材または互いに異なる前記第１及び第２導電性連結部材に接続され、それぞれ前記第１導電部材と第２導電部材に対して電気的に直列接続して複数の連結熱電変換素子を形成する、互いに異なるゼーベック係数を有する第３導電部材と第４導電部材と、
前記複数の連結熱電変換素子のうち、一つ以上の各第３導電部材と第４導電部材それぞれを、その残りの連結熱電変換素子のうち一つ以上の各第３導電部材と第４導電部材と直列接続、並列接続、または直列接続及び並列接続を混成接続するための接合導電部材と、
前記第１導電性連結部材または互いに異なる第１及び第２導電性連結部材のそれぞれが並列に配列され、かつ前記第１導電性連結部材または互いに異なる第１及び第２導電性連結部材のそれぞれが互いに電気的に絶縁するための第２の電気的絶縁部材と、
から構成される集積連結熱電変換素子チップ。
【請求項８】
前記第１導電性連結部材と前記第２導電性連結部材は、等しいゼーベック係数を有する請求項７に記載の集積連結熱電変換素子チップ。
【請求項９】
前記第１、第２、第３及び第４の導電部材のうち、前記第１の導電性連結部材または前記第２の導電性連結部材を介して、電気的に直列接続される導電部材同士は、等しいゼーベック係数を有する請求項７に記載の集積連結熱電変換素子チップ。
【請求項１０】
請求項７に記載の集積連結熱電変換素子チップの一つ以上のチップの出力端を、接合導電部材により直列接続、または並列接続、または直列接続及び並列接続を混成して混成接続し、それぞれの接合導電部材により接続された一つ以上のチップが互いに電気的に絶縁された状態で接続し、１対以上の出力端を前記接続導電部材により接続して成る
集積連結熱電変換モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の集積連結熱電変換モジュールの一つ以上のモジュールの出力端を接合導電部材により直列接続、または一つ以上のモジュールの出力端を接合導電部材により並列接続、または一つ以上のモジュールの出力端を直列接続及び並列接続の混成で混成接続して作成した集積連結熱電変換パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる形態にあるパワーの相互変換もしくは熱パワーの転送を行うための集積連結熱電変換素子チップの製造方法、及びその方法によって生産された集積連結熱電変換素子チップ、及びこの集積連結熱電変換素子チップを複数個接続して製造する集積連結熱電変換モジュール、複数の集積連結熱電変換モジュールを接続した集積連結熱電変換パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界におけるエネルギーの利用形態は、化石燃料，原子力，水力等を非可逆的に利用するものが殆どであり、特に化石燃料の消費は地球の温暖化や環境破壊を増大させる要因となっている。
そこで、太陽光発電、風力発電、あるいは水素ガスなどを用いて、環境への負荷を低減させる所謂クリーンエネルギーの開発が始まっている。しかし、このクリーンエネルギーの開発は緒についたばかりであり、化石燃料や原子力に変わるまでには、まだ相当の道のりが必要だといってよい。
【０００３】
一方、自然界には熱エネルギーが無尽蔵に存在しているが、この熱エネルギーを機械エネルギーや化学エネルギーとして取り出す技術は、ほとんど実用化レベルには至っていない。この熱エネルギーを電力等の直接利用可能な形態に変換する原理は、ペルチェ効果あるいはゼーベック効果として古くから知られている。すなわち、２種類の導体をつなげて全体を一様な温度に保ちながら電流を流すと、ジュール熱以外の放射あるいは吸収する熱が発生する。
【０００４】
この現象は、J.C.A.Peltierが１８３４年に発見した現象であり、ペルチェ効果と言われる。また、２種類の導線をつなぎ、２つの接点を異なる温度Ｔ１、Ｔ２に保って、一方の導線を切断すると、その切断した端子間に起電力が発生する。この現象は１８２１年にJ.J.Seebeckにより発見された。この２端子間に発生する起電力を熱起電力といい、この現象は、発見者の名に因んでゼーベック効果と言われている。
【０００５】
このゼーベック効果を利用した熱電変換素子（ゼーベック素子）の開発は、化石燃料や原子力の代替エネルギーとして注目を集めている。ゼーベック素子による熱起電力は、２つの接点温度のほかに、２つの導線の材質にも依存しており、この熱起電力を温度変化で割った微分値をゼーベック係数と呼んでいる。熱電変換素子は、それぞれゼーベック係数が異なる２種類の導体（または半導体）を接触させることにより構成される。そして、２種類の導体の自由電子数の差により、両導体間で電子の移動が生じるため結果的に両導体間に電位差が生じる。そこで、一方の接点に熱エネルギーを与えると、一方の接点側で自由電子の動きが活発となるが、他方の接点は熱エネルギーが与えられないため、自由電子の動きは活発にならない。この両接点間の温度の差、すなわち自由電子の活動の差が熱エネルギーから電気エネルギーへ変換となるのである。この効果を、一般的には熱電効果という。
【０００６】
本発明者（出願人）は、上記のゼーベック効果を利用した熱電変換装置及びそれを利用したエネルギー変換システムと集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップの製造方法を発明し、既に特許認可されている（特許文献１、２，３，４を参照。）
この特許文献１に記載された技術の一具体例を、図１３の熱エネルギー電気エネルギー直接変換システム８００を例として説明する。このシステムは、熱源からの熱エネルギーを、ゼーベック効果による熱エネルギー直接電力変換部８１０における熱電効果素子８０１により、複数個多段直列した回路で電気ポテンシャルエネルギーに直接変換し、その出力電圧端に負荷回路として水の電気分解などによる化学ポテンシャルエネルギーに変換する水の電気分解部８２０を設置したものである。
【０００７】
まず、ゼーベック効果による熱エネルギー直接電力変換部８１０を構成する熱電効果素子８０１について説明する。熱電効果素子８０１は、二つの熱電変換素子８０２と８０３を接続することにより構成される。第１の熱電変換素子８０２はゼーベック係数が異なる第１の導電部材Ａ８０２、接合部材ｄ８０２、及び第２の導電部材Ｂ８０２によって構成され、第２の熱電変換素子８０３は、第１の導電部材Ａ８０３、接合部材ｄ８０３、及び第２の導電部材Ｂ８０３によって構成されている。図１３に示すように第１の熱電変換素子８０２及び第２の熱電変換素子８０３を構成する各素子は、ペルチェ・ゼーベック素子の複数がシリアル型に接続されたものである。ここで補助加熱器等の熱源９００からの熱エネルギーをうけて接合部材ｄ８０２の温度Ｔ１は接合部材ｄ８０３の温度Ｔ２より大きく設定される。すなわちＴ１＞Ｔ２に設定されている。
【０００８】
図１３のスイッチＳＷをオンにすると、電流ＩＬがシリアル接続された第１の熱電変換素子８０２と第２の熱電変換素子８０３を交互に流れる。電流ＩＬは第1の熱電変換素子８０２の第1の導電部材Ａ８０２から接合部材ｄ８０２を介して第２の導電部材Ｂ８０３方向に流れ、さらに第２の熱電変換素子８０３の第２の導電部材Ｂ８０３から接合部材ｄ８０３を介して第１の導電部材Ａ８０２方向に流れ、再び第1の熱電変換素子８０２側に流れる。ここで、この例では出力電圧端に負荷回路の具体例として水の電気分解などによる化学ポテンシャルエネルギーに変換する水の電気分解部８２０を設置している。第１の熱電変換素子８０２と第２の熱電変換素子８０３の距離は、それらの温度がＴ１＞Ｔ２の状態を保つことができる距離に配置されている。この距離は数ミクロン前後の微小の長さから数百キロメートル、もしくはそれ以上の長さで種種設定することが可能である。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載された発明においては、第１の熱電変換素子８０２と第２の熱電変換素子８０３を製造する場合に、それぞれを構成する複数の第１の導電部材Ａと第２の導電部材Ｂ及び接合部材ｄを、一個ずつ半田付けをして作成しなければならなかった。このため、熟練した技術者が相当な時間を半田付けに要し、決して作業能率の良いものではなかった。特許文献４に記載された発明は、この問題を解決するためになされたものであり、ＬＳＩを製造するためにもっぱら用いられる技術を利用して、上記熱電変換素子の主要部となる集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップ多数個を一気に作成することが可能な製造方法を提供している。そして、この製造方法によって製造した集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップ、複数の集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップの接続方法、並びに集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップを用いた熱エネルギー電気エネルギー直接変換システム及び熱エネルギー転送システムを提供するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４２５３４７１号明細書
【特許文献２】特許第４２６１８９０号明細書
【特許文献３】中国特許No.ZL200380105263.9
【特許文献４】特許第４１４１４１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献４に記載された発明において、熱エネルギー電気エネルギー直接変換システム全体を完成させる為には、集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップだけを製造した後に、複数の集積並列ペルチェ・ゼーベック素子チップの接続端子に導電性と熱伝導性に優れた金属リード線を接続して互いに連結する作業が必要であることから、決して作業能率の良いものではなかった。更に、外部応力などによってチップ内の素子の一部やチップの接続端子やチップ同士を接続する金属リード線の一部でも断線すると、熱伝変換システム自体の機能が停止するという問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、上記問題を取り除いた集積連結熱電変換素子チップを、複数個まとめて一気に作成することが可能な製造方法を提供することにある。また、この製造方法によって製造した集積連結熱電変換素子チップ、集積連結熱電変換モジュール、集積連結熱電変換パネル、並びに集積連結熱電変換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、第１の発明による集積連結熱電変換素子チップの製造方法は、熱伝導性に優れ電気的絶縁材を形成または設置するステップと、その絶縁材上に、１チップごとに偶数個の異なるゼーベック係数を有する第１導電部材と第２導電部材とを、接合導電部材により接合して成る熱電変換素子を複数個備えた複数のチップを形成するステップと、これにより形成されたチップ上の熱電変換素子における接合導電部材対向部に対してそれぞれ第１導電部材と第２導電部材と異なるゼーベック係数を有する第３導電性連結部材または互いに異なるゼーベック係数を有する第３及び第４導電性連結部材を電気的に直列接続するステップと、さらにその上に、それぞれ第１導電部材と第２導電部材と同じ導電部材または異なるゼーベック係数を有する第５導電部材と第６導電部材を電気的に直列接続し、連結熱電変換素子を複数個備えた複数のチップを形成するステップと、この連結熱電変換素子のうち一つ以上の各第５導電部材と第６導電部材それぞれを、その残りの連結熱電変換素子のうち一つ以上の各第６導電部材と第５導電部材と接続導電部材により直列接続、または一つ以上の各第５導電部材と第６導電部材と接合導電部材により並列接続、または接合導電部材により一つ以上の第６導電部材との直列接続及び一つ以上の第５導電部材と直列接続及び並列接続を混成した混成接続をし、１対以上の出力端を接続導電部材により接続するステップと、前記第３導電性連結部材または互いに異なる第３及び第４導電性連結部材のそれぞれが並列に配列され、かつ前記第３導電性連結部材または互いに異なる第３及び第４導電性連結部材のそれぞれが互いに電気的に絶縁された状態を形成するステップと、これらの各工程を複数回繰り返して順次実施するステップを、含む。
【００１４】
すなわち、本発明においては、接合導電部材を薄膜プロセスによって形成するものである。これにより、金属リード線や半田によって一つずつ接続する作業を必要としないため、集積連結熱電変換チップを一貫して半導体バッチプロセスにより製造することが可能となる。
またさらに、チップ内の熱電変換素子チップ同士を並列接続させる。この並列接続がチップ内に存在することにより、複数の電流路が形成される。したがってチップ内の素子や導電部材等が破損することにより一部の電流路が切断されても、他の電流路が残っている限りチップ全体の機能が停止することはない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、集積連結熱電変換素子チップ同士が接続されたチップ対を薄膜プロセスによって製造することができる。このため、半田や金属リード線によって複数のチップの接続端子同士を連結する作業を必要とせず、集積連結熱電変換素子チップを複数個まとめて製造する方法を容易に実現することができる。また、この製造過程の中で、集積連結熱電変換素子チップ内に複数の電流路を確保することができる。したがってチップ内の一部の素子や、チップ同士を接続する部材が断線したとしても、チップ全体の熱電変換機能が停止するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態例に係る集積連結熱電変換素子チップの概略構成図である。Ａは上面図、ＢはＸ１−Ｘ’１断面図、ＣはＹ−Ｙ’断面図、ＤはＸ２−Ｘ’２断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態例における直列接続の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態例における直列接続の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る集積連結熱電変換素子チップの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の変形例に係る集積連結熱電変換素子チップの概略構成図である。Ａは上面図、ＢはＸ１−Ｘ’１断面図、ＣはＹ−Ｙ’断面図、ＤはＸ２−Ｘ’２断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る集積連結熱電変換素子チップの概略構成図である。Ａは上面図、ＢはＸ−Ｘ’断面図、ＣはＹ−Ｙ’断面図である。
【図７】本発明の第２の変形例に係る集積連結熱電変換素子チップの概略構成図である。Ａは上面図、ＢはＸ−Ｘ’断面図、ＣはＹ−Ｙ’断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る集積連結熱電変換素子チップの概略構成図である。Ａは上面図、ＢはＸ−Ｘ’断面図、ＣはＹ−Ｙ’断面図である。
【図９】本発明の第３の変形例に係る集積連結熱電変換素子チップの概略構成図である。Ａは上面図、ＢはＸ−Ｘ’断面図、ＣはＹ−Ｙ’断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態例に係る集積連結熱電変換モジュールの構成を表す上面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態例に係る大規模集積連結熱電変換モジュールの接続概略構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態例に係る集積連結熱電変換パネルの構成を表す上面図である。
【図１３】従来の熱エネルギー電気エネルギー直接変換システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る集積連結熱電変換素子チップ及びその製造方法について説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態例（連結熱電変換素子の直列接続により構成する例）
２．第１の変形例（出力端の対を複数形成する例）
３．第２の実施の形態例（連結熱電変換素子の並列接続により構成する例）
４．第２の変形例（出力端の対を複数形成する例）
５．第３の実施の形態例（連結熱電変換素子の直列接続及び並列接続を混成させる例）
６．第３の変形例（出力端の対を複数形成する例）
７．第４の実施の形態例（集積連結熱電変換素子チップを複数接続する例）
【００１８】
１．第１の実施の形態例
以下、本発明の第１の実施形態における集積連結熱電変換素子チップの構成について説明する。本発明の第１の実施の形態例は、熱電変換素子を互いに直列接続する構成とするものである。
図１は、本発明の第１の実施形態例における集積連結熱電変換素子チップ１００を示す構成図である。図１Ａは本実施の形態における集積連結熱電変換素子チップ１００を上から見た上面図、図１Ｂは図１ＡのＸ１−Ｘ’１断面図、図１Ｃは図１ＡのＹ−Ｙ’断面図、図１Ｄは図１ＡのＸ２―Ｘ’２断面図である。
本発明の第１の実施形態例の集積連結熱電変換素子チップ１００は、第１の導電部材１ａ（図１中Ａ１の領域）と、第１の導電部材１ａとは異なるゼーベック係数を有する第２の導電部材２ａ（図１中Ｂ１の領域）とが複数個固定された第１の絶縁基板５ａと、第１の導電部材１ａ及び第２の導電部材２ａとは異なるゼーベック係数を有する第３の導電部材１ｂ（図１中Ａ２の領域）と、第１の導電部材１ａ、第２の導電部材２ａ、第３の導電部材１ｂとは異なるゼーベック係数を有する第４の導電部材２ｂ（図１中Ｂ２の領域）とが複数固定された第２の絶縁基板５ｂとを含む。また、第１の絶縁基板５ａに固定された第１の導電部材１aを、第２の絶縁基板５ｂに固定された第３の導電部材１ｂに接続する第１の導電性連結部材３ａ（図１中Ｃ１の領域）と、第１の絶縁基板５ａに固定された第３の導電部材１ｂと第２の絶縁基板５ｂに固定された第４の導電部材２ｂを接続する第２の導電性連結部材３ｂ（図１中Ｃ２の領域）と、チップ内にて発生した熱起電力を出力する出力端子６１、６２も含む。
【００１９】
第１の絶縁部材５ａには、第１の導電部材１ａ及び第２の導電部材２ａが交互に配置され、隣り合う導電部材同士はゼーベック係数が異なるように配置される。また、第２の絶縁部材５ｂにも第１の絶縁部材５ａと同様に、第３の導電部材１ｂと第４の導電部材２ｂが交互に配置される。そして、第１の絶縁部材５ａと第２の絶縁部材５ｂを向かい合わせ、対向する同じ位置にある第１の導電部材１ａと第３の導電部材１ｂを第１の導電性連結部材３ａによって接続する。また、向かい合う第２の導電部材２ａと第４の導電部材２ｂを第２の導電性連結部材３ｂによって接続する。このように、本発明の第１の実施の形態例においては、絶縁部材５ａ側の集積連結熱電変換素子と絶縁部材５ｂ側の集積連結熱電変換素子とが導電性連結部材３ａ、３ｂによって直接接続される。
【００２０】
また、図１Ｂ、Ｄに示すように、矢印Ｄ１方向においては、図１Ａ中上端側及び下端側においてのみ、第１の絶縁部材５ａに固定された隣り合う第１の導電部材１ａ及び第２の導電部材２ａが、接合導電部材４によって接続され、熱電変換素子が形成される。また、図１Ｄのように図１Ａ中上端側では、図１Ｂとは異なる列における隣り合う第１の導電部材１ａ及び第２の導電部材２ａが接合導電部材４によって接続される。なお本発明においては、熱電変換素子の導電部材が、対向する基板側の導電部材に導電性連結部材によって接続されたものを連結熱電変換素子と呼ぶことにする。すなわち、図１Ｄでは連結熱電変換素子７０ａが４つ並んだ状態となっている。
【００２１】
一方、図の矢印Ｄ２方向においては、図１Ｃに示すように、第１の絶縁部材５ａに固定された隣り合う第１の導電部材１ａ及び第２導電部材２ａが接合導電部材４によって接続され、複数の連結熱電変換素子が形成される。また第２の絶縁部材５ｂでは、第１の絶縁部材５ａ側において接合導電部材４によって接続されていない隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａに接続された、隣り合う第３の導電部材１ｂと第４の導電部材２ｂとが接合導電部材４によって接続され、Ｄ２方向における連結熱電変換素子同士を接続する。
【００２２】
このように本発明の第１の実施の形態においては、連結熱電変換素子同士が直列に接続された状態となっている。この直列接続の意味について図２を用いて説明する。図２の連結熱電変換素子１３ａ、１３ｂにおいて、第１の絶縁部材７ａ上にゼーベック係数Ｍ０の接合導電部材８を介して、ゼーベック係数Ｍα１の第１の導電部材９と、ゼーベック係数Ｍα２の第２の導電部材１０とが接続される。また、この第１の導電部材９にはゼーベック係数Ｍα３の第１の導電性連結部材１１を介して、ゼーベック係数Ｍα５の第３の導電部材１４に接続される。また第２の導電部材１０には、ゼーベック係数Ｍα４の第２の導電性連結部材１２を介して、ゼーベック係数Ｍα６の第４の導電性部材１５に接続される。
【００２３】
また、連結熱電変換素子１３ａ側の第４の導電部材１５と連結熱電変換素子１３ｂ側の第３の導電部材１４とが、接合導電部材８によって接続される。すなわち、異なるゼーベック係数を有する導電部材同士を接続することによって、連結熱電変換素子１３ａと１３ｂを接続する。このように接続すると、第１の絶縁部材７ａ側に温度Ｔ１の熱を与え、第２の絶縁部材７ｂ側に温度Ｔ２の熱を与えることによって発生する連結熱電変換素子１３ａ及び１３ｂの熱起電力の向きは電流路において同じ方向となる。これは電源を直列に接続した状態に相当し、本発明においてはこれを直列接続と呼ぶ。したがって図２においては図中矢印に示すように、各導電部材、接合部材、連結部材によって形成される櫛型の電流路を一方向に流れる。
【００２４】
なお、連結熱電変換素子としては、電流路上において同じ方向の熱起電力を発生させるものであればよく、第１の導電部材９と第３の導電部材１４とが同じゼーベック係数、同じ材料であっても構わない。また第２の導電部材１０と第４の導電部材１５とが同じゼーベック係数、同じ材料であってもよい。また同様に第１の導電性連結部材１１と第２の導電性連結部材１２とが同じゼーベック係数を有するか、同じ材料であってもよい。ただし、第３の導電部材１４と第４の導電部材１５のゼーベック係数は異なる。
【００２５】
例えば図３では、第１の絶縁部材７ａ上にゼーベック係数Ｍ０の第１の接合導電部材８を介して、ゼーベック係数Ｍα１の第１の導電部材９と、ゼーベック係数Ｍα２の第２の導電部材１０とが接続される。また、この第１の導電部材９はゼーベック係数Ｍα３の第１の導電性連結部材１１を介して、第２の絶縁部材５ｂ側のゼーベック係数Ｍα１の第１の導電部材９に接続される。また第１の絶縁部材５ａ側の第２の導電部材１０は、ゼーベック係数Ｍα３の第１の導電性連結部材１１を介して、第２の絶縁部材５ｂ側のゼーベック係数Ｍα２の第２の導電性部材１０に接続される。
【００２６】
以上の説明のように、本発明の第１の実施形態においては、各連結熱電変換素子内の異なるゼーベック係数を有する導電部材同士を接続することによって、連結熱電変換素子同士を接続する。したがって、図１Ｃにおいては、例えば連結熱電変換素子７０ｂと連結熱電変換素子７０ｃとに示すように、隣り合う連結熱電変換素子が直列に接続された状態となっている。
このように、本発明の第１の実施の形態例においては、チップ上の熱電変換素子が直列接続された状態とされており、電流は図１Ａの矢印Ｉ１に示すように出力端６１から出力端６２へチップ内を櫛形に流れる。
【００２７】
次に、図４を用いて本発明の第１の実施形態例における集積連結熱電変換素子チップ１００の製造方法の一例について説明する。まず、図４Ａのように極薄い耐熱プラスチックの基板２１上に、蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法（Chemical Vapor Development:化学蒸着法）等を用いて、アモルファスシリコン・ウエハを作成する。このアモルファスシリコン・ウエハは、用途に応じて数ミクロンメートルから五ミリメートルあるいは十数ミリメートルの一様な厚さのアモルファスシリコン（非晶質シリコン）からなる第１のシリコン層２０として形成される。
例えば、プラズマＣＶＤ法では、グロー放電により原料ガスのシラン(SiH4)、シランジシラン(SiH6)を分解し、アモルファスシリコン層を基板上に成長させて、上記のような一様の厚さのアモルファスシリコン・ウエハを作成する。
【００２８】
あるいは、アモルファスシリコン層にＣＷ（Continuous Wave：連続波）エキシマレーザー(波長308nm)を照射してアニーリング（熱なまし）処理をするか、または、ウエハ全体を熱電気炉に入れてアニーリング処理し、アモルファスシリコンよりも電子や正孔などのキャリア移動度がはるかに大きいポリシリコン(多結晶シリコン) ・ウエハを作成する。あるいは、シリコンを円柱状に結晶成長させたインゴットをスライスして単結晶シリコン・ウエハを作成する。（以下、こうしたアモルファスシリコン基材、ポリシリコン基材、単結晶シリコン基材の何れも「ウエハ」と略記する。）
【００２９】
このようにして作成したウエハ表面にフォトレジストを不図示の塗布機で薄く塗布し、このフォトレジストを塗布したウエハ上方に設けた不図示の露光装置（ステッパー）に第１の導電部材２２ａ及び第２の導電部材２３ａの領域を露光するマスクパターンをセットする。すなわち、図４Ａにおいて、Ａ１及びＢ１の領域のみ紫外光を透過するマスクを用いてレジストに露光を行う。１チップ分の露光後も露光ステージを上下方向及び左右方向に順次移動させて１チップ分ずつ露光を繰り返し、ウエハ全面を走査して露光する。この際、レジストの種類によっては焼きしめと呼ばれる軽い熱処理を行い、露光部分の反応を促進させる。なお、ここではレジストにネガレジストを用いた場合について示してある。
【００３０】
次に、ウエハ上のレジスト全面にマスクパターンを転写した後、未露光部分のみを現像液に溶解させ、ウエハを露出させる（現像）。この現像には、例えば強アルカリ性のＴＭＡＨ(Tetramethyl ammonium hydroxide：テトラメチル アンモニウム ヒドロオキサイド)が用いられ、現像機（デベロッパー）でウエハを回転しながらこの現像液を滴下することにより、現像が行われる。
【００３１】
次に、レジストが残されたウエハ全体を高温の酸化炉にいれ、「熱酸化法」を用いてウエハを二酸化シリコン(SiO2)に変成させる。これにより、現像によってウエハが露出した部分、すなわち図４ＡにおいてＡ１、Ｂ１の領域以外の部分が二酸化シリコン(SiO2)に変化する。
【００３２】
二酸化シリコンの形成後はウエハ上に残っているレジストを溶剤によって除去する。そして再びウエハ上にレジストを塗布して露光、現像をおこない、今度は領域Ａ１のみが露出し、それ以外の部分はレジストによって覆われた状態とする。
この領域Ａ１をＰ型半導体とする場合には、例えばイオン注入法によってボロン（Ｂ：ホウ素）の高エネルギーイオンビームをウエハ上のＡ１の領域に照射する。そして、この打ち込んだイオンによる格子欠陥をアニーリング処理によって再結晶化し、Ｐ型半導体を形成する。これによって第１の導電部材２２ａが領域Ａ上に形成される。このイオンを打ち込む際には、イオンがウエハ面に達する直前にエレクトロンシャワーを当ててイオンのプラス電荷を電子電荷で中和するようにする。
【００３３】
続いて、第１の導電部材２２ａの形成後はウエハ上に残ったレジストを除去し、再びレジストの塗布、露光、現像の工程を繰り返す。今度は図４Ａに示す領域Ｂ１が露出され、それ以外の部分はレジストによって覆われた状態とする。
領域Ｂ１をｎ型半導体とする場合には、同様にイオン注入法を用いて例えばリン（Ｐ）の高エネルギービームを照射する。そして、打ち込んだイオンによる格子欠陥をアニーリング処理によって再結晶化して、Ｎ型半導体に変化させる。これにより、領域Ｂ１に第２の導電部材２３ａが形成される。
【００３４】
次に、図４Ｂに示すように、第１の導電性連結部材２４ａ、第２の導電性連結部材２４ｂを薄膜プロセスによって第１の導電部材２２ａ及び第２の導電部材２３ａ上に形成する。まず、ウエハ上にポジレジスト２５を塗布して露光、現像を行い、第１の導電部材２２ａの領域のみを露出してそれ以外の部分はポジレジスト２５によって覆われた状態とする。そしてスクリーン印刷法によって、上記露出された第１の導電部材２２ａ上に金属ペースト（銅などの金属粉末、カラズフリット、樹脂、有機溶剤よりなる）を塗布して熱処理を行い、第１の導電部材２２ａ上に第１の導電性連結部材２４ａを形成する。
【００３５】
次にポジレジスト２５に対して再び露光、現像を行い、今度は第２の導電部材２３ａの領域のみが露出され、それ以外の領域はレジスト２５及び第１の導電性連結部材２４ａによって覆われた状態とする。そしてスクリーン印刷法によって、上記露出された第２の導電部材２３ａ上に金属ペーストを塗布して熱処理を行い、第２の導電部材２３ａ上に第２の導電性連結部材２４ｂを形成する。
なお、このレジストが高耐久性であり絶縁性が高い場合には、第１の導電性連結部材２４ａ及び第２の導電性連結部材２４ｂを電気的に保護する絶縁部材としてそのまま用いてもよい。もしくは、樹脂等を注入し、第１の接合導電部材２４が互いに絶縁された状態になるように形成することもできる。
【００３６】
また、金属ペーストの焼成温度が高く、レジストが耐えられない場合にはレーザＣＶＤ法等を用いて、露出した第１の導電部材２２ａ及び第２の導電部材２３ａ上に第１の導電性連結部材２４ａ及び第２の導電性連結部材２４ｂを選択的に形成する。
【００３７】
次に、図４Ｃに示すように、第１の接合導電部材２４ａと第２の接合導電部材２４ｂとレジスト２５の上に、蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等を用い、アモルファスシリコン、またはこのアモルファスシリコンを熱処理したポリシリコンからなる第２のシリコン層２６を形成する。
続いて、このシリコン層２６上にレジストを塗布して露光、現像を行い、第１接合導電部材２４ａ、第２接合導電部材２４ｂ上の領域Ａ２、Ｂ２のみレジストによって覆われ、それ以外の部分は露出された状態とする。そして、これを酸化炉に投入し、領域Ａ２、Ｂ２以外の部分を二酸化シリコンへと変化させる。
【００３８】
次に、シリコン層２６上にレジストを塗布して露光、現像を行いシリコン層２６内の領域Ａ２のみを露出させ、それ以外の部分はレジストによって覆われた状態とする。そして既述のイオン注入法によりボロン等を注入し、第２のシリコン層２６の領域Ａ２に第３の導電部材２２ｂを形成する。
また同様にしてシリコン層２６内の領域Ｂ２のみを露出させてそれ以外の部分をレジストによって覆い、領域Ｂにイオン注入法によりリン等を注入する。これにより、シリコン層２６内の領域Ｂ２には第４の導電部材２３ｂが形成される。
【００３９】
次に図４Ｄに示すように、隣り合う第１の導電部材２２ａと第２の導電部材２３ａ、及び隣り合う第３の導電部材２２ｂと第４の導電部材２３ｂを接合導電部材２７によって接続する。
まず、第２のシリコン層２６上にレジストを塗布して露光を行い、となり合う第３の導電部材２２ｂと第４の導電部材２３ｂの対、及びこの中心に位置する二酸化シリコンの領域を露出し、それ以外の部分はレジストによって覆われた状態とする。そしてこの露出された領域に、スクリーン印刷法によって、金属ペースト（銀や銅などの粉末、カラズフリット、樹脂、有機溶剤よりなる）を塗布(印刷)して熱処理することにより、第３の導電部材２２ｂと第４の導電部材２３ｂとを接続する。
例えば始めは銀ペーストを使いオーミックコンタクトにより接続し、その上に銅ペーストの印刷と熱処理を繰り返す。そして、この銅ペーストの印刷と熱処理を繰り返すことにより、隣り合う第３の導電部材２２ｂと第４の導電部材２３ｂとをオーミックコンタクトで接続した連結熱電変換素子を形成する。
【００４０】
また、第１のシリコン層２０側においては、まず基板２１を研磨機等で磨いて、ウエハの下面に第１の導電部材２２ａと第２の導電部材２３ａとが露出するようにする。そしてこの面にレジストを塗布して露光、現像を行う。これにより、第２のシリコン層２６側において接合導電部材２７によって覆われた二酸化シリコンの領域２８の下部に位置する、第１のシリコン層２０側の二酸化シリコンの領域２９がレジストによって覆われ、それ以外の部分は露出された状態とする。
【００４１】
この露出された領域に、上記と同様の方法にて金属ペーストを塗布して熱処理し、隣り合う第１の導電部材２２ａと第２の導電部材２３ａとを接続するための第２の接合導電部材２７を形成する。これにより、隣り合う連結熱電変換素子同士が直列に接続される。そして最後に、発生する起電力を外部回路へ出力するための出力端子を形成することにより薄膜状のチップを形成することができる。
【００４２】
このように、本発明の第１の実施の形態例においては、絶縁部材５ａに形成される導電部材と絶縁部材５ｂに形成される導電部材を接続する第１及び第２の導電性連結部材がフォトリソグラフィー、スクリーン印刷等の薄膜プロセス、ＩＣプロセスを用いて形成される。このため、従来のように一つ一つ半田付けしたり、金属リード線を接続したりする作業を必要とせずに、図１に示すような集積連結熱電変換素子チップ１００を一括して製造することが可能となる。また、このプロセスでは半田付けに比べてチップの厚みを薄くすることができ、薄膜状のチップを製造することが可能なため、電子機器等に搭載する場合の実装スペースを削減することができる。
【００４３】
なお、ここで挙げた例のみでなく、他にも蒸着、スパッタ、プラズマＣＶＤ法とエッチングを組み合わせる等、薄膜プロセス、ＩＣプロセスを用いることにより種々の方法を採ることができる。
また、遠距離間の温度差により発電を行う目的で、導電性連結部材に金属リード線を用い、第１のシリコン層２０と第２のシリコン層２６の間の距離を長くしたい場合もある。このような場合には、第１のシリコン層２０側に金属リード線を接続した後、金属リード線を第１のシリコン層２０の面に対して垂直方向にのばした状態で、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等にて硬化する。そして樹脂からはみ出たリード線の部分を切断し、樹脂上に第２のシリコン層２６を堆積させてもよい。
【００４４】
２．第１の変形例
図５は、上述した第１の実施形態例の変形例（以下、「第１の変形例」という。）における集積連結熱電変換素子チップ２００を表す概略構成図である。図５Ａは上面図であり、図５Ｂは図５ＡのＸ１−Ｘ’１断面図、図５Ｄは図５ＡのＸ２−Ｘ’２断面図である。また、図５Ｃは図５ＡのＹ−Ｙ’断面図である。なお、第１の実施の形態と対応する箇所については同一符号を付している。
【００４５】
第１の絶縁部材５ａのＡ１の領域には第１の導電部材１ａが形成され、Ｂ１の領域には第１の導電部材１ａとは異なるゼーベック係数を有する第２の導電部材２ａが形成される。また、これら第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａは交互に配置されており、隣り合う導電部材同士は第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａとの対となる。
【００４６】
また、第２の絶縁部材５ｂにも同様に第１の導電部材１ａ及び第２の導電部材２ａが配置される。そして第１の導電部材１ａと第３の導電部材１ｂとが第１の導電性連結部材３ａによって接続される。また、第２の導電部材２ａと第４の導電部材２ｂが第２の導電性連結部材３ｂによって接続される。
【００４７】
図５Ｂ、Ｄに示すように、第１の変形例のＤ１方向には、図５Ａの中の上端と下端においてのみ、絶縁部材５ａ側の隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａとが接合導電部材４によって接続される。また、図６Ｂのように図１Ａ中下端側では、図１Ｄとは異なる列における隣り合う第１の導電部材１ａ及び第２の導電部材２ａが接合導電部材４によって接続される。
一方、Ｄ２方向においては図５Ｃに示すように、第１の絶縁部材５ａ及び第２の絶縁部材５ｂ両方において、隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａ、及び第３の導電部材１ｂと第４の導電部材２ｂとが接合導電部材４によって接続されている。ただし、第２の絶縁部材５ｂでは、第１の絶縁部材５ａ側において接合導電部材４によって接続されていない隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａに接続された、隣り合う第３の導電部材１ｂと第４の導電部材２ｂとが接合導電部材４によって接続され、Ｄ２方向における連結熱電変換素子同士を接続する。
すなわち、この例においても連結熱電変換素子が直列に接続された状態となっている。
【００４８】
ただ、この第１の変形例においては、集積連結熱電変換素子チップ２００によって発生する起電力を外部に出力する出力端子が二組形成される。すなわち、出力端６３〜６４間においてはチップ内を矢印Ｉ２の方向に櫛型状に電流が流れる。また、同様に出力端６５〜６６間においては、チップ内を矢印Ｉ３の方向に櫛型状に電流が流れる。
【００４９】
また、この第１の変形例においても、第１の導電性連結部材３ａ、及び第２の導電性連結部材３ｂは、第１の実施の形態と同様に薄膜プロセス、ＩＣプロセス等によって形成することができる。このため第１の絶縁部材５ａ側の導電部材と第２の絶縁部材５ｂ側の導電部材とを半田や金属リード線によって一つずつ接続する手間を省くことができる。したがって、この第１の変形例のように、４つの出力端を有する構造であっても、同一ウエハ・基材内に集積連結熱電変換素子チップ２００を一括して製造することができる。
【００５０】
３.第２の実施の形態例
次に説明する本発明の第２の実施形態例は、熱電変換素子、連結熱電変換素子を並列接続することによって集積連結熱電変換素子チップを形成するものである。この本発明の第２の実施形態例に係る集積連結熱電変換素子チップについて、図６に基づいて説明する。
図６は第２の実施の形態における集積連結熱電変換素子チップ３００の構成を表す概略構成図である。図６Ａは上面図、図６Ｂは図６ＡにおけるＸ−Ｘ’断面図、そして図６Ｃは図６ＡにおけるＹ−Ｙ’断面図を表している。
図６Ａに示すように、本発明の第２の実施形態例においては、第１の絶縁部材５ａのＡ１の領域に第１の導電部材１ａが形成され、Ｂ１の領域には第１の導電材料１ａとはゼーベック係数の異なる第２の導電部材２ａが形成される。すなわち、図６Ａに示すＤ２方向には同じゼーベック係数を有する導電部材同士が配置され、Ｄ１方向には、第１の導電部材１ａの列と第２の導電部材２ａの列が交互に配置される。
【００５１】
また第２の絶縁部材５ｂにおいても、Ａ２の領域に第３の導電部材１ｂが形成され、Ｂ２の領域に第４の導電部材２ｂが形成される。そして同様に第３の導電部材１ｂと第４の導電部材２ｂの列が交互に配置される。そして図６Ｂ、Ｃに示すように、第１の導電部材１ａと第３の導電部材１ｂとが第１の導電性連結部材３ａ（Ｃ１の領域）によって接続され、第２の導電部材２ａと第４の導電部材２ｂと第２の導電性連結部材３ｂ（Ｃ２の領域）によって接続される。
【００５２】
また図６Ｃに示すように、第２の絶縁部材５ｂにおいてＤ２方向に配列された列ｍ１〜ｍ８の同じゼーベック係数を有する導電部材同士は、第２の接合導電部材４ｂによって、その全てが接続される。また図６Ｂに示すように、Ｄ１方向においては第１の絶縁部材５ａ側に配置された隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａとが第１の接合導電部材４ａによって接続され、連結熱電変換素子が形成される。またこの第１の接合導電部材４ａと第２の接合導電部材４ｂは同じ材料であってもよい。
【００５３】
すなわち、列Ｌ１〜Ｌ４における連結熱電変換素子は、第２の接合導電部材４ｂにより、同じゼーベック係数を有する導電部材、第３の導電部材１ｂ同士、第４の導電部材２ｂ同士が接合される。これを本発明においては連結熱電変換素子の並列接続とする。したがってこの場合には、図６Ｃの矢印に示すように、各連結熱電変換素子からの電流が第２の接合導電部材４ｂにおいて合流し、複数の電源をいわゆる並列接続した状態に相当する。
なお、図６Ａに示す本発明の第２の実施形態例においては、例えば列Ｌ１〜列Ｌ４まで連結熱電変換素子を４列配置する例としてある。また出力端６１、６２は列ｍ１、列ｍ８において配置される第２の接合導電部材４ｂを延長したものを用いてもよく、または新たに導電部材を形成してもよい。
【００５４】
また、本発明の第２の実施形態例においては、裏側の第２の絶縁部材５ｂ側に第３の接合導電部材４１〜４４が配置されている。なお、この第３の接合導電部材４１〜４４は第１の接合導電部材４ａ、第２の接合導電部材４ｂと同じ材料であってよい。図６Ａにおいては説明のため、第２の絶縁部材５ｂ側に配置されるこの第３の接合導電部材を図示してある。
第３の接合導電部材４１は、列ｍ２、ｍ４、ｍ６、ｍ８における第４の導電部材２ｂ同士を接続する第２の接合導電部材４ｂを接続する。なお、列ｍ３、ｍ５、ｍ７において第１の導電部材１ａを接続する第２の接合導電部材４ｂには接続されない。したがって、例えば接続させない列における第２の接合導電部材４ｂを絶縁材料等によって被覆した後、第３の接合導電部材４１をスクリーン印刷法やスパッタ、蒸着、プラズマＣＶＤ等の薄膜プロセスによって形成する。なお、第２の接合導電部材と第３の接合導電部材は同じ材料を用いてもかまわない。
【００５５】
また、第３の接合導電部材４２は、列ｍ１、ｍ３、ｍ５、ｍ７における第３の導電部材１ｂ同士を接続する第２の接合導電部材４ｂに接続され、列ｍ２、ｍ４、ｍ６、ｍ８における第４の導電部材２ｂ同士を接続する第２の接合導電部材４ｂには接続されない。
同様に第３の接合導電部材４３は、列ｍ２、ｍ４、ｍ６、ｍ８における第４の導電部材２ｂを接続する第２の接合導電部材４ｂに接続され、列ｍ１、ｍ３、ｍ５、ｍ７における第３の導電部材１ｂを接続する第２の接合導電部材４ｂには接続されない。
同じく、第４の接合導電部材４４は、列ｍ１、ｍ３、ｍ５、ｍ７における第３の導電部材同士１ｂを接続する第２の接合導電部材４ｂに接続され、列ｍ２、ｍ４、ｍ６、ｍ８における第４の導電部材２ｂを接続する第２の接合導電部材４ｂには接続されない。
【００５６】
したがって、第３の接合導電部材４１、４３によって列ｍ２、ｍ４、ｍ６、ｍ８における全ての第４の導電部材２ｂが接続され、第３の接合導電部材４２、４４によって列ｍ１、ｍ３、ｍ５、ｍ７における全ての第３の導電部材１ｂが接続された状態となる。
すなわち、列Ｌ１における連結熱電変換素子の第３の導電部材１ｂと、列Ｌ２における連結熱電変換素子の第３の導電部材１ｂと、列Ｌ３における連結熱電変換素子の第３の導電部材１ｂと、列Ｌ４おける連結熱電変換素子の第３の導電部材１ｂとが、第３の接合導電部材４２、４４によって並列に接続される。
また同様に、列Ｌ１における連結熱電変換素子の第４の導電部材２ｂ、列Ｌ２における連結熱電変換素子の第４の導電部材２ｂ、列Ｌ３における連結熱電変換素子の第４の導電部材２ｂと、列Ｌ４における連結熱電変換素子の第４の導電部材２ｂとが、第３の接合導電部材４１、４３によって並列に接続される。
【００５７】
このように、本発明の第２の実施形態例においては、集積連結熱電変換素子チップ３００内の連結熱電変換素子全てが並列に接続される。したがって、集積連結熱電変換素子チップ３００内の接合導電部材が一部切断されたとしても、出力端子６１、６２からの出力がゼロとなり、完全に停止してしまうのを防ぐことができる。
また、集積連結熱電変換素子チップ内の接合導電部材等が一部切断などの損傷の無い場合には、本発明の前記第１の実施形態例と第２の実施形態例の夫々について、インピーダンス整合（電気回路理論により公知の負荷回路への供給電力最大の条件）する様に設定した負荷回路への供給電力を比べると、共に供給電力は等しくなることが知られている。
このため第２の実施形態例によれば、折り曲げや衝撃等に強く、熱電変換素子チップ内の一部切断などの損傷に対して供給電力の低下を最小限に止め、耐久性の高い集積連結熱電変換素子チップを提供することが可能となる。
【００５８】
また、本発明の第２の実施形態例においても、第１の導電性連結部材３ａ及び第２の導電性連結部材３ｂは、スクリーン印刷法やスパッタ等の薄膜プロセス、半導体プロセス等によって形成される。したがって、第１の絶縁部材５ａ側の導電部材と第２の絶縁部材５ｂ側の導電部材とを、従来のように半田や金属リード線で一つずつ接続する作業を省くことができ、集積連結熱電変換素子チップ３００を一括して製造することができる。
【００５９】
４．第２の変形例
図７は、本発明の第２の実施形態例の変形例（以下、「第２の変形例」という。）における熱電変換素子４００を表す概略構成図である。図７Ａは上面図、図７Ｂは図７ＡにおけるＸ−Ｘ’断面図、図７Ｃは図７ＡにおけるＹ−Ｙ’断面図を表す。なお、図６と対応する部位には同符号を付し、重複した説明を避ける。
【００６０】
図７に示す第２の変形例においても、第１の絶縁部材５ａのＡ１の領域に第１の導電部材１ａが形成され、Ｂ１の領域には第１の導電材料１ａとはゼーベック係数の異なる第２の導電部材２ａが形成される。すなわち、Ｄ２方向には同じゼーベック係数を有する導電部材同士が配置され、Ｄ１方向には、第１の導電部材１ａの列と第２の導電部材２ａの列とが交互に配置される。
【００６１】
また、第２の絶縁部材５ｂにおいても、第１の絶縁部材５ａと同様に、Ａ２の領域には第３の導電部材１ｂが、Ｂ２の領域には第４の導電部材２ｂが配置され、Ｄ１方向には、第３の導電部材１ｂの列と第４の導電部材２ｂの列とが交互に配置される。そして図７Ｂ、Ｃに示すように第１の導電部材１ａと第３の導電部材１ｂとが第１の導電性連結部材３ａ（Ｃ１の領域）によって接続され、第２の導電部材２ａと第４の導電部材２ｂとが第２の導電性連結部材３ｂ（Ｃ２の領域）によって接続される。
また図７Ｃに示すように、Ｄ１方向においては第１の絶縁部材５ａ側に配置された隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａとが第１の接合導電部材４ａによって接続され、列Ｌ１〜列Ｌ４まで連結熱電変換素子が４列に配置された例としてある。
【００６２】
また、図７Ｃに示すように、第２の絶縁部材５ｂにおいてＤ２方向に配列された列ｍ１〜ｍ８の同じゼーベック係数を有する導電部材同士は、第２の接合導電部材４ｂによってそれぞれ全てが接続される。すなわち、列Ｌ１における連結熱電変換素子同士、列Ｌ２における連結熱電変換素子同士、列Ｌ３における連結熱電変換素子同士、列Ｌ４における連結熱電変換素子同士はそれぞれ並列に接続されている。また、この第１の接合導電部材４ａ、４ｂは同じ材料であってよい。そして出力端６０１〜６０４がそれぞれ列ｍ１、ｍ４、ｍ６、ｍ８に設けられる。この出力端は、列ｍ１、ｍ４、ｍ６、ｍ８において、第２の絶縁部材５ｂ側に配置される第２の接合導電部材４ｂを延長したものを用いてもよいし、新たに導電部材を接合してもよい。
【００６３】
また、第２の変形例においては、第２の絶縁部材５ｂの裏側に第３の接合導電部材４０１〜４０８が配置される。
第３の接合導電部材４０２、４０４は、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ１に配置される第２の接合導電部材４ｂと、列ｍ３に配置される第２の接合導電部材４ｂに接続される。また、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ２に配置され、列ｍ２における第４の導電部材２ｂ同士を接続する第２の接合導電部材４ｂには接続されない。
【００６４】
また、第３の接合導電部材４０１、４０３は、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ２に配置される第２の接合導電部材４ｂと、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ４に配置される第２の接合導電部材４ｂとを接続する。この第３の接合導電部材４０１、４０３は、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ３に配置される第２の接合導電部材４ｂには接続されない。
この接続により、列Ｌ１に配置される連結熱電変換素子と列Ｌ２に配置される連結熱電変換素子とが並列に接続され、これらの熱電変換素子によって発生した熱起電力が出力端６０１、６０２より出力される。
【００６５】
また、第３の接合導電部材４０５、４０７は、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ６に配置される第２の接合導電部材４ｂと、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ７に配置される第２の接合導電部材４ｂに接続される。また、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ６に配置され、列ｍ６における第４の導電部材２ｂ同士を接続する第２の接合導電部材４ｂには接続されない。
【００６６】
また、第３の接合導電部材４０６、４０８は、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ５に配置される第２の接合導電部材４ｂと、列ｍ７に配置される第２の接合導電部材４ｂとを接続する。なお、この第３の接合導電部材４０６、４０８は、第２の絶縁部材５ｂ側の列ｍ６に配置される第２の接合導電部材４ｂには接続されない。
この接続により、列Ｌ３に配置される熱電変換素子と列Ｌ４に配置される熱電変換素子が並列に接続されることになり、これらの熱電変換素子によって発生した熱起電力が出力端６０３、６０４より出力される。
【００６７】
このように、第２の変形例においても、全ての連結熱電変換素子が並列に接続しているため、導電部材や接合導電部材に切断が生じても、集積連結熱電変換素子チップ全体の発電機能が完全に停止してしまうのを防ぐことができる。
また、この第２の変形例においても、第１の導電性連結部材３ａ、第２の導電性連結部材３ｂは、スクリーン印刷法やスパッタ等の薄膜プロセス、集積半導体プロセス等によって形成される。したがって、第１の絶縁部材５ａ側の導電部材と第２の絶縁部材５ｂ側の導電部材とを、従来のように半田や金属リード線で一つずつ接続する作業を省くことができる。
更に、薄膜プロセス、集積半導体プロセスによって製造することができるため、本変形例のように複数対の出力端を有する集積連結熱電変換素子チップであっても、同一ウエハ内に一括して製造することが可能である。
【００６８】
５．第３の実施の形態例
図８は、第３の実施の形態における集積連結熱電変換素子チップ５００の構成を示す概略構成図である。図８Ａは集積連結熱電変換素子チップ５００の絶縁部材５ａ側から見た上面図、図８Ｂは図８ＡにおけるＸ−Ｘ’断面図、図８Ｃは図８ＡにおけるＹ−Ｙ’断面図である。
【００６９】
第１の絶縁部材５ａのＤ２方向の第ｍ１、ｍ３、ｍ５、ｍ７列には、第１の導電部材１ａと、第１の導電部材１ａとはゼーベック係数の異なる第２の導電部材２ａとが２つずつ交互に配置されている。また、同じくＤ２方向の第ｍ２、ｍ４、ｍ６、ｍ８列にも、第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａとが２個ずつ交互に配置されるが、Ｄ１方向に隣り合う導電部材とは異なるゼーベック係数を有する導電部材が配置されている。
また第２の絶縁部材５ｂにおいても同様に第３の導電部材１ｂと第４の導電部材２ｂが２つずつ交互に配置される。そして図８Ｂ、８Ｃに示すように第１の導電部材１ａと第３の導電部材１ｂとが第１の導電性連結部材３ａによって接続される。また第２の導電部材２ａと第４の導電部材２ｂが第２の導電性連結部材３ｂによって接続される。
【００７０】
また、図８Ｂに示すように第１の絶縁部材５ａのＤ１方向においては、隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａが第１の接合導電部材４１ａによって接続され、列Ｌ１〜Ｌ４に複数の連結熱電変換素子がそれぞれ形成されるようになっている。
また、図８ｃに示すようにＤ２方向では、第２の絶縁部材５ｂ側において隣り合う第３の導電部材１ｂ同士と隣り合う第４の導電部材２ｂ同士とが第２の接合導電部材４１ｂによって接続される。なお図８Ａにおいて第１の接合導電部材４１ａは、説明の都合上その領域を小さく表示してある。
【００７１】
すなわち、本発明の第３の実施形態例においては、二つの連結熱電変換素子が第２の絶縁部材５ｂ側の第２の接合導電部材４１ｂによって並列に接続された二並列Πユニット７１ａと、二並列Πユニット７１ａに対して第１の導電部材１と第２の導電部材２の配置が左右反転された二並列Πユニット７１ｂとが、第Ｌ１列から第Ｌ４列まで複数接続されることになる。また、出力端子６１１、６１２は、列ｍ１、ｍ８における第２の接合導電部材４１ｂを延長して形成するか、もしくはこれに新たに導電部材を接続することによって形成される。
【００７２】
図８Ａに示すように、Ｄ２方向に対しては二並列Πユニット７１ａと７１ｂとが交互に配置される。またこの二並列Πユニット７１ａと７１ｂは、第１の接合導電部材４１ａと第２の接合導電部材４１ｂによって一箇所ずつ接続される。
またＤ１方向においては領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３においてのみ、隣り合う二並列Πユニット７１ａが第２の接合導電部材４ｂによって、第２の絶縁部材５ｂ側から接続される。すなわち、第４の導電部材２ｂと第３の導電部材１ｂとを接続することにより、２つの二並列Πユニット７１ａが直列に接続された状態となっている。
【００７３】
したがって、第１の絶縁部材５ａ側の熱電変換素子内において、例えば第１の導電部材１ａから第２の導電部材２ａに向かって電流が流れる場合には、矢印Ｉ７、Ｉ８に示す列ｍ１、ｍ２の電流路間を行き交うように電流が流れる。そして領域Ｓ１における直列接続により列Ｌ２へと電流が流れ、今度は列Ｌ２における二並列Πユニットを逆方向に流れていく。
【００７４】
このように、本発明の第３の実施形態例では、熱電変換素子の直列接続と並列接続とが混成している。すなわち、集積連結熱電変換素子チップ５００においても、並列接続を内部に含むため、チップ内の一部に断線が生じたとしても、出力端６１１、６１２からの出力が完全に停止してしまう危険を抑制することができる。
また、集積連結熱電変換素子チップ内の接合導電部材等が一部切断などの損傷の無い場合には、熱電変換素子の直列接続と並列接続とが混成していても、インピーダンス整合する様に設定した負荷回路への供給電力は、直列接続だけの場合と並列接続だけの場合と直列接続と並列接続とが混成する場合の全てが互いに等しくなることが電気回路理論により知られている。
このため、第３の実施形態における熱伝変換素子チップは、折り曲げや衝撃に強く、熱電変換素子チップ内の一部切断などの損傷に対して供給電力の低下を最小限に止め、長期間の使用を実現できる。
【００７５】
また、第３の実施形態例においても、第１の導電性連結部材３ａ、第２の導電性連結部材３ｂはスクリーン印刷法やスパッタ、蒸着等の薄膜プロセスによって形成することができる。このため、第１の絶縁部材５a側の導電部材と第２の絶縁部材５ｂ側の導電部材を半田や金属リード線によって一つずつ接続する手間を省くことができる。したがって、第１の実施形態と同様、シリコンウエハの形成からチップの完成までＩＣプロセスによる製造が可能であり、集積連結熱電変換素子チップ５００を一括して生産することができる。
【００７６】
６．第３の変形例
図９は、本発明の第３の実施形態例の変形例（以下、「第３の変形例」という。）における集積連結熱電変換素子チップ６００の構造を表す概略構成図である。図９Ａは第１の絶縁部材５a側からみた上面図である。また、図９Ｂは図９ＡにおけるＸ−Ｘ’断面図、９Ｃは図９ＡにおけるＹ−Ｙ’断面図を示している。
この第３の変形例においても、Ｄ２方向には、第１の導電部材１ａと、第１の導電部材１ａとはゼーベック係数の異なる第２の導電部材２ａが、２個ずつ交互に配置されている。ただし、第３の変形例でも、Ｄ１方向においてはゼーベック係数の等しい導電部材が隣り合わないように配置される。
【００７７】
また、第２の絶縁部材５ｂ側においても、第１の絶縁部材５ａ側と同様に、第３の導電部材１ｂと第４の導電部材２ｂが２つずつ交互に配置され、Ｄ１方向においてはゼーベック係数の等しい導電部材が隣り合わないように配置される。そして図９Ｂ、Ｃに示すように、第１の導電部材１ａと第３の導電部材１ｂが第１の導電性連結部材３ａによって接続される。また、第２の導電部材２ａと第４の導電部材２ｂが第２の導電性連結部材３ｂによって接続される。
【００７８】
また、図９Ｂに示すように、第１の絶縁部材５ａ側の上面において、Ｄ１方向に隣り合う第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａが第１の接合導電部材４１ａによって接続され、列Ｌ１〜Ｌ４に複数の連結熱電変換素子がそれぞれ形成される。そして、第２の絶縁部材５ｂ側の下面では図９Ｃに示すように、Ｄ２方向において隣り合う第３の導電部材１ｂの対と、隣り合う第４の導電部材２ｂの対とが第２の接合導電部材４１ｂによって接続され、二つの連結熱電変換素子が並列に接続された二並列Πユニット７１ａ、７１ｂがＤ２方向に交互に形成される。なお、第１の接合導電部材４１ａと第２の接合導電部材４１ｂは同じ材料を用いて構わない。この二並列Πユニット７１ａと７１ｂは、第１の導電部材１ａと第２の導電部材２ａの配置が左右逆とされており、Ｄ１方向において第１の接合導電部材４１ａを流れる電流の向きが左右逆となる。
【００７９】
この二並列Πユニット７１ａと７１ｂは、第１の絶縁部材５ａ側と第２の絶縁部材５ｂ側とにおいて、隣り合う導電部材を一箇所ずつ接続する。また、この第３の変形例においては出力端６１３、６１４、６１５、６１６がそれぞれ第ｍ１列、第ｍ４列、第ｍ５列、第ｍ８列に形成され、第２の絶縁部材５ｂ側の第２の接合導電部材４１ｂに接続される。もしくはこの第２の接合導電部材４１ｂを延長したものを出力端６１３、６１４、６１５、６１６に用いてもよい。
このため、第３の変形例では、領域Ｓ４、Ｓ５においてのみ隣り合う二並列Πユニットが直列接続される。出力端子６１３からの電流は列Ｌ１における二並列Πユニットを紙面上下向きに、列ｍ１、ｍ２間を交差しながら流れ、領域Ｓ１における直列接続によって列Ｌ２における二並列Πユニットへと流れる。そして列Ｌ２を紙面上の下側から上側へと流れ、出力端６１４へと向かう。
同様に、出力端６１５、６１６間においても、出力端６１５からの電流は列Ｌ３における二並列パイユニットを紙面の上側から下側に流れ、領域Ｓ５の直列接続によって列Ｌ４側へと流れる。そして列Ｌ４側の並列Πユニットを今度は紙面の下側から上側へと流れ、出力端６１６へと向かう。
【００８０】
上述したように、第３の変形例においては、一つの集積連結熱電変換素子チップ内に複数の出力端の対が形成されている。この第３の変形例においても、第１の絶縁部材５ａ側に形成される導電部材と第２の絶縁部材５ｂ側に形成される導電部材とを接続する第１の導電性連結部材３ａ及び第２の導電性連結部材３ｂを薄膜プロセスによって形成することができる。したがって第１の絶縁部材５ａ側の導電部材と第２の絶縁部材５ｂ側の導電部材とを半田や金属リード線によって接続する作業を必要としない。
また、これにより集積連結熱電変換素子チップの製造工程のほぼ全てをバッチプロセスによって賄うことが可能なため、大量生産がより容易となり、熱電変換素子による発電の普及、汎用化をより進行させることができる。
【００８１】
さらに、第３の変形例においても、並列接続された連結熱電変換素子がチップ内に混成しているため、一部の導電部材や接合導電部材が切断されたとしても、チップ全体の発電機能が停止してしまうのを防ぐことができる。
また、集積連結熱電変換素子チップ内の接合導電部材等が一部切断などの損傷の無い場合には、前記第３の実施形態と同じく第３の変形例においても、インピーダンス整合する様に設定した負荷回路への供給電力は、直列接続だけの場合と並列接続だけの場合と直列接続と並列接続とが混成する場合の全てが互いに等しくなることが電気回路理論により知られている。
このため、第３の変形例における熱伝変換素子チップは、折り曲げや衝撃に強く、熱電変換素子チップ内の一部切断などの損傷に対して供給電力の低下を最小限に止め、長期間の使用を実現できる。
【００８２】
７．第４の実施の形態例
以上、本発明の第１〜第３の実施形態例とそれらの変形例（第１〜第３の変形例）について説明したが、本発明の集積連結熱電変換素子チップ同士を直列、並列もしくは直列と並列を混成して複数接続しモジュール化することも可能である。特に、本発明においては、既述のようにＩＣプロセスによって集積連結熱電変換素子チップを製造することができる。したがって、初めから複数の集積連結熱電変換素子チップが直列または並列に接続されたモジュールを同一ウエハ内に一括して製造することが可能である。
【００８３】
すなわち、同一ウエハ内に形成された複数の集積連結熱電変換素子チップにおいて、隣り合う集積連結熱電変換素子チップにおける出力端同士を接続する接合導電部材を形成するステップを追加すればよい。もちろんこのステップは蒸着やスパッタ等の薄膜プロセス、ＩＣプロセスによって容易に達成することができる。これにより、本発明による集積連結熱電変換素子チップをモジュール化した場合においても同様に、一括して製造できる。また、一つのウエハ内に形成する集積連結熱電変換素子チップの数を増やせば、一つのウエハ、基材において複数のモジュールを同時に形成することも当然のことながら可能である。
【００８４】
以下、本発明の第４の実施形態例における集積連結熱電変換モジュールの構成について説明する。本発明の第４の実施の形態例は、複数の集積連結熱電変換素子チップの出力端同士を接合導電部材により接続する。またさらに、集積連結熱電変換素子チップ同士を直列と並列を混成して接続する構成とするものである。
【００８５】
図１０は、本発明の第４の実施形態例に係る集積連結熱電変換モジュール７００を示す構成図である。本実施の形態例においてＤ１方向には、７個（任意の個数のチップでも良い）の集積連結熱電変換素子チップ７０１の接続端同士が接合導電部材７０２によって接続されている。そしてこの７個の集積連結熱電変換素子チップが接続されたセットがＤ２方向に例えば７セット（任意のセット数でよい）並べた構成とされる。
【００８６】
またＤ２方向では、図１０上の左端の集積連結熱電変換素子チップの左側の各出力端が接合導電部材７０３によって接続される。一方、右端の集積連結熱電変換素子チップの右側の各出力端同士も接合導電部材７０４によって接続される。すなわち、Ｄ１方向にそれぞれ７個の集積連結熱電変換素子チップが直列接続された７個のセットが、並列に接続された状態となっている。
出力端７０５、７０６は接合導電部材７０３、７０４を延伸したものでもよく、また新たに接合導電部材を接続してもよい。
【００８７】
また、接合導電部材７０２、７０３、７０４は蒸着やスパッタ、ＣＶＤ等にて形成することがきる。これらの接合導電部材は集積連結熱電変換素子チップ７０１の出力端と同じ材料でもよく、この場合には熱電変換素子チップの出力端を形成するステップにおいて同時に接合導電部材７０２、７０３、７０４を形成することもできる。
【００８８】
したがって、本実施の形態例における集積連結熱電変換モジュールにおいても薄膜プロセスやＩＣプロセスによって形成することが可能であり、ウエハサイズの許す限り一括して複数の集積連結熱電変換モジュールを製造することができる。また、集積連結熱電変換モジュールを構成する集積連結熱電変換素子チップに本発明の第２または第３の実施形態例のものを用いる場合には、並列接続された連結熱電変換素子がチップ内に混成しているため、一部の導電部材や接合導電部材が切断されたとしても、チップ全体の発電機能が停止してしまうのを防ぐことができる。また本実施の形態例においてはこれら集積連結熱電変換素子チップが並列に接続されてもいるので、接合導電部材７０３や７０４の一部が断線しても発電機能が完全に停止することはない。
【００８９】
また、より規模の大きいモジュールを製造する時には、図１１に示すようにモジュール同士をさらに接続すればよい。図１１は大規模集積連結熱電変換モジュール７１０の構成を示す上面図である。図１１においては、集積連結熱電変換モジュール７１１をＤ１方向に３個（数を制限するものではなく任意でよい）、Ｄ２方向に３個（任意でよい）並べた
例を示してある。また、大規模集積連結熱電変換モジュール７１１には、図１０に示した集積連結熱電変換モジュール７００を用いることができる。
【００９０】
Ｄ１方向には、隣り合う集積連結熱電変換モジュールの出力端同士が接合導電部材７１２によって接続され、３つの集積連結熱電変換モジュールが直列接続される。
またＤ２方向では、図１１上の左端の集積連結熱電変換モジュールの左側の各出力端が接合導電部材７１３によって並列に接続される。同様に、右端の集積連結熱電変換モジュールの右側の各出力端も接合導電部材７１４によって並列に接続される。これによって、Ｄ１方向にそれぞれ３個の集積連結熱電変換モジュールが直列接続された３個のセットが並列に接続された状態となっている。
【００９１】
また、出力端７１４、７１５は、集積連結熱電変換モジュール７１１の出力端を延伸したものでもよいし、あらたに接続してもよい。また接合導電部材７１２、７１３は同じ材料であってもよい。
接合導電部材７１２、７１３を蒸着やスパッタ、ＣＶＤ等の薄膜プロセスによって形成することにより、この大規模集積連結熱電変換モジュール７１０も一括して製造することが可能である。ただし、ウエハサイズや製造能力に限りがある場合には個々の集積連結熱電変換モジュールを既知の各種接続手法により接続してよい。
【００９２】
また、集積連結熱電変換モジュール７１１を構成する集積連結熱電変換素子チップに本発明の第２または第３の実施形態例のものを用いる場合には、並列接続された連結熱電変換素子がチップ内に混成しており、一部の導電部材や接合導電部材が切断されたとしても、チップ全体の発電機能が停止してしまうのを防ぐことができる。また、大規模集積連結熱電変換モジュール７１０においては集積連結熱電変換モジュール同士が並列に接続されてもいるので、接合導電部材７１２や７１３の一部が断線しても発電機能が完全に停止することはない。
【００９３】
さらに、より大規模な発電を行う際には図１２に示すようにパネル状またはシート状とすればよい。図１２は集積連結熱電変換パネル７２０の概略構成を示す上面図である。
図１２においては、大規模集積連結熱電変換モジュール７２１をＤ１方向に３個（数は任意でよい）、Ｄ２方向にも３個（数は任意でよい）並べた構成としてある。Ｄ１方向においては、となりあう大規模集積連結熱電変換モジュールの出力端を接合導電部材７２２によって直列接続される。また、Ｄ２方向においては図１２上左端の大規模集積連結熱電変換モジュールの左側の出力端同士が導電部材７２３によって接続される。また、図１２上右端においても、大規模集積連結熱電変換モジュールの出力端が接合導電部材７２３によって接続される。すなわち、Ｄ１方向に３つの大規模集積連結熱電変換モジュールが直列に接続された３セットが接合導電部材７２３によって並列に接続される。
また、出力端７２４、７２５は大規模集積連結熱電変換モジュールの出力端を延伸したものでもよく、新たに導電部材を接続してもよい。また接合導電部材７２２、７２３は同じ材料であってもよい。
【００９４】
接合導電部材７２２、７２３を薄膜プロセス等によって形成することにより集積連結熱電変換パネル７２０も一つのウエハ、基材上に一括製造することが可能である。ただし、ウエハ、基材のサイズや製造能力に限りがある場合には個々の大規模集積連結熱電変換モジュールを既知の各種接続方法により接続してもかまわない。
【００９５】
また、集積連結熱電変換パネル７２０を構成する集積連結熱電変換素子チップに本発明の第２または第３の実施形態例のものを用いる場合には、並列接続された連結熱電変換素子がチップ内に混成しており、一部の導電部材や接合導電部材が切断されたとしても、チップ全体の発電機能が停止してしまうのを防ぐことができる。また集積連結熱電変換パネルにおいても大規模集積連結熱電変換モジュール同士が並列に接続されているので、接合導電部材７２２や７２４の一部が断線しても発電機能が完全に停止するのを防ぐことができる。
【００９６】
ところで、このように複数の集積連結熱電変換素子チップを接続する場合には、その接続される部分以外の領域においては互いに絶縁されている方が好ましい。したがって、集積連結熱電変換素子チップにおける熱電変換素子の露出面には、例えば表面に薄くアルマイト加工等により電気的絶縁性を持たせたアルミ板等の薄い熱伝導性の高い接合部材を接合するのがよい。この場合には、この接合部材に覆われた各熱電変換素子が短時間で同じ温度となるようにすることもできる。もちろん、集積連結熱電変換素子チップ単独においてもこのような絶縁性を持たせることは好ましい。
【００９７】
また、この集積連結熱電変換パネル同士をさらに直列接続または並列接続、もしくは直列と並列を混成して接続し、集積連結熱電変換システムを構成することもできる。また二つ以上の集積連結熱電変換素子チップを直列に接続して作成した回路システムを、熱エネルギー転送用として用いる場合、このシステムに外部回路からの電流供給源として下記の３つの方式を採用することができる。
【００９８】
第１の方式は、外部回路の電源を使用する方式である。第２の方式は、構築したシステムにより生成した電力を自分自身の電源として利用するか、又は、このシステムとは独立の一つ以上の別のシステムを構築して、これらのシステムにより生成した電力を電源として使用する方式である。前者の場合は、物理的には温度差利用のゼーベック起電力によって流れる電流が、ペルチェ効果により高温部で吸熱作用をし、かつ低温部で発熱作用するので、導体内自由電子による電子的な熱エネルギーの転送が起こり、回路導体内の熱伝導以外の熱伝達が促進されることになる。また、後者の場合は、全体として実質的な外部電力を使わずに、温度差熱エネルギーのみを利用した自己駆動型熱転送システムを構築したことに相当する。
【００９９】
また、第３の方式は、外部回路の電源として、構築したシステムにより生成した電力か、又は、このシステムとは独立の一つ以上の別のシステムを構築して、これらのシステムにより生成した電力とを併用して使用する方式である。つまり、外部回路の電源として構築したシステムにより生成した電力を用いるということは、温度差利用のゼーベック起電力を外部回路の電源に返すことによって自動的省エネルギー化システムを構築したことに相当する。また、このシステムとは独立の一つ以上の別のシステムを構築して、これらのシステムにより生成した電力とを併用して使用する方式は、温度差熱エネルギー利用の起電力を積極的に用いた外部電力省エネルギー化システムとなり、この側面を最大限に生かした状態として自己駆動型熱転送システムが実現される。
【０１００】
以上、本発明による集積連結熱電変換素子チップの製造方法及び集積連結熱電変換素子チップ、集積連結熱電変換モジュール、並びに集積連結熱電変換パネルについて説明したが、本発明は上記実施の形態にとらわれることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、なお考えられる種々の形態を含むものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０１】
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，９，１０，１４，１５，２２，２３，３３，３４、Ａ８０２，Ｂ８０２，Ａ８０３，Ｂ８０３・・・導電部材、３ａ，３ｂ，１１，１２・・・導電性連結部材、４，４ａ，４ｂ，８，１１，１８，１９，２４，２７，３２，３５，３６，３７，４１，４１ａ，４１ｂ，４２，４３，４４，４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６，４０７，４０８，７０２，７０３，７０４，７１２，７１３，７２２，７２３，ｄ８０２，ｄ８０３・・・接合導電部材、５ａ，５ｂ,７ａ，７ｂ，２０，２６，３１ａ，３１ｂ・・・絶縁部材、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，８０２，８０３・・・熱電変換素子、２１・・・基板、２５・・・レジスト、２８，２９・・・二酸化シリコンの領域、６１，６２，６３，６４，６５，６６，６０１，６０２，６０３，６０４，６１１，６１２，６１３，６１４，６１５，６１６，７０５，７０６，７１４，７１５，７２４，７２５・・・出力端、１３ａ，１３ｂ，１７ａ，１７ｂ，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ・・・連結熱電変換素子、７１ａ，７１ｂ・・・二並列Πユニット，１００，２００，３００，４００，５００，６００，７０１・・・集積連結熱電変換素子チップ、７００，７１１・・・集積連結熱電変換モジュール、７１０，７２１・・・大規模集積連結熱電変換モジュール、７２０・・・集積連結熱電変換パネル、８００・・・熱エネルギー電気エネルギー直接変換システム、８０１・・・熱電効果素子、８０２・・・熱電変換素子、８１０・・・熱エネルギー直接電力変換部，８２０・・・電気分解部，９００・・・熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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