特許 7244042 熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-13

(45)【発行日】2023-03-22

(54)【発明の名称】熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H10N 10/81 20230101AFI20230314BHJP

   H10N 10/17 20230101ALI20230314BHJP

   H10N 10/857 20230101ALI20230314BHJP

【ＦＩ】

H10N10/81

H10N10/17

H10N10/17 Z

H10N10/857

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2018127940

(22)【出願日】2018-07-05

(65)【公開番号】P2020009845

(43)【公開日】2020-01-16

【審査請求日】2021-07-02

(73)【特許権者】

【識別番号】516230102

【氏名又は名称】株式会社ＧＣＥインスティチュート

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】後藤 博史

(72)【発明者】

【氏名】坂田 稔

【審査官】宮本 博司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２４８６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１９０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２２９０１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１５８９１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ １０／８１

Ｈ１０Ｎ １０／８５７

Ｈ１０Ｎ １０／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、
第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、
前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも大きい仕事関数を有する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、
を備え、
前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、
前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いこと
を特徴とする熱電素子。

【請求項2】

熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、
第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、
前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも小さい仕事関数を有する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、
を備え、
前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、
前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いこと
を特徴とする熱電素子。

【請求項3】

前記第１基板と離間して設けられる第２基板をさらに備え、
前記第１電極部、前記中間部、及び前記第２電極部は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟まれ、
前記第１延在部は、前記第１基板と接し、前記第２基板と離間し、
前記第２延在部は、前記第１基板及び前記第２基板と接すること
を特徴とする請求項１又は２記載の熱電素子。

【請求項4】

前記第２電極部は、前記第１延在部の上面を覆い、一対の前記第２延在部と一体に設けられる接続部を有し、
前記接続部は、前記第２基板と接し、前記第１基板と離間すること
を特徴とする請求項３記載の熱電素子。

【請求項5】

前記第２延在部は、前記第２基板を支持し、前記第１基板と前記第２基板との間の距離を一定に保つものであること
を特徴とする請求項３又は４記載の熱電素子。

【請求項6】

前記第１電極部及び前記第２電極部の形状は、前記第１方向に沿って互いに異なる向きに延在する櫛歯状であること
を特徴とする請求項１～５の何れか１項記載の熱電素子。

【請求項7】

前記第１延在部及び前記第２延在部の少なくとも何れかは、前記第１方向に沿ってテーパ状に形成されること
を特徴とする請求項１～６の何れか１項記載の熱電素子。

【請求項8】

前記第１電極部と、前記第２電極部との間の電極間ギャップは、１０μｍ以下であり、
前記ナノ粒子の直径は、前記電極間ギャップの１／１０以下であること
を特徴とする請求項１～７の何れか１項記載の熱電素子。

【請求項9】

前記ナノ粒子は、表面に設けられた絶縁膜を有し、
前記絶縁膜の厚さは、２０ｎｍ以下であること
を特徴とする請求項１～８の何れか１項記載の熱電素子。

【請求項10】

前記ナノ粒子は、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有すること
を特徴とする請求項１～９の何れか１項記載の熱電素子。

【請求項11】

前記中間部は、６０℃以上の沸点を有する溶媒を含むこと
を特徴とする請求項１～１０の何れか１項記載の熱電素子。

【請求項12】

前記中間部は、前記ナノ粒子のみが充填された状態を示すこと
を特徴とする請求項１～１０の何れか１項記載の熱電素子。

【請求項13】

熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備える発電装置であって、
前記熱電素子は、
第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、
前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも大きい、又は小さい仕事関数を有する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、
を備え、
前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、
前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いこと
を特徴とする発電装置。

【請求項14】

熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、
前記熱電素子は、
第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、
前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも大きい、又は小さい仕事関数を有する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、
を備え、
前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、
前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いこと
を特徴とする電子機器。

【請求項15】

熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の製造方法であって、
第１基板上に、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部を形成する第１電極部形成工程と、
前記第１基板上に前記第１電極部と離間し、前記第１電極部よりも大きい、又は小さい仕事関数を有する第２電極部を配置する第２電極部形成工程と、
前記第１電極部と、前記第２電極部との間に、ナノ粒子を含む中間部を形成する中間部形成工程と、
を備え、
前記第２電極部は、前記第１方向に延在する一対の第２延在部を有し、
前記第２電極部形成工程は、
前記第１方向と交わる第２方向に沿って、前記第１延在部を挟む位置に一対の前記第２延在部を配置し、
前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第１延在部よりも高く前記第２延在部
を形成すること
を特徴とする熱電素子の製造方法。

【請求項16】

前記第２電極部形成工程は、
第２基板上に前記第２電極部を形成する前工程と、
前記第１基板と前記第２基板との間に、前記第２電極部を配置する後工程と、
を有すること
を特徴とする請求項１５記載の熱電素子の製造方法。

【請求項17】

前記第１電極部形成工程は、前記第１方向に沿って延在する櫛歯状に前記第１電極部を形成し、
前記前工程は、前記第１方向に沿って延在する櫛歯状に前記第２電極部を形成し、
前記後工程は、前記第１方向に沿って前記第１電極部とは異なる向きに延在するように前記第２電極部を配置すること
を特徴とする請求項１６記載の熱電素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、熱エネルギー（絶対温度）を利用して電気エネルギーを生成する熱電素子の開発が盛んに行われている。特に、電極の有する仕事関数の差分を利用した電気エネルギーの生成に関し、例えば特許文献１に開示された熱電素子等が提案されている。このような熱電素子は、電極に与える温度差を利用して電気エネルギーを生成する構成に比べて、様々な用途への利用が期待されている。

【0003】

特許文献１では、エミッタ電極層と、コレクタ電極層と、前記エミッタ電極層及び前記コレクタ電極層の表面に分散して配置され、前記エミッタ電極層及び前記コレクタ電極層をサブミクロン間隔で離間する電気絶縁性の球状ナノビーズとを備え、前記エミッタ電極層の仕事関数は前記コレクタ電極層の仕事関数よりも小さく、前記球状ナノビーズの粒子径は１００ｎｍ以下である、熱電素子が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６１４７９０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、異なる仕事関数を有する一対の電極部を用いた熱電素子において、電気エネルギーの発生量には、各電極部の間隔（電極間ギャップ）が影響する。特に、電極間ギャップのバラつきが悪化するにつれて、電気エネルギーの発生量が不安定となる傾向にある。この点、特許文献１の開示技術では、球状ナノビーズを用いて各電極層を離間させている。このため、球状ビーズ径のバラつきに起因する電極間ギャップのバラつきの悪化を考慮しておらず、電気エネルギーの発生量が不安定となる恐れがある。上述した事情により、電気エネルギーの発生量の安定化が望まれている。

【0006】

そこで本発明は、上述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、電気エネルギーの発生量の安定化を実現できる熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１発明に係る熱電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも大きい仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、を備え、前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いことを特徴とする。

【0008】

第２発明に係る熱電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子であって、第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも小さい仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、を備え、前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いことを特徴とする。

【0009】

第３発明に係る熱電素子は、第１発明又は第２発明において、前記第１基板と離間して設けられる第２基板をさらに備え、前記第１電極部、前記中間部、及び前記第２電極部は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟まれ、前記第１延在部は、前記第１基板と接し、前記第２基板と離間し、前記第２延在部は、前記第１基板及び前記第２基板と接することを特徴とする。

【0010】

第４発明に係る熱電素子は、第３発明において、前記第２電極部は、前記第１延在部の上面を覆い、一対の前記第２延在部と一体に設けられる接続部を有し、前記接続部は、前記第２基板と接し、前記第１基板と離間することを特徴とする。

【0011】

第５発明に係る熱電素子は、第３発明又は第４発明において、前記第２延在部は、前記第２基板を支持し、前記第１基板と前記第２基板との間の距離を一定に保つものであることを特徴とする。

【0012】

第６発明に係る熱電素子は、第１発明～第５発明の何れかにおいて、前記第１電極部及び前記第２電極部の形状は、前記第１方向に沿って互いに異なる向きに延在する櫛歯状であることを特徴とする。

【0013】

第７発明に係る熱電素子は、第１発明～第６発明の何れかにおいて、前記第１延在部及び前記第２延在部の少なくとも何れかは、前記第１方向に沿ってテーパ状に形成されることを特徴とする。

【0014】

第８発明に係る熱電素子は、第１発明～第７発明の何れかにおいて、前記第１電極部と、前記第２電極部との間の電極間ギャップは、１０μｍ以下であり、前記ナノ粒子の直径は、前記電極間ギャップの１／１０以下であることを特徴とする。

【0015】

第９発明に係る熱電素子は、第１発明～第８発明の何れかにおいて、前記ナノ粒子は、表面に設けられた絶縁膜を有し、前記絶縁膜の厚さは、２０ｎｍ以下であることを特徴とする。

【0016】

第１０発明に係る熱電素子は、第１発明～第９発明の何れかにおいて、前記ナノ粒子は、前記第１電極部の仕事関数と、前記第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有することを特徴とする。

【0017】

第１１発明に係る熱電素子は、第１発明～第１０発明の何れかにおいて、前記中間部は、６０℃以上の沸点を有する溶媒を含むことを特徴とする。

【0018】

第１２発明に係る熱電素子は、第１発明～第１０発明の何れかにおいて、前記中間部は、前記ナノ粒子のみが充填された状態を示すことを特徴とする。

【0019】

第１３発明に係る発電装置は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子を備える発電装置であって、前記熱電素子は、第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも大きい、又は小さい仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、を備え、前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いことを特徴とする。

【0020】

第１４発明に係る電子機器は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子と、前記熱電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品と、を含む電子機器であって、前記熱電素子は、第１基板上に設けられ、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部と、前記第１基板上に前記第１電極部と離間して設けられ、前記第１電極部よりも大きい、又は小さい仕事関数を有する第２電極部と、前記第１電極部と前記第２電極部との間に設けられ、ナノ粒子を含む中間部と、を備え、前記第２電極部は、前記第１方向に延在し、前記第１延在部を挟む一対の第２延在部を有し、前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第２延在部の高さは、前記第１延在部の高さよりも高いことを特徴とする。

【0021】

第１５発明に係る熱電素子の製造方法は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子の製造方法であって、第１基板上に、第１方向に延在する第１延在部を有する第１電極部を形成する第１電極部形成工程と、前記第１基板上に前記第１電極部と離間し、前記第１電極部よりも大きい、又は小さい仕事関数を有する第２電極部を配置する第２電極部形成工程と、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に、ナノ粒子を含む中間部を形成する中間部形成工程と、を備え、前記第２電極部は、前記第１方向に延在する一対の第２延在部を有し、前記第２電極部形成工程は、前記第１方向と交わる第２方向に沿って、前記第１延在部を挟む位置に一対の第２延在部を配置し、前記第１方向と交わる高さ方向において、前記第１延在部よりも高く前記第２延在部を形成することを特徴とする。

【0022】

第１６発明に係る熱電素子の製造方法は、第１５発明において、前記第２電極部形成工程は、第２基板上に前記第２電極部を形成する前工程と、前記第１基板と前記第２基板との間に、前記第２電極部を配置する後工程と、を有することを特徴とする。

【0023】

第１７発明に係る熱電素子の製造方法は、第１６発明において、前記第１電極部形成工程は、前記第１方向に沿って延在する櫛歯状に前記第１電極部を形成し、前記前工程は、前記第１方向に沿って延在する櫛歯状に前記第２電極部を形成し、前記後工程は、前記第１方向に沿って前記第１電極部とは異なる向きに延在するように前記第２電極部を配置することを特徴とする。

【発明の効果】

【0024】

第１発明～第１４発明によれば、第２電極部は、第１基板上に第１電極部と離間して設けられる。このため、各電極部の間隔（電極間ギャップ）を、高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0025】

また、第１発明～第１４発明によれば、一対の第２延在部は、第１延在部を挟み、第１延在部よりも高い。このため、第１電極部と第２電極部との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0026】

また、第１発明～第１４発明によれば、各電極部は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部の形状変化に起因する電極間ギャップの変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0028】

特に、第３発明によれば、第１電極部、中間部、及び第２電極部は、第１基板と第２基板との間に挟まれる。このため、電極間ギャップを外部に晒さない状態を維持することができる。これにより、熱電素子の使用に伴う劣化を抑制することが可能となる。

【0029】

特に、第４発明によれば、接続部は、第１延在部の上面を覆う。このため、第１電極部と第２電極部との向き合う面積をさらに大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。

【0030】

特に、第５発明によれば、第２延在部は、第１基板と第２基板との間の距離を一定に保つものである。このため、接続部と、第１延在部の上面との間の電極間ギャップを高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に実現することが可能となる。

【0031】

特に、第５発明によれば、第２延在部は、第２基板を支持する。このため、安定した構造で第２基板を支持することができる。これにより、熱電素子の強度を高めることが可能となる。

【0032】

特に、第６発明によれば、第１電極部及び第２電極部の形状は、櫛歯状である。このため、櫛歯状に延在した各延在部の側面を向き合わせることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。また、熱電素子の小型化を実現することが可能となる。

【0033】

特に、第７発明によれば、第１延在部及び第２延在部の少なくとも何れかは、テーパ状に形成される。このため、櫛歯状に延在した各電極部の側面における電極間ギャップを、容易に制御することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に実現することが可能となる。

【0034】

特に、第８発明によれば、ナノ粒子の直径は、電極間ギャップの１／１０以下である。このため、第１電極部と、第２電極部との間に、ナノ粒子を含む中間部を容易に形成することができる。これにより、熱電素子を製造するとき、作業性の向上を図ることが可能となる。

【0035】

特に、第９発明によれば、ナノ粒子は、表面に設けられた絶縁膜を有する。このため、第１電極部から生成した電子は、例えばトンネル効果等によりナノ粒子間を容易に移動することができる。これにより、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。

【0036】

特に、第１０発明によれば、ナノ粒子は、第１電極部の仕事関数と、第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有する。このため、第１電極部から生成した電子は、ナノ粒子を介して容易に第２電極部に伝搬することができる。これにより、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。

【0037】

特に、第１１発明によれば、中間部は、６０℃以上の沸点を有する溶媒を含む。このため、室温以上の環境下に熱電素子が用いられた場合においても、溶媒の気化を抑制することができる。これにより、溶媒の気化に伴う熱電素子の劣化を抑制することが可能となる。

【0038】

特に、第１２発明によれば、中間部は、ナノ粒子のみが充填された状態を示す。このため、高温の環境下に熱電素子が用いられた場合においても、溶媒等の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温の環境下における熱電素子の劣化を抑制することが可能となる。

【0039】

第１５発明～第１７発明によれば、第２電極部形成工程は、第１基板上に第１電極部と離間して第２電極部を配置する。このため、電極間ギャップを高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0040】

また、第１５発明～第１７発明によれば、第２電極形成工程は、第１延在部を挟む位置に、第１延在部よりも高く形成された一対の第２延在部を配置する。このため、第１電極部と第２電極部との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0041】

また、第１５発明～第１７発明によれば、各電極部は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部の形状変化に起因する電極間ギャップの変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0042】

特に、第１６発明によれば、後工程は、第１基板と第２基板との間に、第２電極部を配置する。このため、電極間ギャップを外部に晒さない状態を維持することができる。これにより、熱電素子の使用に伴う劣化を抑制することが可能となる。

【0043】

特に、第１７発明によれば、後工程は、第１方向に沿って第１電極部とは異なる向きに延在するように第２電極部を配置する。このため、櫛歯状に延在した各電極部の側面を向き合わせることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。また、熱電素子の小型化を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0044】

【図1】図１（ａ）は、第１実施形態における発電装置及び熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１Ｂ－１Ｂに対応する断面図である。

【図2】図２（ａ）は、第１実施形態における発電装置及び熱電素子の他の例を示す模式平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における２Ｂ－２Ｂに対応する断面図である。

【図3】図３（ａ）は、図２（ａ）における３Ａ－３Ａに対応する断面図であり、図３（ｂ）は、図２（ａ）における３Ｂ－３Ｂに対応する断面図である。

【図4】図４（ａ）は、中間部の一例を示す模式断面図であり、図４（ｂ）は、中間部の他の例を示す模式断面図である。

【図5】図５は、第１実施形態における熱電素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６（ａ）は、第１電極部形成工程を示す模式断面図であり、図６（ｂ）～図６（ｅ）は、第２電極部形成工程を示す模式断面図である。

【図7】図７は、第１実施形態における熱電素子の製造方法の変形例を示すフローチャートである。

【図8】図８（ａ）は、第１電極部形成工程を示す模式平面図であり、図８（ｂ）は、第１電極部形成工程を示す模式断面図であり、図８（ｃ）は、前工程を示す模式平面図であり、図８（ｄ）は、前工程を示す模式断面図であり、図８（ｅ）は、後工程を示す模式平面図であり、図８（ｆ）は、後工程を示す模式断面図である。

【図9】図９（ａ）は、第２実施形態における発電装置及び熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）における９Ｂ－９Ｂに対応する断面図である。

【図10】図１０（ａ）は、第３実施形態における発電装置及び熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における１０Ｂ－１０Ｂに対応する断面図である。

【図11】図１１（ａ）は、図１０（ａ）における１１Ａ－１１Ａに対応する断面図であり、図１１（ｂ）は、図１０（ａ）における１１Ｂ－１１Ｂに対応する断面図である。

【図12】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２電極部形成工程を示す模式断面図である。

【図13】図１３（ａ）～図１３（ｅ）は、前工程を示す模式断面図であり、図１３（ｆ）は、前工程を示す模式平面図である。

【図14】図１４（ａ）は、第４実施形態における発電装置及び熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における１４Ｂ－１４Ｂに対応する断面図である。

【図15】図１５（ａ）は、第５実施形態における発電装置及び熱電素子の一例を示す模式平面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における１５Ｂ－１５Ｂに対応する断面図である。

【図16】図１６（ａ）～図１６（ｄ）は、熱電素子を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図であり、図１６（ｅ）～図１６（ｈ）は、熱電素子を含む発電装置を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0045】

以下、本発明の実施形態における熱電素子及び発電装置の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において第１基板１１から第２基板１２に向かう方向を高さ方向Ｚとし、高さ方向Ｚと交わる方向をそれぞれ第１方向Ｘ及び第２方向Ｙとする。

【0046】

（第１実施形態：発電装置１００、熱電素子１の構成）
図１を参照して、本実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の構成の一例について説明する。図１（ａ）は、本実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における１Ｂ－１Ｂに対応する断面図である。

【0047】

図１（ａ）に示すように、発電装置１００は、熱電素子１と、第１配線１０１と、第２配線１０２とを備える。発電装置１００は、熱源に設置又は搭載される熱電素子１により熱エネルギーを元に発生させる電気エネルギーを外部に出力するものであり、熱源には、電子デバイスのＣＰＵ（Central Processing Unit）発熱、ＬＥＤ発光素子の発熱、自動車のエンジン、人体の体温、太陽熱、環境温度、又は工場の生産設備等を用いることができる。発電装置１００は、熱電素子１において生成された電流を、第１配線１０１及び第２配線１０２に接続された負荷Ｒへ供給する。発電装置１００は、例えば太陽光発電への応用のほか、例えばＩｏＴ（Internet of Things）デバイス、ウェアラブル機器等のモバイル機器又は自立型センサ端末内に設けられ、電池の代替又は補助として用いることができる。

【0048】

熱電素子１は、例えば電子デバイスのＣＰＵ発熱、ＬＥＤ発光素子の発熱、自動車のエンジン、人体の体温、太陽熱、環境温度、又は工場の生産設備等を熱源として発生した熱エネルギーを、電気エネルギーに変換し、電流を生成することができる。熱電素子１は、例えば太陽光発電への応用のほか、例えばＩｏＴデバイス、ウェアラブル機器等のモバイル機器又は自立型センサ端末内に設けられ、電池の代替部品又は補助部品として用いることができる。熱電素子１は、第１基板１１と、第１電極部２と、第２電極部３と、中間部４とを備える。熱電素子１は、例えば第２基板１２及び封止部５を備えてもよい。

【0049】

＜第１電極部２、第２電極部３＞
第１電極部２は、第１基板１１上に設けられる。第１電極部２は、例えば第１端子１１１を介して第１配線１０１と電気的に接続される。第２電極部３は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して設けられる。第２電極部３は、例えば第２端子１１２を介して第２配線１０２と電気的に接続される。

【0050】

第１電極部２及び第２電極部３の形状は、例えば図１に示すように、第１方向Ｘに延びる板状のほか、例えば図２に示すように、第１方向Ｘに沿って互いに異なる向きに延在する櫛歯状でもよい。何れの場合においても、第１電極部２と第２電極部３との間には、中間部４が設けられる。

【0051】

＜＜第１延在部２１、第２延在部３１＞＞
第１電極部２は、第１延在部２１を有する。第１延在部２１は、第１方向Ｘに延在する。第１延在部２１は、例えば図２に示すように、第２方向Ｙに離間して複数設けられてもよい。第１延在部２１の設けられる数は、任意であり、例えば１つ以上である。

【0052】

第２電極部３は、第２延在部３１を有する。第２延在部３１は、第１方向Ｘに延在する。第２延在部３１は、例えば第２方向Ｙに離間して２つ以上設けられる。第２方向Ｙにおいて、一対の第２延在部３１は、中間部４を介して第１電極部２の第１延在部２１を挟む。各延在部２１、３１が複数設けられる場合、各延在部２１、３１は、第２方向Ｙに沿って交互に離間して配置される。

【0053】

第１延在部２１と、第２延在部３１との間の距離（電極間ギャップＧ１）は、例えば１０μｍ以下の有限値であり、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第２方向Ｙにおいて、例えば第２延在部３１の幅ｗ２は、第１延在部２１の幅ｗ１と同等であり、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、望ましくは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。高さ方向Ｚにおいて、第２延在部３１の高さｈ２は、第１延在部２１の高さｈ１よりも高い。

【0054】

＜＜第１基端部２２、第２基端部３２＞＞
第１電極部２は、例えば図２に示すように、第１基端部２２を有してもよい。第１基端部２２は、第２方向Ｙに延在する。第１基端部２２は、複数の第１延在部２１の一端と一体に形成される。このため、複数の第１延在部２１は、それぞれ第１基端部２２を基端として第１方向Ｘに沿って延在する。

【0055】

例えば図３（ａ）に示すように、第２延在部３１における第１方向Ｘと交わる先端面３１ａは、第１基端部２２に対向し、例えば高さ方向Ｚに沿って平行に設けられる。先端面３１ａは、中間部４を介して第１基端部２２と離間する。

【0056】

第２電極部３は、例えば図２に示すように、第２基端部３２を有してもよい。第２基端部３２は、第２方向Ｙに延在する。第２基端部３２は、複数の第２延在部３１の一端と一体に形成される。このため、複数の第２延在部３１は、それぞれ第２基端部３２を基端として第１方向Ｘに沿って延在する。

【0057】

例えば図３（ｂ）に示すように、第２基端部３２は、第１延在部２１における第１方向Ｘと交わる先端面２１ａに対向し、例えば高さ方向Ｚに沿って平行に設けられる。第２基端部３２は、中間部４を介して先端面２１ａと離間する。このとき、第１延在部２１は、一対の第２延在部３１、及び第２基端部３２に囲まれる。

【0058】

なお、第１延在部２１と第２基端部３２との間の距離（電極間ギャップＧ３）、及び、第２延在部３１と第１基端部２２との間の距離（電極間ギャップＧ２）は、上述した電極間ギャップＧ１と同等であり、例えば１０μｍ以下の有限値であり、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

【0059】

第１電極部２は、第２電極部３の仕事関数とは異なる仕事関数を有する。本実施形態では、第１電極部２の仕事関数は、第２電極部３の仕事関数よりも小さい。なお、本実施形態において第１電極部２を陰極（カソード）、及び第２電極部３を陽極（アノード）として説明するが、第１電極部２を陽極、及び第２電極部３を陰極としてもよい。この場合、第１電極部２の仕事関数は、第２電極部３の仕事関数よりも大きい。

【0060】

例えば、第１電極部２としてタングステン（仕事関数：４．５５ｅＶ）が用いられるとき、第２電極部３として白金（仕事関数：５．６５ｅＶ）が用いられる。例えば、第１電極部２及び第２電極部３として、アルミニウム、チタンのほか、多層膜が用いられてもよく、仕事関数に応じて用いる材料を任意に選択してもよい。なお、第１電極部２及び第２電極部３の形成は、金属材料の蒸着、スパッタリング、又はインク化した金属材料をスクリーン印刷やインクジェット塗布等の方法で行うことで実現できる。

【0061】

特に、第１電極部２として、高融点金属（refractory metal）以外の１層から構成されていることが望ましい。ここで、高融点金属とは、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、レニウムを示す。第１電極部２として、例えばアルミニウム、ケイ素、六ほう化ランタン（ＬａＢ₆）、又はグラフェン等のカーボン系材料の何れかが用いられる。特に、アルミニウムは加工性に優れ、ケイ素は生産性に優れ、六ほう化ランタンは仕事関数が低いため、用途に応じて材料を選択することができる。また、上述した材料は、何れも高温下にて用いることができる。これにより、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。

【0062】

＜中間部４＞
中間部４は、第１電極部２及び第２電極部３と接する。中間部４は、第１電極部２と第２電極部３との間に設けられる。すなわち、中間部４は、第１延在部２１と第２延在部３１との間、第１延在部２１の先端面２１ａと第２基端部３２との間、及び第２延在部３１の先端面３１ａと第１基端部２２との間に、連続して設けられる。

【0063】

中間部４は、図４（ａ）に示すように、例えばナノ粒子４１と、溶媒４２とを含む。中間部４は、例えば複数の粒子を有するナノ粒子４１を分散した溶媒４２が充填された状態を示す。中間部４は、例えば図４（ｂ）に示すように、溶媒４２を含まなくてもよく、ナノ粒子４１のみが充填された状態を示してもよい。

【0064】

＜ナノ粒子４１＞
ナノ粒子４１は、第１電極部２の仕事関数と、第２電極部３の仕事関数との間の仕事関数を有し、例えば３．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の仕事関数を有する。ナノ粒子４１として、例えば金及び銀の少なくとも何れかが用いられるほか、例えば上記の仕事関数の範囲を満たす材料が用いられてもよい。

【0065】

ナノ粒子４１は、例えば電極間ギャップＧ１～Ｇ３の１／１０以下の有限値である粒子径を有し、具体的には２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の粒子径を有するほか、例えば平均粒径（Ｄ５０）３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有してもよい。なお、平均粒径は、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布計測器（例えばMicrotracBEL製Nanotrac WaveII-EX150等）により測定することができる。

【0066】

＜絶縁膜４１ａ＞
ナノ粒子４１は、例えば表面に設けられた絶縁膜４１ａを有する。絶縁膜４１ａとして、例えばシリコン酸化物又はアルミナ等の金属酸化物が用いられるほか、例えばアルカンチオール（例えばドデカンチオール）等の有機化合物や、シリコン等の半導体が用いられてもよい。絶縁膜４１ａの厚さは、例えば２０ｎｍ以下の有限値である。

【0067】

＜溶媒４２＞
溶媒４２として、沸点が６０℃以上の液体が用いられ、例えば有機溶媒及び水の少なくとも何れかが用いられる。有機溶媒として、例えばメタノール、エタノール、トルエン、キシレン、テトラデカン、アルカンチオール等が用いられる。

【0068】

＜第１基板１１、第２基板１２＞
第１基板１１及び第２基板１２は、例えば図２（ｂ）に示すように、第１電極部２、中間部４、及び第２電極部３を挟んで設けられる。第１基板１１は、第１延在部２１、第１基端部２２、第２延在部３１、及び第２基端部３２と接する。第２基板１２は、第１延在部２１及び第１基端部２２と離間し、第２延在部３１及び第２基端部３２と接する。

【0069】

第２基板１２は、第２延在部３１に支持される。このため、第２延在部３１は、第１基板１１と第２基板１２との間の距離を一定に保つものである。

【0070】

第１基板１１は、例えば第１電極部２と第１端子１１１とを電気的に接続する配線等を内部に設けてもよい。第２基板１２は、例えば第２電極部３と第２端子１１２とを電気的に接続する配線等を内部に設けてもよい。

【0071】

第１基板１１及び第２基板１２の高さ方向Ｚにおける厚さは、例えば１０μｍ以上２ｍｍ以下である。第１基板１１及び第２基板１２として、絶縁性を有する材料が用いられるほか、例えば平滑性、耐熱性、又は低熱膨張性等に優れた特性を有する材料が用いられる。第１基板１１及び第２基板１２として、例えば薄板状のシリコン、石英、ガラス、又は樹脂等の材料を用いたフィルム状の材料が用いられ、例えばＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、又はポリイミドが用いられてもよい。

【0072】

＜封止部５＞
封止部５は、例えば第１基板１１上に設けられる。封止部５を第１電極部２及び第２電極部３の外周に設けることで、中間部４の漏れを防止するほか、例えば各電極部２、３の劣化を抑制することができる。封止部５は、例えば各電極部２、３と各端子１１１、１１２とを電気的に接続する配線等を内部に設けてもよい。封止部５として、例えば絶縁性、止水性、耐熱性等の熱電素子１の実装環境における耐性に優れた材料が用いられる。

【0073】

＜第１配線１０１、第２配線１０２＞
第１配線１０１及び第２配線１０２として、導電性を有する材料が用いられ、例えばニッケル、銅、銀、金、タングステン、又はチタンが用いられる。第１配線１０１及び第２配線１０２は、熱電素子１において生成された電流を、負荷Ｒへ供給できる構造であれば任意に設定することができる。

【0074】

本実施形態によれば、例えば図４に示すように、熱電素子１に熱エネルギーが与えられると、第１電極部２及び第２電極部３から、中間部４に向けて電子ｅが放出される。放出された電子ｅは、中間部４内に分散されたナノ粒子４１を介して、第１電極部２又は第２電極部３に伝搬される。

【0075】

ここで、放出される電子ｅの量は、各電極部２、３の仕事関数に依存し、仕事関数が小さい材料ほど多く放出される傾向を示す。すなわち、第２電極部３よりも仕事関数の小さい第１電極部２から、電子ｅが多く放出される。このため、中間部４に放出された全電子ｅのうち、第２電極部３から第１電極部２へ移動する電子ｅの量に比べて、第１電極部２から第２電極部３へ移動する電子ｅの量が多い傾向を示す。これにより、熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、第２電極部３から第１電極部２に向かう電流が生成される。

【0076】

第１電極部２から放出される電子ｅの度合いは、主に、熱エネルギーに依存するほか、第１電極部２の仕事関数及び第２電極部３の仕事関数、並びに電極間ギャップＧ１～Ｇ３に依存する。このため、第１電極部２と第２電極部３との間の距離を短くすることにより、電気エネルギーの発生量を増加させることが可能となる。なお、本実施形態によれば、各電極部２、３に作用する温度（熱エネルギー）は等しくてもよい。

【0077】

本実施形態によれば、第２電極部３は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して設けられる。このため、各電極部２、３の間隔（電極間ギャップＧ１～Ｇ３）を、高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0078】

また、本実施形態によれば、一対の第２延在部３１は、中間部４を介して第１延在部２１を挟み、第１延在部２１よりも高い。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0079】

また、本実施形態によれば、各電極部２、３は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部２、３の形状変化に起因する電極間ギャップＧ１～Ｇ３の変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0080】

また、本実施形態によれば、第２電極部３の基端部３２は、第１延在部２１の先端面２１ａに対向し、一対の第２延在部３１と一体に設けられる。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積をさらに大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。

【0081】

また、本実施形態によれば、第１電極部２、中間部４、及び第２電極部３は、第１基板１１と第２基板１２との間に挟まれる。このため、電極間ギャップＧ１～Ｇ３を外部に晒さない状態を維持することができる。これにより、熱電素子１の使用に伴う劣化を抑制することが可能となる。

【0082】

また、本実施形態によれば、第２延在部３１は、第２基板１２を支持する。このため、安定した構造で第２基板１２を支持することができる。これにより、熱電素子１の強度を高めることが可能となる。

【0083】

また、本実施形態によれば、第１電極部２及び第２電極部３の形状は、櫛歯状である。このため、櫛歯状に延在した各延在部２１、３１の側面を向き合わせることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。また、熱電素子１の小型化を実現することが可能となる。

【0084】

また、本実施形態によれば、ナノ粒子４１の直径は、電極間ギャップＧ１～Ｇ３の１／１０以下である。このため、第１電極部２と、第２電極部３との間に、ナノ粒子４１を含む中間部４を容易に形成することができる。これにより、熱電素子１を製造するとき、作業性の向上を図ることが可能となる。

【0085】

また、本実施形態によれば、ナノ粒子４１は、表面に設けられた絶縁膜４１ａを有する。このため、第１電極部２から生成した電子ｅは、トンネル効果によりナノ粒子４１間を容易に移動することができる。これにより、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。

【0086】

また、本実施形態によれば、ナノ粒子４１は、第１電極部２の仕事関数と、第２電極部３の仕事関数との間の仕事関数を有する。このため、第１電極部２から生成した電子ｅは、ナノ粒子４１を介して容易に第２電極部３に伝搬することができる。これにより、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。

【0087】

また、本実施形態によれば、中間部４は、６０℃以上の沸点を有する溶媒４２を含む。このため、室温以上の環境下に熱電素子１が用いられた場合においても、溶媒４２の気化を抑制することができる。これにより、溶媒４２の気化に伴う熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。

【0088】

また、本実施形態によれば、中間部４は、ナノ粒子４１のみが充填された状態を示す。このため、高温の環境下に熱電素子１が用いられた場合においても、溶媒４２等の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温の環境下における熱電素子１の劣化を抑制することが可能となる。

【0089】

（第１実施形態：熱電素子１の製造方法）
次に、図５を参照して、本実施形態における熱電素子１の製造方法の一例について説明する。図５は、本実施形態における熱電素子１の製造方法の一例を示すフローチャートである。

【0090】

＜第１電極部形成工程Ｓ１１０＞
先ず、第１電極部２を形成する（第１電極部形成工程Ｓ１１０）。第１電極部２は、例えば図６（ａ）に示すように、第１基板１１上に形成される。第１基板１１上には、例えば複数の第１延在部２１を、それぞれ第２方向Ｙに離間して形成することで、第１電極部２が形成される。なお、例えば第２方向Ｙに延在し、各第１延在部２１の一端に連続して形成される第１基端部２２が形成されてもよい。

【0091】

第１電極部形成工程Ｓ１１０では、例えばスパッタリング法又は蒸着法等を用いた真空環境下で第１電極部２を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて各第１延在部２１等を形成する。上記のほか、第１電極部形成工程Ｓ１１０では、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、スプレイ印刷法等を用いた常圧環境下で第１電極部２を形成してもよい。

【0092】

＜第２電極部形成工程Ｓ１２０＞
次に、第２電極部３を形成する（第２電極部形成工程Ｓ１２０）。例えば図６（ｂ）に示すように、第１電極部２を覆う犠牲膜８を形成する。例えば蒸着法等を用いて第１電極部２上及び第１基板１１上に膜を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて不要部分を除去することで、犠牲膜８が形成される。犠牲膜８を除去した部分には、スペース８ｓが形成される。犠牲膜８及びスペース８ｓは、それぞれ第１方向Ｘに延在し、第２方向Ｙに沿って交互に形成される。犠牲膜８として、例えば各電極部２、３の材料に対してエッチングレートの高い材料が用いられ、例えばシリコン酸化膜のほか、ポリイミド、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、又はポリスチレン等のポリマーが用いられる。

【0093】

次に、例えば図６（ｃ）に示すように、スペース８ｓ及び犠牲膜８上に、第２電極部３を形成する。第２電極部３の形成には、例えばスパッタリング法、めっき法、又は蒸着法等が用いられる。

【0094】

次に、例えば図６（ｄ）に示すように、必要に応じて第２電極部３の上面を除去し、第２延在部３１を形成する。このとき、一対の第２延在部３１は、第２方向Ｙに沿って第１延在部２１を挟む位置に配置され、高さ方向Ｚにおいて第１延在部２１よりも高く形成される。第２電極部３の上面は、例えばＣＭＰ（chemical mechanical polishing）等を用いて除去される。

【0095】

その後、例えば図６（ｅ）に示すように、エッチング法等を用いて犠牲膜８を除去する。これにより、スペース４ｈが形成される。スペース４ｈは、各電極部２、３の間における電極間ギャップＧ１～Ｇ３に相当する。このため、第２方向Ｙにおける犠牲膜８の厚さを制御することで、電極間ギャップＧ１～Ｇ３を設定することができる。

【0096】

＜中間部形成工程Ｓ１３０＞
次に、第１電極部２と第２電極部３との間に、ナノ粒子４１を含む中間部４を形成する（中間部形成工程Ｓ１３０）。中間部４は、スペース４ｈに充填される。中間部４は、例えば図２に示すように、各電極部２、３の間、及び第１電極部２上部に形成される。中間部４は、例えば第１延在部２１と第２延在部３１との間、第１延在部２１と第２基端部３２との間、第２延在部３１と第１基端部２２との間、及び第１延在部２１と第２基板１２との間に連続して形成される。

【0097】

中間部形成工程Ｓ１３０では、例えばインクジェット法等を用いて、中間部４を形成する。このとき、なお、中間部４として、例えば予めナノ粒子４１を分散させた溶媒４２が用いられる。

【0098】

その後、例えば第２電極部３上に第２基板１２を形成し、適宜封止部５等を形成することで、本実施形態における熱電素子１が形成される。なお、形成された熱電素子１と電気的に接続する第１端子１１１、第２端子１１２、第１配線１０１、及び第２配線１０２等を形成し、第１配線１０１及び第２配線１０２に負荷Ｒを接続することで、本実施形態における発電装置１００を形成することができる。

【0099】

また、上述した第１電極部形成工程Ｓ１１０と同じ方法を第２電極部形成工程Ｓ１２０として第２電極部３を形成し、第２電極部形成工程Ｓ１２０と同じ方法を第１電極部形成工程Ｓ１１０として第１電極部２を形成してもよい。この場合、第２電極部形成工程Ｓ１２０を実施したあと、第１電極部形成工程Ｓ１１０を実施し、中間部形成工程Ｓ１３０を実施する。

【0100】

なお、中間部形成工程Ｓ１３０において、例えば第２基板１２を形成したあとに、中間部４を形成してもよい。この場合、例えばインクジェット法を用いるほか、各基板１１、１２に挟まれた各電極部２、３を中間部４の原液に浸すことで、毛細管現象によってスペース４ｈに中間部４を充填することができる。

【0101】

本実施形態によれば、第２電極部形成工程Ｓ１２０は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して第２電極部３を配置する。このため、電極間ギャップＧ１～Ｇ３を高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0102】

また、本実施形態によれば、第２電極部形成工程Ｓ１２０は、第１延在部２１を挟む位置に、第１延在部２１よりも高く形成された一対の第２延在部３１を配置する。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0103】

また、本実施形態によれば、各電極部２、３は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部２、３の形状変化に起因する電極間ギャップＧ１～Ｇ３の変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0104】

＜第２電極部形成工程Ｓ１２０の変形例＞
第２電極部形成工程Ｓ１２０は、例えば図７に示すように、前工程Ｓ１２１と、後工程Ｓ１２２とを有してもよい。前工程Ｓ１２１は第１電極部形成工程Ｓ１１０のあとに実施され、後工程Ｓ１２２のあとに中間部形成工程Ｓ１３０が実施される。

【0105】

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、上記と同様に第１電極部形成工程Ｓ１１０を実施する。そして前工程Ｓ１２１では、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示すように、第２基板１２上に第２電極部３を形成する。第２基板１２上には、例えば複数の第２延在部３１を、それぞれ第２方向Ｙに離間して形成することで、第２電極部３が形成される。なお、例えば第２方向Ｙに延在し、各第２延在部３１の一端に連続して形成される第２基端部３２が形成されてもよい。高さ方向Ｚにおいて、第２延在部３１の高さｈ２は、第１延在部２１の高さｈ１よりも高く形成される。

【0106】

前工程Ｓ１２１では、例えばスパッタリング法又は蒸着法等を用いた真空環境下で第２電極部３を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて各第２延在部３１等を形成する。上記のほか、前工程Ｓ１２１では、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、スプレイ印刷法等を用いた常圧環境下で第２電極部３を形成してもよい。

【0107】

次に、後工程Ｓ１２２では、例えば図８（ｅ）及び図８（ｆ）に示すように、第１基板１１と第２基板１２との間に、第２電極部３を配置する。このとき、第１電極部２及び第２電極部３は、第２方向Ｙに沿って交互にスペース４ｈを介して配置される。第２電極部３は、第１基板１１及び第２基板１２と接する。また、第１電極部２は、第１基板１１と接し、第２基板１２と離間する。

【0108】

後工程Ｓ１２２では、例えば第２電極部３の上面及び第１基板１１の上面に金を形成したあと、金同士を接合することで、第２電極部３及び第１基板１１を接合する。このとき、第２電極部３は、接合された金よりも十分に厚い。このため、第１基板１１と第２基板１２との間の距離は、金の厚さに比べて、第２電極部３の高さｈ２に依存する。

【0109】

その後、上述した中間部形成工程Ｓ１３０等を実施することで、本実施形態における熱電素子１及び発電装置１００が形成される。なお、第１電極部形成工程Ｓ１１０を実施する前に、前工程Ｓ１２１を実施してもよく、同時に実施してもよい。

【0110】

本変形例によれば、後工程Ｓ１２２は、第１基板１１と第２基板１２との間に、第２電極部３を配置する。このため、電極間ギャップＧ１～Ｇ３を外部に晒さない状態を維持することができる。これにより、熱電素子１の使用に伴う劣化を抑制することが可能となる。

【0111】

また、本変形例によれば、前工程Ｓ１２１は、第１電極部形成工程Ｓ１１０と同様の方法を用いて第２電極部３を形成する。このため、第１電極部形成工程Ｓ１１０及び前工程Ｓ１２１は、同一の製造装置を用いて実施することができる。また、第２電極部３の形成を容易に実施することができる。これらにより、製造工程の簡略化が可能となる。

【0112】

（第２実施形態：発電装置１００、熱電素子１の構成）
次に、図９を参照して、第２実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例について、図面を参照しながら説明する。図９（ａ）は、本実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）における９Ｂ－９Ｂに対応する断面図である。

【0113】

上述した実施形態と、第２実施形態との違いは、各電極部２、３がテーパ状に形成されている点である。上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

【0114】

図９に示すように、第１延在部２１及び第２延在部３１は、第１方向Ｘに沿ってテーパ状に形成される。すなわち、第１延在部２１の幅ｗ１は、第２基端部３２に近づくにつれて狭く形成され、第１基端部２２に近づくにつれて広く形成される。また、第２延在部３１の幅ｗ２は、第１基端部２２に近づくにつれて狭く形成され、第２基端部３２に近づくにつれて広く形成される。

【0115】

本実施形態によれば、例えば上述した後工程Ｓ１２２において、第１基板１１上に第２電極部３を配置するとき、第１方向Ｘの位置合わせ（図９（ａ）の矢印）に応じて電極間ギャップＧ１～Ｇ３を容易に変更することができる。なお、例えば第１延在部２１及び第２延在部３１の少なくとも何れかが、第１方向Ｘに沿ってテーパ状に形成されていればよい。

【0116】

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、第２電極部３は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して設けられる。このため、各電極部２、３の間隔（電極間ギャップＧ１～Ｇ３）を、高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0117】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、一対の第２延在部３１は、中間部４を介して第１延在部２１を挟み、第１延在部２１よりも高い。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0118】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、各電極部２、３は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部２、３の形状変化に起因する電極間ギャップＧ１～Ｇ３の変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0119】

また、本実施形態によれば、第１延在部２１及び第２延在部３１の少なくとも何れかは、テーパ状に形成される。このため、櫛歯状に延在した各電極部２、３の側面における電極間ギャップＧ１～Ｇ３を、容易に制御することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に実現することが可能となる。

【0120】

（第３実施形態：発電装置１００、熱電素子１の構成）
次に、図１０及び図１１を参照して、第３実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例について、図面を参照しながら説明する。図１０（ａ）は、本実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における１０Ｂ－１０Ｂに対応する断面図であり、図１１（ａ）は、図１０（ａ）における１１Ａ－１１Ａに対応する断面図であり、図１１（ｂ）は、図１０（ａ）における１１Ｂ－１１Ｂに対応する断面図である。

【0121】

上述した第１実施形態と、第３実施形態との違いは、第２電極部３が接続部３３を有する点である。上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

【0122】

図１０に示すように、第２電極部３は、接続部３３を有する。接続部３３は、中間部４を介して第１延在部２１の上面を覆い、第１方向Ｘに延在する。接続部３３は、一対の第２延在部３１及び第２基端部３２と一体に形成される。

【0123】

例えば図１１に示すように、高さ方向Ｚにおいて、第２延在部３１の高さｈ２は、第１延在部２１の高さｈ１よりも高い。このとき、第１延在部２１と、接続部３３との間の距離（電極間ギャップＧ４）は、高さｈ２と高さｈ１との差分によって決まり、上述した電極間ギャップＧ１～Ｇ３と同等であり、例えば１０μｍ以下の有限値であり、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。このため、第２延在部３１は、第１基板１１と第２基板１２との間の距離を一定に保つとともに、第１延在部２１の上面と、接続部３３との間の電極間ギャップＧ４を一定に保つものである。

【0124】

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、第２電極部３は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して設けられる。このため、各電極部２、３の間隔（電極間ギャップＧ１～Ｇ３）を、高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0125】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、一対の第２延在部３１は、中間部４を介して第１延在部２１を挟み、第１延在部２１よりも高い。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0126】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、各電極部２、３は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部２、３の形状変化に起因する電極間ギャップＧ１～Ｇ４の変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0127】

また、本実施形態によれば、接続部３３は、第１延在部２１の上面を覆う。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積をさらに大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。

【0128】

また、本実施形態によれば、第２延在部３１は、第１基板１１と第２基板１２との間の距離を一定に保つものである。このため、接続部３３と、第１延在部２１の上面との間の電極間ギャップＧ４を高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に実現することが可能となる。

【0129】

（第３実施形態：熱電素子１の製造方法）
次に、図１２を参照して、本実施形態における熱電素子１の製造方法の一例について説明する。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第２電極部形成工程Ｓ１２０の一例を示す模式断面図である。

【0130】

上述した実施形態と、第３実施形態との違いは、接続部３３が形成される点である。上述した方法と同様の方法については、説明を省略する。

【0131】

例えば図６（ａ）～図６（ｃ）に示した第１電極部形成工程Ｓ１１０、及び第２電極部形成工程Ｓ１２０における第２電極部３の形成までを実施する（図１２（ａ））。次に、例えば図１２（ｂ）に示すように、犠牲膜８の上面に接続部３３を形成した状態で、犠牲膜８を除去する。

【0132】

第２電極部形成工程Ｓ１２０では、例えばエッチング法を用いて、第１方向Ｘに沿って犠牲膜８を除去する。これにより、スペース４ｈが形成される。このとき、接続部３３は、第１延在部２１の上面を覆う。

【0133】

その後、必要に応じて第２基板１２を形成し、中間部形成工程Ｓ１３０等を実施することで、本実施形態における熱電素子１及び発電装置１００が形成される。なお、中間部形成工程Ｓ１３０において中間部４を形成するとき、例えばインクジェット法を用いて第１方向Ｘに沿って中間部４を形成するほか、各電極部２、３を中間部４の原液に浸すことで、毛細管現象によってスペース４ｈに中間部４を充填することができる。

【0134】

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、第２電極部形成工程Ｓ１２０は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して第２電極部３を配置する。このため、電極間ギャップＧ１～Ｇ３を高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0135】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、第２電極部形成工程Ｓ１２０は、第１延在部２１を挟む位置に、第１延在部２１よりも高く形成された一対の第２延在部３１を配置する。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0136】

また、本実施形態によれば、各電極部２、３は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部２、３の形状変化に起因する電極間ギャップＧ１～Ｇ４の変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0137】

また、本実施形態によれば、接続部３３は、第１延在部２１の上面を覆う。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積をさらに大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。

【0138】

また、本実施形態によれば、第２延在部３１は、第１基板１１と第２基板１２との間の距離を一定に保つ。このため、接続部３３と、第１延在部２１の上面との間の電極間ギャップＧ４を高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に実現することが可能となる。

【0139】

＜第２電極部形成工程Ｓ１２０の変形例＞
第２電極部３の接続部３３は、例えば前工程Ｓ１２１で形成してもよい。前工程Ｓ１２１は、例えば図１３（ａ）に示すように、第２基板１２上に第２電極部３の一部を形成する。この第２電極部３の一部は、後に接続部３３となる部分を含む。

【0140】

その後、例えば図１３（ｂ）に示すように、第２電極部３上に犠牲膜８を形成する。例えば蒸着法等を用いて第２電極部３上に膜を形成し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を用いて不要部分を除去することで、犠牲膜８が形成される。犠牲膜８を除去した部分には、スペース８ｓが形成される。犠牲膜８及びスペース８ｓは、それぞれ第１方向Ｘに延在し、第２方向Ｙに沿って交互に形成される。犠牲膜８として、例えば各電極部２、３の材料に対してエッチングレートの高い材料が用いられ、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等が用いられる。

【0141】

次に、例えば図１３（ｃ）に示すように、スペース８ｓ及び犠牲膜８上に、第２電極部３をさらに形成する。第２電極部３の形成には、例えばスパッタリング法、めっき法、又は蒸着法等が用いられる。

【0142】

次に、例えば図１３（ｄ）に示すように、必要に応じて第２電極部３の上面を除去し、第２延在部３１を形成する。このとき、一対の第２延在部３１は、第２方向Ｙに沿って犠牲膜８を挟む位置に配置される。第２電極部３の上面は、例えばＣＭＰ（chemical mechanical polishing）等を用いて除去される。

【0143】

次に、例えば図１３（ｅ）及び図１３（ｆ）に示すように、エッチング法等を用いて犠牲膜８を除去する。その後、上述した前工程Ｓ１２１以降を実施することで、本実施形態における熱電素子１及び発電装置１００が形成される。

【0144】

本変形例によれば、上述した変形例と同様に、後工程Ｓ１２２は、第１基板１１と第２基板１２との間に、第２電極部３を配置する。このため、電極間ギャップＧ１～Ｇ３を外部に晒さない状態を維持することができる。これにより、熱電素子１の使用に伴う劣化を抑制することが可能となる。

【0145】

また、本変形例によれば、前工程Ｓ１２１は、第２電極部３を２回に分けて形成する。このため、一回で第２電極部３を形成する場合に比べて、高精度に第２電極部３を形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を容易に実現することが可能となる。

【0146】

（第４実施形態：発電装置１００、熱電素子１の構成）
次に、図１４を参照して、第４実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例について、図面を参照しながら説明する。図１４（ａ）は、本実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における１４Ｂ－１４Ｂに対応する断面図である。

【0147】

上述した第３実施形態と、第４実施形態との違いは、第１延在部２１が第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに延在する点である。上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

【0148】

図１４に示すように、第１延在部２１は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに延在する。このため、例えば第１延在部２１は、第１基板１１上に１つ設けられ、第２延在部３１は２つ設けられる。この場合、第１延在部２１と接続部３３との向かい合う面積は、各電極部２、３において他の向かい合う部分の面積に比べて大きくすることができる。

【0149】

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、第２電極部３は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して設けられる。このため、各電極部２、３の間隔（電極間ギャップＧ１～Ｇ３）を、高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0150】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、一対の第２延在部３１は、中間部４を介して第１延在部２１を挟み、第１延在部２１よりも高い。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0151】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、各電極部２、３は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部２、３の形状変化に起因する電極間ギャップＧ１～Ｇ４の変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0152】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続部３３は、第１延在部２１の上面を覆う。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積をさらに大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。

【0153】

また、本実施形態によれば、第１延在部２１は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに延在する。このため、例えば櫛歯状に各電極部２、３を形成した場合に比べて、各延在部２１、３１の倒壊を抑制することができる。これにより、熱電素子１の早期劣化を抑制することが可能となる。

【0154】

（第５実施形態：発電装置１００、熱電素子１の構成）
次に、図１５を参照して、第４実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例について、図面を参照しながら説明する。図１５（ａ）は、本実施形態における発電装置１００及び熱電素子１の一例を示す模式平面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における１５－１５Ｂに対応する断面図である。

【0155】

上述した第３実施形態と、第５実施形態との違いは、封止材６１と、充填孔６２とを備える点である。上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

【0156】

図１５に示すように、封止材６１は、第２基板１２上に設けられる。充填孔６２は、第２基板１２内及び接続部３３内を貫通する。封止材６１は、充填孔６２の一端を塞ぎ、充填孔６２を介して中間部４の漏れを抑制する。

【0157】

封止材６１及び充填孔６２は、第２基板１２側に２つ設けられる。この場合、第１方向Ｘに並んで設けられるほか、例えば第１方向Ｘに並ばずに、第２方向Ｙの両端側にそれぞれ設けられてもよい。なお、封止材６１及び充填孔６２の設けられる位置及び数は、任意であり、一部又は全部を第１基板１１側に設けてもよい。充填孔６２は、例えば中間部形成工程Ｓ１３０において、第２基板１２及び接続部３３の一部を貫通させて形成される。

【0158】

封止材６１及び充填孔６２を備えることで、例えば上述した熱電素子１の製造方法において、中間部形成工程Ｓ１３０を容易に実施することができる。すなわち、中間部形成工程Ｓ１３０では、１つの充填孔６２からインクジェット法等を用いて中間部４を充填し、他の充填孔６２から吸引（真空引き）を実施する。その後、封止材６１を形成して、充填孔６２を塞ぐ。これにより、各電極部２、３の間（スペース４ｈ）に、中間部４を容易に充填することができる。従って、電気エネルギーの発生量をさらに増加させることが可能となる。なお、充填孔６２は、中間部４を充填する上流から下流に向かうにつれて径が小さくなるようにテーパ状に形成されてもよい。これにより、中間部４の充填時間を短縮することが可能となる。

【0159】

本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、第２電極部３は、第１基板１１上に第１電極部２と離間して設けられる。このため、各電極部２、３の間隔（電極間ギャップＧ１～Ｇ３）を、高精度に形成することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

【0160】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、一対の第２延在部３１は、中間部４を介して第１延在部２１を挟み、第１延在部２１よりも高い。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量の増大を図ることが可能となる。

【0161】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、各電極部２、３は、同一平面上に設けられる。このため、温度変化に伴う各電極部２、３の形状変化に起因する電極間ギャップＧ１～Ｇ４の変動を抑制することができる。これにより、温度変化に伴う電気エネルギーの不安定化を抑制することが可能となる。

【0162】

また、本実施形態によれば、上述した実施形態と同様に、接続部３３は、第１延在部２１の上面を覆う。このため、第１電極部２と第２電極部３との向き合う面積をさらに大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量のさらなる増加を図ることが可能となる。

【0163】

（第６実施形態：電子機器）
＜電子機器＞
実施形態のそれぞれにおいて説明した熱電素子１及び発電装置１００は、例えば電子機器に搭載することが可能である。以下、電子機器の実施形態のいくつかを説明する。

【0164】

図１６（ａ）～図１６（ｄ）は、熱電素子を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。図１６（ｅ）～図１６（ｈ）は、熱電素子を含む発電装置を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。

【0165】

図１６（ａ）に示すように、電子機器（エレクトリックプロダクト）５００は、電子部品（エレクトロニックコンポーネント）５０１と、主電源５０２と、補助電源５０３と、を備えている。電子機器５００及び電子部品５０１のそれぞれは、電気的な機器(エレクトリカルデバイス)である。

【0166】

電子部品５０１は、主電源５０２を電源に用いて駆動される。電子部品５０１の例としては、例えば、ＣＰＵ、モーター、センサ端末、及び照明等を挙げることができる。電子部品５０１が、例えばＣＰＵである場合、電子機器５００には、内蔵されたマスター（ＣＰＵ）によって制御可能な電子機器が含まれる。電子部品５０１が、例えば、モーター、センサ端末、及び照明等の少なくとも１つを含む場合、電子機器５００には、外部にあるマスター、あるいは人によって制御可能な電子機器が含まれる。

【0167】

主電源５０２は、例えば電池である。電池には、充電可能な電池も含まれる。主電源５０２のプラス端子（＋）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。主電源５０２のマイナス端子（－）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。

【0168】

補助電源５０３は、熱電素子である。熱電素子は、実施形態のそれぞれにおいて説明した熱電素子１の少なくとも１つを含む。熱電素子１のアノード（例えば第２電極部３）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）、又は主電源５０２のマイナス端子（－）、又はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）とマイナス端子（－）とを接続する配線と、電気的に接続される。熱電素子１のカソード（例えば第１電極部２）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）、又は主電源５０２のプラス端子（＋）、又はＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）とプラス端子（＋）とを接続する配線と、電気的に接続される。電子機器５００において、補助電源５０３は、例えば主電源５０２と併用され、主電源５０２をアシストするための電源や、主電源５０２の容量が切れた場合、主電源５０２をバックアップするための電源として使うことができる。主電源５０２が充電可能な電池である場合には、補助電源５０３は、さらに、電池を充電するための電源としても使うことができる。

【0169】

図１６（ｂ）に示すように、主電源５０２は、熱電素子１とされてもよい。熱電素子１のアノードは、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。熱電素子１のカソードは、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。図１６（ｂ）に示す電子機器５００は、主電源５０２として使用される熱電素子１と、熱電素子１を用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を備えている。熱電素子１は、独立した電源（例えばオフグリッド電源）である。このため、電子機器５００は、例えば自立型（スタンドアローン型）にできる。しかも、熱電素子１は、環境発電型（エナジーハーベスト型）である。図１６（ｂ）に示す電子機器５００は、電池の交換が不要である。

【0170】

図１６（ｃ）に示すように、電子部品５０１が熱電素子１を備えていてもよい。熱電素子１のアノードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＧＮＤ配線と電気的に接続される。熱電素子１のカソードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＶｃｃ配線と電気的に接続される。この場合、熱電素子１は、電子部品５０１の、例えば補助電源５０３として使うことができる。

【0171】

図１６（ｄ）に示すように、電子部品５０１が熱電素子１を備えている場合、熱電素子１は、電子部品５０１の、例えば主電源５０２として使うことができる。

【0172】

図１６（ｅ）～図１６（ｈ）のそれぞれに示すように、電子機器５００は、発電装置１００を備えていてもよい。発電装置１００は、電気エネルギーの源として熱電素子１を含む。

【0173】

図１６（ｄ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源５０２として使用される熱電素子１を備えている。同様に、図１６（ｈ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源として使用される発電装置１００を備えている。これらの実施形態では、電子部品５０１が、独立した電源を持つ。このため、電子部品５０１を、例えば自立型とすることができる。自立型の電子部品５０１は、例えば、複数の電子部品を含み、かつ、少なくとも１つの電子部品が別の電子部品と離れているような電子機器に有効に用いることができる。そのような電子機器５００の例は、センサである。センサは、センサ端末（スレーブ）と、センサ端末から離れたコントローラ（マスター）と、を備えている。センサ端末及びコントローラのそれぞれは、電子部品５０１である。センサ端末が、熱電素子１又は発電装置１００を備えていれば、自立型のセンサ端末となり、有線での電力供給の必要がない。熱電素子１又は発電装置１００は環境発電型であるので、電池の交換も不要である。センサ端末は、電子機器５００の１つと見なすこともできる。電子機器５００と見なされるセンサ端末には、センサのセンサ端末に加えて、例えば、ＩｏＴワイヤレスタグ等が、さらに含まれる。

【0174】

図１６（ａ）～図１６（ｈ）のそれぞれに示した実施形態において共通することは、電子機器５００は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子１と、熱電素子１を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を含むことである。

【0175】

電子機器５００は、独立した電源を備えた自律型（オートノマス型）であってもよい。自律型の電子機器の例は、例えばロボット等を挙げることができる。さらに、熱電素子１又は発電装置１００を備えた電子部品５０１は、独立した電源を備えた自律型であってもよい。自律型の電子部品の例は、例えば可動センサ端末等を挙げることができる。

【0176】

なお、上述した各実施形態及び変形例は、それぞれ組み合わせて実施してもよい。

【0177】

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0178】

１ ：熱電素子
１１ ：第１基板
１２ ：第２基板
２ ：第１電極部
２１ ：第１延在部
２１ａ ：先端面
２２ ：第１基端部
３ ：第２電極部
３１ ：第２延在部
３１ａ ：先端面
３２ ：第２基端部
３３ ：接続部
４ ：中間部
４ｈ ：スペース
４１ ：ナノ粒子
４１ａ ：絶縁膜
４２ ：溶媒
５ ：封止部
６１ ：封止材
６２ ：充填孔
８ ：犠牲膜
８ｓ ：スペース
１００ ：発電装置
１０１ ：第１配線
１０２ ：第２配線
１１１ ：第１端子
１１２ ：第２端子
５００ ：電子機器
５０１ ：電子部品
５０２ ：主電源
５０３ ：補助電源
Ｇ１ ：電極間ギャップ
Ｇ２ ：電極間ギャップ
Ｇ３ ：電極間ギャップ
Ｇ４ ：電極間ギャップ
Ｒ ：負荷
Ｓ１１０ ：第１電極部形成工程
Ｓ１２０ ：第２電極部形成工程
Ｓ１２１ ：前工程
Ｓ１２２ ：後工程
Ｓ１３０ ：中間部形成工程
Ｘ ：第１方向
Ｙ ：第２方向
Ｚ ：高さ方向
Ｖｃｃ ：Ｖｃｃ端子
ＧＮＤ ：ＧＮＤ端子
＋ ：プラス端子
－ ：マイナス端子
ｅ ：電子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】