(57)【要約】【課題】所望の形状・サイズの良好な放熱構造体を効率的に製造し得る放熱構造体の製造方法を提供する。【解決手段】開口部３４が形成された構造物３６を基板２８の上方に配し、開口部が位置する領域における基板上に開口部の上方に達する炭素元素の第１の線状構造体の束１２Ａを成長するとともに、開口部が位置する領域を除く領域における基板上に構造物の下面に達する炭素元素の第２の線状構造体の束を成長する工程を有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された構造物を基板の上方に配し、前記開口部が位置する領域における前記基板上に前記開口部の上方に達する炭素元素の第１の線状構造体の束を成長するとともに、前記開口部が位置する領域を除く領域における前記基板上に前記構造物の下面に達する炭素元素の第２の線状構造体の束を成長する工程を有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の放熱構造体の製造方法において、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを前記第１の線状構造体の束内に浸透させる工程と、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを前記第１の線状構造体の束とともに前記基板から剥離する工程とを更に有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の放熱構造体の製造方法において、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを前記第１の線状構造体の束内に浸透させる工程では、前記第１の熱可塑性樹脂フィルムが前記第２の線状構造体の束に達する前に前記第１の熱可塑性樹脂フィルムの浸透を停止する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の放熱構造体の製造方法において、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを剥離する工程の後、第２の熱可塑性樹脂フィルムを前記第２の線状構造体の束内に浸透させる工程と、前記第２の熱可塑性樹脂フィルムを前記第２の線状構造体の束とともに前記基板から剥離する工程とを更に有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放熱構造体の製造方法において、
前記構造物の前記下面は、湾曲している
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバーやパーソナルコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装
置）などに用いられる電子部品には、半導体素子から発する熱を効率よく放熱することが求められる。このため、これら電子部品は、半導体素子の直上に設けられた銅などの高い熱伝導度を有する材料のヒートスプレッダが配置された構造を有している。
【０００３】
この際、発熱源及びヒートスプレッダの表面には微細な凹凸が存在するため、互いをダイレクトに接触させても十分な接触面積を稼ぐことができず、接触界面が大きな熱抵抗となり、効率的に放熱を行うことができない。このため、接触熱抵抗を低減することを目的として、発熱源とヒートスプレッダとをサーマルインターフェイスマテリアル（ＴＩＭ）を介して接続することが行われている。
【０００４】
この目的のもと、サーマルインターフェイスマテリアルには、それ自身が高い熱伝導率を有する材料であることに加え、発熱源及びヒートスプレッダ表面の微細な凹凸に対して広面積に接触しうる特性が求められている。
【０００５】
従来、サーマルインターフェイスマテリアルとしては、放熱グリースやフェイズチェンジマテリアル（ＰＣＭ）、インジウムなどが用いられている。これらの材料が放熱材料として用いられる大きな特徴の一つは、電子機器の耐熱温度以下で流動性を有しているため、微細な凹凸に対して大きな接触面積を得ることが可能な点にある。
【０００６】
しかしながら、放熱グリースやフェイズチェンジマテリアルは、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ〜５Ｗ／ｍ・Ｋと比較的低い。また、インジウムはレアメタルであることに加え、ＩＴＯ関連での大幅な需要増加により価格が高騰しており、より安価な代替材料が待望されている。
【０００７】
このような背景から、カーボンナノチューブに代表される炭素元素の線状構造体が注目されている。カーボンナノチューブは、長手方向に非常に高い熱伝導度（１５００Ｗ／ｍ・Ｋ〜３０００Ｗ／ｍ・Ｋ）を有するだけでなく、柔軟性や耐熱性に優れた材料であり、放熱材料として高いポテンシャルを有している。
【０００８】
カーボンナノチューブを用いた放熱構造体としては、樹脂中にカーボンナノチューブを分散した放熱構造体や、基板上に配向成長したカーボンナノチューブ束を樹脂等によって埋め込んだ放熱構造体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３２７４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、所望の形状・サイズの良好な放熱構造体を効率的に製造するのは必ずしも容易ではなかった。
【００１１】
本発明の目的は、所望の形状・サイズの良好な放熱構造体を効率的に製造し得る放熱構造体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】
【００１２】
実施形態の一観点によれば、開口部が形成された構造物を基板の上方に配し、前記開口部が位置する領域における前記基板上に前記開口部の上方に達する炭素元素の第１の線状構造体の束を成長するとともに、前記開口部が位置する領域を除く領域における前記基板上に前記構造物の下面に達する炭素元素の第２の線状構造体の束を成長する工程を有することを特徴とする放熱構造体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
開示の放熱構造体の製造方法によれば、所望の形状・サイズに加工された構造物を基板の上方に配した状態で炭素元素の線状構造体を基板上に成長するため、所望の形状・サイズに成形された炭素元素の線状構造体の束を得ることができる。このため、所望の形状・サイズの良好な放熱構造体を効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１実施形態による放熱構造体を示す断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態による電子装置を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図４】図４は、第１実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図５】図５は、第１実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その３）である。
【図６】図６は、第１実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その４）である。
【図７】図７は、第１実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その５）である。
【図８】図８は、第１実施形態による電子装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】図９は、第２実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図１０】図１０は、第２実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図１１】図１１は、第２実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その３）である。
【図１２】図１２は、第２実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その４）である。
【図１３】図１３は、第２実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その５）である。
【図１４】図１４は、第２実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その６）である。
【図１５】図１５は、第３実施形態による放熱構造体を示す断面図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態による放熱構造体を用いた電子装置を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第３実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図１８】図１８は、第３実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図１９】図１９は、第３実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その３）である。
【図２０】図２０は、第３実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その４）である。
【図２１】図２１は、第３実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その５）である。
【図２２】図２２は、第３実施形態による電子装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図２３】図２３は、第４実施形態による放熱構造体を示す断面図である。
【図２４】図２４は、第４実施形態による電子装置を示す断面図である。
【図２５】図２５は、第４実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図２６】図２６は、第４実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図２７】図２７は、第４実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その３）である。
【図２８】図２８は、第４実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その４）である。
【図２９】図２９は、第４実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図（その５）である。
【図３０】図３０は、第４実施形態による電子装置の製造方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
所望の形状・サイズの放熱構造体を製造する手法としては、基板上に全体的に形成されたカーボンナノチューブを樹脂シートに埋め込み、カーボンナノチューブが埋め込まれた樹脂シートをカッター等で所望の形状・サイズに切断することが考えられる。
【００１６】
しかしながら、この手法では、樹脂シートに埋め込まれたカーボンナノチューブを機械的に切断するため、切断面においてカーボンナノチューブの配向乱れが生じ、放熱性の低下を招く場合がある。
【００１７】
また、基板上の所定の領域だけに触媒金属を堆積しておき、当該領域上に選択的にカーボンナノチューブを成長し、成長したカーボンナノチューブの束を樹脂シートに埋め込むことが考えられる。カーボンナノチューブの束は所望の形状・サイズに既に成形されているため、カーボンナノチューブの束の周囲の樹脂の部分を切断すればよく、カーボンナノチューブを切断することを要しない。このため、切断の際にカーボンナノチューブの配向乱れが生じることはない。
【００１８】
しかしながら、この手法では、触媒金属のリフトオフやパターニングの際の薬液処理により触媒金属が汚染される虞がある。薬液による触媒金属の汚染は、カーボンナノチューブの面密度の低下や成長レートの低下など、カーボンナノチューブの成長に悪影響を及ぼす場合がある。また、基板上の所定の領域にだけ触媒金属を堆積しておくため、触媒金属により覆われていない領域が基板に生ずる。触媒金属により覆われていない領域においては、カーボンナノチューブを成長する際に、基板の表面が煤により汚染されてしまう場合がある。かかる煤が放熱構造体に付着すると、放熱性の低下の要因となる場合がある。
【００１９】
［第１実施形態］
第１実施形態による放熱構造体及びその製造方法並びにその放熱構造体を用いた電子装置及びその製造方法を図１乃至図８を用いて説明する。
【００２０】
（放熱構造体）
まず、本実施形態による放熱構造体について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による放熱構造体を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態による放熱構造体（放熱部材、放熱材料、放熱シート、熱伝導シート）１０は、炭素元素の複数の線状構造体（カーボンナノチューブ）１２を有している。即ち、本実施形態による放熱構造体１０は、カーボンナノチューブの束１２Ａを有している。カーボンナノチューブの束１２Ａを形成する複数のカーボンナノチューブ１２は、同じ方向に配向されており、互いに間隔を空けて配されている。
【００２２】
カーボンナノチューブ１２は、単層カーボンナノチューブであってもよいし、多層カーボンナノチューブであってもよい。ここでは、例えば多層カーボンナノチューブ１２が形成されている。一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数は、特に限定されるものではないが、例えば３〜６程度である。一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数の平均は、例えば４程度である。カーボンナノチューブ１２の直径は、特に限定されるものではないが、例えば４〜８ｎｍ程度である。カーボンナノチューブ１２の直径の平均は、例えば６ｎｍ程度である。カーボンナノチューブ１２の長さは、特に限定されるものではないが、例えば１００μｍ程度である。カーボンナノチューブ１２の面密度は、特に限定されるものではないが、十分な放熱性を得る観点からは、１×１０１０本／ｃｍ２以上であることが好ましい。ここでは、カーボンナノチューブ１２の面密度を、例えば１×１０１１本／ｃｍ２程度とする。
【００２３】
複数のカーボンナノチューブ１２の表面には、被膜（図示せず）が形成されていてもよい。かかる被膜は、複数のカーボンナノチューブ１２の表面全体を覆うように一様に形成される。カーボンナノチューブ１２の表面に被膜を形成することにより、カーボンナノチューブ１２の弾性（機械的強度）を向上させることができる。被膜の材料は、特に限定されるものではないが、酸化物や金属等を用いることができる。被膜の材料として用いる酸化物としては、例えば、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸化物（ＴｉＯＸ）、ハフニウム酸化物（ＲｕＯＸ）、鉄酸化物（ＦｅＯＸ）、インジウム酸化物（ＩｎＯＸ）、ランタン酸化物（ＬａＯＸ）等が挙げられる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯＸ）、ニオブ酸化物（ＮｂＯＸ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯＸ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、バナジウム酸化物（ＶＯＸ）、タングステン酸化物（ＷＯＸ）等を、被膜の材料として用いてもよい。また、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯＸ）等を被膜の材料として用いてもよい。被膜の材料として用いる金属としては、例えば、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ランタン（Ｌａ）等が挙げられる。ここでは、アルミニウム酸化物（酸化アルミニウム、アルミナ）が、被膜の材料として用いられている。被膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、カーボンナノチューブ１２の弾性を適度に向上する観点からは、１ｎｍ〜２０ｎｍ程度とすることが好ましい。酸化アルミニウムの被膜は、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition、原子層堆積）法により形成することができる。
【００２４】
複数のカーボンナノチューブ１２間を充填するように、充填層１４が形成されている。充填層１４は、複数のカーボンナノチューブ１２を支持している。換言すれば、複数のカーボンナノチューブ１２が充填層１４に埋め込まれている。充填層１４の材料としては、例えば熱可塑性樹脂が用いられている。充填層１４は、温度に応じて液体と固体との間で可逆的に状態変化するものであり、室温では固体であり、加熱すると液状に変化し、冷却すると接着性を発現しつつ固体に戻る。
【００２５】
充填層１４の具体的な材料としては、例えば、以下に示すようなホットメルト樹脂が挙げられる。ポリアミド系ホットメルト樹脂としては、例えば、ヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」が挙げられる。また、ポリエステル系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社の「ＤＨ５９８Ｂ」が挙げられる。また、ポリウレタン系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「ＤＨ７２２Ｂ」が挙げられる。また、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂としては、例えば、松村石油株式会社製の「ＥＰ−９０」が挙げられる。また、エチレン共重合体ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「ＤＡ５７４Ｂ」が挙げられる。また、ＳＢＲ系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「Ｍ−６２５０」が挙げられる。また、ＥＶＡ系ホットメルト樹脂としては、例えば、住友スリーエム株式会社製の「３７４７」が挙げられる。また、ブチルゴム系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「Ｍ−６１５８」が挙げられる。ここでは、充填層１４の材料として、例えばヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を用いる。
【００２６】
図１では、カーボンナノチューブ１２の一方の端部が充填層１４に埋め込まれており、カーボンナノチューブ１２の他方の端部が充填層１４から露出しているが、これに限定されるものではない。例えば、カーボンナノチューブ１２の両端が充填層１４から露出していてもよい。
【００２７】
充填層１４の融解温度は、放熱構造体１０が取り付けられる発熱体１６（図２参照）の稼働時の発熱温度の上限値より高いことが好ましい。また、充填層１４の融解温度は、放熱構造体１０、発熱体１６及び放熱体１８（図２参照）を回路基板２０（図２参照）上に取り付けた後、即ち、アセンブリ後において行われる熱処理の温度より高いことが好ましい。アセンブリ後において充填層１４が溶解すると、放熱構造体１０が変形し、カーボンナノチューブ１２の配向性が損なわれ、ひいては、熱伝導性の低下を招く虞があるためである。
【００２８】
こうして、本実施形態による放熱構造体１０が形成されている。
【００２９】
（電子装置）
次に、本実施形態による放熱構造体を用いた電子装置について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態による電子装置を示す断面図である。
【００３０】
図２に示すように、多層配線基板などの回路基板２０上には、例えばＣＰＵなどの半導体素子（半導体チップ）１６が実装されている。半導体素子１６は、はんだバンプ２２等を介して回路基板２０に電気的に接続されている。
【００３１】
半導体素子１６からの熱を拡散するためのヒートスプレッダ１８が半導体素子１６を覆うように形成されている。半導体素子１６とヒートスプレッダ１８との間には、本実施形態による放熱構造体１０が配されている。ヒートスプレッダ１８は、例えば有機シーラント２４等により回路基板２０に接着されている。
【００３２】
このように、本実施形態による電子装置では、半導体素子１６とヒートスプレッダ１８との間、すなわち発熱体（発熱部）１６と放熱体（放熱部）１８との間に、本実施形態による放熱構造体１０が設けられている。放熱構造体１０のカーボンナノチューブ１２の一方の端部は、例えば放熱体１８に接している。カーボンナノチューブ１２の他方の端部は、例えば発熱体１６に接している。
【００３３】
こうして、本実施形態による電子装置２６が形成されている。
【００３４】
（放熱構造体の製造方法）
次に、本実施形態による放熱構造体の製造方法について図３乃至図７を用いて説明する。図３乃至図７は、本実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図である。図３（ａ）乃至図４（ａ）は断面図であり、図４（ｂ）は平面図である。図４（ａ）は、図４（ｂ）のＡ−Ａ′線断面に対応している。図５（ａ）乃至図７（ｃ）は断面図である。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ１２（図５参照）を成長するための土台となる基板（基材、基体）２８を用意する。基板２８としては、例えばシリコン基板を用いる。
【００３６】
なお、基板２８はシリコン基板に限定されるものではない。基板２８として、例えば、アルミナ基板、サファイア基板、ＭｇＯ基板、ガラス基板等を用いてもよい。
【００３７】
次に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法又は熱酸化法により、シリコン基板２８の表面に、膜厚３００ｎｍ程度のシリコン酸化膜（図示せず）を形成する。
【００３８】
次に、シリコン酸化膜上に下地膜（図示せず）を形成する。下地膜は、後述する触媒金属膜（図示せず）の下地となるものである。下地膜の材料としては、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉＸ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。また、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を、下地膜の材料として用いてもよい。また、これらの材料のうちのいずれかを含む合金を、下地膜の材料として用いてもよい。ここでは、下地膜の材料として、例えばアルミニウムを用いる。
【００３９】
次に、図３（ｂ）に示すように、例えばスパッタリング法により、触媒金属膜３０を形成する。触媒金属膜３０は、基板２８上にカーボンナノチューブ１２を成長する際の触媒となるものである。触媒金属膜３０の材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金、銀、白金、又は、これらのうちのいずれかを含む合金を用いることができる。ここでは、触媒金属膜３０の材料として、例えば鉄を用いる。
【００４０】
下地膜（図示せず）の材料としてアルミニウムを用い、触媒金属膜３０の材料として鉄を用いた場合には、アルミニウム膜と鉄膜３０との積層構造が基板２８上に形成される。この場合、アルミニウムの下地膜の膜厚は、例えば１０ｎｍ程度とし、鉄の触媒金属膜３０の膜厚は、例えば２．５ｎｍ程度とする。
【００４１】
下地膜の材料として窒化チタンを用い、触媒金属膜３０の材料としてコバルトを用いた場合には、窒化チタン膜とコバルト膜との積層構造が基板２８上に形成される。この場合、窒化チタンの下地膜の膜厚は、例えば５ｎｍ程度とし、コバルトの触媒金属膜３０の膜厚は、例えば２．６ｎｍ程度とする。
【００４２】
また、カーボンナノチューブを成長する際に用いる触媒は、金属膜に限定されるものではなく、金属微粒子であってもよい。触媒として金属微粒子を用いる場合には、例えば、微分型静電分級器（ＤＭＡ：differential mobility analyzer）等を用いて、金属微粒子のサイズを制御することが好ましい。金属微粒子の材料としては、上述した触媒金属膜３０の材料と同様の材料を適宜用いることができる。
【００４３】
下地膜の材料として窒化チタンを用い、金属微粒子の触媒の材料としてコバルトを用いた場合、窒化チタンの下地膜上にコバルトの金属微粒子が存在する構造が基板２８上に形成される。この場合、窒化チタンの膜厚は例えば５ｎｍ程度とし、コバルトの金属微粒子の平均粒径は例えば３．８ｎｍ程度とする。
【００４４】
次に、カーボンナノチューブ１２を成長するための成長室（成長炉）（図示せず）内に、触媒３０が形成された基板２８と、カーボンナノチューブ１２の成長を制御する治具３２とを載置する（図４参照）。治具３２は、開口部（開口、開口パターン）３４が形成された構造物３６と、かかる構造物３６を支持する支持部３８とを有している。構造物３２には、複数の開口部３４が形成されている。これらの開口部３４は例えばマトリクス状に配列されており、構造物３６の部材は全体として格子状に成形されている。開口部３４の平面形状は、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するように設定されている。後述するように、開口部３４が位置する領域においては、構造物３６により成長が妨げられることなくカーボンナノチューブ１２が成長する。構造物３６と基板２８との間隔は、開口部３４上に突出させるカーボンナノチューブ１２の長さよりも小さく設定する。ここでは、構造物３６と基板２８との間隔を、例えば７０μｍ程度とする。治具３２の材料としては、耐熱温度がカーボンナノチューブ１２の成長温度より高い材料が用いられている。ここでは、治具３２の材料として、例えば石英が用いられている。開口部３４のサイズは、特に限定されるものではないが、例えば２０ｍｍ×２０ｍｍ程度とする。
【００４５】
次に、例えばホットフィラメントＣＶＤ（Hot Filament Chemical Vapor Deposition）法により、触媒３０が形成された基板２８上にカーボンナノチューブ１２を成長する（図５（ａ）参照）。カーボンナノチューブ１２の成長条件は、例えば以下の通りとする。原料ガスとしては、例えば、アセチレンガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いる。アセチレンガスとアルゴンガスとの分圧比は、例えば１：９程度とする。成長室内における総ガス圧は、例えば１ｋＰａ程度とする。ホットフィラメントの温度は、例えば１０００℃程度とする。このような条件でカーボンナノチューブ１２を成長すると、カーボンナノチューブ１２の成長レートは、例えば４μｍ／ｍｉｎ程度となる。開口部３４が位置する領域に成長するカーボンナノチューブ１２が構造物３６よりも上方に突出するように、カーボンナノチューブ１２の長さが設定される。ここでは、開口部３４が位置する領域に成長するカーボンナノチューブ１２の長さを、例えば１００μｍ程度とする。カーボンナノチューブ１２の長さは、例えば成長時間を適宜調整することにより制御し得る。一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数は、例えば３〜６程度とする。一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数の平均は、例えば４程度とする。カーボンナノチューブ１２の直径は、例えば４〜８ｎｍ程度とする。カーボンナノチューブ１２の直径の平均は、例えば６ｎｍ程度とする。カーボンナノチューブ１２の面密度は、特に限定されるものではないが、十分な放熱性を得る観点からは、１×１０１０本／ｃｍ２以上であることが好ましい。上記のような条件で成長すると、カーボンナノチューブ１２の面密度は、例えば１×１０１１本／ｃｍ２程度となる。
【００４６】
なお、カーボンナノチューブ１２の成長方法は、ホットフィラメントＣＶＤ法に限定されるものではない。例えば、熱ＣＶＤ法やリモートプラズマＣＶＤ法等によりカーボンナノチューブ１２を成長することも可能である。
【００４７】
また、成長するカーボンナノチューブ１２は、単層カーボンナノチューブであってもよい。
【００４８】
また、カーボンナノチューブ１２を成長する際に用いる原料は、アセチレンに限定されるものではない。例えば、メタンガス、エチレンガス等の炭化水素類を原料として用いて、カーボンナノチューブ１２を成長してもよい。また、エタノール、メタノール等のアルコール類を原料として用いて、カーボンナノチューブ１２を成長してもよい。
【００４９】
開口部３４が位置している領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が構造物３６により妨げられることはないため、カーボンナノチューブ１２は構造物３６よりも上方に突出する。形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するように開口部３４が形成されているため、開口部３４が位置している領域に形成されるカーボンナノチューブの束１２Ａは、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応する。開口部３４が複数形成された構造物３６を用いるため、このようなカーボンナノチューブ束１２Ａは複数形成される。これらの開口部３４が互いに分離されているため、これらのカーボンナノチューブ束１２Ａは互いに分離された状態となる。これらのカーボンナノチューブ束１２Ａは、構造物３６よりも上方に突出するように形成されるため、構造物３６により成長が制限されたカーボンナノチューブ１２に対して上部の高さが相対的に高くなる。
【００５０】
一方、構造物３６の部材が位置している領域、即ち、開口部３４が位置している領域を除く領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が構造物３６により妨げられ、カーボンナノチューブ１２の上部が構造物３６の下面に接した状態となる。構造物３６の部材が位置している領域に形成されるカーボンナノチューブ１２は、開口部３４上に突出したカーボンナノチューブ束１２Ａに対して上部の高さが相対的に低くなる。
【００５１】
こうして、触媒３０が形成された基板２８上に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ａが形成される。
【００５２】
次に、カーボンナノチューブ１２を成長した基板２８の上方に、フィルム状の熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂フィルム）１４を載置する（図５（ｂ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム１４は、充填層となるものである。構造物３６により成長が妨げられることなく開口部３４上に突出したカーボンナノチューブ１２の高さは相対的に高い一方、構造物３６により成長が妨げられたカーボンナノチューブ１２の高さは相対的に低い。このため、熱可塑性樹脂フィルム１４は、開口部３４上に突出したカーボンナノチューブ１２には接するが、構造物３６により成長が妨げられたカーボンナノチューブ１２には接しない。熱可塑性樹脂フィルム１４の厚さは、例えば１００μｍ程度とする。
【００５３】
熱可塑性樹脂フィルム１４の材料としては、例えば、上述したようなホットメルト樹脂を用いることができる。ここでは、熱可塑性樹脂フィルム１４の材料として、例えばヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を用いる。「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」の溶解温度は１３５〜１４５℃程度である。また、「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」の融解時における粘度は、２２５℃において５．５〜８．５Ｐａ・ｓ程度である。
【００５４】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４が載置された基板２８を、熱可塑性樹脂フィルム１４の融解温度以上の温度に加熱する。必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム１４上から押圧してもよい。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１４が融解し、カーボンナノチューブ束１２Ａ内に徐々に浸透していく（図６（ａ）参照）。
【００５５】
熱可塑性樹脂フィルム１４は、少なくとも、カーボンナノチューブ束１２Ａを熱可塑性樹脂フィルム１４によって支持するのに十分な深さまで浸透させる。熱可塑性樹脂フィルム１４は、少なくとも数μｍ〜数十μｍ程度の深さまでカーボンナノチューブ１２Ａを浸透させることにより、カーボンナノチューブ束１２Ａを支持することができる。熱可塑性樹脂フィルム１４の浸透は、構造物３６により成長が妨げられたカーボンナノチューブ１２に達しない程度のところで停止する。基板２８上に治具３２が配された状態で熱可塑性樹脂フィルム１４をカーボンナノチューブ束１２Ａに浸透させる場合には、熱可塑性樹脂フィルム１４が構造物３６に達しない程度のところで熱可塑性樹脂フィルム１４の浸透を停止する。熱可塑性樹脂フィルム１４をカーボンナノチューブ束１２Ａ内に浸透させる深さは、熱処理温度や熱処理時間によって制御することができる。ここでは、例えば、熱処理温度を例えば１５０℃程度とし、熱処理時間を例えば５分程度とする。
【００５６】
次に、例えば室温まで冷却することにより、熱可塑性樹脂フィルム１４を固化する。
【００５７】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４をカーボンナノチューブ束１２Ａとともに基板２８から剥離する（図６（ｂ）参照）。換言すれば、カーボンナノチューブ束１２Ａを熱可塑性樹脂フィルム１４により基板２８から剥離する。構造物３６により成長が妨げられたカーボンナノチューブ１２には熱可塑性樹脂フィルム１４は浸透していないため、構造物３６により成長が妨げられたカーボンナノチューブ１２は基板２８上に残存する。これにより、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するカーボンナノチューブ束１２Ａが、熱可塑性樹脂フィルム１４により基板２８から剥離される。こうして、複数のカーボンナノチューブ束１２Ａが熱可塑性樹脂フィルム１４により支持された状態となる。
【００５８】
次に、必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム１４をカーボンナノチューブ１２Ａ内に更に浸透させるための熱処理を行う。熱処理温度は、熱可塑性樹脂フィルム１４の融解温度以上の温度とする。熱処理温度や熱処理時間は、熱可塑性樹脂フィルム１４が所望の深さまで浸透するように適宜設定される。こうして、熱可塑性樹脂フィルム１４が所望の深さまで浸透することとなる（図７（ａ）参照）
次に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ａを支持する熱可塑性樹脂フィルム１４を例えばカッター等を用いて切断する（図７（ｂ）参照）。各々のカーボンナノチューブ束１２Ａは、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するように形成されており、これらカーボンナノチューブ束１２Ａは互いに分離されている。このため、カーボンナノチューブ束１２Ａを損傷させることなく、所望の形状・サイズのカーボンナノチューブ束１２Ａを有する所望の形状・サイズの放熱構造体１０を得ることができる。
【００５９】
こうして、複数のカーボンナノチューブ束１２Ａの間隙に熱可塑性樹脂フィルムの充填層１４が充填された複数の放熱構造体１０が形成される（図７（ｃ）参照）。
【００６０】
こうして、本実施形態による放熱構造体が製造される。
【００６１】
（電子装置の製造方法）
次に、本実施形態による放熱構造体を用いた電子装置の製造方法について図８を用いて説明する。図８は、本実施形態による電子装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００６２】
まず、図８（ａ）に示すように、回路基板２０上に、半導体素子１６を実装する。半導体素子１６は、例えば半田バンプ２２等を用いて回路基板２０に接続される。
【００６３】
次に、図８（ｂ）に示すように、回路基板２０上に実装された半導体素子１６上に、本実施形態による放熱構造体１０を配し、更に、ヒートスプレッダ１８を被せる。この際、カーボンナノチューブ１２の一方の端部が半導体素子１６側に位置し、カーボンナノチューブ１２の他方の端部がヒートスプレッダ１８側に位置する。回路基板２０上には、ヒートスプレッダ１８を固定するための有機シーラント２４等を塗布しておく。
【００６４】
なお、本実施形態による放熱構造体１０をヒートスプレッダ１８に予め固定しておき、放熱構造体１０が固定されたヒートスプレッダ１８を半導体素子１６に被せてもよい。
【００６５】
次に、ヒートスプレッダ１８に荷重を加えた状態で熱処理を行う。熱処理温度は、充填層１４の融解温度より高い温度とする。これにより、充填層１４が融解される。熱処理温度は、例えば２２０℃とする。熱処理時間は、例えば１０分程度とする。温度の上昇に伴って、充填層１４によるカーボンナノチューブ１２の拘束が緩み、放熱構造体１０内のカーボンナノチューブ１２の両端部が半導体素子１６やヒートスプレッダ１８にそれぞれ接する状態となる。
【００６６】
次に、室温まで冷却することにより、充填層１４を固化するとともに、ヒートスプレッダ１８を有機シーラント２４により回路基板２０上に固定する。この際、充填層１４の接着性が発現し、半導体素子１６とヒートスプレッダ１８とが放熱構造体１０により接着固定される。室温に冷却した後も、半導体素子１６やヒートスプレッダ１８と放熱構造体１０との間で低い熱抵抗が維持される。
【００６７】
このように、本実施形態によれば、開口部３４が形成された構造物３６を基板２８の上方に配した状態でカーボンナノチューブ１２を成長させるため、所望の形状・サイズに成形されたカーボンナノチューブ束１２Ａを得ることができる。本実施形態によれば、基板２８上の触媒３０をパターニングすることを要しないため、触媒３０が薬液で汚染されることはない。また、本実施形態によれば、基板２８上の全面に触媒３０が形成された状態でカーボンナノチューブ１２を成長するため、基板２８の表面に煤が付着することはない。また、触媒３０をパターニングすることを要しないため、工程数を削減でき、低コスト化に寄与し得る。このように、本実施形態によれば、所望の形状・サイズの良好な放熱構造体１０を効率的に製造することが可能となる。
【００６８】
［第２実施形態］
第２実施形態による放熱構造体の製造方法を図９乃至図１４を用いて説明する。図９乃至図１４は、本実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図である。図９（ａ）は断面図であり、図９（ｂ）は平面図である。図９（ａ）は、図９（ｂ）のＢ−Ｂ′線断面に対応している。図１乃至図８に示す第１実施形態による放熱構造体の製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００６９】
本実施形態による放熱構造体の製造方法は、開口部３４ａ上に突出したカーボンナノチューブの束１２Ａと、構造物３６ａにより成長が妨げられたカーボンナノチューブの束１２Ｂの両方を、それぞれ放熱構造体１０、１０ａに用いるものである。
【００７０】
まず、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて上述した第１実施形態による放熱構造体の製造方法と同様にして、基板２８上に触媒３０等を形成する。
【００７１】
次に、カーボンナノチューブ１２を成長するための成長室内に、触媒３０等が形成された基板２８と治具３２ａとを載置する（図９参照）。治具３２ａは、基板２８の上方に配される構造物３６ａと、構造物３６ａを支持する支持部３８とを有している。基板２８の上方に配される構造物３６ａには、市松模様が形成されるように複数の開口部（開口パターン）３４ａが形成されている。開口部３４ａの平面形状は、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するように設定されている。構造物３６ａのうちの開口部３４ａ間の部分は、部分構造物４０となっている。部分構造物４０の平面形状は、形成しようとする放熱構造体１０ａ（図１４（ｃ）参照）の形状・サイズに対応している。
【００７２】
次に、基板２８上に構造物３６ａが位置している状態で、図４を用いて上述した第１実施形態による放熱構造体の製造方法と同様にして、基板２８上にカーボンナノチューブ１を成長する（図１０（ａ）参照）。開口部３４ａが位置している領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が構造物３６ａにより妨げられないため、カーボンナノチューブ１２は開口部３４ａの上方に突出する。形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するように開口部３４ａが形成されているため、開口部３４ａ上に突出するカーボンナノチューブの束１２Ａの形状・サイズは、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応する。開口部３４ａが複数形成された構造体３６ａを用いるため、このようなカーボンナノチューブ束１２Ａは複数形成される。開口部３４ａから突出するカーボンナノチューブ束１２Ａは、部分構造物４０により成長が妨げられたカーボンナノチューブ束１２Ｂに対して上部の高さが相対的に高くなる。
【００７３】
一方、構造物３６ａの部材、即ち、部分構造物４０が位置している領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が部分構造物４０により妨げられ、カーボンナノチューブ１２の上部が部分構造物４０の下面に接した状態となる。部分構造物４０が位置している領域に形成されるカーボンナノチューブ束１２Ｂは、開口部３４ａ上に突出したカーボンナノチューブ束１２Ａに対して上部の高さが相対的に低くなる。
【００７４】
こうして、触媒３０が形成された基板２８上に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ａ、１２Ｂが形成される。これらのカーボンナノチューブ束１２Ａ、１２Ｂは、全体として市松模様状の配置となる。即ち、上部の高さが相対的に高いカーボンナノチューブ束１２Ａと、上部の高さが相対的に低いカーボンナノチューブ束１２Ｂとが、全体として市松模様を形成するような配置で形成される。
【００７５】
次に、カーボンナノチューブ１２を成長した基板２８の上方に、熱可塑性樹脂フィルム１４を載置する（図１０（ｂ）参照）。開口部３４ａ上に突出したカーボンナノチューブ束１２Ａの上部の高さは相対的に高い一方、部分構造物４０により成長が妨げられたカーボンナノチューブ束１２Ｂの上部の高さは相対的に低い。このため、熱可塑性樹脂フィルム１４は、開口部３４ａ上に突出したカーボンナノチューブ束１２Ａには接するが、部分構造物４０により成長が妨げられたカーボンナノチューブ束１２Ｂには接しない。熱可塑性樹脂フィルム１４の厚さは、例えば１００μｍ程度とする。
【００７６】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４が載置された基板２８を、熱可塑性樹脂フィルム１４の融解温度以上の温度に加熱する。必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム１４上から押圧してもよい。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１４が融解し、カーボンナノチューブ束１２Ａ内に徐々に浸透していく（図１１（ａ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム１４は、少なくとも、カーボンナノチューブ束１２Ａを熱可塑性樹脂フィルム１４によって支持するのに十分な深さまで浸透させる。熱可塑性樹脂フィルム１２Ａの浸透は、構造物３６ａやカーボンナノチューブ束１２Ｂに達しない程度のところで停止する。熱処理温度は例えば１５０℃程度とし、熱処理時間は例えば５分程度とする。
【００７７】
次に、例えば室温まで冷却することにより、熱可塑性樹脂フィルム１４を固化する。
【００７８】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４をカーボンナノチューブ束１２Ａとともに基板２８から剥離する（図１１（ｂ）参照）。換言すれば、カーボンナノチューブ束１２Ａを熱可塑性樹脂フィルム１４により基板２８から剥離する。カーボンナノチューブ束１２Ｂは基板２８上に残存する。こうして、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するカーボンナノチューブ束１２Ａが、熱可塑性樹脂フィルム１４により基板２８から剥離される。複数のカーボンナノチューブ束１２Ａが熱可塑性樹脂フィルム１４により支持された状態となる。
【００７９】
次に、基板２８の周囲に配されていた治具３２ａを取り外す（図１２（ａ）参照）。
【００８０】
次に、カーボンナノチューブ束１２Ｂが残存している基板２８の上方に、熱可塑性樹脂フィルム１４ａを載置する（図１２（ｂ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム１４ａは、カーボンナノチューブ束１２Ｂの上部に接する。熱可塑性樹脂フィルム１４ａの材料としては、例えば、上述した熱可塑性樹脂フィルム１４の材料と同様のものを用いることができる。熱可塑性樹脂フィルム１４ａの厚さは、例えば５０μｍ程度とする。
【００８１】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４ａが載置された基板２８を、熱可塑性樹脂フィルム１４ａの融解温度以上の温度に加熱する。必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム１４ａ上から押圧してもよい。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１４ａが融解し、カーボンナノチューブ束１２Ｂ内に徐々に浸透していく（図１２（ｃ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム１４ａは、少なくとも、カーボンナノチューブ束１２Ｂを熱可塑性樹脂フィルム１４ａによって支持するのに十分な深さまで浸透させる。熱可塑性樹脂フィルム１４ａの浸透は、熱可塑性樹脂フィルム１４ａが基板２８にまで達しない程度のところで停止する。熱処理温度は例えば１５０℃程度とし、熱処理時間は例えば５分程度とする。
【００８２】
次に、室温まで冷却することにより、熱可塑性樹脂フィルム１４ａを固化する。
【００８３】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４ａをカーボンナノチューブ束１２Ｂとともに基板２８から剥離する（図１３（ａ）参照）。換言すれば、カーボンナノチューブ束１２Ｂを熱可塑性樹脂フィルム１４ａにより基板２８から剥離する。こうして、形成しようとする放熱構造体１０ａの形状・サイズに対応するカーボンナノチューブ束１２Ｂが、熱可塑性樹脂フィルム１４ａにより基板２８から剥離される。これにより、複数のカーボンナノチューブ束１２Ｂが熱可塑性樹脂フィルム１４ａにより支持された状態となる。
【００８４】
次に、必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム１４をカーボンナノチューブ１２Ａ内に更に浸透させるための熱処理を行う。熱処理温度は、熱可塑性樹脂フィルム１４の融解温度以上の温度とする。熱処理温度や熱処理時間時間は、熱可塑性樹脂フィルム１４が所望の深さまで浸透するように適宜設定される。こうして、熱可塑性樹脂フィルム１４が所望の深さまで浸透することとなる（図１３（ｂ）参照）。
【００８５】
次に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ａを支持する熱可塑性樹脂フィルム１４を例えばカッター等を用いて切断する（図１３（ｃ）参照）。各々のカーボンナノチューブ束１２Ａは、形成しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに対応するように成形されている。このため、カーボンナノチューブ１２の配向乱れ等を生じさせることなく、所望の形状・サイズの良好な放熱構造体１０を得ることができる。
【００８６】
こうして、複数のカーボンナノチューブ１２の間隙に熱可塑性樹脂フィルムの充填層１４が充填された複数の放熱構造体１０が形成される（図１４（ａ）参照）。
【００８７】
次に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ｂを支持する熱可塑性樹脂フィルム１４ａを例えばカッター等を用いて切断する（図１４（ｂ）参照）。各々のカーボンナノチューブ束１２Ｂは、形成しようとする放熱構造体１０ａの形状・サイズに対応するように成形されている。このため、カーボンナノチューブ１２の配向乱れ等を生じさせることなく、所望の形状・サイズの良好な放熱構造体１０ａを得ることができる。
【００８８】
こうして、複数のカーボンナノチューブ１２の間隙に熱可塑性樹脂フィルムの充填層１４ａが充填された複数の放熱構造体１０ａが形成される（図１４（ｃ）参照）。
【００８９】
こうして、本実施形態による放熱構造体１０、１０ａが製造される。
【００９０】
このように、開口部３４ａが形成された構造物３６ａを基板２８の上方に配した状態でカーボンナノチューブ１２を成長させるため、所望の形状・サイズに成形されたカーボンナノチューブ束１２Ａを得ることができる。また、構造物３６ａの部分構造物４０によりカーボンナノチューブ１２の成長が妨げられるため、所望の形状・サイズに成形されたカーボンナノチューブ束１２Ｂも得ることができる。従って、本実施形態においても、所望の形状・サイズの良好な放熱構造体１０、１０ａを効率的に製造することが可能となる。
【００９１】
［第３実施形態］
第３実施形態による放熱構造体及びその製造方法並びにその放熱構造体を用いた電子装置及びその製造方法を図１５乃至図２２を用いて説明する。図１乃至図１４に示す第１又は第２実施形態による放熱構造体及びその製造方法等と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００９２】
図１５は、本実施形態による放熱構造体を示す断面図である。
【００９３】
本実施形態による放熱構造体１０ｂは、カーボンナノチューブ束１２Ｃの形状が、放熱構造体１０ｂが取り付けられる部材１８ａ（図１６参照）の形状に応じて設定されているものである。
【００９４】
図１６は、本実施形態による放熱構造体を用いた電子装置を示す断面図である。
【００９５】
図１６に示すように、本実施形態による放熱構造体１０ｂは、下面が湾曲したヒートスプレッダ１８ａの下面に取り付けられる。放熱構造体１０ｂの各々のカーボンナノチューブ１２がヒートスプレッダ１８ａに確実に接触するようにするため、カーボンナノチューブ束１２Ｃの形状は、ヒートスプレッダ１８ａの下面の湾曲に応じて設定されている。即ち、ヒートスプレッダ１８ａの下面に各々のカーボンナノチューブ１２がそれぞれ確実に接触するように、カーボンナノチューブ束１２Ｃを形成する複数のカーボンナノチューブ１２の高さがそれぞれ設定されている。
【００９６】
次に、本実施形態による放熱構造体の製造方法について図１７乃至図２１を用いて説明する。図１７乃至図２１は、本実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図である。図１７（ａ）は断面図であり、図１７（ｂ）は平面図である。図１７（ａ）は、図１７（ｂ）のＣ−Ｃ′断面に対応している。図１８（ａ）乃至図２１（ｃ）は断面図である。
【００９７】
まず、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて上述した第１実施形態による放熱構造体の製造方法と同様にして、基板２８上に触媒３０等を形成する。
【００９８】
次に、カーボンナノチューブ１２を成長するための成長室内に、触媒３０等が形成された基板２８と治具３２ｂとを載置する。治具３２ｂは、基板２８の上方に位置させる構造物３６ｂと、構造物３６ｂを支持する支持部３８とを有している。構造物３６ｂには、開口部３４ｂが形成されている。構造物３６ｂに形成された開口部３４ｂにより、複数の部分構造物４０ａが画定されている。構造物３６ｂは、開口部３４ｂにより画定された複数の部分構造物４０ａを有している。複数の部分構造物４０ａは、全体としてマトリクス状に配列されている。各々の部分構造物４０ａの形状は、形成しようとする放熱構造体１０ｂの形状・サイズに対応するように形成されている。各々の部分構造物４０ａの下面は、放熱構造体１０ｂが取り付けられる部材１８ａの形状に対応するように成形されている。より具体的には、各々の部分構造物４０ａの下面は、放熱構造体１０ｂが取り付けられるヒートスプレッダ１８ａの面の湾曲に対応するように湾曲している。ここでは、放熱構造体１０ｂが取り付けられるヒートスプレッダ１８ａの面が上に凸に湾曲している場合に対応すべく、部分構造物４０ａの下面も上に凸に湾曲している。各々の部分構造物４０ａは、幅狭の接続部４２により互いに接続されている。基板２８と構造物３６ｂとの間の距離は、例えば７０μｍ程度とする。
【００９９】
次に、図５（ａ）を用いて上述した第１実施形態による放熱構造体の製造方法と同様にして、基板２８上にカーボンナノチューブ１２を成長する（図１８（ａ）参照）。開口部３４ｂが位置している領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が構造物３６ｂにより妨げられることはないため、カーボンナノチューブ１２は開口部３４ｂの上方に突出する。開口部３４ｂの上方に突出したカーボンナノチューブ１２は、部分構造物４０ａにより成長が妨げられたカーボンナノチューブ束１２Ｃに対して上部の高さが相対的に高くなる。
【０１００】
一方、部分構造物４０ａが位置している領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が部分構造物４０ａにより妨げられ、カーボンナノチューブ１２の上部が部分構造物４０ａの下面に接した状態となる。部分構造物４０ａが位置している領域に形成されるカーボンナノチューブ束１２Ｃは、開口部３４ｂ上に突出したカーボンナノチューブ１２に対して上部の高さが相対的に低くなる。部分構造物４０ａの下面は、放熱構造体１０ｂが取り付けられる部材１８ａの面の湾曲に対応するように湾曲しているため、カーボンナノチューブ束１２Ｃは、放熱構造体１０ｂが取り付けられる部材１８ａの面の湾曲に対応するように成形される。
【０１０１】
こうして、触媒３０が形成された基板２８上に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ｃが形成される。
【０１０２】
次に、カーボンナノチューブ１２を成長した基板２８の上方に、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂを載置する（図１８（ｂ）参照）。開口部３４ｂ上に突出したカーボンナノチューブ１２の上部の高さは相対的に高い一方、部分構造物４０ａにより成長が妨げられたカーボンナノチューブ１２の上部の高さは相対的に低い。このため、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂは、開口部３４ｂ上に突出したカーボンナノチューブ１２には接するが、部分構造物４０ａにより成長が妨げられたカーボンナノチューブ１２には接しない。熱可塑性樹脂フィルム１４ｂの厚さは、例えば１００μｍ程度とする。
【０１０３】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂが載置された基板２８を、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂの融解温度以上の温度に加熱する。必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂ上から押圧してもよい。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂが融解し、開口部３４ｂ上に突出しているカーボンナノチューブ束１２内に徐々に浸透していく（図１９（ａ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム１８ｂは、少なくとも、カーボンナノチューブ束１２を熱可塑性樹脂フィルム１８ｂによって支持するのに十分な深さまで浸透させる。熱可塑性樹脂フィルム１８ｂの浸透は、構造物３６ｂやカーボンナノチューブ束１２Ｃに達しない程度のところで停止する。熱処理温度は例えば１５０℃程度とし、熱処理時間は例えば５分程度とする。
【０１０４】
次に、室温まで冷却することにより、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂを固化する。
【０１０５】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４ｂをカーボンナノチューブ束１２とともに基板２８から剥離する（図１９（ｂ）参照）。カーボンナノチューブ束１２Ｃは基板２８上に残存する。
【０１０６】
次に、基板２８の周囲に配されていた治具３２ｂを取り外す（図２０（ａ）参照）。
【０１０７】
次に、カーボンナノチューブ束１２Ｃが残存した基板２８の上方に、熱可塑性樹脂フィルム１４を載置する（図２０（ｂ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム１４は、部分構造物４０ａにより成長が妨げられたカーボンナノチューブ束１２Ｃに接する。熱可塑性樹脂フィルム１４の厚さは、例えば１００μｍ程度とする。
【０１０８】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４が載置された基板３８を、熱可塑性樹脂フィルム１４の融解温度以上の温度に加熱する。必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム１４上から押圧してもよい。これにより、熱可塑性樹脂フィルム１４が融解し、カーボンナノチューブ束１２Ｃ内に徐々に浸透していく。
【０１０９】
熱可塑性樹脂フィルム１４は、少なくとも、カーボンナノチューブ束１２Ｃを熱可塑性樹脂フィルム１４によって支持するのに十分な深さまで浸透させる（図２０（ｃ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム１４の浸透は、基板２８に達しない程度のところで停止する。熱処理温度は例えば１５０℃程度とし、熱処理時間は例えば５分程度とする。
【０１１０】
次に、例えば室温まで冷却することにより、熱可塑性樹脂フィルム１４を固化する。
【０１１１】
次に、熱可塑性樹脂フィルム１４をカーボンナノチューブ束１２Ｃとともに基板２８から剥離する（図２１（ａ）参照）。これにより、形成しようとする放熱構造体１０ｂの形状・サイズに対応するカーボンナノチューブ束１２Ｃが、熱可塑性樹脂フィルム１４により基板から剥離される。複数のカーボンナノチューブ束１２Ｃが熱可塑性樹脂フィルム１４により支持された状態となる。
【０１１２】
次に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ｃを支持する熱可塑性樹脂フィルム１４を例えばカッター等を用いて切断する（図２１（ｂ）参照）。各々のカーボンナノチューブ束１２Ｃは、形成しようとする放熱構造体１０ｂの形状・サイズに対応している。このため、カーボンナノチューブ束１２Ｃの配向乱れを生じさせることなく、所望の形状・サイズの放熱構造体１０ｂが得られる。
【０１１３】
こうして、複数のカーボンナノチューブ１２の間隙に充填層１４が充填された複数の放熱構造体１０ｂが形成される（図２１（ｃ）参照）。
【０１１４】
こうして、本実施形態による放熱構造体１０ｂが製造される。
【０１１５】
次に、本実施形態による放熱構造体を用いた電子装置の製造方法について図２２を用いて説明する。図２２は、本実施形態による電子装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０１１６】
まず、図２２（ａ）に示すように、回路基板２０上に、半導体素子１６を実装する。半導体素子１６は、例えば半田バンプ２２等を用いて回路基板２０に接続される。
【０１１７】
次に、図２２（ｂ）に示すように、回路基板２０上に実装された半導体素子１６上に、本実施形態による放熱構造体１０ｂを配し、更に、ヒートスプレッダ１８ａを被せる。この際、カーボンナノチューブ１２の一方の端部が半導体素子１６側に位置し、カーボンナノチューブ１２の他方の端部がヒートスプレッダ１８ａ側に位置する。ヒートスプレッダ１８ａの下面は上に凸に湾曲している。回路基板２０上には、ヒートスプレッダ１８を固定するための有機シーラント２４等を塗布しておく。
【０１１８】
なお、本実施形態による放熱構造体１０をヒートスプレッダ１８ａに予め固定しておき、放熱構造体１０が固定されたヒートスプレッダ１８ａを半導体素子１６に被せてもよい。
【０１１９】
次に、ヒートスプレッダ１８ａに荷重を加えた状態で熱処理を行う。熱処理温度は、充填層１４の融解温度より高い温度とする。これにより、充填層１４が融解される。熱処理温度は、例えば２２０℃程度とする。熱処理時間は、例えば１０分程度とする。温度の上昇に伴って、充填層１４によるカーボンナノチューブ１２の拘束が緩み、放熱構造体１０ｂ内のカーボンナノチューブ１２の両端部が半導体素子１６やヒートスプレッダ１８に接する状態となる。カーボンナノチューブ束１２Ｃの外形が、ヒートスプレッダ１８ａの下面の湾曲に応じて設定されているため、放熱構造体１０ｂの各々のカーボンナノチューブ１２がヒートスプレッダ１８ａの下面に確実に接触する。
【０１２０】
次に、室温まで冷却することにより、充填層１４を固化するとともに、ヒートスプレッダ１８ａを有機シーラント２４によって回路基板２０上に固定する。この際、充填層１４の接着性が発現し、半導体素子１６とヒートスプレッダ１８ａとが放熱構造体１０ｂによって接着固定される。室温に冷却した後も、半導体素子１６やヒートスプレッダ１８ａと放熱構造体１０ｂとの間で低い熱抵抗が維持される。
【０１２１】
こうして、本実施形態による電子装置が製造される（図２２（ｃ）参照）。
【０１２２】
このように、本実施形態によれば、放熱構造体１０ｂが取り付けられる部材１８ａの形状に対応するようにカーボンナノチューブ束１２Ｃを成形する。このため、各々のカーボンナノチューブ１２を部材１８ａの面に確実に接触させることができ、高い放熱性を得ることができる。
【０１２３】
［第４実施形態］
第４実施形態による放熱構造体及びその製造方法並びにその放熱構造体を用いた電子装置及びその製造方法を図２３乃至図３０を用いて説明する。図１乃至図２２に示す第１乃至第３実施形態による放熱構造体及びその製造方法等と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１２４】
本実施形態は、放熱構造体１０ｃが取り付けられる部材１８ｂの面が下に凸に湾曲しており、放熱構造体１０ｃのカーボンナノチューブ束１２Ｄの形状が、下に凸に湾曲する部材１８ｂの面に対応しているものである。
【０１２５】
図２３は、本実施形態による放熱構造体を示す断面図である。
【０１２６】
本実施形態による放熱構造体１０ｃは、カーボンナノチューブ束１２Ｄの形状が、放熱構造体１０ｃが取り付けられる部材１８ｂ（図２４参照）の形状に応じて設定されている。
【０１２７】
図２４は、本実施形態による電子装置を示す断面図である。
【０１２８】
図２４に示すように、本実施形態による放熱構造体１０ｃは、下面が湾曲したヒートスプレッダ１８ｂの下面に取り付けられる。放熱構造体１０ｃの各々のカーボンナノチューブ１２がヒートスプレッダ１８ｂに確実に接触するようにするため、カーボンナノチューブ束１２Ｄの形状は、ヒートスプレッダ１８ｂの下面の湾曲に応じて設定されている。即ち、ヒートスプレッダ１８ｂの下面に各々のカーボンナノチューブ１２がそれぞれ確実に接触するように、カーボンナノチューブ束１２Ｄを形成する複数のカーボンナノチューブ１２の高さがそれぞれ設定されている。
【０１２９】
次に、本実施形態による放熱構造体の製造方法について図２５乃至図２９を用いて説明する。図２５乃至図２９は、本実施形態による放熱構造体の製造方法を示す工程図である。図２５（ａ）は断面図であり、図２５（ｂ）は平面図である。図２５（ａ）は、図２５（ｂ）のＤ−Ｄ′断面に対応している。図２６（ａ）乃至図２９（ｃ）は断面図である。
【０１３０】
まず、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて上述した第１実施形態による放熱構造体の製造方法と同様にして、基板２８上に触媒３０等を形成する。
【０１３１】
次に、カーボンナノチューブ１２を成長するための成長室内に、触媒３０等が形成された基板２８と治具３２ｃとを載置する。治具３２ｃは、基板２８の上方に位置させる構造物３６ｃと、構造物３６ｃを支持する支持部３８とを有している。構造物３６ｃには、開口部３４ｂが形成されている。構造物３６ｃに形成された開口部３４ｂにより、複数の部分構造物４０ｂが画定されている。構造物３６ｃは、開口部３４ｂにより画定された複数の部分構造物４０ｂを有している。複数の部分構造物４０ｂは、全体としてマトリクス状に配列されている。各々の部分構造物４０ｂの形状は、形成しようとする放熱構造体１０ｃの平面形状に対応するように形成されている。各々の部分構造物４０ｂの下面は、放熱構造体１０ｃが取り付けられる部材１８ｂの形状に対応するように成形されている。より具体的には、各々の部分構造物４０ｂの下面は、放熱構造体１０ｃが取り付けられるヒートスプレッダ１８ｂの面の湾曲に対応するように湾曲している。ここでは、放熱構造体１０ｃが取り付けられるヒートスプレッダ１８ｂの面が下に凸に湾曲している場合に対応すべく、部分構造物４０ｂの下面も下に凸に湾曲している。各々の部分構造物４０ｂは、幅狭の接続部４２により互いに接続されている。基板２８と構造物３６ｃとの間の距離は、例えば７０μｍ程度とする。
【０１３２】
次に、図５（ａ）を用いて上述した第１実施形態による放熱構造体の製造方法と同様にして、基板２８上にカーボンナノチューブ１２を成長する（図２６（ａ）参照）。開口部３４ｂが位置している領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が構造物３６ｃにより妨げられることはないため、カーボンナノチューブ１２は開口部３４ｂの上方に突出する。開口部３４ｂの上方に突出したカーボンナノチューブ１２は、部分構造物４０ｂにより成長が妨げられたカーボンナノチューブ束１２Ｄに対して上部の高さが相対的に高くなる。
【０１３３】
一方、部分構造物４０ｂが位置している領域においては、カーボンナノチューブ１２の成長が部分構造物４０ｂにより妨げられ、カーボンナノチューブ１２の上部が部分構造物４０ｂの下面に接した状態となる。部分構造物４０ｂが位置している領域に形成されるカーボンナノチューブ束１２Ｄは、開口部３４ｂ上に突出したカーボンナノチューブ１２に対して上部の高さが相対的に低くなる。部分構造物４０ｂの下面は、放熱構造体１０ｃが取り付けられる部材１８ｂの面の湾曲に対応するように湾曲しているため、カーボンナノチューブ束１２Ｄは、放熱構造体１０ｃが取り付けられる部材１８ｂの面の湾曲に対応するように成形される。
【０１３４】
こうして、触媒３０が形成された基板２８上に、複数のカーボンナノチューブ束１２Ｄが形成される。
【０１３５】
この後の放熱構造体の製造方法は、図１８（ｂ）乃至図２１（ｃ）を用いて上述した第３実施形態による放熱構造体の製造方法と同様であるため説明を省略する（図２６（ｂ）乃至図２９（ｃ）参照）。
【０１３６】
こうして、本実施形態による放熱構造体１０ｃが製造される。
【０１３７】
次に、本実施形態による放熱構造体を用いた電子装置の製造方法について図３０を用いて説明する。図３０は、本実施形態による電子装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０１３８】
まず、図３０（ａ）に示すように、回路基板２０上に、半導体素子１６を実装する。半導体素子１６は、例えば半田バンプ２２等を用いて回路基板２０に接続される。
【０１３９】
次に、図３０（ｂ）に示すように、回路基板２０上に実装された半導体素子１６上に、本実施形態による放熱構造体１０ｃを配し、更に、ヒートスプレッダ１８ｂを被せる。この際、カーボンナノチューブ１２の一方の端部が半導体素子１６側に位置し、カーボンナノチューブ１２の他方の端部がヒートスプレッダ１８ｂ側に位置する。ヒートスプレッダ１８ｂの下面は下に凸に湾曲している。回路基板２０上には、ヒートスプレッダ１８を固定するための有機シーラント２４等を塗布しておく。
【０１４０】
なお、本実施形態による放熱構造体１０をヒートスプレッダ１８ｂに予め固定しておき、放熱構造体１０が固定されたヒートスプレッダ１８ｂを半導体素子１６に被せてもよい。
【０１４１】
次に、ヒートスプレッダ１８ｂに荷重を加えた状態で熱処理を行う。熱処理温度は、充填層１４の融解温度より高い温度とする。これにより、充填層１４が融解される。熱処理温度は、例えば２２０℃程度とする。熱処理時間は、例えば１０分程度とする。温度の上昇に伴って、充填層１４による拘束が緩み、放熱構造体１０ｂ内のカーボンナノチューブ１２の両端部が半導体素子１６やヒートスプレッダ１８に接する状態となる。カーボンナノチューブ束１２Ｄの外形が、ヒートスプレッダ１８ａの下面の湾曲に応じて設定されているため、放熱構造体１０ｃの各々のカーボンナノチューブ１２がヒートスプレッダ１８ｂの下面に確実に接触する。
【０１４２】
次に、室温まで冷却することにより、充填層１４を固化するとともに、ヒートスプレッダ１８ｂを有機シーラント２４によって回路基板２０上に固定する。この際、充填層１４の接着性が発現し、半導体素子１６とヒートスプレッダ１８ａとが放熱構造体１０ｃによって接着固定される。室温に冷却した後も、半導体素子１６やヒートスプレッダ１８ｂと放熱構造体１０ｃとの間で低い熱抵抗が維持される。
【０１４３】
こうして、本実施形態による電子装置が製造される（図３０（ｃ）参照）。
【０１４４】
このように、本実施形態によっても、放熱構造体１０ｃが取り付けられる部材１８ｂの形状に対応するようにカーボンナノチューブ束１２Ｄが成型される。このため、本実施形態によっても、各々のカーボンナノチューブ１２を部材１８ｂの面に確実に接触させることができ、放熱性の良好な放熱構造体１０ｃを得ることができる。
【０１４５】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１４６】
例えば、上記実施形態では、治具３２、３２ａ〜３２ｃを取り外さずに基板２８上に熱可塑性樹脂フィルム１４を載置したが、熱可塑性樹脂フィルム１４を基板２８上に載置する前に治具３２、３２ａ〜３２ｃを取り外してもよい。
【０１４７】
また、開口部３４、３４ａの形状・サイズは上記実施形態に限定されるものではなく、製造しようとする放熱構造体１０の形状・サイズに応じて適宜設定し得る。
【０１４８】
また、部分構造物４０、４０ａ、４０ｂの形状・サイズ等は上記実施形態に限定されるものではなく、製造しようとする放熱構造体１０ａ〜１０ｃの形状・サイズ等に応じて適宜設定し得る。
【０１４９】
また、第２実施形態では、カーボンナノチューブ束１２Ｂが埋め込まれた熱可塑性樹脂フィルム１４ａを基板２８上から剥離した後に熱可塑性樹脂フィルム１４ａの切断を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、カーボンナノチューブ束１２Ｂを埋め込んだ熱可塑性樹脂フィルム１４ａを基板２８上で切断してもよい。
【０１５０】
また、第３及び第４実施形態では、カーボンナノチューブ束１２Ｃ、１２Ｄが埋め込まれた熱可塑性樹脂フィルム１４を基板２８上から剥離した後に熱可塑性樹脂フィルム１４の切断を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、カーボンナノチューブ束１２Ｃ、１２Ｄを埋め込んだ熱可塑性樹脂フィルム１４を基板２８上で切断してもよい。
【０１５１】
上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１５２】
（付記１）
開口部が形成された構造物を基板の上方に配し、前記開口部が位置する領域における前記基板上に前記開口部の上方に達する炭素元素の第１の線状構造体の束を成長するとともに、前記開口部が位置する領域を除く領域における前記基板上に前記構造物の下面に達する炭素元素の第２の線状構造体の束を成長する工程を有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【０１５３】
（付記２）
請求項１記載の放熱構造体の製造方法において、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを前記第１の線状構造体の束内に浸透させる工程と、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを前記第１の線状構造体の束とともに前記基板から剥離する工程とを更に有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【０１５４】
（付記３）
請求項２記載の放熱構造体の製造方法において、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを前記第１の線状構造体の束内に浸透させる工程では、前記第１の熱可塑性樹脂フィルムが前記第２の線状構造体の束に達する前に前記第１の熱可塑性樹脂フィルムの浸透を停止する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【０１５５】
（付記４）
請求項２又は３記載の放熱構造体の製造方法において、
前記第１の熱可塑性樹脂フィルムを剥離する工程の後、第２の熱可塑性樹脂フィルムを前記第２の線状構造体の束内に浸透させる工程と、前記第２の熱可塑性樹脂フィルムを前記第２の線状構造体の束とともに前記基板から剥離する工程とを更に有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【０１５６】
（付記５）
請求項４記載の放熱構造体の製造方法において、
前記第２の熱可塑性樹脂フィルムを前記第２の線状構造体の束内に浸透させる工程では、前記第２の熱可塑性樹脂フィルムが前記基板に達する前に前記第２の熱可塑性樹脂フィルムの浸透を停止する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【０１５７】
（付記６）
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放熱構造体の製造方法において、
前記構造物の前記下面は、湾曲している
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【符号の説明】
【０１５８】
１０、１０ａ〜１０ｃ…放熱構造体
１２…カーボンナノチューブ
１２Ａ〜１２Ｄ…カーボンナノチューブの束
１４、１４ａ、１４ｂ…充填層、熱可塑性樹脂フィルム
１６…半導体素子、発熱体
１８、１８ａ、１８ｂ…ヒートスプレッダ、放熱体
２０…回路基板
２２…半田バンプ
２４…有機シーラント
２６…電子装置
２８…基板
３０…触媒
３２、３２ａ〜３２ｃ…治具
３４、３４ａ、３４ｂ…開口部
３６、３６ａ、３６ｂ…構造物
３８…支持部
４０、４０ａ、４０ｂ…部分構造物
４２…接続部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2014143238.tif 000027
【図２６】
2014143238.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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