(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、
前記線状構造体の各々を長手方向に覆う被覆層と、
前記被覆層で覆われた前記線状構造体の間に設けられた充填層と、を有し
前記線状構造体の面密度は１×１０10本／ｃｍ2以上であり、かつ、前記被覆層の厚さは１００ｎｍ以下であり、
前記被覆層の機械的強度が前記炭素元素の線状構造体より大きく、前記被覆層の熱伝導率が前記束状構造体の単位面積当たりの熱伝導率よりも低い場合であって、前記束状構造体における前記炭素元素の線状構造体の面密度を所定の一定面密度とした場合に、前記被覆層の厚さを前記束状構造体の熱抵抗が極小となるように設定することを特徴とするシート状構造体。
【請求項２】
複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、
前記線状構造体の各々を長手方向に覆う被覆層と、
前記被覆層で覆われた前記線状構造体の間に設けられた充填層と、を有し
前記線状構造体の面密度が１×１０10本／ｃｍ2より上回る場合には、前記綿密度の増加量に応じて、前記被覆層の厚さは１００ｎｍより減少し、
前記被覆層の機械的強度が前記炭素元素の線状構造体より大きく、前記被覆層の熱伝導率が前記束状構造体の単位面積当たりの熱伝導率よりも低い場合であって、前記束状構造体における前記炭素元素の線状構造体の面密度を所定の一定面密度とした場合に、前記被覆層の厚さを前記束状構造体の熱抵抗が極小となるように設定することを特徴とするシート状構造体。
【請求項３】
前記被覆層の熱伝導率は、前記束状構造体の単位面積当たりの熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１記載のシート状構造体。
【請求項４】
基板上に触媒金属膜を形成する工程と、
前記触媒金属膜を触媒として、前記基板の上に、複数の炭素元素の線状構造体を形成する工程と、
原子層蒸着法によって、前記線状構造体の各々を長手方向に覆う被覆層を形成する工程と、
前記被覆層で覆われた前記線状構造体の間隙に充填層を形成する工程と、
前記複数の炭素元素の線状構造体を、前記基板及び前記触媒金属膜から剥離する工程と、
を有し、
前記線状構造体の面密度は１×１０10本／ｃｍ2以上であり、かつ、前記被覆層の厚さは１００ｎｍ以下であり、
前記被覆層の機械的強度が前記炭素元素の線状構造体より大きく、前記被覆層の熱伝導率が前記束状構造体の単位面積当たりの熱伝導率よりも低い場合であって、前記束状構造体における前記炭素元素の線状構造体の面密度を所定の一定面密度とした場合に、前記被覆層の厚さを前記束状構造体の熱抵抗が極小となるように設定することを特徴とするシート状構造体の製造方法。
【請求項５】
発熱体と、
放熱体と、
複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、前記複数の炭素元素の線状構造体を長手方向に覆う被覆層と、前記被覆層で覆われた複数の炭素元素の線状構造体の間に設けられた充填層を含み、前記発熱体と前記放熱体の間に設けられた熱インターフェイス材料とを有し、前記線状構造体の面密度は１×１０10本／ｃｍ2以上であり、かつ、前記被覆層の厚さは１００ｎｍ以下であり、
前記被覆層の機械的強度が前記炭素元素の線状構造体より大きく、前記被覆層の熱伝導率が前記束状構造体の単位面積当たりの熱伝導率よりも低い場合であって、前記束状構造体における前記炭素元素の線状構造体の面密度を所定の一定面密度とした場合に、前記被覆層の厚さを前記束状構造体の熱抵抗が極小となるように設定することを特徴とすることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、前記複数の炭素元素の線状構造体を長手方向に覆う被覆層と、前記被覆層で覆われた複数の炭素元素の線状構造体の間に設けられたた充填層を含む熱伝導材料を、発熱体と放熱体の間に、配置する工程と、
前記発熱体と前記放熱体の間に荷重を加えながら前記熱インターフェイス材料を加熱することにより、前記充填層を融解させる工程と、
前記熱インターフェイス材料を冷却することにより、前記充填層を固化させる工程とを有し、前記線状構造体の面密度は１×１０10本／ｃｍ2以上であり、かつ、前記被覆層の厚さは１００ｎｍ以下であり、
前記被覆層の機械的強度が前記炭素元素の線状構造体より大きく、前記被覆層の熱伝導率が前記束状構造体の単位面積当たりの熱伝導率よりも低い場合であって、前記束状構造体における前記炭素元素の線状構造体の面密度を所定の一定面密度とした場合に、前記被覆層の厚さを前記束状構造体の熱抵抗が極小となるように設定することを特徴とすることを特徴とする電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例の一側面において開示する技術は、シート状構造体、シート状構造体の製造方法、電子機器及び電子機器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中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などに用いられる電子部品においては、その性能向上の為に、半導体素子の微細化加工が進み、単位面積当たりの発熱量は増加の一途をたどっている。その結果、電子部品の放熱は切実な問題となってきている。このため、半導体素子の上に設けられたサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）を介して、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が用いられている。
【０００３】
サーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）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形状に対して広面積に接触する特性が求められる。
【０００４】
このような背景から、サーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として、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を用いた熱伝導シートが注目されている。カーボンナノチューブは、非常に高い熱伝導率（１５００Ｗ／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。
【０００５】
カーボンナノチューブを用いた熱伝導シートとしては、カーボンナノチューブに代表される複数の炭素元素の線状構造体の間に、熱可塑性樹脂の充填層を設けた熱伝導性シートが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００６】
図１に、熱可塑性樹脂を充填層としたカーボンナノチューブシートを、熱伝導シートとして用いた電子機器の製造方法を示す。
【０００７】
図１（ａ）に示したように、半導体素子１０２（発熱体）を実装した回路基板１０１上に、熱可塑性樹脂を充填層としたカーボンナノチューブシート１０３を載置する。次いで、カーボンナノチューブシート１０３を載置した半導体素子１０２の上にヒートスプレッダ１０４（放熱体）を被せる。カーボンナノチューブシート１０３では、複数のカーボンナノチューブ１０６が、束状に密集した状態で形成されており、束状構造体１０８を形成している。
【０００８】
次いで、図１（ｂ）に示したように、ヒートスプレッダ１０４に荷重を加えた状態で熱処理を行い、カーボンナノチューブシート１０３をリフローする。この処理により、カーボンナノチューブシート１０３の充填層１０５を形成する熱可塑性樹脂が液状融解する。また、カーボンナノチューブ１０６と半導体素子１０２及びヒートスプレッダ１０４の間の領域から、熱可塑性樹脂が除去され、カーボンナノチューブシート１０３内のカーボンナノチューブ１０６は、その端部は半導体素子１０２及びヒートスプレッダ１０４に結合するようになる。この結合の際、カーボンナノチューブ１０６は、しなやかで柔軟性に富んだ材料であるため、半導体素子１０２及びヒートスプレッダ１０４が有する表面の凹凸形状に追従して撓むことができる。
【０００９】
かかる構造により、半導体素子１０２及びヒートスプレッダ１０４に結合するカーボンナノチューブ１０６の数が増加し、半導体素子１０２とヒートスプレッダ１０４との間に複数のカーボンナノチューブ１０６によって形成される熱伝導パスが太くなる。このため、半導体素子１０２とヒートスプレッダ１０４との間の熱抵抗を大幅に低減することができる。
【００１０】
次いで、室温まで冷却し、充填層１０５の熱可塑性樹脂を固化する。この際、熱可塑性樹脂は接着性を発現し、半導体素子１０２とヒートスプレッダ１０４はカーボンナノチューブシート１０３によって接着固定される。
【００１１】
尚、カーボンナノチューブの熱伝導シートの一例が、以下の特許文献に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１１８６０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２６０２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述のカーボンナノチューブシート１０３のリフロー工程において、ヒートスプレッダ１０４に加える荷重が予め設定された目標値からばらつくと、半導体素子１０２とヒートスプレッダ１０４との間の熱抵抗が高くなってしまう場合があった。
【００１４】
図２は、カーボンナノチューブシート１０３のリフロー工程において荷重が加えられたときの、カーボンナノチューブシート１０３の状態を示す図である。
【００１５】
図２（ａ）に示したように、カーボンナノチューブシート１０３のリフロー工程において、ヒートスプレッダ１０４に加える荷重が上記目標値よりも不足している場合には、カーボンナノチューブ１０６と半導体素子１０２及びヒートスプレッダ１０４の間の領域から、熱可塑性樹脂が除去されず残存してしまう。この残存により、半導体素子１０２及びヒートスプレッダ１０４に結合するカーボンナノチューブの数が減少し、半導体素子１０２とヒートスプレッダ１０４との間にカーボンナノチューブ１０６によって形成される熱伝導パスが細くなる。
【００１６】
また、カーボンナノチューブ１０６は柔軟性を有する反面、機械的強度は十分ではなく、カーボンナノチューブシート１０３の荷重耐性は十分ではない。このため、図２（ｂ）に示したように、カーボンナノチューブシート１０３のリフロー工程において、ヒートスプレッダ１０４に加える荷重が上記目標値よりも過剰な場合には、カーボンナノチューブシート１０３内のカーボンナノチューブ１０６の束状構造体１０８が押し潰されて、薄膜状に変形してしまう。この変形によって、束状構造体１０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ１０６は発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従することができなくなる。よって、半導体素子１０２及びヒートスプレッダ１０４に結合するカーボンナノチューブの数が減少し、半導体素子１０２とヒートスプレッダ１０４との間にカーボンナノチューブ１０６によって形成される熱伝導パスが細くなる。
【００１７】
従って、カーボンナノチューブシート１０３のリフロー工程において、ヒートスプレッダ１０４に加える荷重が不足している場合にも、過剰な場合にも、半導体素子１０２とヒートスプレッダ１０４との間の熱抵抗が高くなってしまうという問題が生じていた。
【００１８】
このため、カーボンナノチューブシート１０３のリフロー工程において、ヒートスプレッダ１０４に加える荷重の調整が難しく、電子機器の製造における歩留まりを高くするのが困難であった。
【００１９】
本実施例の一側面においては、機械的強度を高め、加えられる荷重に対する耐性を向上させたシート状構造体を提供することを目的とする。また、本実施例の一側面においては、リフロー工程において過大な荷重が加えられた場合であっても、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を低くすることが可能なシート状構造体を提供することを目的とする。また、本実施例の一側面においては、リフロー工程において加えられる荷重の調整を容易にすることが可能なシート状構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本実施例の一側面におけるシート状構造体は、複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、前記線状構造体の各々を長手方向に覆う被覆層と、前記被覆層で覆われた前記線状構造体の間に設けられた充填層とを有する。
【発明の効果】
【００２１】
本実施例の一側面におけるシート状構造体は、複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体の機械的強度を高め、荷重耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】熱可塑性樹脂を充填層としたカーボンナノチューブシートを、熱伝導シートとして用いた電子機器の製造方法を示す図である。
【図２】カーボンナノチューブシートのリフロー工程において荷重を加えたときのカーボンナノチューブシートの状態を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例に係るカーボンナノチューブシート３００の構造の一例を示す図である。
【図４】カーボンナノチューブシート３００において複数のカーボンナノチューブが互いに絡まり合う様子を示す図である。
【図５】第１実施例に係るカーボンナノチューブシート３００の製造方法の一例を示す断面工程図（その１）である。
【図６】第１実施例に係るカーボンナノチューブシート３００の製造方法の一例を示す断面工程図（その２）である。
【図７】第１実施例に係るカーボンナノチューブシート３００の製造方法の一例を示す断面工程図（その３）である。
【図８】（ａ）は、カーボンナノチューブシート３００に一定の荷重を加えた場合の、酸化アルミナ被覆層３０６の厚さの変化に対する、カーボンナノチューブシート３００の厚み保持率の変化を示す図であり、（ｂ）は、カーボンナノチューブシート３００に一定の荷重を加えた場合の、酸化アルミナ被覆層３０６の厚さの変化に対する、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗の変化を示す図である。
【図９】２０ｎｍの厚さを有する酸化アルミナ被覆層３０６を形成した場合の、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗及び厚み保持率の荷重依存性を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施例に係る電子機器１０００の構造の一例を示す図である。
【図１１】第５実施例に係る電子機器１０００の製造方法の一例を示す断面工程図（その１）である。
【図１２】第５実施例に係る電子機器１０００の製造方法の一例を示す断面工程図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００２４】
［１．第１実施例］
［１−１．カーボンナノチューブシート３００の構造］
図３は、本発明の第１実施例に係る、炭素元素の線状構造体を用いたシート状構造体の構造の一例を示す図である。図３においては、炭素元素の線状構造体を用いたシート状構造体の一例として、カーボンナノチューブ３０２を用いたカーボンナノチューブシート３００を示す。図３（ａ）は第１実施例に係るカーボンナノチューブシートの第１の例であり、図３（ｂ）は第１実施例に係るカーボンナノチューブシートの第２の例である。カーボンナノチューブシート３００を、発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用される熱伝導シートである。
【００２５】
カーボンナノチューブシート３００は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、間隔を開けて配置された複数のカーボンナノチューブ３０２を有している。カーボンナノチューブ３０２は、炭素元素の線状構造体である。カーボンナノチューブ３０２は、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブのいずれでもよい。
【００２６】
カーボンナノチューブシート３００において、複数のカーボンナノチューブ３０２は、シートの膜厚方向、すなわちシートの面と交差する方向に配向している。カーボンナノチューブ３０２の面密度は、特に限定されるものではないが、放熱性及び電気伝導性の観点からは、１×１０１０本／ｃｍ２以上であることが望ましい。複数のカーボンナノチューブ３０２は、束状に密集した状態で形成されており、束状構造体３０８を形成している。また、カーボンナノチューブ３０２の直径（平均値）は、特に限定されるものではないが、例えば２５μｍである。
【００２７】
カーボンナノチューブ３０２の長さは、カーボンナノチューブシート３００の用途によって決まり、特に限定されるものではないが、好ましくは５μｍ〜５００μｍ程度の値に設定することができる。カーボンナノチューブシート３００を、発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、少なくとも発熱体及び放熱体の表面の凹凸を埋める長さ以上であることが望ましい。
【００２８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、カーボンナノチューブ３０２には、カーボンナノチューブ３０２をその長手方向に覆う被覆層３０６が設けられている。被覆層３０６はさらに、カーボンナノチューブ３０２の一方の端部から他方の端部に至る表面を覆うように形成されるのが望ましい。
【００２９】
被覆層３０６は、それぞれのカーボンナノチューブ３０２の機械的強度を高める機能を有するものであり、それによって、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８としての機械的強度を高める機能を有するものである。その意味において、被覆層３０６は、カーボンナノチューブ３０２の一方の端部から他方の端部に至る表面全体を連続的に覆うように形成されるのがさらに望ましい。しかしながら、被覆層３０６は、上述のような機械的強度を高める機能を有する限り、カーボンナノチューブ３０２の表面の一部を覆わないものであっても構わない。
【００３０】
また、被覆層３０６はカーボンナノチューブ３０２の上に薄膜として形成されてもよく、また微粒子の集合体としてカーボンナノチューブ３０２の表面を覆うように形成されていてもよい。被覆層３０６の形状は、上述のような機械的強度を高める機能を有する限り、特に限定されない。
【００３１】
このように、カーボンナノチューブシート３００では、カーボンナノチューブ３０２に被覆層３０６を設けたので、カーボンナノチューブ３０２自体の機械的強度を高めることができる。それによって、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高めることができるので、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性を向上させることができる。このため、カーボンナノチューブシート３００を発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、リフロー工程において過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブシート３００内のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が押し潰されて、薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。これにより、束状構造体３０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ３０２は、発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従して撓むことができる。
【００３２】
また、カーボンナノチューブ３０２の端部は、被覆層３０６によって覆われていてもよい。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、カーボンナノチューブ３０２の一方の端部のみが被覆層３０６で覆われた構造を示したが、両方の端部が被覆層３０６で覆われていてもよい。
【００３３】
カーボンナノチューブ３０２の端部が被覆層３０６によって覆われたカーボンナノチューブシート３００を、発熱体と放熱体との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、発熱体又は放熱体とカーボンナノチューブ３０２の間に、カーボンナノチューブ３０２の端部に形成された被覆層３０６が介在することになる。
【００３４】
このため、被覆層３０６の材料は、特に限定されるものではないが、後述する熱可塑性樹脂の熱伝導率（約０．１W／ｍ・Ｋ）よりも熱伝導率が大きい材料が望ましい。被覆層３０６の熱伝導率が熱可塑性樹脂の熱伝導率よりも小さいと、図２（ａ）に示したように、カーボンナノチューブと発熱体及び放熱体の間に熱可塑性樹脂が残存した場合と比べて、発熱体と放熱体の間の熱抵抗が大きくなってしまう場合があるからである。
【００３５】
さらに、被覆層３０６の材料は、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の単位面積当たりの熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料が望ましい。この場合は、被覆層３０６が発熱体又は放熱体のカーボンナノチューブの間に介在したとしても、カーボンナノチューブ３０２の高い熱伝導性を損なうことがないからである。また、カーボンナノチューブ３０２に形成された被覆層３０６によって、発熱体と放熱体の間に追加の熱伝導パスが形成されることになるからである。尚、上述のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の単位面積当たりの熱伝導率は、カーボンナノチューブ１本当たりの熱伝導率を１５００Ｗ／ｍ・Ｋ、カーボンナノチューブの直径を２０ｎｍ、カーボンナノチューブの面密度を１×１０１０本／ｃｍ２とすると、約４７．１Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００３６】
被覆層３０６の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）といった酸化金属を用いることができる。また、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）といった金属を用いることができる。被覆層３０６の材料の具体例については、後述する実施例において説明する。
【００３７】
また、被覆層３０６の厚さ（平均値）は例えば、１００ｎｍ以下とするのが望ましい。被覆層３０６の厚さを過度に大きくすると、カーボンナノチューブ３０２が本来有する柔軟性を損なうことになり、複数のカーボンナノチューブ３０２が発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従して撓むことが困難となるため、発熱体及び放熱体に充填層３０４を介することなく結合するカーボンナノチューブの数が減少してしまうからである。尚、カーボンナノチューブ３０２の面密度によって、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が元々有する機械的強度は異なるので、被覆層３０６の許容し得る厚さもカーボンナノチューブ３０２の面密度に依存する。しかしながら、放熱性及び電気伝導性の観点から、カーボンナノチューブ３０２の面密度自体に一定の下限値が存在することから、被覆層３０６の許容し得る厚さにも、上述のように上限値が存在する。
【００３８】
被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２の間隙には、充填層３０４が形成されており、充填層３０４によってカーボンナノチューブ３０２が支持されている。充填層３０４は特に限定されるものでないが、例えば、熱可塑性樹脂である。
【００３９】
充填層３０４を形成する熱可塑性樹脂は、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ものであれば、特に限定されるものではない。充填層３０４を形成する熱可塑性樹脂は、カーボンナノチューブシート３００の使用目的に応じて、熱可塑性樹脂の融解温度に基づいて適宜選択することができる。
【００４０】
このような熱可塑性樹脂としては、例えば、以下に示す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」（軟化点温度：１４０℃）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」（軟化点温度：１３３℃）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」（軟化点温度：１４８℃）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」（軟化点温度：１０５℃）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」（軟化点温度：１２５℃）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」（軟化点温度：１０４℃）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。
【００４１】
以上説明したように、カーボンナノチューブシート３００では、カーボンナノチューブ３０２に被覆層３０６を設けたことにより、カーボンナノチューブ３０２自体の機械的強度を高めることができる。それによって、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高めることができ、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性を向上させることができる。よって、カーボンナノチューブシート３００では、過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が押し潰されて薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。
【００４２】
よって、カーボンナノチューブシート３００では、多数のカーボンナノチューブ３０２が発熱体と放熱体に、充填層３０４を介することなく結合するようになり、そのようなカーボンナノチューブの数を増やすことができる。このため、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスを太くすることができる。従って、カーボンナノチューブシート３００は、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を低く抑えることができる。
【００４３】
加えて、カーボンナノチューブシート３００を発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合には、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性を向上させることができることから、リフロー工程においてカーボンナノチューブシート３００に加える荷重の大きさのマージンを多くとることができるようになる。それによって、リフロー工程における荷重の調整を容易にすることが可能となる。
【００４４】
尚、図３では簡略化のために説明を省略していたが、実際のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８においては、図４に示したように、複数のカーボンナノチューブの少なくとも一部が互いに絡まり合うようにして形成される。このため、実際のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８では、隣接するカーボンナノチューブ３０２同士が互いに支え合うような構造となっている。
【００４５】
このように、複数のカーボンナノチューブが互いに絡まり合った構造を有する束状構造体３０８において、それぞれのカーボンナノチューブ３０２に被覆層３０６が設けている。被覆層３０６を形成することによって機械的強度が高められたカーボンナノチューブ３０２同士が互いに絡まり合い、支え合う構造となるので、個々のカーボンナノチューブ３０２において機械的強度が高めることが、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高めることに直接的につながっている。
【００４６】
また、絡まり合った複数のカーボンナノチューブ３０２に被覆層３０６を形成することにより、一部のカーボンナノチューブ３０２においては、被覆層３０６によって隣接するカーボンナノチューブ同士が互いに連結されたような構造となる。被覆層３０６を形成することによって機械的強度が高められたカーボンナノチューブ３０２同士が互いに連結された構造となるので、このことも、個々のカーボンナノチューブ３０２において機械的強度が高めることが、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高めることに直接的につながる一因となっている。
【００４７】
また、カーボンナノチューブシート３００は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ３０２の少なくとも一方の端部が露出している。図３（ａ）に示すカーボンナノチューブシート３００では、カーボンナノチューブ３０２の一方の端部が露出している。図３（ｂ）に示すカーボンナノチューブシート３００では、カーボンナノチューブ３０２の両方の端部が露出している。
【００４８】
これにより、カーボンナノチューブシート３００を放熱体又は発熱体と接触させたとき、カーボンナノチューブ３０２が放熱体又は発熱体に対して充填層３０４を介することなく結合するため、熱伝導効率を大幅に高めることができる。また、カーボンナノチューブ３０２は電気的導電性も有しているため、カーボンナノチューブ３０２の両端部を露出することにより、カーボンナノチューブ１２をシートを貫く配線体として用いることもできる。すなわち、第１実施例に係るカーボンナノチューブシート３００は、熱伝導シートとしてのみならず、縦型配線シートとしても利用可能である。
【００４９】
尚、被覆層３０６が形成された複数のカーボンナノチューブ３０２の端部に、さらに熱導電性被膜を設けるようにしてもよい。この熱伝導被膜の材料は、特に限定されるものではないが、金属や合金等を適用することができ、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。また、被膜１６は、単層構造である必要はなく、例えばチタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）との積層構造など、２層或いは３層以上の積層構造であってもよい。
【００５０】
熱伝導性被膜を設けることにより、熱伝導性被膜を設けない場合と比較して、カーボンナノチューブシート３００の被着体（放熱体、発熱体）に対する接触面積を増加させることができる。これにより、カーボンナノチューブ３０２と被着体との間の接触熱抵抗が低減され、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗をさらに低くすることができる。また、カーボンナノチューブシート３００を縦型配線シートとして用いる場合には、その導電性をさらに高めることができる。
【００５１】
［１−２．カーボンナノチューブシート３００の製造方法］
図５から図７は、第１実施例に係るカーボンナノチューブシート３００の製造方法の一例を示す断面工程図である。
【００５２】
まず、図５（ａ）に示したように、カーボンナノチューブシート３００を形成するための土台として用いる基板５０２を用意する（図５（ａ））。基板５０２としては、シリコン基板などの半導体基板、アルミナ（サファイア）基板、ＭｇＯ基板、ガラス基板などの絶縁性基板、金属基板などを用いることができる。また、これら基板上に薄膜が形成されたものでもよい。例えば、シリコン基板上に膜厚３００ｎｍ程度のシリコン酸化膜が形成されたものを用いることができる。
【００５３】
基板５０２は、カーボンナノチューブ３０２の成長後に剥離されるものである。このため、基板５０２としては、カーボンナノチューブ３０２の成長温度において変質しないことが望ましい。また、少なくともカーボンナノチューブ３０２に結合する面がカーボンナノチューブ３０２から容易に剥離できる材料によって形成されていることが望ましい。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に示したように、基板５０２上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚２．５ｎｍのＦｅ（鉄）膜を形成し、Ｆｅの触媒金属膜５０４を形成する。なお、触媒金属膜５０４は、必ずしも基板５０２上の全面に形成する必要はなく、例えばリフトオフ法を用いて基板５０２の所定の領域上に選択的に形成するようにしてもよい。
【００５５】
触媒金属としては、Ｆｅのほか、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金を用いてもよい。また、触媒として、金属膜以外に、微分型静電分級器（ＤＭＡ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ  ａｎａｌｙｚｅｒ）等を用い、予めサイズを制御して作製した金属微粒子を用いてもよい。この場合も、金属種については薄膜の場合と同様でよい。
【００５６】
また、これら触媒金属の下地膜として、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、ＴａＮ（窒化タンタル）、ＴｉＳｉｘ（チタンシリサイド）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＴｉＯｘ（酸化チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、ＴｉＮ（窒化チタン）などの膜又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金からなる膜を形成してもよい。
【００５７】
次に、基板５０２上に、例えばホットフィラメントＣＶＤ法により、触媒金属膜５０４を触媒として、カーボンナノチューブ３０２を成長する。カーボンナノチューブ３０２２の成長条件は、例えば、原料ガスとしてアセチレン・アルゴンの混合ガス（分圧比１：９）を用い、成膜室内の総ガス圧を１ｋＰａ、ホットフィラメント温度を１０００℃、成長時間を２５分とする。これにより、層数が平均５層程度）、直径が平均２５ｎｍ）、長さが５０μｍ（成長レート：２μｍ／ｍｉｎ）の多層カーボンナノチューブを成長することができる。
【００５８】
尚、カーボンナノチューブは、熱ＣＶＤ法やリモートプラズマＣＶＤ法などの他の成膜方法により形成してもよい。また、成長するカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブでもよい。また、炭素原料としては、アセチレンのほか、メタン、エチレン等の炭化水素類や、エタノール、メタノール等のアルコール類などを用いてもよい。
【００５９】
カーボンナノチューブ３０２の長さは、カーボンナノチューブシート３００の用途によって決まり、特に限定されるものではないが、好ましくは５μｍ〜５００μｍ程度の値に設定することができる。カーボンナノチューブシート３００を、発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、少なくとも発熱体及び放熱体の表面の凹凸を埋める長さ以上であることが望ましい。
【００６０】
以上の処理により、図５（ｃ）に示したように、基板５０２上に、基板５０２の法線方向に配向（垂直配向）した複数のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体を形成する。尚、図５（ｃ）では簡略化のために図示を省略したが、実際のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８は、図４に示したように、複数のカーボンナノチューブ３０２が互いに絡まり合うようにして形成される。
【００６１】
また、上記の成長条件で形成したカーボンナノチューブ３０２では、カーボンナノチューブ１２の面密度は、１×１０１１本／ｃｍ２程度であった。これは、基板５０２表面の面積のおよそ１０％の領域上にカーボンナノチューブ３０２が形成されていることに相当する。
【００６２】
次に、図６（ａ）に示したように、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が形成された基板５０２の全面に、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、原子層蒸着）法により、被覆層３０６を形成する。このとき、被覆層３０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２をその長手方向に覆うように形成する。また、被覆層３０６を、カーボンナノチューブ３０２の一方の端部から他方の端部に至る表面を覆うように形成するのが望ましく、カーボンナノチューブ３０２の一方の端部から他方の端部に至る表面全体を連続的に覆うように形成するのがさらに望ましい。
【００６３】
本願発明者は、被覆層３０６を上記のように、複数のカーボンナノチューブ３０２をその長手方向に覆うように形成するためには、限定されるものではないが、ＡＬＤ法が好適であることを見出した。カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８は、極めて多数のカーボンナノチューブ３０２が小さい面積の領域に密集した形態を有する。このため、複数のカーボンナノチューブ３０２の間隙に生じる領域は、極めて高いアスペクト比を有する凹部となる。そこで、本願発明者は、被覆層３０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２をその長手方向に覆うように形成するためには、このような極めて高いアスペクト比を有する凹部においても高いカバレッジ性を有する成膜法が望ましいことを見出した。そして、本願発明者は、ＡＬＤ法が高いアスペクト比を有する凹部においても高いカバレッジ性を有する成膜法であることに着目し、ＡＬＤ法が好適な成膜法であることを見出した。
【００６４】
また、カーボンナノチューブ３０２の基板５０２と反対側の端部は、被覆層３０６によって覆われているが、基板５０２側の端部は覆われていない。但し、この形態に限定されるものではない。
【００６５】
被覆層３０６は隣接するカーボンナノチューブ３０２を連続する膜として覆うことが可能であるが、この形態には限定されない。隣接するカーボンナノチューブ３０２は被覆層３０６によって、独立した２以上の膜として覆われていてもよい。
【００６６】
図４に示したように、絡まり合った複数のカーボンナノチューブ３０２においては、被覆層３０６は隣接するカーボンナノチューブ同士を互いに連結させるように、隣接するカーボンナノチューブ３０２を連続する膜として覆うことができる。
【００６７】
また、被覆層３０６の厚さ（平均値）は例えば、１００ｎｍ以下とするのが望ましい。被覆層３０６はカーボンナノチューブ３０２の上に薄膜として形成してもよく、また微粒子の集合体としてカーボンナノチューブ３０２の表面を覆うように形成してもよい。
【００６８】
また、被覆層３０６の材料は、特に限定されるものではないが、後述する熱可塑性樹脂の熱伝導率（約０．１W／ｍ・Ｋ）よりも熱伝導率が大きい材料が望ましい。さらに、被覆層３０６の材料は、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の単位面積当たりの熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料が望ましい。
【００６９】
被覆層３０６の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）といった酸化金属を用いることができる。また、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）といった金属を用いることができる。被覆層３０６の成膜条件については、材料によって異なるので、後述する実施例において説明する。
【００７０】
さらに、被覆層３０６の材料には、ＡＬＤ法によって成膜可能なものであれば採用することができる。ＡＬＤ法によって成膜可能な主要なものとしては、例えば、チタンオキサイド、ハフニウムオキサイド、酸化鉄、インジウムオキサイド、ランタンオキサイド、モリブデンオキサイド、ニオブオキサイド、ニッケルオキサイド、ルテニウムオキサイド、シリコンオキサイド、バナジウムオキサイド、タングステンオキサイド、イットリウムオキサイド、ジルコニウムオキサイド、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、ランタンなどが挙げられる。
【００７１】
次に、図６（ｂ）に示したように、被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２の上に、フィルム状に加工した熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂フィルム６０２）を載置する。熱可塑性樹脂フィルム６０２の厚さは、カーボンナノチューブ３０２の長さに応じて適宜設定することが望ましい。例えば、図３（ａ）に示したカーボンナノチューブシート３００を形成する場合には、カーボンナノチューブ３０２の長さと同程度、例えば５μｍ〜５００μｍ程度が好適である。また、例えば図３（ｂ）に示したカーボンナノチューブシート３００を形成する場合には、カーボンナノチューブ３０２の長さよりもわずかに薄い程度、例えば４μｍ〜４００μｍ程度が好適である。
【００７２】
熱可塑性樹脂フィルム６０２の熱可塑性樹脂としては、例えば、ホットメルト樹脂が挙げられる。ホットメルト樹脂としては、上述したように、ポリアミド系ホットメルト樹脂、ポリエステル系ホットメルト樹脂、ポリウレタン系ホットメルト樹脂、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂、エチレン共重合体ホットメルト樹脂、ＳＢＲ系ホットメルト樹脂、ＥＶＡ系ホットメルト樹脂、ブチルゴム系ホットメルト樹脂が挙げられる。
【００７３】
ここでは、一例として、ポリアミド系ホットメルト樹脂であるヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を厚さ１００μｍのフィルム状に加工した熱硬化性樹脂フィルム３４を用いた場合について説明する。なお、「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」は、融解温度が１３５℃〜１４５℃、融解時粘度が５．５Ｐａ．ｓ〜８．５Ｐａ．ｓ（２２５℃）のホットメルト樹脂である。
【００７４】
次に、熱可塑性樹脂フィルム６０２を載置した基板５０２を、例えば１９５℃の温度で加熱する。これにより、熱可塑性樹脂フィルム３４の熱可塑性樹脂が溶解し、被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２の間隙に徐々に浸透していく。このようにして、図７（ａ）に示したように、熱可塑性樹脂フィルム６０２を、基板５０２の表面に達しない程度まで浸透させる。
【００７５】
熱可塑性樹脂を予めシート状に加工しておくことにより、そのシート膜厚で充填層の量のコントロールが可能となる。これにより、加熱温度や加熱時間のコントロールで、充填層が基板５０２まで達しないようにコントロールすることができる。
【００７６】
尚、基板５０２に達しないところで熱可塑性樹脂フィルム６０２の浸透を停止するのは、カーボンナノチューブシート３００を基板５０２から剥離するのを容易にするためである。カーボンナノチューブシート３００を基板５０２から容易に剥離できるような場合などは、基板５０２に達するまで熱可塑性樹脂フィルム６０２を浸透させるようにしてもよい。
【００７７】
被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２の間隙に浸透する熱可塑性樹脂フィルム６０２の厚さは、熱処理時間によって制御することができる。例えば、上記条件で成長した長さ１００μｍのカーボンナノチューブ３０２に対しては、１９５℃で１分間の熱処理を行うことにより、熱可塑性樹脂フィルム６０２が基板５０２に達しない程度まで浸透させることができる。
【００７８】
熱可塑性樹脂フィルム６０２の加熱時間は、熱可塑性樹脂フィルム６０２を基板５０２の表面に達しない程度に浸透させるように、カーボンナノチューブ３０２の長さ、熱可塑性樹脂の融解時の粘度、熱可塑性樹脂フィルム６０２の膜厚等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００７９】
尚、熱可塑性樹脂の形状は、予めフィルム状に加工しておくことが好適であるが、ペレット状や棒状でも構わない。
【００８０】
次に、熱可塑性樹脂フィルム６０２を所定の位置まで浸透させた後、室温まで冷却し、熱可塑性樹脂フィルム６０２を固化する。これにより、図７（ａ）に示したように、熱可塑性樹脂フィルム６０２の熱可塑性樹脂により、被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２の間隙に充填された充填層３０４を形成する。
【００８１】
次に、被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２及び充填層３０４を、基板５０２から剥離する。上述のように充填層１４（熱可塑性樹脂フィルム６０２）を基板５０２まで到達しないように形成しておけば、被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２と基板５０２との間の接合は弱いため、被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２を基板５０２から容易に剥離することができる。
【００８２】
尚、被覆層３０６が形成されたカーボンナノチューブ３０２を基板５０２から剥離する際に、隣接するカーボンナノチューブ３０２の間の触媒金属膜５０４の表面に形成された被覆層３０６は、触媒金属膜５０４から剥離せずに、触媒金属膜５０４の表面に残存する。
【００８３】
以上により、図７（ｂ）に示したように、被覆層３０６が形成された複数のカーボンナノチューブ３０２の間隙に充填層３０４が設けられたカーボンナノチューブシート３００が得られる。
【００８４】
［２．第２実施例］
［２−１．カーボンナノチューブシート３００の構造］
第２実施例として、図３に示したカーボンナノチューブシート３００の被覆層３０６の材料として、酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いた例を説明する。
【００８５】
第２実施例に係るカーボンナノチューブシート３００では、図６（ａ）に示した工程おいて、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が形成された基板５０２の全面に、ＡＬＤ法により、酸化アルミナを被覆層４０６として形成する。このときの成膜条件は例えば、原料ガスとして、トリメチルアルミニウム（ＡＬ（ＣＨ３）３）と水（Ｈ２Ｏ）を用い、成膜温度を２００℃とする。
【００８６】
尚、上記で示した方法は熱ＡＬＤ法の一例であるが、プラズマを用いて成膜するＰＥＡＬＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＡＬＤ）法を用いても良い。
【００８７】
また、酸化アルミナ被覆層の厚さは２０ｎｍとした。
【００８８】
このような成膜条件により、複数のカーボンナノチューブ３０２の表面に、酸化アルミナ被覆層４０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２の長手方向に覆うように形成することができる。さらに、上述の成膜条件により、酸化アルミナ被覆層４０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２の表面に、各々のカーボンナノチューブ３０２の一方の端部から他方の端部に至る表面全体を連続的に覆うように形成される。
【００８９】
よって、複数のカーボンナノチューブ３０２を覆う酸化アルミナ被覆層４０６によって、それぞれのカーボンナノチューブ３０２の機械的強度を高めることができる。それによって、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高めることができ、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性を向上させることができる。
【００９０】
このため、カーボンナノチューブシート３００を発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、リフロー工程において過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブシート３００内のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が押し潰されて薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。
【００９１】
これにより、束状構造体３０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ３０２は発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従して撓むことができる。よって、多数のカーボンナノチューブ３０２が発熱体と放熱体に、充填層３０４を介することなく結合するようになり、そのようなカーボンナノチューブの数を増やすことができる。従って、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスを太くすることができるので、カーボンナノチューブシート３００は、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を低く抑えることができる。
【００９２】
尚、カーボンナノチューブ３０２の端部が酸化アルミナ被覆層４０６によって覆われたカーボンナノチューブシート３００を、発熱体と放熱体との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、発熱体又は放熱体とカーボンナノチューブ３０２の間に、カーボンナノチューブ３０２の端部に形成された酸化アルミナ被覆層４０６が介在することになる。
【００９３】
ここで、酸化アルミナの熱伝導率は、約３０Ｗ／ｍ・Ｋである。すなわち、酸化アルミナの熱伝導率は、熱可塑性樹脂の熱伝導率（約０．１W／ｍ・Ｋ）より高いが、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の単位面積当たりの熱伝導率（約４７．１Ｗ／ｍ・Ｋ）よりは低くなっている。
【００９４】
よって、カーボンナノチューブ３０２の端部に形成された酸化アルミナ被覆層４０６は、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を高くする要因となり得るが、カーボンナノチューブシート３００では、上述のように、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスを太くすることによって、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を全体として低く抑えることができる。詳細については、後述する。
【００９５】
［２−２．カーボンナノチューブシート３００の実験例］
図８及び図９は、被覆層３０６の材料として酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を用いたカーボンナノチューブシート３００について行った実験の結果を説明するための図である。以下、図８及び図９を用いて、カーボンナノチューブシート３００について行った実験を説明する。
【００９６】
図８（ａ）は、カーボンナノチューブシート３００に一定の荷重を加えた場合の、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さの変化に対する、カーボンナノチューブシート３００の厚み保持率の変化を示す図である。
【００９７】
図８（ａ）に示した実験例では、カーボンナノチューブシート３００を発熱体と放熱体との間に載置し、一定の荷重として、０．５ＭＰａの荷重を加えながら、リフロー処理をした後のカーボンナノチューブシート３００の厚み保持率を測定した。ここで、カーボンナノチューブシート３００の厚み保持率とは、荷重が加えられていない場合のカーボンナノチューブシート３００の厚みを１００％として、荷重が加えられたカーボンナノチューブシート３００の厚みの割合を示すものであり、０〜１００％の数値をとる。
【００９８】
図８（ａ）に示したように、酸化アルミナ被覆層４０６が形成されていない場合（厚さ０ｎｍ）には、カーボンナノチューブシート３００の厚み保持率は１０％以下になっている。カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８は押し潰されて、薄膜状に変形していることが分かる。
【００９９】
そして、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さを大きくするにつれて、カーボンナノチューブシート３００の厚み保持率も単調に増加していく。特に、カーボンナノチューブシート３００の厚さを１０ｎｍから２０ｎｍへと変化させたときに、カーボンナノチューブシート３００の厚み保持率が大きく増加し、厚み保持率の変化も大きくなっていることが分かる。
【０１００】
次に、図８（ｂ）は、カーボンナノチューブシート３００に一定の荷重を加えた場合の、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さの変化に対する、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗の変化を示す図である。
【０１０１】
図８（ｂ）に示した実験例では、カーボンナノチューブシート３００を発熱体と放熱体との間に載置し、一定の荷重として、０．５ＭＰａの荷重を加えながら、リフロー処理をした後のカーボンナノチューブシート３００の熱抵抗を測定した。ここで、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗とは例えば、カーボンナノチューブシート３００を発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合における、発熱体と放熱体の間の熱抵抗である。
【０１０２】
図８（ｂ）に示したように、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さを０ｎｍ（酸化アルミナ被覆層４０６が形成されていない場合）から大きくするにつれて、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗は徐々に小さくなっていく。酸化アルミナ被覆層４０６の厚さが２０ｎｍであるときに、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗は極小値をとっている。そして、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さをさらに増加させていくと、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗は逆に増加していく。
【０１０３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）の実験結果から、以下のことが考えられる。酸化アルミナ被覆層４０６の厚さを０ｎｍ（酸化アルミナ被覆層４０６が形成されていない）場合には、カーボンナノチューブ３０２自体の機械的強度が不足し、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度が不足しているため、一定の荷重を加えたときに、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８は押し潰されて、薄膜状に変形する。
【０１０４】
これにより、束状構造体３０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ３０２は発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従することができなくなる。このため、発熱体と放熱体に充填層３０４を介することなく結合するカーボンナノチューブの数が減少し、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスが細くなってしまう。従って、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗が高くなっている。
【０１０５】
これに対し、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さを大きくしていくと、カーボンナノチューブ３０２自体の機械的強度が高くなり、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度が高くなる。このため、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性が向上する。よって、一定の荷重を加えても、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８は押し潰されて、薄膜状に変形するのを抑えることができるようになる。その結果、束状構造体３０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ３０２は発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従して撓むことができるようになる。
【０１０６】
このため、発熱体と放熱体に充填層３０４を介することなく結合するカーボンナノチューブの数を増加させることができ、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスが太くなる。従って、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗が低くなる。
【０１０７】
一方、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さを大きくし過ぎると、カーボンナノチューブ３０２自体の機械的強度が高くなり、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度は高くなる。このため、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性は向上する。
【０１０８】
しかしながら、カーボンナノチューブ３０２自体の機械的強度が過度に高くなるため、酸化アルミナ被覆層４０６によってカーボンナノチューブ３０２が本来有する柔軟性が損なわれてしまう。そのため、束状構造体３０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ３０２は逆に、発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従して撓むことができなくなってしまう。
【０１０９】
また、カーボンナノチューブ３０２の端部に形成された酸化アルミナ被覆層４０６が厚くなる。このため、発熱体又は放熱体とカーボンナノチューブ３０２の間に介在する酸化アルミナ被覆層４０６が厚くなり、このことが発熱体と放熱体の間の熱抵抗を増大させる要因となる。上述のように、酸化アルミナの熱伝導率（約３０Ｗ／ｍ・Ｋ）は、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の単位面積当たりの熱伝導率（約４７．１Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも低くなっているからである。
【０１１０】
従って、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さを大きくし過ぎると、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗が高くなる。
【０１１１】
以上の結果から、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さには、酸化アルミナ被覆層４０６自体の熱抵抗に加えて、カーボンナノチューブ３０２の機械的強度の向上と、カーボンナノチューブ３０２の柔軟性の減少との間のトレードオフの関係によって、一定の上限値が存在することが分かる。この上限値としては、第１実施例において述べたように例えば１００ｎｍであるが、上述のカーボンナノチューブシート３００においては、酸化アルミナ被覆層４０６の厚さとしては、２０ｎｍ程度が好適である。
【０１１２】
次に、図９は、２０ｎｍの厚さを有する酸化アルミナ被覆層４０６を形成した場合の、カーボンナノチューブシート３００の熱抵抗及び厚み保持率の荷重依存性を示す図である。図９においては、丸印で示したものが熱抵抗のデータであり、四角印で示したものが厚み保持率のデータである。
【０１１３】
図９に示した実験例では、２０ｎｍの厚さを有する酸化アルミナ被覆層４０６を形成したカーボンナノチューブシート３００を発熱体と放熱体との間に載置し、リフロー処理をした後のカーボンナノチューブシート３００の熱抵抗及び厚み保持率を、カーボンナノチューブシート３００に加えられる荷重を変化させながら、測定した。
【０１１４】
図９に示したように、カーボンナノチューブシート３００に加えられる荷重が増加するにつれて、熱抵抗の値は単調に減少していくが、厚み保持率の値はほとんど変化せず、おおよそ一定値を保持している。
【０１１５】
従って、カーボンナノチューブ３０２に酸化アルミナ被覆層４０６を形成することにより、カーボンナノチューブ３０２自体の機械的強度を高くし、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高くすることができるので、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性を向上させ、同時に、熱抵抗も低く抑えることができることが分かる。
【０１１６】
加えて、荷重を増加させても、厚み保持率の値はおおよそ一定値を保持しながら、熱抵抗を低くすることができるので、カーボンナノチューブシート３００に加えられる荷重の大きさのマージンをより多くとることができることが分かる。
【０１１７】
［３．第３実施例］
第３実施例として、図３に示したカーボンナノチューブシート３００の被覆層３０６の材料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いた例を説明する。
【０１１８】
第３実施例に係るカーボンナノチューブシート３００では、図６（ａ）に示した工程において、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が形成された基板５０２の全面に、ＡＬＤ法により、酸化亜鉛を被覆層５０６として形成する。このときの成膜条件は例えば、原料ガスとして、ジエチル亜鉛（Ｚｎ（Ｃ２Ｈ５）2）と水（Ｈ２Ｏ）を用い、成膜温度を２００℃とする。
【０１１９】
尚、上記で示した方法は熱ＡＬＤ法の一例であるが、プラズマを用いて成膜するＰＥＡＬＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＡＬＤ）法を用いても良い。
【０１２０】
また、酸化亜鉛被覆層５０６の厚さは、２０ｎｍとした。
【０１２１】
このような成膜条件により、複数のカーボンナノチューブ３０２の表面に、酸化亜鉛被覆層５０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２の長手方向に覆うように形成することができる。さらに、上述の成膜条件により、酸化亜鉛被覆層５０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２の表面に、各々のカーボンナノチューブ３０２の一方の端部から他方の端部に至る表面全体を連続的に覆うように形成される。
【０１２２】
よって、複数のカーボンナノチューブ３０２を覆う酸化亜鉛被覆層５０６によって、それぞれのカーボンナノチューブ３０２の機械的強度を高めることができる。それによって、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高めることができ、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性を向上させることができる。
【０１２３】
このため、カーボンナノチューブシート３００を発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、リフロー工程において過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブシート３００内のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が押し潰されて薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。
【０１２４】
これにより、束状構造体３０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ３０２は発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従して撓むことができる。よって、多数のカーボンナノチューブ３０２が発熱体と放熱体に、充填層３０４を介することなく結合するようになり、そのようなカーボンナノチューブの数を増やすことができる。従って、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスを太くすることができるので、カーボンナノチューブシート３００は、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を低く抑えることができる。
【０１２５】
尚、カーボンナノチューブ３０２の端部が酸化亜鉛被覆層５０６によって覆われたカーボンナノチューブシート３００を、発熱体と放熱体との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、発熱体又は放熱体とカーボンナノチューブ３０２の間に、カーボンナノチューブ３０２の端部に形成された酸化亜鉛被覆層５０６が介在することになる。
【０１２６】
ここで、酸化亜鉛の熱伝導率は、約５４Ｗ／ｍ・Ｋである。すなわち、酸化アルミナの熱伝導率は、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の単位面積当たりの熱伝導率（約４７．１Ｗ／ｍ・Ｋ）と比べて高くなっている。
【０１２７】
従って、カーボンナノチューブシート３００では、上述のように、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスを太くすることによって、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を低く抑えることができる。加えて、カーボンナノチューブ３０２に形成された酸化亜鉛被覆層５０６によって、発熱体と放熱体の間に追加の熱伝導パスが形成されることになるので、発熱体と放熱体の間の熱抵抗をさらに低く抑えることができる。
［４．第４実施例］
第４実施例として、図３に示したカーボンナノチューブシート３００の被覆層３０６の材料として、銅（Ｃｕ）を用いた例を説明する。
【０１２８】
第４実施例に係るカーボンナノチューブシート３００では、図６（ａ）に示した工程において、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が形成された基板５０２の全面に、ＡＬＤ法により、銅を被覆層６０６として形成する。このときの成膜条件は例えば、原料ガスとして、ビス（Ｎ−Ｎ−ジイソプロピルアセトアミジネート）銅（Ｉ）（ｂｉｓ（Ｎ−Ｎ−ｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｅｔｏａｍｉｄｉｎａｔｏ）ｃｏｐｐｅｒ（Ｉ））と水素（Ｈ２）を用い、成膜温度を１９０℃とする。
【０１２９】
尚、上記で示した方法は熱ＡＬＤ法の一例であるが、プラズマを用いて成膜するＰＥＡＬＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＡＬＤ）法を用いても良い。
【０１３０】
また、銅被覆層の厚さは１００ｎｍ以下とする。銅被覆層６０６の厚さを過度に大きくすると、カーボンナノチューブ３０２が本来有する柔軟性を損なうことになる点を考慮したものである。
【０１３１】
このような成膜条件により、複数のカーボンナノチューブ３０２の表面に、銅被覆層６０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２の長手方向に覆うように形成することができる。さらに、上述の成膜条件により、銅被覆層６０６を、複数のカーボンナノチューブ３０２の表面に、各々のカーボンナノチューブ３０２の一方の端部から他方の端部に至る表面全体を連続的に覆うように形成される。
【０１３２】
よって、複数のカーボンナノチューブ３０２を覆う銅被覆層６０６によって、それぞれのカーボンナノチューブ３０２の機械的強度を高めることができる。それによって、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の機械的強度を高めることができ、カーボンナノチューブシート３００の荷重耐性を向上させることができる。
【０１３３】
このため、カーボンナノチューブシート３００を発熱体（例えば半導体素子）と放熱体（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、リフロー工程において過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブシート３００内のカーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８が押し潰されて薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。
【０１３４】
これにより、束状構造体３０８に含まれる複数のカーボンナノチューブ３０２は発熱体及び放熱体の表面の凹凸形状に追従して撓むことができる。よって、多数のカーボンナノチューブ３０２が発熱体と放熱体に、充填層３０４を介することなく結合するようになり、そのようなカーボンナノチューブの数を増やすことができる。従って、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスを太くすることができるので、カーボンナノチューブシート３００は、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を低く抑えることができる。
【０１３５】
尚、カーボンナノチューブ３０２の端部が銅被覆層６０６によって覆われたカーボンナノチューブシート３００を、発熱体と放熱体との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として使用する場合、発熱体又は放熱体とカーボンナノチューブ３０２の間に、カーボンナノチューブ３０２の端部に形成された銅被覆層６０６が介在することになる。
【０１３６】
ここで、銅の熱伝導率は、約３９０Ｗ／ｍ・Ｋである。すなわち、銅の熱伝導率は、カーボンナノチューブ３０２の束状構造体３０８の単位面積当たりの熱伝導率（約４７．１Ｗ／ｍ・Ｋ）と比べて極めて高くなっている。
【０１３７】
従って、カーボンナノチューブシート３００では、上述のように、発熱体と放熱体の間にカーボンナノチューブ３０２によって形成される熱伝導パスを太くすることによって、発熱体と放熱体の間の熱抵抗を低く抑えることができる。加えて、カーボンナノチューブ３０２に形成された銅被覆層６０６によって、発熱体と放熱体の間に追加の熱伝導パスが形成されることになるので、発熱体と放熱体の間の熱抵抗をさらに低く抑えることができる。
【０１３８】
［５．第５実施例］
［５−１．電子機器１０００の構造］
図１０は、本発明の第５実施例に係る電子機器１０００の構造の一例を示す図であり、電子機器５００の構造を示す概略断面図である。
【０１３９】
多層配線基板などの回路基板１００２上には、例えばＣＰＵなどの半導体素子（発熱体）１００４が実装されている。半導体素子１００４は、はんだバンプなどの突起状電極１００３を介して回路基板１００２に電気的に接続されている。
【０１４０】
半導体素子１００４上には、半導体素子１００４を覆うように、半導体素子１００４からの熱を拡散させるためのヒートスプレッダ（放熱体）１００６が形成されている。半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６との間には、第１ないし第４実施例のいずれかのカーボンナノチューブシート１００８が形成されている。ヒートスプレッダ１００６は、例えば有機シーラント１０１０によって回路基板１００２に接着されている。
【０１４１】
このように、第５実施例に係る電子機器１０００では、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６との間、すなわち発熱体と放熱体との間に、第１ないし第４実施例によるカーボンナノチューブシート１００８が設けられている。カーボンナノチューブシート１００８は、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６との間のサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として機能する熱伝導シートである。
【０１４２】
上述のように、第１ないし第４実施例によるカーボンナノチューブシートは、カーボンナノチューブ１０１２がシートの膜厚方向に配向しているため、面直方向の熱伝導度が極めて高いものである。また、カーボンナノチューブ１０１２には被覆層１０１６が設けられているため、カーボンナノチューブ１０１２自体の機械的強度を高めることができる。それによって、カーボンナノチューブ１０１２の束状構造体１０１８の機械的強度を高めることができるので、カーボンナノチューブシート１００８の荷重耐性を向上させることができる。
【０１４３】
このため、電子機器１０００においては、後述する製造工程に含まれるリフロー工程において、ヒートスプレッダ１００６に過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブシート１００８内のカーボンナノチューブ１０１２の束状構造体１０１８が押し潰されて薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。
【０１４４】
これにより、束状構造体１０１８に含まれる複数のカーボンナノチューブ１０１２を、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６の表面の凹凸形状に追従して撓ませることができる。よって、電子機器１０００では、多数のカーボンナノチューブ１０１２が半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６に、充填層１０１４を介することなく結合しており、そのようなカーボンナノチューブの数を増やすことができる。よって、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６体の間にカーボンナノチューブ１０１２によって形成される熱伝導パスを太くすることができるので、カーボンナノチューブシート１００８は、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６の間の熱抵抗を低く抑えることができる。
【０１４５】
加えて、電子機器１０００においては、カーボンナノチューブシート１００８の荷重耐性を向上させることができることから、リフロー工程においてカーボンナノチューブシート１００８に加える荷重の大きさのマージンを多くとることができるようになる、それによって、リフロー工程における荷重の調整を容易にすることが可能となる。
【０１４６】
［５−２．電子機器１０００の製造方法］
図１１及び図１２は、第５実施例に係る電子機器１０００の製造方法の一例を示す断面工程図である。
【０１４７】
まず、図１１（ａ）に示したように、回路基板１００２上に、突起状電極１００３を介して半導体素子１００４を実装する。尚、本願の図面では、各実施例によるカーボンナノチューブシート及び電子機器の作用効果を判りやすくするために、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６との対向する面の凹凸を強調して描いている。
【０１４８】
次に、図１１（ｂ）に示したように、回路基板１００２上に実装した半導体素子１００４上に、第１乃至第４実施例のいずれかに記載のカーボンナノチューブシート１００８を載置する。カーボンナノチューブシート１００８はサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として用いられる熱伝導シートである。図１１（ｂ）に示した例では、図３（ａ）に示した第１実施例によるカーボンナノチューブシートを用いた場合を示しているが、これに限定されるものではなく、各実施例において説明した他のカーボンナノチューブシートを用いてもよい。
【０１４９】
次に、図１２（ａ）に示したように、回路基板１００２上に、ヒートスプレッダ１００６を固定するための有機シーラント１０１０を塗布した後、カーボンナノチューブシート１００８を載置した半導体素子１００４上に、ヒートスプレッダ１００６を被せる。
【０１５０】
次に、ヒートスプレッダ１００６に所定の荷重をかけた状態で熱処理を行い、カーボンナノチューブシート１００８をリフローする。カーボンナノチューブシート１００８の充填層１０１４としては、例えば、熱可塑性樹脂であるヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を用いることができる。カーボンナノチューブシート１００８では、例えば０．２５ＭＰａの荷重を加えた状態で、例えば１９５℃、１０分間の熱処理を行う。
【０１５１】
この熱処理により、カーボンナノチューブシート１００８の充填層１０１４を形成する熱可塑性樹脂が液状融解し、半導体素子１００４及びヒートスプレッダ１００６の表面の凹凸形状に追従して、カーボンナノチューブシート１００８が変形する。また、カーボンナノチューブシート１００８内のカーボンナノチューブ１０１２は、充填層１０１４による拘束がゆるみ、その端部は半導体素子１００４及びヒートスプレッダ１００６に充填層１０１４を介することなく結合するようになる。
【０１５２】
さらに、カーボンナノチューブ１０１２には被覆層１０１６が設けられている。被覆層３０６は、特に限定されるものではないが、例えば酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）といった酸化金属や、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）といった金属によって形成することができる。
【０１５３】
被覆層１０１６を設けたことにより、カーボンナノチューブ１０１２自体の機械的強度を高めることができる。それによって、カーボンナノチューブ１０１２の束状構造体１０１８の機械的強度を高めることができ、カーボンナノチューブシート１００８の荷重耐性を向上させることができる。このため、上述のリフロー工程において、ヒートスプレッダ１００６に過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブシート１００８内のカーボンナノチューブ１０１２の束状構造体１０１８が押し潰されて薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。
【０１５４】
これにより、リフロー工程において、ヒートスプレッダ１００６に過大な荷重が加えられた場合であっても、束状構造体１０１８に含まれる複数のカーボンナノチューブ１０１２を、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６の表面の凹凸形状に追従して撓ませることができる。よって、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６に充填層１０１４を介することなく結合するカーボンナノチューブの数を増やすことができ、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６体の間にカーボンナノチューブ１０１２によって形成される熱伝導パスを太くすることができる。従って、カーボンナノチューブシート１００８は、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６の間の熱抵抗を低く抑えることができる。
【０１５５】
尚、上述のリフロー工程における荷重は、被覆層１０１６が形成されたカーボンナノチューブ１０１２が、半導体素子１００４及びヒートスプレッダ１００６の表面に存在する凹凸形状に追従して撓むことにより、半導体素子１００４及びヒートスプレッダ１００６と十分な接触状態を形成する荷重範囲であればよい。
【０１５６】
また、熱処理の温度及び時間は、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６との間に介在する熱可塑性樹脂が融解して移動し、カーボンナノチューブ１０１２の端部が半導体素子１００４及びヒートスプレッダ１００６に対して充填層１０１４を介することなく結合するようになる範囲を選択すればよい。
【０１５７】
次に、図１２（ｂ）に示したように、室温まで冷却し、充填層１０１４の熱可塑性樹脂を固化するとともに、ヒートスプレッダ１００６を有機シーラント１０１０によって回路基板１００２上に固定する。この際、熱可塑性樹脂は接着性を発現し、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６との間をカーボンナノチューブシート１００８によって接着固定することができる。これにより、室温に冷却した後も、カーボンナノチューブシート１００８により、半導体素子１００４及びヒートスプレッダ１００６との間の低い熱抵抗を維持することができる。これにより、カーボンナノチューブシート１００８は、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６との間のサーマルインターフェイスマテリアル（熱インターフェイス材料）として機能する。
【０１５８】
以上説明したように、電子機器１０００においては、カーボンナノチューブ１０１２に被覆層１０１６が設けられているため、カーボンナノチューブ１０１２の束状構造体１０１８の機械的強度を高めることができる。これにより、カーボンナノチューブシート１００８の荷重耐性を向上させることができる。
【０１５９】
このため、電子機器１０００においては、後述する製造工程に含まれるリフロー工程において、ヒートスプレッダ１００６に過大な荷重が加えられた場合であっても、カーボンナノチューブシート１００８内のカーボンナノチューブ１０１２の束状構造体１０１８が押し潰されて薄膜状に変形してしまうのを抑えることができる。
【０１６０】
これにより、束状構造体１０１８に含まれる複数のカーボンナノチューブ１０１２を、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６の表面の凹凸形状に追従して撓ませることができる。よって、電子機器１０００では、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６体の間にカーボンナノチューブ１０１２によって形成される熱伝導パスを太くすることができる。従って、カーボンナノチューブシート１００８は、半導体素子１００４とヒートスプレッダ１００６の間の熱抵抗を低く抑えることができる。
【０１６１】
加えて、電子機器１０００においては、カーボンナノチューブシート１００８の荷重耐性を向上させることができることから、リフロー工程においてカーボンナノチューブシート１００８に加える荷重の大きさのマージンを多くとることができるようになる、それによって、リフロー工程における荷重の調整を容易にすることが可能となる。
【０１６２】
尚、上述した各実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【０１６３】
上述の各実施例においては、炭素元素の線状構造体を用いたシート状構造体の例としてカーボンナノチューブシートを示したが、炭素元素の線状構造体を用いたシート状構造体は、これに限定されるものではない。炭素元素の線状構造体としては、カーボンナノチューブのほか、カーボンナノワイヤ、カーボンロッド、カーボンファイバが挙げられる。これら線状構造体は、サイズが異なるほかは、カーボンナノチューブと同様である。これら線状構造体を用いたシート状構造体にも適用することができる。
【０１６４】
また、上述の各実施例において記載した構成材料や製造条件は、記載した内容に限定されるものではなく、目的等に応じて適宜変更が可能である。
【０１６５】
また、カーボンナノチューブシートの使用目的も、上述の実施例において記載したものに限定されるものではない。上述の各実施例によるカーボンナノチューブシートは、熱伝導シートとしては、例えば、ＣＰＵの放熱シート、無線通信基地局用高出力増幅器、無線通信端末用高出力増幅器、電気自動車用高出力スイッチ、サーバー、パーソナルコンピュータなどへの適用が考えられる。また、カーボンナノチューブの高い許容電流密度特性を利用して、縦型配線シートやこれを用いた種々のアプリケーションにも適用可能である。
【０１６６】
以上、本発明の例示的な実施形態のカーボンナノチューブシート、シート状構造体及び電子機器並びにそれらの製造方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【０１６７】
以上の第１ないし第５実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、
前記線状構造体の各々を長手方向に覆う被覆層と、
前記被覆層で覆われた前記線状構造体の間に設けられた充填層と
を有することを特徴とするシート状構造体。
（付記２）
前記被覆層の熱伝導率は、前記束状構造体の単位面積当たりの熱伝導率よりも高いことを特徴とする付記１記載のシート状構造体。
（付記３）
前記被覆層の厚さは１００ｎｍ以下であることを特徴とする付記１又は２記載のシート状構造体。
（付記４）
前記束状構造体における前記炭素元素の線状構造体の面密度は、１×１０１０本／ｃｍ２以上であることを特徴とする付記１ないし３のいずれか一つ記載のシート状構造体。
（付記５）
前記複数の炭素元素の線状構造体の少なくとも一部は互いに絡み合っていることを特徴とする付記１ないし４のいずれか一つ記載のシート状構造体
（付記６）
前記被覆層は、前記複数の炭素元素の線状構造体の一方の端部から他方の端部に至る表面を覆うことを特徴とする付記１ないし５のいずれか一つ記載のシート状構造体。
（付記７）
前記充填層は熱可塑性樹脂によって形成されていることを特徴とする付記１ないし６のいずれか一つ記載のシート状構造体。
（付記８）
前記被覆層の熱伝導率は、前記熱可塑性樹脂の熱伝導率よりも高いことを特徴とする付記７記載のシート状構造体。
（付記９）
基板上に触媒金属膜を形成する工程と、
前記触媒金属膜を触媒として、前記基板の上に、複数の炭素元素の線状構造体を形成する工程と、
原子層蒸着法によって、前記線状構造体の各々を長手方向に覆う被覆層を形成する工程と、
前記被覆層で覆われた前記線状構造体の間隙に充填層を形成する工程と、
前記複数の炭素元素の線状構造体を、前記基板及び前記触媒金属膜から剥離する工程と、
を有することを特徴とするシート状構造体の製造方法。
（付記１０）
発熱体と、
放熱体と、
複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、前記複数の炭素元素の線状構造体を長手方向に覆う被覆層と、前記被覆層で覆われた複数の炭素元素の線状構造体の間に設けられた充填層を含み、前記発熱体と前記放熱体の間に設けられた熱インターフェイス材料と
を有する電子機器。
（付記１１）
前記熱インターフェイス材料の前記複数の炭素元素の線状構造体は、その両方の端部において前記発熱体及び前記放熱体と、前記充填層を介することなく、結合していることを特徴とする付記１０記載の電子機器。
（付記１２）
複数の炭素元素の線状構造体を含む束状構造体と、前記複数の炭素元素の線状構造体を長手方向に覆う被覆層と、前記被覆層で覆われた複数の炭素元素の線状構造体の間に設けられたた充填層を含む熱インターフェイス材料を、発熱体と放熱体の間に、配置する工程と、
前記発熱体と前記放熱体の間に荷重を加えながら前記熱インターフェイス材料を加熱することにより、前記充填層を融解させる工程と、
前記熱インターフェイス材料を冷却することにより、前記充電層を固化させる工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
【符号の説明】
【０１６８】
１０１  回路基板
１０２  半導体素子
１０３  カーボンナノチューブシート
１０４  ヒートスプレッダ
１０５  充填層
１０６  カーボンナノチューブ
１０８  束状構造体
３００  カーボンナノチューブシート
３０２  カーボンナノチューブ
３０４  充填層
３０６  被覆層
３０８  束状構造体
４０６  酸化アルミナ被覆層
５０２  基板
５０４  触媒金属膜
５０６  酸化亜鉛被覆層
６０２  熱可塑性樹脂フィルム
６０６  銅被覆層
１０００  電子機器
１００２  回路基板
１００４  半導体素子
１００６  ヒートスプレッダ
１００８  カーボンナノチューブシート
１０１０  有機シーラント
１０１２  カーボンナノチューブ
１０１４  充填層
１０１６  被覆層
１０１８  束状構造体
【図１】
0005842349.tif 000002
【図２】
0005842349.tif 000003
【図３】
0005842349.tif 000004
【図４】
0005842349.tif 000005
【図５】
0005842349.tif 000006
【図６】
0005842349.tif 000007
【図７】
0005842349.tif 000008
【図８】
0005842349.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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