(57)【要約】【課題】発熱体から放熱体への熱の伝導を高効率で行うことができるシート状部材及び電子機器を提供する。【解決手段】シート状部材の一態様には、充填層４と、充填層４の内部から第１の主面に向かって延びる複数の第１のカーボンナノチューブ２と、が設けられている。更に、複数の第１のカーボンナノチューブ２の充填層４の第２の主面側の端部と第２の主面との間に分散した複数の第２のカーボンナノチューブ３が設けられている。【選択図】図１
2011096832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填層と、
前記充填層の内部から第１の主面に向かって延びる複数の第１のカーボンナノチューブと、
前記複数の第１のカーボンナノチューブの前記充填層の第２の主面側の端部と前記第２の主面との間に分散した複数の第２のカーボンナノチューブと、
を有することを特徴とするシート状部材。
【請求項２】
前記複数の第１のカーボンナノチューブのうちの少なくとも一部の前記第２の主面側の端部を束ねる被膜を有することを特徴とする請求項１に記載のシート状部材。
【請求項３】
前記複数の第１のカーボンナノチューブのうちの少なくとも一部の前記第１の主面側の端部を束ねる第２の被膜を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシート状部材。
【請求項４】
前記充填層は、熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート状部材。
【請求項５】
前記第１のカーボンナノチューブは前記第１の主面を貫通して前記充填層の外部まで延びていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート状部材。
【請求項６】
電子部品と、
前記電子部品に第１の主面が接する熱伝導性シートと、
前記熱伝導性シートの第２の主面に接する放熱体と、
を有し、
前記熱伝導性シートは、
充填層と、
前記充填層の内部に設けられ、一方の端部が前記電子部品及び前記放熱体の一方に接し、前記電子部品及び前記放熱体の他方に向かって延びる複数の第１のカーボンナノチューブと、
前記充填層の内部に設けられ、前記複数の第１のカーボンナノチューブの他方の端部並びに前記電子部品及び前記放熱体の他方に接する複数の第２のカーボンナノチューブと、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
基板上に触媒部を設ける工程と、
前記触媒部から複数の第１のカーボンナノチューブを成長させる工程と、
熱可塑性樹脂の内部に複数の第２のカーボンナノチューブが分散した合成樹脂シートを作製する工程と、
前記合成樹脂シートを前記複数の第１のカーボンナノチューブの端部に熱圧着して前記熱可塑性樹脂の一部を前記複数の第１のカーボンナノチューブの隙間に浸透させる工程と、
を有することを特徴とするシート状部材の製造方法。
【請求項８】
基板上に触媒部を設ける工程と、
前記触媒部から複数の第１のカーボンナノチューブを成長させる工程と、
熱可塑性樹脂の内部に複数の第２のカーボンナノチューブが分散した合成樹脂シートを作製する工程と、
前記合成樹脂シートを前記複数の第１のカーボンナノチューブの端部に熱圧着して前記熱可塑性樹脂の一部を前記複数の第１のカーボンナノチューブの隙間に浸透させる工程と、
前記基板を前記第１のカーボンナノチューブから取り外す工程と、
前記合成樹脂シート及び前記第１のカーボンナノチューブの一方を電子部品に接触させ、他方を放熱体に接触させながら、前記電子部品及び前記放熱体を加熱圧着する工程と、
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状部材及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバ及びパーソナルコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）等の電子部品の内部では、大量の熱が発生するため、電子部品には熱伝導性シート等のサーマルインターフェイスマテリアル（ＴＩＭ）を介してヒートスプレッダが放熱体として設けられている。従来、熱伝導性シートの材料としてはインジウム等が用いられ、ヒートスプレッダの材料としては銅等が用いられている。
【０００３】
近年、電子部品に含まれる半導体素子の集積度が高まるに連れて、熱の発生量が増加しており、熱伝導性シートにより高い熱伝導度が要求されている。また、インジウムの価格が上昇しており、より安価な材料への移行も要求されている。
【０００４】
そこで、カーボンナノチューブを用いた熱伝導性シートが注目されている。インジウムの熱伝導度が８０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるのに対し、カーボンナノチューブの熱伝導度は１５００Ｗ／ｍ・Ｋ〜３０００Ｗ／ｍ・Ｋと非常に高い。また、カーボンナノチューブは柔軟性及び耐熱性を備えている。
【０００５】
しかしながら、これまでのところ、カーボンナノチューブを用いた熱伝導性シートを電磁部品とヒートスプレッダとの間に介在させても十分に放熱させることが困難である。このような問題点は、電子部品の放熱だけでなく自動車のエンジン等の発熱体を用いた構造物にも存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５０３６２号公報
【特許文献２】特開２００６−１４７８０１号公報
【特許文献３】特開２００６−３０３２４０号公報
【特許文献４】特開２００６−２９０７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、発熱体から放熱体への熱の伝導を高効率で行うことができるシート状部材及び電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
シート状部材の一態様には、充填層と、前記充填層の内部から第１の主面に向かって延びる複数の第１のカーボンナノチューブと、が設けられている。更に、前記複数の第１のカーボンナノチューブの前記充填層の第２の主面側の端部と前記第２の主面との間に分散した複数の第２のカーボンナノチューブが設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のシート状部材等によれば、第２のカーボンナノチューブが発熱体又は放熱体と接することが可能であるため、発熱体から放熱体への熱の伝導を高効率で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るシート状部材を示す断面図である。
【図２】シート状部材の使用方法の一例を示す図である。
【図３】図２に引き続き、シート状部材の使用方法の一例を示す図である。
【図４】電子機器の構造の一例を示す図である。
【図５Ａ】第１の実施形態に係るシート状部材の製造方法を工程順に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに引き続き、第１の実施形態に係るシート状部材の製造方法を工程順に示す図である。
【図６】第２の実施形態に係るシート状部材を示す断面図である。
【図７Ａ】第２の実施形態に係るシート状部材の製造方法を工程順に示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに引き続き、第２の実施形態に係るシート状部材の製造方法を工程順に示す図である。
【図８】第３の実施形態に係るシート状部材を示す断面図である。
【図９】第３の実施形態に係るシート状部材の製造方法を示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係るシート状部材を示す断面図である。
【図１１Ａ】第４の実施形態に係るシート状部材の製造方法を工程順に示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに引き続き、第４の実施形態に係るシート状部材の製造方法を工程順に示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｂに引き続き、第４の実施形態に係るシート状部材の製造方法を工程順に示す図である。
【図１２】発熱体及び放熱体の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るシート状部材（熱伝導性シート）を示す断面図である。
【００１３】
図１に示すように、第１の実施形態に係るシート状部材１には、フィルム状の充填層４が設けられており、この充填層４の底部に複数のカーボンナノチューブ３が分散している。カーボンナノチューブ３の長さは、例えば数μｍである。また、シート状部材１には、充填層４の内部から外部まで上方に伸びる複数のカーボンナノチューブ２も設けられている。カーボンナノチューブ２の長さは、例えば５μｍ〜５００μｍ程度である。また、カーボンナノチューブ２の面密度は、例えば１×１０10本／ｃｍ2以上である。
【００１４】
充填層４の材料は、例えば熱可塑性樹脂である。この熱可塑性樹脂は、温度に応じて液体と固体との間で可逆的に状態変化し、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。
【００１５】
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。
【００１６】
このように構成されたシート状部材１は、例えば次のように熱伝導性シートとして使用される。図２は、シート状部材１の使用方法の一例を工程順に示す図である。
【００１７】
先ず、図２（ａ）に示すように、シート状部材１を発熱体１１と放熱体１２との間に介在させる。発熱体１１としては、例えばＣＰＵ等の電子部品、及び自動車のエンジンのエキゾーストシステム等を用いることができる。放熱体１２としては、例えばヒートスプレッダ等を用いることができる。このとき、例えば充填層４の底面を発熱体１１に接触させ、カーボンナノチューブ２の上端を放熱体１２に接触させる。なお、充填層４の底面を放熱体１２に接触させ、カーボンナノチューブ２の上端を発熱体１１に接触させてもよい。
【００１８】
次いで、放熱体１２及び発熱体１１を互いに加熱圧着する。この結果、熱可塑性樹脂からなる充填層４が液化し（リフロー）、放熱体１２と発熱体１１との間で濡れ広がり、カーボンナノチューブ２の隙間に浸透する。更に、充填層４がカーボンナノチューブ２の隙間に浸透するに連れてカーボンナノチューブ３の周囲の充填層４が減少するため、カーボンナノチューブ３の密度が上昇し、互いに接する複数のカーボンナノチューブ３からなるＣＮＴ（カーボンナノチューブ）密集層３ａが形成される。ＣＮＴ密集層３ａの一方の面は発熱体１１に接し、他方の面は複数のカーボンナノチューブ２の下端に接する。そして、シート状部材１等の温度を室温に戻すと、図２（ｂ）に示すように、シート状部材１を介して発熱体１１と放熱体１２とが熱的に連結された構造体が得られる。この構造体の断面図を図３に示す。
【００１９】
図３に示すように、シート状部材１のＣＮＴ密集層３ａの一方の面は発熱体１１に接し、他方の面は複数のカーボンナノチューブ２の下端に接する。また、複数のカーボンナノチューブ２の上端は放熱体１２に接する。従って、発熱体１１として発熱すると、発熱体１１から発せられた熱はＣＮＴ密集層３ａに効率的に伝達され、更にカーボンナノチューブ２を介して放熱体１２まで効率的に伝達される。そして、放熱体１２から外部に放熱される。
【００２０】
このように、第１の実施形態によれば、複数のカーボンナノチューブ２を充填する充填層４の底部に複数のカーボンナノチューブ３が分散しているため、加熱圧着後にカーボンナノチューブ３の密度が高いＣＮＴ密集層３ａが形成される。ＣＮＴ密集層３ａの隙間には充填層４の熱可塑性樹脂も存在するが、その量は僅かである。このため、カーボンナノチューブ２と発熱体１１との間の熱抵抗を極めて低くすることができ、発熱体１１で発生した熱を効率的に放熱体１２まで伝導することができる。
【００２１】
なお、発熱体１１として電子部品が用いられ、放熱体１２としてヒートスプレッダが用いられた電子機器の構造は、例えば、図４に示すようなものになる。この電子機器では、プリント配線基板１４上に複数のバンプ１６、例えばはんだバンプを介してビルドアップ基板１３が設けられている。また、ビルドアップ基板１３上に複数のバンプ１５、例えばはんだバンプを介して発熱体である電子部品５１が設けられている。そして、電子部品５１上にシート状部材１を介して放熱体であるヒートスプレッダ５２が設けられている。
【００２２】
なお、必ずしもカーボンナノチューブ２の上端が充填層４から露出している必要はない。放熱体１２及び発熱体１１を互いに加熱圧着する際に、充填層４のカーボンナノチューブ２の上端を覆っている部分が周囲に広がってカーボンナノチューブ２の上端が放熱体１２に接触すれば効率的に熱を伝導することは可能である。
【００２３】
また、カーボンナノチューブ２及び３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。また、カーボンナノチューブ２の面密度は、放熱性の観点から、１×１０10本／ｃｍ2以上であることが望ましい。更に、カーボンナノチューブ２の長さは特に限定されず、シート状部材１の用途に応じて決定すればよい。
【００２４】
次に、第１の実施形態に係るシート状部材１の製造方法について説明する。図５Ａ乃至図５Ｂは、第１の実施形態に係るシート状部材１の製造方法を工程順に示す図である。
【００２５】
先ず、図５Ａ（ａ）に示すように、基板２１のカーボンナノチューブ２を形成する予定の領域上に触媒膜２２を形成する。
【００２６】
基板２１としては、例えば、シリコン基板等の半導体基板、アルミナ（サファイア）基板、ＭｇＯ基板、及びガラス基板等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を用いてもよい。例えば、シリコン基板上に厚さが３００ｎｍ程度のシリコン酸化膜が形成されたものを用いてもよい。後述のように、触媒膜２２からカーボンナノチューブ２を成長させるが、その後に基板２１は触媒膜２２と共にカーボンナノチューブ２から取り外される。従って、基板２１は、カーボンナノチューブ２の形成温度において変質しない材料から構成されていることが望ましい。更に、基板２１のカーボンナノチューブ２に接する面に、カーボンナノチューブ２から容易に剥離できる材料が存在しているか、又はカーボンナノチューブ２に対して選択的にエッチングできる材料が存在していることが望ましい。
【００２７】
触媒膜２２としては、例えば、Ｆｅ（鉄）膜、Ｃｏ（コバルト）膜、Ｎｉ（ニッケル）膜、Ａｕ（金）膜、Ａｇ（銀）膜、及びＰｔ（白金）膜等を用いることができる。また、これらの材料の少なくとも一種を含む合金膜を用いてもよい。触媒膜２２の厚さは、例えば２.５ｎｍ程度である。また、触媒膜２２を形成する前に、基板２１のカーボンナノチューブ２を形成する予定の領域上に下地膜を形成しておき、その上に触媒膜２２を形成してもよい。下地膜の材料としては、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）、及びＴｉＮ（チタンナイトライド）等が挙げられる。また、これらの材料の少なくとも一種を含む合金を用いてもよい。例えば、Ａｌからなる厚さが１０ｎｍ程度の下地膜上にＦｅからなる厚さが２．５ｎｍ程度の触媒膜２２が形成されていてもよく、ＴｉＮからなる厚さが５ｎｍ程度の下地膜上にＣｏからなる厚さが２．６ｎｍ程度の触媒膜２２が形成されていてもよい。
【００２８】
また、触媒部として、触媒膜２２に代えて、例えば微分型静電分級器（ＤＭＡ：differential mobility analyzer）等を用いて粒径を所定範囲内に収めた複数の触媒粒子を用いてもよい。触媒粒子の材料としては、上述の触媒膜２２の材料と同様のものを用いることができる。また、触媒粒子を分散する前に、基板２１のカーボンナノチューブ２を形成する予定の領域上に下地膜を形成しておき、その上に触媒粒子を分散してもよい。例えば、ＴｉＮからなる厚さが５ｎｍ程度の下地膜上にＣｏからなる平均粒径が３．８ｎｍ程度の触媒粒子が分散していてもよい。
【００２９】
次いで、同じく図５Ａ（ａ）に示すように、基板２１上に、例えばホットフィラメント化学気相成長（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）法により、触媒膜２２を触媒として、カーボンナノチューブ２を成長させる。カーボンナノチューブ２の成長条件に関し、例えば、原料ガスとして、アセチレンガス及びアルゴンガスの混合ガスを用い、成膜室内の総ガス圧を１ｋＰａとし、ホットフィラメント温度を１０００℃とし、成長時間を２０分とする。混合ガスにおける分圧比は、アセチレンガス：アルゴンガスを１：９とする。このような条件下では、層数が３層〜６層（平均４層程度）、直径が４ｎｍ〜８ｎｍ（平均６ｎｍ程度）、長さが８０μｍ程度の多層カーボンナノチューブが４μｍ／ｍｉｎ程度の速度で成長する。なお、カーボンナノチューブ２を、熱ＣＶＤ法及びリモートプラズマＣＶＤ法等の他の方法により形成してもよい。また、カーボンナノチューブ２として、単層カーボンナノチューブを形成してもよい。また、炭素原料として、アセチレンに代えて、メタン及びエチレン等の炭化水素類、並びにエタノール及びメタノール等のアルコール類等を用いてもよい。
【００３０】
なお、上記の条件で本願発明者らが実際にカーボンナノチューブ２を形成したところ、触媒膜２２上での面密度は１×１０11本／ｃｍ2程度であった。
【００３１】
このような触媒膜２２及びカーボンナノチューブ２の形成の一方で、図５Ａ（ｂ）に示すように、充填層４の内部にカーボンナノチューブ３が分散した合成樹脂シート９を形成する。このような合成樹脂シート９の形成に当たっては、先ず、例えば超音波槽を用いて、有機溶剤に数質量％の合成樹脂（例えばポリアミド）を、温度を上げた状態で溶かし込む。合成樹脂としては充填層４の材料（熱可塑性樹脂）を用いる。次いで、例えば超音波槽を用いて、合成樹脂が溶け込んだ有機溶剤にカーボンナノチューブ３を０．１質量％〜数質量％程度で数時間かけ分散させる。その後、有機溶剤、合成樹脂及びカーボンナノチューブ３からなる混合物を剥離紙上に塗布し、例えばホットプレート上で溶剤を揮発させる。この結果、充填層４の内部にカーボンナノチューブ３が分散した合成樹脂シート９が得られる。必要に応じて、合成樹脂シート９の厚さを調整してもよい。例えば、合成樹脂シート９を２枚の剥離紙の間に挟み込み、合成樹脂の軟化温度付近で圧着すれば、合成樹脂シート９の厚さを制御することができる。
【００３２】
その後、図５Ｂ（ｃ）に示すように、合成樹脂シート９をカーボンナノチューブ２の上端に熱圧着する。
【００３３】
続いて、図５Ｂ（ｄ）に示すように、温度及び時間の制御により、充填層４の一部をカーボンナノチューブ２の隙間に浸透させる。
【００３４】
次いで、基板２１を触媒膜２２と共にカーボンナノチューブ２の下端から取り外す。この取り外しの結果、図１に示すシート状部材１が得られる。なお、取り外しの方法は特に限定されず、例えば基板２１の物理的な剥離によって行ってもよく、また、基板２１及び触媒膜２２のエッチングにより行ってもよい。
【００３５】
なお、上記のカーボンナノチューブ２の成長条件では、触媒膜２２が基板２１上に残留するが、カーボンナノチューブ２の成長の結果、触媒膜２２又は触媒粒子の全部又は一部がカーボンナノチューブ２の上端に位置してもよい。
【００３６】
また、充填層４の材料である熱可塑性樹脂は、シート状部材１の用途に応じて選択すればよい。熱可塑性樹脂としては、その融解温度が発熱体１１の発熱温度の上限値よりも高いものを選択することが望ましい。融解温度が発熱体１１の発熱温度の上限値以下である場合、発熱体１１の稼働時に熱可塑性樹脂が融解し、シート状部材１が変形して、発熱体１１と放熱体１２との間の熱抵抗が上昇する虞があるからである。また、熱可塑性樹脂としては、その融解温度が発熱体１１及び放熱体１２の耐熱温度よりも低いものを選択することが望ましい。上述のように、シート状部材１の設置の際には、発熱体１１及び放熱体１２の間でシート状部材１のリフローを行うことがあり、融解温度が発熱体１１及び放熱体１２の耐熱温度以上である場合、リフローの際に発熱体１１及び／又は放熱体１２に損傷が生じる虞があるからである。
【００３７】
例えば、ＣＰＵの発熱温度の上限値は１２５℃程度であり、耐熱温度は１５０℃程度である。従って、発熱体１１としてＣＰＵを用いる場合、熱可塑性樹脂としては、融解温度が１２５℃〜１５０℃程度のものを選択することが望ましい。また、自動車のエンジンのエキゾーストシステムの発熱温度は５００℃〜８００℃程度である。従って、発熱体１１としてエキゾーストシステムを用いる場合、熱可塑性樹脂としては、融解温度が６００℃〜９００℃程度のものを選択することが望ましい。
【００３８】
また、充填層４に添加物が分散混合していてもよい。添加物としては、例えば熱伝導性の高い物質を用いることができる。このような物質としては、カーボンナノチューブ、金属、窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、グラファイト、及びフラーレン等が挙げられる。このような添加物が充填層４に含まれている場合、シート状部材１全体の熱伝導率がより向上する。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態に係るシート状部材を示す断面図である。
【００４０】
図６に示すように、第２の実施形態では、各カーボンナノチューブ２の下端、つまりカーボンナノチューブ３側の端部に被膜５が形成されている。被膜５は、例えば厚さが数百ｎｍの金（Ａｕ）膜である。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００４１】
このような第２の実施形態によれば、被膜５とカーボンナノチューブ３との接触面積の総計が、第１の実施形態におけるカーボンナノチューブ２とカーボンナノチューブ３との接触面積の総計よりも大きくなる。このため、第１の実施形態と比較して、より高い熱伝導性を得ることができる。
【００４２】
被膜５の材料は特に限定されないが、熱伝導率が高いものを用いることが望ましい。例えば、銅（Ｃｕ）又はニッケル（Ｎｉ）を用いてもよい。また、被膜５が、複数の膜を含む積層体となっていてもよい。例えば、Ｔｉ膜及びＡｕ膜の積層体が被膜５として用いられてもよい。被膜５の厚さも特に限定されないが、シート状部材１の製造過程で充填層４の浸透を阻害しない程度であることが望ましい。
【００４３】
次に、第２の実施形態に係るシート状部材１の製造方法について説明する。図７Ａ乃至図７Ｂは、第２の実施形態に係るシート状部材１の製造方法を工程順に示す図である。
【００４４】
先ず、第１の実施形態と同様にして、カーボンナノチューブ２の成長までの処理を行う（図５Ａ（ａ））。次いで、例えば蒸着法により被膜５を各カーボンナノチューブ２の上端に形成する。なお、カーボンナノチューブ２の損傷を抑制することが可能であれば、スパッタリング法等により被膜５を形成してもよい。
【００４５】
その後、図７Ｂ（ｂ）に示すように、合成樹脂シート９を被膜５に熱圧着する。
【００４６】
続いて、図７Ｂ（ｃ）に示すように、温度及び時間の制御により、充填層４の一部を被膜５及びカーボンナノチューブ２の隙間に浸透させる。
【００４７】
次いで、基板２１を触媒膜２２と共にカーボンナノチューブ２の下端から取り外す。この取り外しの結果、図６に示すシート状部材１が得られる。
【００４８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図８は、第３の実施形態に係るシート状部材を示す断面図である。
【００４９】
図８に示すように、第３の実施形態では、一部のカーボンナノチューブ２の下端に被膜５が形成され、他のカーボンナノチューブ２の下端に被膜６が形成されている。被膜５が１本のカーボンナノチューブ２の端部を被っているのに対し、被膜６は２本以上のカーボンナノチューブ２の端部を被っている。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００５０】
このような第３の実施形態によれば、被膜６とカーボンナノチューブ３との接触面積の総計が、第２の実施形態における被膜５とカーボンナノチューブ３との接触面積の総計よりも大きくなる。このため、第２の実施形態と比較して、より高い熱伝導性を得ることができる。更に、被膜６が複数のカーボンナノチューブ２を束ねているため、合成樹脂シート９の熱圧着時及び充填層４のリフロー時にカーボンナノチューブ２が散けにくくなる。
【００５１】
被膜６の材料としては、被膜５の材料と同様のものを用いることができる。被膜６の厚さも特に限定されないが、シート状部材１の製造過程で充填層４の浸透を阻害しない程度であることが望ましい。例えば、カーボンナノチューブ２の直径が１０ｎｍ、面密度が１×１０11ｃｍ-2の場合、隣り合うカーボンナノチューブ２の間隙はおよそ５０ｎｍである。この場合、隣り合うカーボンナノチューブ２が被膜６に束ねられるためには、被膜６の厚さは、少なくとも間隙の半分以上の厚さ、すなわち膜厚２５ｎｍ程度以上とすることが望ましい。その一方で、被膜６が厚すぎると、充填層４の浸透が阻害されてしまう。これらを考慮すると、カーボンナノチューブ２の直径が１０ｎｍ、面密度が１×１０11ｃｍ-2の場合、被膜６の膜厚は、２５ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすることが望ましい。
【００５２】
次に、第３の実施形態に係るシート状部材１の製造方法について説明する。図９は、第３の実施形態に係るシート状部材１の製造方法を示す図である。
【００５３】
先ず、第１の実施形態と同様にして、カーボンナノチューブ２の成長までの処理を行う（図５Ａ（ａ））。次いで、例えば蒸着法により被膜５を各カーボンナノチューブ２の上端に形成し、更に原料の供給を継続する。この結果、図９に示すように、一部の被膜５同士が結合し、被膜６が形成される。
【００５４】
その後、第２の実施形態と同様の処理を行い、シート状部材１を完成させる。
【００５５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図１０は、第４の実施形態に係るシート状部材を示す断面図である。
【００５６】
図１０に示すように、第４の実施形態では、カーボンナノチューブ２の上端に、被膜５と同様の被膜７及び被膜６と同様の被膜８が形成されている。被膜７が１本のカーボンナノチューブ２の端部を被っているのに対し、被膜８は２本以上のカーボンナノチューブ２の端部を被っている。他の構成は第３の実施形態と同様である。
【００５７】
このような第４の実施形態によれば、被膜７及び８と発熱体又は放熱体との接触面積の総計が、第３の実施形態におけるカーボンナノチューブ２の上端と発熱体又は放熱体との接触面積の総計よりも大きくなる。このため、第３の実施形態と比較して、より高い熱伝導性を得ることができる。更に、被膜８が複数のカーボンナノチューブ２を束ねているため、充填層４のリフロー時にカーボンナノチューブ２がより一層散けにくくなる。
【００５８】
被膜７及び８の材料としては、被膜５の材料と同様のものを用いることができる。被膜７及び８の厚さも特に限定されない。
【００５９】
次に、第４の実施形態に係るシート状部材１の製造方法について説明する。図１１Ａ乃至図１１Ｃは、第４の実施形態に係るシート状部材１の製造方法を工程順に示す図である。
【００６０】
先ず、一時的にカーボンナノチューブ２を支持する基板の準備を行う。即ち、図１１Ａ（ａ）に示すように、基板４１上に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４２を形成する。フォトレジスト膜４２の厚さは、例えば６μｍ程度とする。基板４１としては、例えばサファイア基板等を用いることができ、基板４１の材料は特に限定されない。
【００６１】
その一方で、第１の実施形態と同様にして、カーボンナノチューブ２の成長までの処理を行う（図５Ａ（ａ））。次いで、図１１Ａ（ｂ）に示すように、第３の実施形態における被膜５及び被膜６の形成と同様にして、カーボンナノチューブ２の上端に被膜７及び被膜８を形成する。その後、被膜７及び被膜８とフォトレジスト膜４２とを対向させ、加圧することにより、被膜７及び被膜８をフォトレジスト膜４２の内部まで進入させる。その後、フォトレジスト膜４２を硬化させる。
【００６２】
続いて、図１１Ｂ（ｃ）に示すように、基板２１を触媒膜２２と共にカーボンナノチューブ２の下端から取り外す。そして、カーボンナノチューブ２の上下を反転させる。この結果、少なくとも一部のカーボンナノチューブ２の自重により若干湾曲する。
【００６３】
次いで、図１１Ｂ（ｄ）に示すように、第３の実施形態と同様にして、カーボンナノチューブ２の上端に被膜５及び６を形成する。
【００６４】
その後、図１１Ｃ（ｅ）に示すように、合成樹脂シート９を被膜５及び被膜６に熱圧着する。
【００６５】
続いて、図１１Ｃ（ｆ）に示すように、温度及び時間の制御により、充填層４の一部を被膜５、被膜６及びカーボンナノチューブ２の隙間に浸透させる。
【００６６】
次いで、基板４１をフォトレジスト膜４２と共に取り外す。この取り外しの結果、図１０に示すシート状部材１が得られる。
【００６７】
なお、第２、第３及び第４の実施形態のシート状部材１も、図２、図３及び図４に示すように、第１の実施形態と同様に使用することができる。また、いずれの実施形態のシート状部材１を用いる場合であっても、図１２に示すように、発熱体１１にカーボンナノチューブ２の横方向への移動を拘束する凹部１１ａが形成され、放熱体１２にカーボンナノチューブ２の横方向への移動を拘束する凹部１２ａが形成されていることが好ましい。カーボンナノチューブ２の散らけ等を抑制して高い熱伝導率を確保するためである。なお、凹部１１ａ及び凹部１２ａの一方のみが形成されていてもよい。この場合には、カーボンナノチューブ３を介さずにカーボンナノチューブ２が直接接する発熱体１１又は放熱体１２に凹部１１ａ又は凹部１２ａが形成されていることが好ましい。図１２に示す例では、放熱体１２に凹部１２ａが形成されていることが好ましい。カーボンナノチューブ３が存在する端部よりも存在しない端部の方が、カーボンナノチューブ２の散らけが生じやすいからである。
【００６８】
また、凹部１１ａ及び凹部１２ａの有無に拘わらず、カーボンナノチューブ２のカーボンナノチューブ３が存在しない端部と発熱体１１又は放熱体１２との間に、合成樹脂シート９と同様の合成樹脂シートを介在させて加熱圧着を行ってもよい。この場合には、カーボンナノチューブ２の両端にＣＮＴ密集層３ａが存在することになる。
【００６９】
また、これらのシート状部材１は熱伝導性シートの他に導電性シートとして使用することもできる。例えば、２つの電子部品の間を電気的に接続する導電部材として使用することができる。この場合、充填層４には、導電率が高い物質が含まれていることが好ましい。このような物質としては、カーボンナノチューブ、及び金属等が挙げられる。
【００７０】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００７１】
（付記１）
充填層と、
前記充填層の内部から第１の主面に向かって延びる複数の第１のカーボンナノチューブと、
前記複数の第１のカーボンナノチューブの前記充填層の第２の主面側の端部と前記第２の主面との間に分散した複数の第２のカーボンナノチューブと、
を有することを特徴とするシート状部材。
【００７２】
（付記２）
前記複数の第１のカーボンナノチューブのうちの少なくとも一部の前記第２の主面側の端部を束ねる被膜を有することを特徴とする付記１に記載のシート状部材。
【００７３】
（付記３）
前記複数の第１のカーボンナノチューブのうちの少なくとも一部の前記第１の主面側の端部を束ねる第２の被膜を有することを特徴とする付記１又は２に記載のシート状部材。
【００７４】
（付記４）
前記充填層は、熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載のシート状部材。
【００７５】
（付記５）
前記第１のカーボンナノチューブは前記第１の主面を貫通して前記充填層の外部まで延びていることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載のシート状部材。
【００７６】
（付記６）
前記複数の第１のカーボンナノチューブは湾曲部を有し、
前記複数の第１のカーボンナノチューブの少なくとも一部は、他の第１のカーボンナノチューブに接触していることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載のシート状部材。
【００７７】
（付記７）
前記第１のカーボンナノチューブの面密度は、１×１０10本／ｃｍ2以上であることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載のシート状部材。
【００７８】
（付記８）
電子部品と、
前記電子部品に第１の主面が接する熱伝導性シートと、
前記熱伝導性シートの第２の主面に接する放熱体と、
を有し、
前記熱伝導性シートは、
充填層と、
前記充填層の内部に設けられ、一方の端部が前記電子部品及び前記放熱体の一方に接し、前記電子部品及び前記放熱体の他方に向かって延びる複数の第１のカーボンナノチューブと、
前記充填層の内部に設けられ、前記複数の第１のカーボンナノチューブの他方の端部並びに前記電子部品及び前記放熱体の他方に接する複数の第２のカーボンナノチューブと、
を有することを特徴とする電子機器。
【００７９】
（付記９）
前記熱伝導性シートは、前記複数の第１のカーボンナノチューブのうちの少なくとも一部の前記他方の端部を束ねる被膜を有することを特徴とする付記８に記載の電子機器。
【００８０】
（付記１０）
基板上に触媒部を設ける工程と、
前記触媒部から複数の第１のカーボンナノチューブを成長させる工程と、
熱可塑性樹脂の内部に複数の第２のカーボンナノチューブが分散した合成樹脂シートを作製する工程と、
前記合成樹脂シートを前記複数の第１のカーボンナノチューブの端部に熱圧着して前記熱可塑性樹脂の一部を前記複数の第１のカーボンナノチューブの隙間に浸透させる工程と、
を有することを特徴とするシート状部材の製造方法。
【００８１】
（付記１１）
基板上に触媒部を設ける工程と、
前記触媒部から複数の第１のカーボンナノチューブを成長させる工程と、
熱可塑性樹脂の内部に複数の第２のカーボンナノチューブが分散した合成樹脂シートを作製する工程と、
前記合成樹脂シートを前記複数の第１のカーボンナノチューブの端部に熱圧着して前記熱可塑性樹脂の一部を前記複数の第１のカーボンナノチューブの隙間に浸透させる工程と、
前記基板を前記第１のカーボンナノチューブから取り外す工程と、
前記合成樹脂シート及び前記第１のカーボンナノチューブの一方を電子部品に接触させ、他方を放熱体に接触させながら、前記電子部品及び前記放熱体を加熱圧着する工程と、
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】
【００８２】
１：シート状部材
２、３：カーボンナノチューブ
３ａ：ＣＮＴ密集層
４：充填層
５、６、７、８：被膜
９：合成樹脂シート
１１：発熱体
１２：放熱体
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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