(57)【要約】【課題】炭素元素の線状構造体を用いた熱伝導度及び電気伝導度が極めて高いシート状構造体を提供する。【解決手段】炭素元素により形成され、線状構造体群１６ａと、線状構造体群１６ａに隣接して設けられ、線状構造体群１６ａとは長さの異なる線状構造体群１６ｂとを含む複数の線状構造体１６と、複数の線状構造体１６間に形成された充填層２０とを有する。【選択図】図１
2011035046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群に隣接して設けられ、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体と、
前記複数の線状構造体間に形成された充填層と
を有することを特徴とするシート状構造体。
【請求項２】
請求項１記載のシート状構造体において、
前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記充填層よりも熱伝導率の高い材料の被膜を更に有する
ことを特徴とするシート状構造体。
【請求項３】
請求項１又は２記載のシート状構造体において、
前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記充填層よりも熱伝導率の高い材料の被膜を更に有する
ことを特徴とするシート状構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート状構造体において、
複数の前記構造体の他端部に設けられたグラファイト層を更に有する
ことを特徴とするシート状構造体。
【請求項５】
グラファイト層と、
前記グラファイト層上に形成された炭素元素の複数の線状構造体と、
前記複数の線状構造体間に形成された充填層と
を有することを特徴とするシート状構造体。
【請求項６】
発熱体と、
放熱体と、
前記発熱体と放熱体との間に配置され、炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群に隣接して設けられ、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成された充填層とを有するシート状構造体と
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項６記載の電子機器において、
前記第１の線状構造体群は、前記第２の線状構造体群よりも長く、一端部において、前記シート状構造体の面方向に配向するように屈曲している
ことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
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、前記基板上に、炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体を形成する工程と、
前記複数の線状構造体間に、前記複数の線状構造体を支持する充填層を形成する工程と
を有することを特徴とするシート状構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素元素の線状構造体を有するシート状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、半導体素子の直上に設けられたインジウムシートなどの熱伝導性シートを介して、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を有している。
【０００３】
しかしながら、近年におけるレアメタルの大幅な需要増加によりインジウム価格は高騰しており、インジウムよりも安価な代替材料が待望されている。また、物性的に見てもインジウムの熱伝導度（８０Ｗ／ｍ・Ｋ）は高いとはいえず、半導体素子から生じた熱をより効率的に放熱させるために更に高い熱伝導度を有する材料が望まれている。
【０００４】
このような背景から、インジウムよりも高い熱伝導度を有する材料として、カーボンナノチューブに代表される炭素元素からなる線状構造体が注目されている。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。
【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、樹脂中にカーボンナノチューブを分散した熱伝導シートや、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熱伝導シートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１８６１１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、カーボンナノチューブを用いた従来の熱伝導シートでは、カーボンナノチューブの有する高い熱伝導度を充分に生かすことができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、炭素元素の線状構造体を用いた熱伝導度及び電気伝導度が極めて高いシート状構造体及びその製造方法、並びにこのようなシート状構造体を用いた高性能の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】
【０００９】
実施形態の一観点によれば、炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群に隣接して設けられ、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成された充填層とを有するシート状構造体が提供される。
【００１０】
また、実施形態の他の観点によれば、グラファイト層と、前記グラファイト層上に形成された炭素元素の複数の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成された充填層とを有するシート状構造体が提供される。
【００１１】
また、実施形態の更に他の観点によれば、発熱体と、放熱体と、前記発熱体と放熱体との間に配置され、炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群に隣接して設けられ、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成された充填層とを有するシート状構造体とを有する電子機器が提供される。
【００１２】
また、実施形態の更に他の観点によれば、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、前記基板上に、炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体を形成する工程と、前記複数の線状構造体間に、前記複数の線状構造体を支持する充填層を形成する工程とを有するシート状構造体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
開示のシート状構造体及びその製造方法によれば、炭素元素の複数の線状構造体と、複数の線状構造体間に形成された充填層を有するシート状構造体において、第１の線状構造体群及び第２の線状構造体群の端部によって凹凸形状を形成するので、被着体に対する密着性を向上することができる。これにより、被着体に対する接触熱抵抗及び接触抵抗を大幅に低減することができ、シート状構造体を介した熱伝導性及び導電性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図及び斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】図３は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】図４は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】図５は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その１）である。
【図６】図６は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その２）である。
【図７】図７は、触媒金属膜の膜厚とカーボンナノチューブの長さとの関係を示すグラフである。
【図８】図８は、第１実施形態の変形例によるカーボンナノチューブシートの構造を示す斜視図（その１）である。
【図９】図９は、第１実施形態の変形例によるカーボンナノチューブシートの構造を示す斜視図（その２）である。
【図１０】図１０は、カーボンナノチューブの端部に形成した被膜の構造の一例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートを用いた電子機器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１２】図１１は、参考例のカーボンナノチューブシートを用いた電子機器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態の変形例によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。
【図１５】図１５は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１６】図１６は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１７】図１７は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図１８】図１８は、触媒金属膜の膜厚とグラファイト層の膜厚との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
第１実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図１乃至図１２を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図及び斜視図である。図２乃至図４は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図である。図５及び図６は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図である。図７は、触媒金属膜の膜厚とカーボンナノチューブの長さとの関係を示すグラフである。図８及び図９は、本実施形態の変形例によるカーボンナノチューブシートの構造を示す斜視図である。図１０は、カーボンナノチューブの端部に形成した被膜の構造の一例を示す斜視図である。図１１は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートを用いた電子機器の製造方法を示す工程断面図である。
【００１７】
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図１を用いて説明する。
【００１８】
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、図１に示すように、間隔を開けて配置された複数のカーボンナノチューブ１６を有している。カーボンナノチューブ１６の間隙には充填層２０が形成されており、充填層２０によってカーボンナノチューブ１６が支持されている。本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、シート状の構造体を形成しており、複数のカーボンナノチューブ１６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。
【００１９】
複数のカーボンナノチューブ１６は、複数のカーボンナノチューブ１６ａにより形成される群と、複数のカーボンナノチューブ１６ｂにより形成される群とを含む。カーボンナノチューブ１６ａは、カーボンナノチューブ１６ｂよりも長くなっている。シートには、複数のカーボンナノチューブ１６ａが形成された領域と、この領域に隣接して、複数のカーボンナノチューブ１６ｂが形成された領域とが設けられている。シートの一方の表面側（図面において下側）では、カーボンナノチューブ１６ａ及びカーボンナノチューブ１６ｂの高さはほぼ均一である。一方、シートの他方の表面側（図面において上側）には、カーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂの長さの差に応じた凹凸が形成されている。すなわち、カーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂの他方の表面側の端部により、凹凸形状を有する面が形成されている。複数のカーボンナノチューブ１６ａが形成されたそれぞれの領域は、例えば図１（ｂ）に示すように、円形状となっている。
【００２０】
凹凸が形成された側のカーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂの端部上には、被膜１８が形成されている。被膜１８は、充填層２０の構成材料よりも熱伝導率の高い材料により形成されている。被膜１８を形成する材料は、充填層２０の構成材料よりも熱伝導率の高い材料であれば、特に限定されるものではない。カーボンナノチューブシート１０を電気伝導用途にも用いる場合には、導電性を有する材料、例えば、金属や合金等を適用することができる。
【００２１】
熱伝導性の高い被膜１８を設けることにより、被膜１８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１０の被着体（放熱体、発熱体）に対する接触面積を増加することができる。これにより、カーボンナノチューブ１６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１０の熱伝導性を高めることができる。カーボンナノチューブシート１０を導電性シートとしても用いる場合には、導電性を高めることができる。また、被膜１８を設けることにより、シートの表面に平行な方向への熱伝導性及び導電性を確保することも可能となる。
【００２２】
なお、被膜１８は、必ずしも形成する必要はない。また、被膜１８は、カーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂの両端部に設けるようにしてもよい。
【００２３】
充填層２０の構成材料としては、カーボンナノチューブ１６の埋め込みの際に液体状の性質を示し、その後に硬化できるものであれば特に限定されるものではない。また、充填層２０には、必要に応じて、添加物を分散混合してもよい。添加物としては、例えば熱伝導性の高い物質や導電性の高い物質が考えられる。これにより、シートの放熱性及び導電性を更に高めることができる。
【００２４】
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図２乃至図１０を用いて説明する。
【００２５】
まず、カーボンナノチューブシート１０を形成するための土台として用いる基板１２を用意する。基板１２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体基板、ステンレス、アルミニウムなどの金属基板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。ここでは、基板１２として、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板を用いることとする。
【００２６】
基板１２は、カーボンナノチューブ１６の形成後に剥離されるものである。この目的のもと、基板１２としては、少なくともカーボンナノチューブ１６に接する面が、カーボンナノチューブ１６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。或いは、カーボンナノチューブシート１０に対して選択的にエッチングできる材料によって形成されていることが望ましい。
【００２７】
次いで、基板１２上に、例えばスパッタ法により、Ｆｅの触媒金属膜１４を形成する。触媒金属膜１４は、カーボンナノチューブ１６を形成するための触媒であり、カーボンナノチューブ１６ａを形成する領域と、カーボンナノチューブ１６ｂを形成する領域とで、異なる膜厚とする。カーボンナノチューブ１６ａを形成する領域には、触媒金属膜１４ａを形成し、カーボンナノチューブ１６ｂを形成する領域には、触媒金属膜１４ｂを形成する（図２（ａ）、図５（ａ））。
【００２８】
図５（ａ）の例では、基板１２上の複数の円形状の領域に、例えば膜厚１ｎｍのＦｅの触媒金属膜１４ａを形成し、他の領域に、例えば膜厚５ｎｍのＦｅの触媒金属膜１４ｂを形成している。なお、触媒金属膜１４ａ，１４ｂの膜厚の設定方法については、後述する。
【００２９】
膜厚の異なる触媒金属膜１４の形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、フォトレジスト膜やメタルマスクを用いて、膜厚１ｎｍのＦｅ膜を触媒金属膜１４ａの形成領域に、膜厚５ｎｍのＦｅ膜を触媒金属膜１４ｂの形成領域に、それぞれ堆積する。或いは、全面に膜厚１ｎｍのＦｅ膜を堆積後、触媒金属膜１４ａの形成領域を覆うフォトレジスト膜やメタルマスクをマスクとして、膜厚１ｎｍのＦｅ膜が形成された触媒金属膜１４ｂの形成領域上に、膜厚４ｎｍのＦｅ膜を選択的に堆積する。
【００３０】
触媒金属は、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など、カーボンナノチューブの触媒となりうる材料から適宜選択することができる。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。
【００３１】
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）、ＡｌＯｘ（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。
【００３２】
触媒金属膜の堆積方法は、特に限定されるものではない。スパッタ法のほか、電子ビーム蒸着（ＥＢ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等を用いてもよい。
【００３３】
触媒金属膜１４ａ及び触媒金属膜１４ｂを形成する領域のパターンは、図５（ａ）に示すパターンに限定されるものではなく、適宜選択することができる。例えば、図８（ａ）に示すような市松模様でもよいし、例えば図９（ａ）に示すようなストライプパターンでもよい。
【００３４】
次いで、基板１２上に、例えばホットフィラメントＣＶＤ法により、触媒金属膜１４を触媒として、カーボンナノチューブを成長する。カーボンナノチューブの成長条件は、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、基板温度を６２０℃、成膜室内の総ガス圧を１ｋＰａ、ホットフィラメント温度を１０００℃とする。これにより、層数が３〜６層（平均４層程度）、直径が４〜８ｎｍ（平均６ｎｍ）の多層カーボンナノチューブを成長することができる。上記の成長条件で形成したカーボンナノチューブ１６の面密度は、１×１０１１本／ｃｍ２程度となる。
【００３５】
このとき、カーボンナノチューブ１６の成長レートは、触媒金属膜１４の膜厚によって変えることができる。例えば、上記の成長条件で６０分間の成長を行った場合、触媒金属膜１４ａ上には２５０μｍ程度の長さのカーボンナノチューブを成長し、触媒金属膜１４ｂ上には１５０μｍ程度の長さのカーボンナノチューブを成長することができる。
【００３６】
図７は、触媒金属膜の膜厚とカーボンナノチューブの長さとの関係の一例を示すグラフである。図７に示すグラフは、熱ＣＶＤ法により、原料ガスとしてアセチレン・アルゴン混合ガスを用い、成長温度を６５０℃、流量を３００ｓｃｃｍ、総圧力を１ｋＰａ、成長時間を６０分として、Ｆｅを触媒としてカーボンナノチューブを成長した場合の測定結果を示したものである。
【００３７】
図７に示すように、触媒金属の膜厚によって、カーボンナノチューブの成長レートを制御することができる。したがって、基板１２上に領域によって膜厚が異なる触媒金属膜１４を形成することにより、長さの異なるカーボンナノチューブ１２を、同時に成長することができる。
【００３８】
触媒金属膜１４の膜厚は、触媒金属の種類、形成しようとするカーボンナノチューブの長さ、カーボンナノチューブの成長条件等に応じて適宜選択することが望ましい。
【００３９】
カーボンナノチューブ１６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。
【００４０】
こうして、基板１２上に、基板１２の法線方向に配向（垂直配向）し、長さ２５０μｍの複数のカーボンナノチューブ１６ａと、長さ１５０μｍの複数のカーボンナノチューブ１６ｂとを含む複数のカーボンナノチューブ１６を形成する（図２（ｂ）、図５（ｂ））。
【００４１】
なお、本出願の一部の図面では、カーボンナノチューブ１６の下端部に触媒金属膜１４が形成されている状態を示している。触媒金属膜１４は、カーボンナノチューブ１６の成長の際に凝集化してカーボンナノチューブ内に取り込まれるため、実際には図示するような状態で残存しないこともある。また、触媒金属膜１４は、後工程で基板１２を剥離する際に同時に除去されることもある。
【００４２】
図８（ａ）に示すような市松模様の触媒金属膜１４を形成した場合には、カーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂは、例えば図８（ｂ）のように成長される。また、図９（ａ）に示すようなストライプパターンで触媒金属膜１４を形成した場合には、カーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂは、例えば図９（ｂ）のように成長される。
【００４３】
カーボンナノチューブ１６の成長レートは、触媒金属膜１４の膜厚を変える方法以外の方法によっても変えることができる。
【００４４】
例えば、触媒金属膜１４の下層に形成する下地膜によって、カーボンナノチューブ１６の成長レートを変えることができる。例えば、カーボンナノチューブ１６ａを形成しようとする基板１２上の領域に、選択的に、例えば膜厚５ｎｍのＡｌの下地膜を形成する。Ａｌの下地膜が形成された基板１２上の全面には、例えば膜厚２．５ｎｍのＦｅの触媒金属膜を形成する。Ａｌの下地膜が形成された領域では、Ａｌの下地膜が形成されていない領域よりもカーボンナノチューブ１６の成長レートが早くなるため、異なる長さのカーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂを同時に成長することができる。これは、アルミニウム上の酸化膜表面において触媒金属膜の微粒子化が進行すること、加えて、アルミニウムないしは酸化アルミニウムの存在が、カーボンナノチューブ成長を活性化させる助触媒的な機能を有するためと考えられる。
【００４５】
熱ＣＶＤ法により、原料ガスとしてアセチレン・アルゴン混合ガス、水素ガス、アルゴンガスを用い、成長温度を６５０℃、それぞれの流量を各１００ｓｃｃｍ、総圧力を１ｋＰａ、成長時間を６０分としてカーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂを成長した実験例では、長さ２２０ｎｍのカーボンナノチューブ１６ａと、長さ１２０ｎｍのカーボンナノチューブ１６ｂとを、同時に成長することができた。
【００４６】
或いは、触媒金属膜としてＣｏを用いた場合には、下地膜として例えばＴｉＮとＴａＮとを作り分けることにより、ＴｉＮの下地膜が形成された領域とＴａＮの下地膜が形成された領域とで、カーボンナノチューブの成長レートを変えることができる。
【００４７】
或いは、下地膜として例えばＴｉを用い、触媒金属膜としてＦｅとＣｏとを作り分けることにより、Ｆｅの触媒金属膜が形成された領域とＣｏの触媒金属膜が形成された領域とで、カーボンナノチューブの成長レートを変えることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、異なる長さの２種類のカーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂを形成したが、異なる長さの３種類以上のカーボンナノチューブ１６を形成するようにしてもよい。この場合も、触媒金属膜１４の膜厚等により、各カーボンナノチューブ１６の長さを制御することができる。
【００４９】
次いで、必要に応じて、カーボンナノチューブ１６上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜と、例えば膜厚３００ｎｍの金（Ａｕ）膜とを堆積する。これにより、カーボンナノチューブ１６上に、Ａｕ／Ｔｉの積層構造の被膜１８を形成する。
【００５０】
被膜１８の構成材料は、後に形成する充填層２０の構成材料よりも熱伝導率の高い材料であれば特に限定されるものではない。カーボンナノチューブシート１０を電気伝導用途に用いる場合には、導電性を有する材料、例えば、金属や合金等を適用することができる。被膜１８の構成材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、金スズ（ＡｕＳｎ）、低融点はんだ、金めっき、ニッケルめっき等を用いることができる。被膜１４ａは、これら金属の単層構造でもよいし、上述のようなチタンと金との積層構造など、２層或いは３層以上の積層構造であってもよい。
【００５１】
なお、上記の例でＡｕ／Ｔｉの積層構造を用いているのは、チタンがカーボンナノチューブ１６に対する密着性に優れているからである。金膜とカーボンナノチューブ１６との間にチタン膜を形成することにより、カーボンナノチューブ１６と被膜１８との間の接触熱抵抗並びに接触抵抗を低減することができる。密着性を向上する観点からは、１０ｎｍ程度以上のチタン膜を形成することが望ましい。
【００５２】
被膜１８は、成長初期段階では、例えば図１０（ａ）に示すように、各カーボンナノチューブ１６の先端部分を覆うように形成される。成長膜厚が増加してくると、隣接する各カーボンナノチューブ１６の先端部分に形成された被膜１８が互いに接続される。これにより、被膜１８は、例えば図１０（ｂ）に示すように、複数本の各カーボンナノチューブ１６の先端部分を束ねるように形成される。被膜１８の成長膜厚を更に増加すると、被膜１８がシートの面に平行な２次元方向に完全に接続され、隙間のない完全な膜となる。後工程において充填層２０を形成する充填材料の浸透性を維持するためには、被膜１８が完全な膜とならないように膜厚を制御することが望ましい。
【００５３】
次いで、被膜１８を形成したカーボンナノチューブ１６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２２）を載置する（図３（ｂ）、図６（ａ））。熱可塑性樹脂フィルム２２の膜厚は、形成しようとするカーボンナノチューブシート１０の厚さ程度、例えば４〜４００μｍ程度とする。この際、あらかじめ被膜１８を形成したカーボンナノチューブ１６を基板１２から剥離して裏返しの状態で設置し、カーボンナノチューブ１６の根元部分に熱可塑性樹脂フィルム２２を載置してもよい。
【００５４】
熱可塑性樹脂フィルム２２の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を適用することができる。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製の「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。
【００５５】
ここでは、一例として、ヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を厚さ２００μｍのフィルム状に加工した熱硬化性樹脂フィルム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。
【００５６】
次いで、熱可塑性樹脂フィルム２２を載置した基板１２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２２の熱可塑性樹脂が溶解し、カーボンナノチューブ１６の間隙に徐々に浸透していく。
【００５７】
次いで、溶解した熱可塑性樹脂フィルムを固化し、熱可塑性樹脂の充填層２０を形成する（図４（ａ））。
【００５８】
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、シートの膜厚によって充填材量のコントロールが可能となる。また、カーボンナノチューブ１６の間隙に浸透する熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、熱処理時間によって制御することができる。
【００５９】
熱可塑性樹脂フィルム２２の加熱温度及び時間は、熱可塑性樹脂フィルム２２が所望の位置まで浸透するように、カーボンナノチューブ１６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２２の膜厚等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００６０】
特に、充填層２０を固化した際、基板１２と充填層２０とが接触しないように、熱可塑性樹脂フィルム２２を浸透させることが望ましい。基板１２と充填層２０とが接触しないようにすることにより、後工程において基板１２を容易に剥離することができる。
【００６１】
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。
【００６２】
充填層２０の形成方法は、特に限定されるものではない。上記の形成方法のほか、例えば、ディップ法、スピンコート法等により、充填層２０となる充填材を、カーボンナノチューブ１６の間隙に充填するようにしてもよい。例えば、粘度が８００ｍＰａ・ｓのシリコーン系樹脂を、例えば１０００ｒｐｍ、２０秒の条件でスピンコートした基板に対して、カーボンナノチューブ１６が形成された基板１２を例えば１分間押し付ける。これにより、充填材としてのシリコーン系樹脂を、毛細管現象により、カーボンナノチューブ１６の間に、カーボンナノチューブ１６とほぼ同じ高さまで充填することができる。
【００６３】
充填材は、常温において或いは加熱することにより液体状の性質を示し、その後に硬化できるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、有機系充填材としては、ホットメルト樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂等を適用することができる。また、無機系充填材としては、ＳＯＧなどの塗布型絶縁膜形成用組成物などを適用することができる。また、インジウム、はんだ、金属ペースト（例えば、銀ペースト）などの金属材料を適用することもできる。また、例えばポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性ポリマを適用することもできる。
【００６４】
また、充填材には、カーボンナノチューブのような導電性の物質を分散させるようにしてもよい。充填層２０部分に熱伝導性の高い添加物を分散混合することにより、充填層２０部分の熱伝導率を向上することができ、カーボンナノチューブシート全体としての熱伝導率を向上することができる。カーボンナノチューブシート２０を導電性シートとして用いる場合にあっては、充填層１８部分に電導性の高い添加物を分散混合することにより、充填層２０部分の導電率を向上することができ、カーボンナノチューブシート全体としての導電率を向上することができる。充填層２０として例えば有機系充填材などの熱伝導性の低い絶縁材料を用いる場合には、特に有効である。熱伝導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料、窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、グラファイト、フラーレン等を適用することができる。電導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料等を適用することができる。
【００６５】
次いで、カーボンナノチューブ１６間に充填した充填材を硬化或いは半硬化し、充填層２０を形成する。例えば、充填材としてホットメルト樹脂等の熱可塑性樹脂を用いる場合には、室温に戻すことにより、充填材を硬化させることができる。また、充填材としてアクリル樹脂等の光硬化性の材料を用いる場合には、光照射によって充填材を硬化させることができる。また、充填材としてエポキシ樹脂やシリコーン系樹脂などの熱硬化性の材料を用いる場合には、熱処理によって充填材を硬化させることができる。エポキシ樹脂の場合、例えば１５０℃、１時間の熱処理により、熱硬化することができる。また、シリコーン系樹脂の場合、例えば２００℃、１時間の熱処理により、熱硬化することができる。熱硬化性或いは紫外線硬化性の材料を用いる場合、本工程で半硬化の状態にしておき、実装の際に硬化するようにしてもよい。
【００６６】
なお、充填層２０の硬化後に、被膜１８で覆われたカーボンナノチューブ１６の上端部が充分に露出していない又は充填層２０によって覆われている場合には、化学的機械的研磨や酸素プラズマアッシングによって、カーボンナノチューブ１６の端部上の充填層２０を除去するようにしてもよい。酸素プラズマアッシングとしては、例えば、パワー２００Ｗ、１０分間の処理を適用することができる。
【００６７】
次いで、このようにして充填層２０を硬化した後、カーボンナノチューブ１６及び充填層２０を基板１２から剥離する。例えば、上記の例では、基板１２の表面に形成されているシリコン酸化膜を弗酸処理等により除去することにより、カーボンナノチューブ１６及び充填層２０を基板１２から剥離することができる。カーボンナノチューブ１６及び充填層２０を、基板１２から引き剥がすようにしてもよい。
【００６８】
次いで、必要に応じて、基板１２から引き剥がした側のカーボンナノチューブ１６の端部に、被膜１８と同様にして、被膜（図示せず）を形成する。
【００６９】
こうして、本実施形態によるカーボンナノチューブシートを完成する（図４（ｂ）、図６（ｂ））。
【００７０】
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０を用いた電子機器の製造方法について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【００７１】
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、例えば図１１に示すように、発熱体３０と放熱体３２との間に設けられ、発熱体３０により発せられた熱を放熱体３２に伝達するための放熱シート（ＴＩＭ）として用いることができる。発熱体３０としては、例えば、半導体チップ等が挙げられる。放熱体３２としては、例えば、ヒートスプレッダ等が挙げられる。
【００７２】
まず、放熱体３０上に、本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０を載置する。
【００７３】
次いで、充填層２０を形成する熱可塑性樹脂の融解温度以上の温度まで加熱し、充填層２０を軟化する。これにより、充填層２０は、例えば図１１（ａ）に示すように、放熱体３０の表面まで浸透する。
【００７４】
次いで、放熱体３２を、上方から荷重をかけて押し付ける。この荷重により、カーボンナノチューブシート１０のカーボンナノチューブ１６は、放熱体３０及び発熱体３２の表面形状に応じて変形する。
【００７５】
この際、本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０では、カーボンナノチューブ１６の上端部に凹凸を有しており、カーボンナノチューブ１６ｂ上には隙間が存在している。したがって、カーボンナノチューブ１６ａが屈曲する自由度が高くなり、変形したカーボンナノチューブ１６ａは、カーボンナノチューブ１６のないカーボンナノチューブ１６ｂ上の隙間に倒れ込むことができる（図１１（ｂ）を参照）。
【００７６】
さらに最適な荷重位置まで押し込むと、カーボンナノチューブ１６ａは更に倒れ込み、放熱体３２とカーボンナノチューブ１６ａは、より広い面積で接触することとなる（図１１（ｃ）参照）。換言すると、カーボンナノチューブ１６ａの一端部は、シートの面方向に配向するように屈曲する。これにより、カーボンナノチューブ１６と放熱体３２との間は、面接触に近い状態となり、発熱体３０と放熱体３２との間の熱伝導性を向上することができる。
【００７７】
これに対し、カーボンナノチューブ１６の上端部に凹凸が形成されていない参考例のカーボンナノチューブシート１０の場合には、例えば図１２に示すようになる。
【００７８】
放熱体３２を、上方から荷重をかけて押し付けると、この荷重により、カーボンナノチューブシート１０のカーボンナノチューブ１６は、変形する。しかしながら、図１２（ａ）に示すような均一な長さのカーボンナノチューブ１６を有するカーボンナノチューブシート１０では、カーボンナノチューブ１６の倒れ込む隙間がないため、先端で曲がる（屈曲）か、途中で折れ曲がるような現象が生じる（図１２（ｂ））。
【００７９】
さらに最適な荷重位置まで押し込んでも、カーボンナノチューブ１６の屈曲が進行するだけであり、点接触程度の面積の接触部分のみを有することになる（図１２（ｃ））。この結果、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの場合のような面接触に近い状態は形成されない。また、充填層２０は隙間なく充填されているため、荷重を加えることにより、染み出すこともある。
【００８０】
カーボンナノチューブシート１０の厚みは、ＴＩＭとして用いる場合、１０μｍ〜３００μｍ程度、好ましくは５０μｍ〜２００μｍ程度である。十分にＴＩＭを被着体に密着させる場合には、全体の厚みに対して最大で５０％程度、すなわち数μｍ〜数百μｍの押し込みを行うことが望ましい。したがって、カーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂの高低差は、使用するＴＩＭの厚さと、実装する際の押し込み量とを考慮して、カーボンナノチューブシート１０の厚みの５０％程度、およそ１μｍ〜１５０μｍ程度であることが望ましい。
【００８１】
ただし、ＣＰＵ直下の放熱用途以外の放熱材料として用いる場合は、この限りではない。カーボンナノチューブの高い放熱特性を利用するためには、放熱経路が長ければ長いほど、その特性を発揮させることができる。例えば、サーバー用の放熱用途、車載デバイスの放熱用途、パーソナルコンピュータや携帯電話におけるＣＰＵ放熱用途にも使用可能である。これらの場合、放熱シートの厚みとしては２００μｍ以上で数ｍｍないしは数ｃｍ以上でも適用は可能であり、放熱シートの厚みは、別用途での例外も存在する。
【００８２】
カーボンナノチューブ１６を均等に被着体に接触させるためには、カーボンナノチューブ１６上端部の凹部と凸部との面積比は、１：１であることが望ましい。カーボンナノチューブ１６ａの形成領域として、例えば図１（ｂ）に示すような円形のパターンを採用し、円形の大きさを直径１００μｍ、押し込み量を５０μｍとする場合、円形のパターン間の間隔は、１００μｍ程度以上であることが望ましい。
【００８３】
また、カーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂの高低差（１μｍ〜１００μｍ程度）を考慮すると、図１（ｂ）に示すパターンの場合では、１μｍ〜１００μｍ程度の距離を設けることが望ましい。
【００８４】
ＴＩＭ形状は最大４０ｍｍ程度であり、ＴＩＭとして使用することを想定した場合の凹凸の周期は、広くとれば１μｍ〜２０ｍｍ程度となる。実際にＴＩＭを押し込む場合（５０μｍ程度）を考慮すると、好ましい周期としては、５０μｍ〜１０ｍｍ程度となる。
【００８５】
上述の本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法により、３／２インチ幅で端から階段状に１１０μｍ、８０μｍ、６０μｍの長さのカーボンナノチューブ１６が形成されたカーボンナノチューブシートを製造した。このカーボンナノチューブシートの熱抵抗は、０．２０［℃／Ｗ］程度であった。一方、１２０μｍの均一な長さのカーボンナノチューブ１６を有するカーボンナノチューブシートを製造したところ、熱抵抗は０．２７［℃／Ｗ］程度であった。この結果は段差形状の有意性を示唆している。
【００８６】
カーボンナノチューブ１６の上端部の凹凸は、上述の効果に加え、カーボンナノチューブシート１０の実装ずれを防止する効果もある。被着体の表面に、カーボンナノチューブ１６の上端部の凹凸に嵌合する凹凸形状を形成すれば、カーボンナノチューブシートの表面凹凸と被着体の表面凹凸とを噛み合わせることができる。これにより、カーボンナノチューブシート１０の実装ずれを防止できるとともに、被着体との間の密着性を高めることもできる。
【００８７】
また、本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、圧着による接続だけでなく、ＡｕＳｎ、Ｉｎなどの金属、はんだ、めっき、金属ペーストを介して被着体に接続することも可能である。
【００８８】
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブの端部により形成される面に凹凸形状を設けるので、カーボンナノチューブシートを実装する際に、被着体に対する密着性を向上することができる。これにより、カーボンナノチューブシートの熱伝導性及び導電性を向上することができる。
【００８９】
［第２実施形態］
第２実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図１３乃至図を用いて説明する。図１乃至図１２に示す第１実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００９０】
図１３は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。図１４は、本実施形態の変形例によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。図１５乃至図１７は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図である。図１８は、触媒金属膜の膜厚とグラファイト層の膜厚との関係を示すグラフである。
【００９１】
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図１３を用いて説明する。
【００９２】
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、図１３に示すように、間隔を開けて配置された複数のカーボンナノチューブ１６を有している。カーボンナノチューブ１６の間隙には充填層２０が形成されており、充填層２０によってカーボンナノチューブ１６が支持されている。本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、シート状の構造体を形成しており、複数のカーボンナノチューブ１６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。
【００９３】
カーボンナノチューブ１６の一方の端部（図面において下側）には、グラファイト層２６が形成されている。
【００９４】
カーボンナノチューブ１６の他方の端部（図面において上側）には、被膜１８が形成されている。被膜１８は、充填層２０の構成材料よりも熱伝導率の高い材料により形成されている。被膜１８を形成する材料は、第１実施形態の被膜１８と同様であり、充填層２０の構成材料よりも熱伝導率の高い材料であれば、特に限定されるものではない。
【００９５】
このように、本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、カーボンナノチューブ１６の一方の端部に、グラファイト層２６を有している。カーボンナノチューブ１６の一端部にグラファイト層２６を設けることにより、被着体との間は面接触となり、被着体に対する接触抵抗を低減することができる。
【００９６】
本実施形態に記載のカーボンナノチューブ１６の成長条件を用いた場合、カーボンナノチューブ１６の密度（空間占有率）は、１０〜２０％程度である。したがって、カーボンナノチューブ１６の一方の端部における熱拡散という観点においては、グラファイト層２６を設けることにより、５倍以上熱拡散性を向上できることが判る。
【００９７】
また、グラファイト層２６は、シートの面方向への熱伝導性及び導電性をも優れており、発熱体からの熱をシートの面方向に拡散する上で有用である。また、グラファイト層２６を設けることには、製造プロセス上のメリットもある。これについては、後述する。
【００９８】
グラファイト層２６上に形成するカーボンナノチューブは、図１３に示すような均一な長さのカーボンナノチューブ１６のみならず、第１実施形態に示したような、長さの異なる複数種類のカーボンナノチューブ１６ａ，１６ｂであってもよい（図１４参照）。
【００９９】
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図１４乃至図１８を用いて説明する。
【０１００】
まず、カーボンナノチューブシート１０を形成するための土台として用いる基板１２を用意する。基板１２としては、第１実施形態に記載したような種々の基板を適用することができる。ここでは、基板１２として、表面にシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板を用いることとする。
【０１０１】
次いで、基板１２上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚３０ｎｍのＦｅ膜を形成し、Ｆｅの触媒金属膜２４を形成する（図１５（ａ））。触媒金属膜２４は、グラファイト層２６を形成するための触媒であり、グラファイトの形成に必要な膜厚とする。
【０１０２】
なお、触媒金属膜２４には、第１実施形態の触媒金属膜１４と同様の材料を用いることができる。
【０１０３】
次いで、基板１２上に、例えばホットフィラメントＣＶＤ法により、触媒金属膜２４を触媒として、グラファイトを成長する。グラファイトの成長条件は、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、基板温度を６２０℃、成膜室内の総ガス圧を１ｋＰａ、ホットフィラメント温度を１０００℃とする。これにより、触媒金属膜２２上に、膜厚５０〜６０ｎｍ程度のグラファイト層２６が形成される（図１５（ｂ））。
【０１０４】
図１８は、触媒金属膜の膜厚とグラファイト層の膜厚との関係を示すグラフである。
【０１０５】
図１８に示すように、成長されるグラファイト層の厚さは、触媒金属膜の膜厚によって変化する。触媒金属膜の膜厚は、触媒の種類、成長しようとするグラファイト層の厚さ等に応じて適宜設定することが望ましい。
【０１０６】
次いで、グラファイト層２６上に、例えばスパッタ法により、Ｆｅの触媒金属膜１４を形成する（図１５（ｃ））。触媒金属膜１４は、カーボンナノチューブ１６を形成するための触媒であり、カーボンナノチューブの形成に必要な膜厚とする。ここでは、例えば膜厚５ｎｍのＦｅの触媒金属膜１４を形成するものとする。
【０１０７】
なお、本実施形態の触媒金属膜１４には、第１実施形態の触媒金属膜１４と同様の材料を用いることができる。本実施形態では、グラファイト層２６上に均一な厚さの触媒金属膜１４を形成する場合を示すが、第１実施形態の場合のように、領域によって膜厚が異なる触媒金属膜１４を形成するようにしてもよい（図１４参照）。
【０１０８】
次いで、グラファイト層２６上に、例えばホットフィラメントＣＶＤ法により、触媒金属膜１４を触媒として、カーボンナノチューブを成長する。カーボンナノチューブの成長条件は、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、基板温度を６２０℃、成膜室内の総ガス圧を１ｋＰａ、ホットフィラメント温度を１０００℃とする。これにより、層数が３〜６層（平均４層程度）、直径が４〜８ｎｍ（平均６ｎｍ）の多層カーボンナノチューブを成長することができる。上記の成長条件で形成したカーボンナノチューブ１６の面密度は、１×１０１１本／ｃｍ２程度となる。
【０１０９】
カーボンナノチューブの長さは、成長条件や成長時間により任意に設定することができる。上記の成長条件で６０分間の成長を行った場合、触媒金属膜１４上には１５０μｍ程度の長さのカーボンナノチューブを成長することができる。
【０１１０】
こうして、グラファイト層２６上に、基板１２の法線方向に配向（垂直配向）し、長さ１５０μｍ程度の複数のカーボンナノチューブ１６を形成する（図１６（ａ））。
【０１１１】
次いで、カーボンナノチューブ１６上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚１０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜と、例えば膜厚３００ｎｍの金（Ａｕ）膜とを堆積する。これにより、カーボンナノチューブ１６上に、Ａｕ／Ｔｉの積層構造の被膜１８を形成する（図１６（ｂ））。本実施形態の被膜１８には、第１実施形態の被膜１８と同様の材料を用いることができる。
【０１１２】
次いで、カーボンナノチューブ１６の間隙に、第１実施形態の場合と同様にして、充填層２０を形成する（図１７（ａ））。本実施形態の充填層２０には、第１実施形態の充填層２０と同様の充填材を用いることができる。
【０１１３】
なお、本実施形態ではカーボンナノチューブ１６の下地にグラファイト層２６が形成されているため、充填層２０をカーボンナノチューブ１６の下端部まで充填しても、基板１２を剥離することの障害にはならない。
【０１１４】
次いで、第１実施形態の場合と同様にして、カーボンナノチューブ１６及び充填層２０を基板１２から剥離し、本実施形態によるカーボンナノチューブシートを完成する（図１７（ｂ））。
【０１１５】
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブの一端部にグラファイト層を設けるので、カーボンナノチューブシートを実装する際に、被着体に対する密着性を向上することができる。これにより、カーボンナノチューブシートの熱伝導性及び導電性を向上することができる。
【０１１６】
［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。
【０１１７】
例えば、上記第１及び第２実施形態では、カーボンナノチューブを用いたシート状構造体（カーボンナノチューブシート）を示したが、カーボンナノチューブの代わりに他の炭素元素の線状構造体を用いてもよい。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放熱材料においても適用することができる。
【０１１８】
また、上記実施形態に記載の構成材料や製造条件は、当該記載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。
【０１１９】
また、カーボンナノチューブシートの使用目的も、上記実施形態に記載のものに限定されるものではない。開示の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。
【０１２０】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１２１】
（付記１）  炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群に隣接して設けられ、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体と、
前記複数の線状構造体間に形成された充填層と
を有することを特徴とするシート状構造体。
【０１２２】
（付記２）  付記１記載のシート状構造体において、
前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記充填層よりも熱伝導率の高い材料の被膜を更に有する
ことを特徴とするシート状構造体。
【０１２３】
（付記３）  付記１又は２記載のシート状構造体において、
前記凹凸形状は、５０μｍ〜１０ｍｍの周期を有する
ことを特徴とするシート状構造体。
【０１２４】
（付記４）  付記１乃至３のいずれか１項に記載のシート状構造体において、
前記凹凸形状は、１μｍ〜１５０μｍの段差を有する
ことを特徴とするシート状構造体。
【０１２５】
（付記５）  付記１乃至４のいずれか１項に記載のシート状構造体において、
前記複数の線状構造体は、前記充填層の膜厚方向に配向している
ことを特徴とするシート状構造体。
【０１２６】
（付記６）  付記１乃至５のいずれか１項に記載のシート状構造体において、
前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部は、前記充填層から露出している
ことを特徴とするシート状構造体。
【０１２７】
（付記７）  付記１乃至６のいずれか１項に記載のシート状構造体において、
前記充填層は、熱可塑性樹脂材料により形成されている
ことを特徴とするシート状構造体。
【０１２８】
（付記８）  付記１乃至７のいずれか１項に記載のシート状構造体において、
複数の前記構造体の他端部に設けられたグラファイト層を更に有する
ことを特徴とするシート状構造体。
【０１２９】
（付記９）  グラファイト層と、
前記グラファイト層上に形成された炭素元素の複数の線状構造体と、
前記複数の線状構造体間に形成された充填層と
を有することを特徴とするシート状構造体。
【０１３０】
（付記１０）  発熱体と、
放熱体と、
前記発熱体と放熱体との間に配置され、炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群に隣接して設けられ、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成された充填層とを有するシート状構造体と
を有することを特徴とする電子機器。
【０１３１】
（付記１１）  付記１０記載の電子機器において、
前記第１の線状構造体群は、前記第２の線状構造体群よりも長く、一端部において、前記シート状構造体の面方向に配向するように屈曲している
ことを特徴とする電子機器。
【０１３２】
（付記１２）  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、前記基板上に、炭素元素により形成され、第１の線状構造体群と、前記第１の線状構造体群とは長さの異なる第２の線状構造体群とを含む複数の線状構造体を形成する工程と、
前記複数の線状構造体間に、前記複数の線状構造体を支持する充填層を形成する工程と
を有することを特徴とするシート状構造体の製造方法。
【０１３３】
（付記１３）  付記１２記載のシート状構造体の製造方法において、
前記複数の線状構造体を形成する工程では、前記触媒金属膜の違いによる前記線状構造体の成長レートの違いを利用して、前記第１の線状構造体群及び前記第２の線状構造体群を同時に成長する
ことを特徴とするシート状構造体の製造方法。
【０１３４】
（付記１４）  付記１２又は１３記載のシート状構造体の製造方法において、
前記触媒金属膜を形成する工程の前に、前記基板上にグラファイト層を形成する工程を更に有する
ことを特徴とするシート状構造体の製造方法。
【符号の説明】
【０１３５】
１０…カーボンナノチューブシート
１２…基板
１４，２４…触媒金属膜
１６，１６ａ，１６ｂ…カーボンナノチューブ
１８…被膜
２０…充填層
２２…熱可塑性樹脂フィルム
２６…グラファイト層
【図１】
2011035046.tif 000003
【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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