(57)【要約】【課題】熱輸送デバイスとその製造方法、及び電子機器において、熱輸送デバイスの熱輸送効率を向上させること。【解決手段】空洞Sを備えた本体２と、本体２の空洞S側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体７と、線状構造体７の表面に形成された親水性の被膜８と、複数の線状構造体８の各々の間に保持された作動流体C1とを有する熱輸送デバイス１による。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイス。
【請求項２】
前記線状構造体の先端部から前記被膜が除去され、前記先端部が露出したことを特徴とする請求項１に記載の熱輸送デバイス。
【請求項３】
前記本体は、発熱部品と熱的に接続される一端と、該一端よりも低い温度の他端とを備えたパイプであり、
前記本体の前記表面に、前記一端から前記他端に延びるストライプ領域が互いに間隔をおいて複数設けられ、
前記ストライプ領域に前記線状構造体が立設されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱輸送デバイス。
【請求項４】
隣接する前記ストライプ領域同士の間隔は、前記他端から前記一端に向かうにつれて狭くなることを特徴とする請求項３に記載の熱輸送デバイス。
【請求項５】
前記線状構造体の長さは、前記一端から前記他端に向かうにつれて短くなることを特徴とする請求項３に記載の熱輸送デバイス。
【請求項６】
空洞を備えた本体の表面のうち前記空洞側の表面に、複数の炭素繊維の線状構造体を成長させる工程と、
前記線状構造体の表面に、親水性の被膜を形成する工程と、
前記空洞内に作動流体を供給する工程と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイスの製造方法。
【請求項７】
熱輸送デバイスと、
前記熱輸送デバイスと熱的に接続された発熱部品とを有し、
前記熱輸送デバイスが、
空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱輸送デバイスとその製造方法、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
高度情報化社会の到来に伴い、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器が普及しつつある。モバイル型の電子機器は、持ち運びが容易となるように薄型化されているため、CPU(Central Processing Unit)等の発熱部品を冷却するための熱輸送デバイスとして小型化が容易なヒートパイプが検討されている。
【０００３】
ヒートパイプは、パイプの中に封入された作動流体の気化熱によって発熱部品を冷却する熱輸送デバイスである。そのパイプの一端は、発熱部品の熱で作動流体を蒸発させる蒸発部として機能し、パイプの他端は、作動流体の蒸気を冷却して液化する凝縮部として機能する。
【０００４】
また、パイプの内面には、毛細管力によって液相の作動流体を凝縮部から蒸発部に移動させるためのウィックが設けられる。
【０００５】
ウィックには様々なタイプがある。例えば、パイプの内面に形成した微細な溝をウィックとして使用したり、金属のメッシュ部材をウィックとして使用することがある。また、銅等の金属を焼結させてなる多孔性の焼結金属をウィックとすることもある。
【０００６】
但し、これらのウィックにおいては、作動流体が流れる溝や孔を微細化するのが難しいため、ヒートパイプの小型化に対応するのが困難である。
【０００７】
そこで、微細化が容易なカーボンナノチューブをパイプの内面に複数成長させ、これらのカーボンナノチューブをウィックとして使用することが検討されている。この場合、カーボンナノチューブから作用する毛細管力が液相の作動流体を移動させる駆動力となり、液相の作動流体が凝縮部から蒸発部に向かって流れると期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００９−５３５５９８号公報
【特許文献２】実開平５−４５４６５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２１８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、カーボンナノチューブの表面は疎水性であり、当該表面で液相の作動流体が弾かれてしまうため、凝縮部から蒸発部に作動流体を流すのが難しくなり、ヒートパイプの熱輸送効率が低下してしまう。
【００１０】
そこで、開示の技術は、熱輸送デバイスとその製造方法、及び電子機器において、熱輸送デバイスの熱輸送効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下の開示の一観点によれば、空洞を備えた本体と、前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを有する熱輸送デバイスが提供される。
【００１２】
また、その開示の他の観点によれば、空洞を備えた本体の表面のうち前記空洞側の表面に、複数の炭素繊維の線状構造体を成長させる工程と、前記線状構造体の表面に、親水性の被膜を形成する工程と、前記空洞内に作動流体を供給する工程とを有する熱輸送デバイスの製造方法が提供される。
【００１３】
更に、その開示の別の観点によれば、熱輸送デバイスと、前記熱輸送デバイスと熱的に接続された発熱部品とを有し、前記熱輸送デバイスが、空洞を備えた本体と、前記空洞側の前記本体の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを備えた電子機器が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以下の開示によれば、炭素元素の線状構造体の表面に親水性の被膜を形成するので、当該被膜から作動流体に作用する毛細管力で作動流体の流れが円滑となり、熱輸送デバイスの熱輸送効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るパイプをその長手方向に切断した拡大断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態における各カーボンナノチューブの拡大断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るパイプの内側表面の拡大平面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るパイプの短手方向の断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの動作について説明するための模式断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の斜視図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の拡大断面図（その１）である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の拡大断面図（その２）である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの短手方向の断面図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの長手方向の断面図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中におけるパイプの内側表面の拡大平面図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。
【図１４】図１４は、第２実施形態に係る熱輸送デバイスのパイプの内側表面の拡大断面図である。
【図１５】図１５は、第３実施形態に係る熱輸送デバイスの長手方向の模式断面図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態に係る熱輸送デバイスの動作について説明するための模式断面図である。
【図１７】図１７は、第３実施形態において、長さが順に変化するカーボンナノチューブの成長方法を模式的に示す断面図である。
【図１８】図１８は、第４実施形態に係る電子機器の模式平面図である。
【図１９】図１９は、第５実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２０】図２０は、第５実施形態に係る第１のベーパチャンバを図１９のI−I線に沿って切断したときの平面図である。
【図２１】図２１は、第５実施形態に係る第２のベーパチャンバを図１９のII−II線に沿って切断したときの平面図である。
【図２２】図２２（ａ）は第５実施形態に係る第１のベーパチャンバの模式平面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のIII−III線に沿う断面図である。
【図２３】図２３（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態に係る第１のベーパチャンバの製造途中の断面図（その１）である。
【図２４】図２４（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態に係る第１のベーパチャンバの製造途中の断面図（その２）である。
【図２５】図２５（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態に係る第１のベーパチャンバの製造途中の断面図（その３）である。
【図２６】図２６（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態に係る第１のベーパチャンバの製造途中の断面図（その４）である。
【図２７】図２７は、第５実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その１）である。
【図２８】図２８は、第５実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その２）である。
【図２９】図２９は、第５実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図（その３）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、各実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。
【００１８】
この熱輸送デバイス１は、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器に収容されるヒートパイプであって、直線状のパイプ２を有する。パイプ２は本体の一例であり、その内側の空間は水やエタノール等の作動流体が保持される空洞Sとして供される。空洞S内は減圧されており、その空洞Sに表出するパイプ２の内側表面２ｘにはウィック３が設けられる。
【００１９】
なお、パイプ２の寸法は特に限定されないが、この例ではパイプ２の長さを１０cm程度とし、パイプ２の内径を１mm程度とする。
【００２０】
そのパイプ２の一端は、作動流体を蒸発させる蒸発部２ａとして供せられる。一方、パイプ２の他端は、気化した作動流体を液化する凝縮部２ｂとして供される。
【００２１】
蒸発部２ａには、熱伝導シート１０を介してCPU(Central Processing Unit)等の発熱部品１１が熱的に接続されており、その発熱部品１１の熱によって作動流体が気化することになる。
【００２２】
なお、熱伝導シート１０は、例えば、熱伝導率が良好なグラファイトシートである。
【００２３】
図２は、パイプ２をその長手方向に切断した拡大断面図である。
【００２４】
図２に示すように、パイプ２の内側表面２ｘの上には前述のウィック３として複数のカーボンナノチューブ７が立設されており、各カーボンナノチューブ７の間に液相の作動流体C1が保持される。
【００２５】
なお、カーボンナノチューブ７は、炭素元素の線状構造体の一例である。
【００２６】
各カーボンナノチューブ７のサイズは特に限定されないが、この例ではその長さLを１５０μm〜２００μm程度とし、太さQを１０nm〜３０nm程度とする。また、隣接するカーボンナノチューブ７同士の間隔Pは、例えば５０nm〜１００nm程度である。
【００２７】
図３は、各カーボンナノチューブ７の拡大断面図である。
【００２８】
図３に示すように、パイプ２の内側表面２ｘには鉄等の粒状の触媒金属層６が設けられており、その触媒金属層６の上に各カーボンナノチューブ７が成長する。
【００２９】
そのカーボンナノチューブ７の表面と内側表面２ｘの各々には、親水性の被膜８としてアルミナ（Al2O3）膜が形成されている。
【００３０】
また、この例では、カーボンナノチューブ７の先端部７ａから被膜８を除去し、カーボンナノチューブ７の根元７ｂから内側表面２ｘにかけて被膜８を残すようにする。
【００３１】
これにより、疎水性のカーボンナノチューブ７を先端部７ａに露出させつつ、根元７ｂを被膜８で親水化することができる。
【００３２】
更に、その被膜８によって根元７ｂが補強されるため、カーボンナノチューブ７は先端部７ａを自由端とする弾性体として振る舞い、根元７ｂを支点にしながら矢印Xの方向に弾性変形自在となる。
【００３３】
図４は、内側表面２ｘの拡大平面図である。
【００３４】
図４に示すように、内側表面２ｘには、蒸発部２ａ（図１参照）から凝縮部２ｂに延びるストライプ領域Rが互いに間隔をおいて複数設けられる。
【００３５】
ストライプ領域Rはカーボンナノチューブ７が立設される領域であって、隣接するストライプ領域Rの間の領域にはカーボンナノチューブ７は立設されず、当該領域は液相の作動流体が流れるストライプ状のチャネルDとして供される。
【００３６】
これにより、チャネルDがない場合と比較して液相の作動流体が内側表面２ｘを円滑に伝わることができるようになる。なお、チャネルDがなくても作動流体の流れが円滑になる場合には、ストライプ領域Rを設けずに内側表面２ｘの全面にカーボンナノチューブを設けてもよい。
【００３７】
また、ストライプ領域Rの短手方向の幅W1は特に限定されない。本実施形態では幅W1を１５０μm〜２００μmとする。
【００３８】
更に、チャネルDの短手方向の幅W2は特に限定されないが、この例では幅W2を１０μm以下とする。
【００３９】
幅W2の上限を１０μmとしたのは、カーボンナノチューブ以外の材料でウィック３を形成する場合には液相の作動流体が流れるチャネルの大きさが概ね２０μm以上となるので、その場合よりも熱輸送デバイス１の小型化を容易にするためである。
【００４０】
例えば、内側表面２ｘにウィックとして溝を形成する場合、溝の幅は０．１mm〜１mm程度となる。また、金属のメッシュ部材をウィックとする場合にはメッシュの大きさは５０μm〜１００μmとなり、多孔性の焼結金属をウィックとする場合には焼結金属孔の孔は２５μm〜２５０μmとなる。これらのいずれの場合においても、溝、メッシュ、及び孔の大きさは本実施形態に係る幅W2よりも大きい。
【００４１】
図５は、パイプ２の短手方向の断面図である。
【００４２】
図５に示すように、パイプ２は断面視で円管状であって、チャネルDを除いたパイプ２の内側表面２ｘにカーボンナノチューブ７が立設される。
【００４３】
次に、この熱輸送デバイス１の動作について説明する。
【００４４】
図６は、熱輸送デバイス１の動作について説明するための模式断面図である。
【００４５】
実使用下においては、発熱部品１１によって蒸発部２ａを加熱しつつ、凝縮部２ｂの温度を蒸発部２ａのそれよりも低い温度に維持することで、パイプ２内に液相の作動流体C1と気相の作動流体C2の各々の流れが生成される。
【００４６】
このうち、液相の作動流体C1の流れは、各カーボンナノチューブ７から作動流体C1に作用する毛細管力によって生成される。そして、作動流体C1は、内側表面２ｘやチャネルD（図４参照）を伝いながら凝縮部２ｂから蒸発部２ａに流れる。
【００４７】
このとき、本実施形態では各カーボンナノチューブ７の表面に親水性の被膜８（図３参照）を形成したため、各カーボンナノチューブ７の間を液相の作動流体C1が円滑に流れるようになり、凝縮部２ｂから蒸発部２ａに作動流体C1を速やかに流すことができる。
【００４８】
蒸発部２ａに達した液相の作動流体C1は、発熱部品１１の熱によって気化して気相となり、蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かって流れる。
【００４９】
ここで、各カーボンナノチューブ７の先端部７ａには被膜８が形成されておらず、当該先端部７ａの疎水性が維持されている。よって、気相の作動流体C2は、先端部７ａによって弾かれながらパイプ２内を流通するようになり、蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かって作動流体C2を速やかに流すことができる。
【００５０】
更に、気相の作動流体C2から受ける力によって各カーボンナノチューブ７が図６のように撓むため、気相の作動流体C2が流れる流路が拡大する。これにより、気相の作動流体C2が各カーボンナノチューブ７から受ける抵抗が低減されるため、作動流体C2の圧力損失が少なくなり、作動流体C2の流れが更に円滑となる。
【００５１】
なお、このように各カーボンナノチューブ７が撓んでも、被膜８で補強されたカーボンナノチューブ７は弾性体のように振る舞うため、作動流体C1、C2の流れが停止したときには各カーボンナノチューブ７は再び元のように内側表面２ｘ上に直立した状態に戻る。
【００５２】
そして、凝縮部２ｂに達した気相の作動流体C2は、凝縮部２ｂにおいて冷却されることで液化して再び液相の作動流体C1となり、パイプ２内を作動流体が循環するようになる。
【００５３】
以上説明した本実施形態によれば、図３に示したようにカーボンナノチューブ７の表面に親水性の被膜８を形成したことで、液相の作動流体C1の流れが円滑になり、熱輸送デバイス１の熱輸送効率が向上する。
【００５４】
更に、カーボンナノチューブ７の先端部７ａから被膜８を除去したことで、疎水性の先端部７ａで気相の作動流体C2を弾くことができ、作動流体C2の流れを促して熱輸送効率の一層の向上を図ることが可能となる。
【００５５】
次に、本実施形態に係る熱輸送デバイスの製造方法について、図７〜図１１を参照しながら説明する。
【００５６】
図７は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の斜視図である。また、図８〜図９は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの製造途中の拡大断面図である。更に、図１０は本実施形態に係る熱輸送デバイスの短手方向の断面図であり、図１１はその長手方向の断面図である。
【００５７】
なお、図７〜図１１において、図１〜図６におけるのと同じ要素にはこれらの図におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００５８】
まず、図７に示すように、前述のパイプ２をその長手方向に分割してなる銅製の半体２ｙを用意する。
【００５９】
次に、図８（ａ）に示すように、半体２ｙの内側表面２ｘの上にスパッタ法で触媒金属層６として鉄層をスパッタ法で約２．５nm程度の厚さに形成する。
【００６０】
触媒金属層６の材料は鉄に限定されない。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、銀、及び白金のいずれか、又はこれらのうちのいずれかを含む合金を触媒金属層６の材料として採用し得る。
【００６１】
また、触媒金属層６の形成前に、内側表面２ｘの上に下地層を形成してもよい。その下地層の材料としては、例えば、モリブデン、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、バナジウム、アルミニウム、窒化タンタル(TaN)、及びチタンシリサイド(TiSix)のいずれかがある。更に、アルミナ、タンタル、タングステン、銅、金、白金、パラジウム、酸化チタン(TiOx)、及び窒化チタン(TiN)のいずれかを下地層の材料として採用してもよい。
【００６２】
図１２（ａ）は、本工程を終了後の内側表面２ｘの拡大平面図である。
【００６３】
図１２（ａ）に示すように、この例ではフォトリソグラフィとドライエッチングを用いたパターニングによりストライプ領域R内のみに触媒金属層６を形成する。
【００６４】
なお、フォトリソグラフィやドライエッチングに代えて、リフトオフ法により触媒金属層６をパターニングしてもよい。
【００６５】
続いて、図８（ｂ）に示すように、触媒金属層６の触媒作用を利用してホットフィラメントCVD(Chemical Vapor Deposition)法により複数のカーボンナノチューブ７を成長させ、これらのカーボンナノチューブ７をウィック３とする。
【００６６】
カーボンナノチューブ７の成長条件は特に限定されない。この例では、原料ガスとしてエチレンガスとアルゴンガスとの混合ガスを用い、不図示の成長室内における原料ガスの総ガス圧力を１kPaとする。エチレンガスとアルゴンガスとの分圧比は、例えば１：９程度である。また、ホットフィラメントの温度は、例えば７００℃程度とする。
【００６７】
なお、触媒金属層６は、成長室内に原料ガスが導入された際に凝縮して粒状の金属粒となり、その金属粒の上にのみカーボンナノチューブ７が１５０μm〜２００μm程度の長さに成長する。
【００６８】
カーボンナノチューブ７は内側表面２ｘに対して垂直に成長する性質があるため、カーボンナノチューブ７の延在方向は内側表面２ｘの法線方向nに平行となる。
【００６９】
また、原料ガスはエチレンガスに限定されず、メタンガス等の炭化水素ガスや、エタノールやメタノール等のアルコールのガスもある。更に、ホットフィラメントCVD法に代えて熱CVD法やリモートプラズマCVD法を用いてもよい。
【００７０】
図１２（ｂ）は、本工程を終了後の内側表面２ｘの拡大平面図である。
【００７１】
図１２（ｂ）に示すように、各カーボンナノチューブ７は、触媒金属層６（図１２（ａ）参照）が設けられたストライプ領域Rのみに形成され、ストライプ領域Rの外側の内側表面２ｘにはカーボンナノチューブ７は成長しない。
【００７２】
次いで、図９（ａ）に示すように、内側表面２ｘとカーボンナノチューブ７の表面の各々に、ALD(Atomic Layer Deposition)法により被膜８としてアルミナ膜を形成する。
【００７３】
そのALD法においては、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)と水(H2O)との混合ガスを使用すると共に、成膜温度を２００℃とする。
【００７４】
被膜８の膜厚は特に限定されないが、前述のように被膜８によってカーボンナノチューブの弾性を高めるという観点からすると、１nm〜２０nm程度の厚さに被膜８を形成するのが好ましい。
【００７５】
更に、被膜８の材料はアルミナに限定されず、親水性を有する金属酸化物を被膜８の材料として採用し得る。そのような金属酸化物としては、例えば、酸化チタン(TiOx)、酸化ハフニウム(HfOx)、酸化鉄(FeOx)、酸化インジウム(InOx)、酸化ランタン(LaOx)等がある。
【００７６】
また、酸化モリブデン(MoOx)、酸化ニオブ(NbOx)、酸化ニッケル(NiOx)、酸化ルテニウム(RuOx)、酸化シリコン(SiO2)、酸化バナジウム(VOx)、酸化タングステン(WOx)、酸化イットリウム(YOx)、及び酸化ジルコニウム(ZrOx)等を被膜８の材料として用いてもよい。
【００７７】
次に、図９（ｂ）に示すように、アルゴンプラズマにより被膜８をドライエッチングすることにより、カーボンナノチューブ７の先端部７ａから被膜８を除去して、当該先端部７ａを露出させる。
【００７８】
なお、露出させる先端部７ａの長さzは数十μm程度、例えば５０μmである。
【００７９】
そのドライエッチングの条件は特に限定されない。本実施形態では、不図示のエッチングチャンバ内におけるアルゴンガスの圧力を３．３×１０-4Torrとし、アルゴンガスに印加する加速電圧を４００V、加速電流を２００mAとする。また、エッチング時間は例えば５分〜１０分程度である。
【００８０】
次いで、図１０に示すように、上記のようにウィック３としてカーボンナノチューブ７が立設された半体２ｙを二つ用意する。そして、拡散接合法により各半体２ｙ同士を接合することにより、内部に空洞Sを備えたパイプ２を得る。
【００８１】
次に、図１１に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００８２】
まず、パイプ２内のウィック３に水等の作動流体を浸透させた後、不図示の真空ポンプ等によりパイプ２内を減圧する。
【００８３】
そして、拡散接合法等でパイプ２の両端に銅製のキャップ２ｚを接合することにより、パイプ２内を封止する。
【００８４】
以上により、本実施形態に係る熱輸送デバイス１の基本構造が完成する。
【００８５】
（第２実施形態）
本実施形態では、以下のようにして熱輸送デバイスの熱輸送効率を更に高める。
【００８６】
図１３は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図である。
【００８７】
なお、図１３において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。これについては、後述の図１４でも同様である。
【００８８】
本実施形態に係る熱輸送デバイス２０はヒートパイプであって、第１実施形態と同様にパイプ２の内側表面２ｘにウィック３として複数のカーボンナノチューブ７を有する。
【００８９】
そして、そのカーボンナノチューブ７の表面のうち、先端部７ｂを除く部分には第１実施形態で説明した親水性の被膜８が形成されている。
【００９０】
図１４は、内側表面２ｘの拡大断面図である。
【００９１】
図１４に示すように、内側表面２ｘには複数のストライプ領域Rが設けられる。ストライプ領域Rは、ウィック３として複数のカーボンナノチューブ７が立設される領域であって、蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かって延びるように設けられる。
【００９２】
一方、隣接するストライプ領域Rの間の領域は、第１実施形態で説明したように液相の作動流体C1が流れるチャネルDとなる。チャネルDにおいては、隣接するストライプ領域Rのカーボンナノチューブ７から作用する毛細管力によって作動流体C1が凝縮部２ｂから蒸発部２ａに押し出されることになる。その毛細管力は、隣接するストライプ領域R同士の間隔W2に依存し、当該間隔W2が狭い部位ほど毛細管力が大きくなる。
【００９３】
本実施形態では間隔W2を凝縮部２ｂから蒸発部２ａに向かうにつれて狭くすることで、蒸発部２ａの近傍の作動流体C1に作用する毛細管力を強める。これにより、チャネルDから蒸発部２ａに供給される液相の作動流体C1の量が多くなり、熱輸送デバイス２０の熱輸送効率を一層高めることができる。
【００９４】
また、凝縮部２ｂの近傍においては間隔W2が広いため、液相の作動流体C1がチャネルDから受ける抵抗が少なくなる。これにより、凝縮部２ｂの近傍での作動流体C1の流れが円滑になり、熱輸送効率の更なる向上を実現することができる。
【００９５】
（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態とは別の手法を用いることにより、以下のようにして熱輸送デバイスの熱輸送効率を更に高める。
【００９６】
図１５は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの長手方向の模式断面図である。なお、図１５において第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９７】
本実施形態に係る熱輸送デバイス３０は、第１及び第２実施形態と同様にヒートパイプであって、そのパイプ２の内側表面２ｘにウィック３として複数のカーボンナノチューブ７を有する。
【００９８】
そのカーボンナノチューブ７には、第１実施形態と同様に親水性の被膜８としてアルミナ膜が形成されていると共に、カーボンナノチューブ７の先端部７ａは被膜８で覆われずに露出している。
【００９９】
また、本実施形態では、カーボンナノチューブ７の長さLを、蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かうにつれて短くする。なお、図１５においては、パイプ２の長手方向に沿った長さLの変化を見易くするためにパイプ２の幅を誇張して描いている。
【０１００】
図１６は、熱輸送デバイス３０の動作について説明するための模式断面図である。
【０１０１】
前述のようにパイプ２の長手方向に沿ってカーボンナノチューブ７の長さLを短くすると、パイプ２の内径Aを長さLが占める割合が蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かって減っていく。
【０１０２】
これにより、気相の作動流体C2の流路が蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かって広がるようになるため、気相の作動流体C2がカーボンナノチューブ７から受ける抵抗が低くなる。その結果、パイプ２内における気相の作動流体C2の流れが円滑になり、熱輸送デバイス３０の熱輸送効率を高めることができる。
【０１０３】
図１７は、このように長さLが順に変化するカーボンナノチューブ７の成長方法を模式的に示す断面図である。なお、図１７において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１０４】
この例では、パイプ２の内側表面２ｘに沿って原料ガスGを流すと共に、原料ガスGが流れる方向を蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かう方向とする。なお、原料ガスGの種類やその他の成長条件は第１実施形態と同様なので省略する。
【０１０５】
このようにすると、原料ガスGの上流側である蒸発部２ａの近傍では多くの原料ガスGによってカーボンナノチューブ７が長く成長する。一方、原料ガスGの下流側である凝縮部２ｂの近傍では、上流においてある程度の原料ガスGが消費されているため、カーボンナノチューブ７は短い長さにしか成長しない。
【０１０６】
その結果、前述のように蒸発部２ａから凝縮部２ｂに向かうにつれて短くなるカーボンナノチューブ７を形成することができる。なお、この成長方法によれば、蒸発部２ａと凝縮部２ｂの各々におけるカーボンナノチューブ７の長さの差は１００μm程度となる。
【０１０７】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で説明した熱輸送デバイス１を備えた電子機器について説明する。
【０１０８】
図１８は、本実施形態に係る電子機器３５の模式平面図である。
【０１０９】
この電子機器３５は、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器であって、熱輸送デバイス１と発熱部品１１とを収容した概略矩形の筐体３６を有する。なお、その熱輸送デバイス１に代えて、第２実施形態や第３実施形態で説明した熱輸送デバイス２０、３０を用いてもよい。
【０１１０】
発熱部品１１は、例えばCPUであって、熱輸送デバイス１の蒸発部２ａと熱的に接続される。これにより、発熱部品１１で発生した熱が熱輸送デバイス１を伝ってその凝縮部２ｂに輸送され、発熱部品１１を冷却することができる。
【０１１１】
また、第１実施形態で説明したように、カーボンナノチューブ７（図３参照）に親水性の被膜８を形成したことで熱輸送デバイス１の熱輸送効率が高められているので、発熱部品１１を速やかに冷却して電子機器３５の信頼性を向上させることができる。
【０１１２】
（第５実施形態）
第１〜第４実施形態では熱輸送デバイスの一例としてヒートパイプを挙げた。これに対し、本実施形態では熱輸送デバイスの他の例であるベーパチャンバについて説明する。
【０１１３】
ベーパチャンバは平板状のヒートパイプであり、以下ではそのベーパチャンバを半導体装置のインターポーザとして利用する。
【０１１４】
図１９は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【０１１５】
この半導体装置４０は、回路基板４１と、第１〜第３の半導体素子４２〜４４と、第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６と、放熱部材５０とを有する。
【０１１６】
このうち、第１〜第３の半導体素子４２〜４４の各々は発熱部品の一例であって、半導体プロセスによりシリコン基板に回路を形成することにより作製される。また、点線円内に示すように、第１及び第２の半導体素子４２、４３には、これらの素子を貫通するTSV(Through Silicon Via)として第１の導体プラグ５１が設けられる。第１の導体プラグ５１の材料は特に限定されないが、この例では電導性に優れた銅を第１の導体プラグ５１の材料として用いる。
【０１１７】
一方、第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６の各々は、第１〜第３の半導体素子４２〜４４と同様にシリコン基板を加工することにより作製され、それらの内部には水等の液相の作動流体C1を収容して減圧状態とされた空洞Sが画定される。
【０１１８】
また、第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６は平板状の形状を有しており、第１〜第３の半導体素子４２〜４４同士を電気的に接続するインターポーザとして機能する。
【０１１９】
本実施形態では、これらのベーパチャンバ４５、４６の空洞S内に液相の作動流体C1を保持させることで、作動流体C1の気化熱を利用した冷却機能を各ベーパチャンバ４５、４６に持たせる。
【０１２０】
また、第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６の各々にはこれらの基板を貫通する第２の導体プラグ５２として銅プラグが設けられる。
【０１２１】
上記した回路基板４１、第１〜第３の半導体素子４２〜４４、第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６の接続形態は特に限定されない。
【０１２２】
本実施形態では、回路基板４１と第１の半導体素子４２との間に端子５５としてはんだバンプを設け、その端子５５を介して回路基板４１と第１の半導体素子４２とを電気的かつ機械的に接続する。
【０１２３】
なお、回路基板４１と第１の半導体素子４２との間には、これらの接続強度を高めるためのアンダーフィル樹脂４９が充填される。そのアンダーフィル樹脂４９は、第１の半導体素子４２と第１のベーパチャンバ４５との間と、第２の半導体素子４３と第１のベーパチャンバ４５との間にも充填される。
【０１２４】
更に、第２の半導体素子４３と第２の第２のベーパチャンバ４６との間や、第３の半導体素子４４と第２のベーパチャンバ４６との間にもアンダーフィル樹脂４９が充填される。
【０１２５】
また、第１の半導体素子４２と第１のベーパチャンバ４５との間にも、これらを接続するための端子５５が設けられる。
【０１２６】
端子５５は、第１の半導体素子４２の第１の導体プラグ５１と、第１のベーパチャンバ４５の第２の導体プラグ５２とに接合され、これにより第１の半導体素子４２と第１のベーパチャンバ４５とが電気的かつ機械的に接続される。これについては、第２の半導体素子４３と第２のベーパチャンバ４６との接続においても同様である。
【０１２７】
なお、端子５５を省略して、第１の導体プラグ５１と第２の導体プラグ５２とを直接接続するようにしてもよい。
【０１２８】
そして、第１のベーパチャンバ４５の第２の導体プラグ５２に端子５５が接合され、これにより第１のベーパチャンバ４５と第２の半導体素子４３とが互いに接続される。これについては、第２のベーパチャンバ４６と第３の半導体素子４４との接続においても同様である。
【０１２９】
これら第１〜第３の半導体素子４２〜４４や第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６の平面サイズは特に限定されない。
【０１３０】
本実施形態では、第２の半導体素子４３の平面サイズを第１のベーパチャンバ４５のそれよりも小さくすることにより、第１のベーパチャンバ４５の上面４５ａが第２の半導体素子４２からはみ出るようにする。
【０１３１】
同様に、第３の半導体素子４４の平面サイズを第２のベーパチャンバ４６のそれよりも小さくすることにより、第２のベーパチャンバ４６の上面４６ａが第３の半導体素子４４からはみ出るようにする。
【０１３２】
一方、放熱部材５０は、第１〜第３の半導体素子４２〜４４の内部で発生した熱を外部に逃がす機能を有し、その材料としては銅等の伝熱性の良好な金属が使用される。なお、放熱部材５０は、第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６や第１〜第３の半導体素子４２〜４４を覆うリッドとしての役割も担う。
【０１３３】
更に、放熱部材５０の内面には高さの異なる第１〜第３の下面５０ａ〜５０ｃが設けられる。
【０１３４】
第１の下面５０ａは、はんだやインジウム等を材料とする接合部材５９を介して、前述のように第２の半導体素子４３からはみ出た第１のベーパチャンバ４５の上面４５ａと熱的に接続される。
【０１３５】
一方、第２の下面５０ｂは、第１の下面５０ａよりも高い位置にあり、接合部材５９を介して前述のように第３の半導体素子４４からはみ出た第２のベーパチャンバ４６の上面４６ａと熱的に接続される。
【０１３６】
そして、第３の下面５０ｃは、第２の下面５０ｂよりも高い位置にあり、接合部材５９を介して第３の半導体素子４４の上面４４ａと熱的に接続される。
【０１３７】
更に、放熱部材５０には第１の孔５０ｘと第２の孔５０ｙとが設けられる。第１の孔５０ｘの下の第１のベーパチャンバ４５には第１の開口４５ｘが形成されており、その第１の開口４５ｘを介して第１の孔５０ｘは第１のベーパチャンバ４５の空洞Sに繋がる。
【０１３８】
同様に、第２の孔５０ｙの下の第２のベーパチャンバ４６には第２の開口４６ｘが形成されており、その第２の開口４６ｘを介して第２の孔５０ｙは第２の基板４６の空洞Sに繋がる。
【０１３９】
なお、これらの孔５０ｘ、５０ｙの下の接合部材５９には第３の開口５９ａが設けられる。第３の開口５９ａの周囲の接合部材５９は、放熱部材５０や各ベーパチャンバ４５、４６との密着性が良好なため、空洞S内の減圧雰囲気が開口５９ａの周囲の接合部材５９を介して外部に漏れることはない。
【０１４０】
そして、上記の放熱部材５０の上には、第１の孔５０ｘと第２の開口５０ｙの各々に繋がる第１の配管６１と第２の配管６２が設けられる。第１の配管６１や第２の配管６２の材料としては、例えば銅等の金属を使用し得る。また、これらの配管６１、６２の終端６１ａ、６２ａは塞がれているため、第１のベーパチャンバ４５や第２のベーパチャンバ４６の空洞S内の気密性は維持される。
【０１４１】
更に、放熱部材５０は、金属製のスティフナ６５を介して回路基板４１の周縁と接続される。スティフナ６５は、回路基板４１の反りを防止する機能を有し、接着剤６６により回路基板４１と放熱部材５０の各々に接着される。なお、スティフナ６５の機能には、放熱部材５０の接触面と各半導体素子４２〜４４の高さとを合わせるスペーサとしての機能もある。
【０１４２】
また、回路基板４１の裏面には、半導体装置４０の外部接続端子６８として複数のはんだバンプが設けられる。
【０１４３】
図２０は、上記の第１のベーパチャンバ４５を図１９のI−I線に沿って切断したときの平面図である。
【０１４４】
図２０に示すように、前述の第２の導体プラグ５２は、平面視で互いに間隔をおいて複数設けられる。
【０１４５】
更に、空洞Sは、平面視で第１の半導体素子４２よりも大きい。このように大きな空洞Sによって第１のベーパチャンバ４５の強度が低下するのを防止するために空洞Sの内側には複数の柱４５ｙが設けられ、これらの柱４５ｙによって第１のベーパチャンバ４５の強度が補強される。
【０１４６】
図２１は、上記の第２のベーパチャンバ４６を図１９のII−II線に沿って切断したときの平面図である。
【０１４７】
第１のベーパチャンバ４５とは異なり、図２１の第２のベーパチャンバ４６には柱がないが、第２のベーパチャンバ４６を補強するために空洞S内に柱を設けてもよい。
【０１４８】
次に、上記した第１のベーパチャンバ４５や第２のベーパチャンバ４６の動作について、図２２（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【０１４９】
図２２（ａ）は、第１のベーパチャンバ４５の模式平面図である。なお、図２２（ａ）では、図が煩雑になるのを防ぐために柱４５ｙや第２の導体プラグ５２については省略している。
【０１５０】
また、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のIII−III線に沿う断面図である。
【０１５１】
図２２（ｂ）に示すように、この例では空洞Sの上面と下面の各々に第１のウィック３ａと第２のウィック３ｂを設ける。これらのうち、第１のウィック３ａは毛細管力によって液相の作動流体C1を保持する機能を有し、第２のウィック３ｂは気相の作動流体C2の凝縮を促す機能を有する。
【０１５２】
また、第１〜第４実施形態と同様に、各ウィック３ａ、３ｂは複数のカーボンナノチューブ７から形成されている。そして、各カーボンナノチューブ７の表面には親水性の被膜８としてアルミナ膜が形成されている。
【０１５３】
ここで、第１のベーパチャンバ４５の下の第１の半導体素子４２（図１９参照）が発熱すると、第１のベーパチャンバ４５の下面が加熱されることになる。
【０１５４】
これにより液相の作動流体C1は空洞S内で蒸発するが、第１のベーパチャンバ４５の周縁は放熱部材５０（図１９参照）で冷却されているため、気相の作動流体C2は第１のベーパチャンバ４５の周縁において冷却されて液化する。
【０１５５】
また、このように第１のウィック３ａが加熱されると、加熱された部分においては液相の作動流体C1の蒸発によって作動流体C1が不足するようになるため、当該部分の周囲から作動流体C1が流れ込むようになる。
【０１５６】
このように第１のベーパチャンバ４５においては作動流体が加熱と冷却とを繰り返すことにより空洞S内を循環し、第１の半導体素子４５の熱が作動流体によって第１のベーパチャンバ４５の周縁に輸送されて、第１の半導体素子４５を冷却することができる。
【０１５７】
特に、この例では、第１〜第４実施形態と同様に第１のウィック３ａのカーボンナノチューブ７を被膜８で親水化しているため、第１のウィック３ａにおける液相の作動流体C1の流れが円滑となり、第１のベーパチャンバ４５の熱輸送効率が高められる。
【０１５８】
なお、図示は省略するが、第２のベーパチャンバ４６も第１のベーパチャンバ４５と同様に第１のウィック３ａと第２のウィック３ｂとを有する。これにより、第１のベーパチャンバ４５と同様に第２のベーパチャンバ４６の熱輸送効率を高めることができる。
【０１５９】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１のウィック３ａを親水化したことで各ベーパチャンバ４５、４６の熱輸送効率が高められる。その結果、各ベーパチャンバ４５、４６によって各半導体素子４２〜４４が効率的に冷却されるようになるため、熱により各半導体素子４２〜４４が破壊されるのを防止することができ、ひいては半導体装置４０の信頼性を高めることができる。
【０１６０】
しかも、第１のベーパチャンバ４５や第２のベーパチャンバ４６の材料は第１〜第３の半導体素子４２〜４４と同様にシリコンであるため、各ベーパチャンバ４５、４６と各半導体素子４２〜４４との間で熱膨張量に差が生じ難い。そのため、熱膨張量の差が原因で各ベーパチャンバ４５、４６と各半導体素子４２〜４４との間に接続不良が発生するのを抑制でき、半導体装置４０の信頼性を一層高めることができる。
【０１６１】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【０１６２】
まず、第１のベーパチャンバ４５の製造方法について、図２３〜図２６を参照しながら説明する。
【０１６３】
図２３〜図２６は、本実施形態に係る第１のベーパチャンバ４５の製造途中の断面図である。
【０１６４】
最初に、図２３（ａ）に示すように、厚さが３００μm〜５００μm程度の第１のシリコン基板７１を用意し、その上に第１のレジスト膜７２を形成する。なお、第１のシリコン基板７１としては、ダイシングによって個片化されていないウエハ状の基板を使用し得る。
【０１６５】
そして、その第１のレジスト膜７２をマスクにしながら第１のシリコン基板７１をドライエッチングすることにより、第１のシリコン基板７１に凹部７１ａを形成する。
【０１６６】
なお、第１のシリコン基板７１においてエッチングされずに残存する部分は、突起７１ｄや前述の柱４５ｙ（図２０参照）となる。
【０１６７】
また、このエッチングで使用するエッチングガスは特に限定されないが、この例ではSF6ガスとC4F8ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用する。
【０１６８】
この後に、第１のレジスト膜７２は除去される。
【０１６９】
次に、図２３（ｂ）に示すように、図２３（ａ）とは上下を逆にした第１のシリコン７１の上に第２のレジスト膜７３を形成する。そして、その第２のレジスト膜７３をマスクにしながら第１のシリコン基板７１をドライエッチングすることにより、第１のシリコン基板７１に前述の第１の開口４５ｘを形成する。
【０１７０】
第１の開口４５ｘの直径は特に限定されないがこの例ではその直径を約１mm程度とする。
【０１７１】
また、このドライエッチングにおいては、図２３（ａ）におけるのと同様に、SF6ガスとC4F8ガスとの混合ガスをエッチングガスとして使用し得る。
【０１７２】
この後に、第２のレジスト膜７３は除去される。
【０１７３】
続いて、図２４（ａ）に示すように、上記の第１のシリコン基板７１とは別に第２のシリコン基板７５を用意する。
【０１７４】
そして、第１実施形態の図８（ａ）〜図９（ｂ）の工程を行うことにより、第２のシリコン基板７５の表面に第１のウィック３ａとして複数のカーボンナノチューブ７を成長させると共に、カーボンナノチューブ７の表面に親水性の被膜８を形成する。
【０１７５】
なお、第１のシリコン基板７１と同様に、第２のシリコン基板７５としてはダイシングによって個片化されていないウエハ状の基板を使用し得る。
【０１７６】
また、これと同様の方法で第１のシリコン基板７１（図２３（ｂ）参照）に第２のウィック３ｂ（図２２（ｂ）参照）を形成してもよい。
【０１７７】
次に、図２４（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【０１７８】
まず、ダイシングにより前述の第１のシリコン基板７１と第２のシリコン基板７５の各々を個片化した後、これらの基板７１、７５の各々の表面を窒素プラズマ等で活性化させる。
【０１７９】
そして、各シリコン基板７１、７５を約３００℃程度の温度で２時間〜３時間程度加熱することにより、第１のシリコン基板７１と第２のシリコン基板７５とを接合する。このような接合方法はプラズマ活性化接合法とも呼ばれる。
【０１８０】
このようにして第１のシリコン基板７１と第２のシリコン基板７５とを接合することにより、凹部７１ａで一部が画定された空洞Sが形成される。
【０１８１】
なお、このように張り合わされた第１のシリコン基板７１と第２のシリコン基板７５は、第１のベーパチャンバ４５の本体の一例である。
【０１８２】
次いで、図２５（ａ）に示すように、第２のシリコン基板７５の上に第３のレジスト膜７７を形成する。
【０１８３】
そして、その第３のレジスト膜７７をマスクにしながら、第１のシリコン基板７１と第２のシリコン基板７５とをエッチングすることにより、突起７１ｄ内に孔７５ａを形成する。
【０１８４】
なお、このドライエッチングで使用し得るエッチングガスとしては、例えば、SF6ガスとC4F8ガスとの混合ガスがある。
【０１８５】
この後に、第３のレジスト膜７７は除去される。
【０１８６】
次に、図２５（ｂ）に示すように、第２のシリコン基板７５の上と孔７５ａ内に絶縁膜７８としてCVD法で酸化シリコン膜を形成した後、その絶縁膜７８をエッチバックして孔７５ａの側面のみに残す。
【０１８７】
その後、孔７５ａ内にスパッタ法で不図示の銅のシード層を形成し、そのシード層を給電層にして孔７５ａ内に第２の導体プラグ５２として電解銅めっき膜を形成する。
【０１８８】
続いて、図２６（ａ）に示すように、第１のシリコン基板７１の裏面７１ｃをバックグラインドすることにより、当該裏面７１ｃに第２の導体プラグ５２を表出させる。
【０１８９】
次に、図２６（ｂ）に示すように、第２のシリコン基板７５の上に、前述の接合部材５９（図１９参照）の濡れ性を良好にするための金属層８１を形成する。
【０１９０】
その金属層は、例えば下から順にニッケル膜とチタン膜とをスパッタ法で形成し、これらの積層膜をリフトオフ法等により第２のシリコン基板７５の周縁のみに残すことで形成され得る。
【０１９１】
ここまでの工程により第１のベーパチャンバ４５の基本構造が完成する。
【０１９２】
なお、第２のベーパチャンバ４６（図１９参照）も第１のベーパチャンバ４５と同様の方法で作製し得る。
【０１９３】
これ以降の工程について、図２７〜図２９を参照しながら説明する。図２７〜図２９は、本実施形態に係る半導体装置の製造途中の断面図である。
【０１９４】
まず、図２７に示すように、回路基板４１の上に下から順に第１の半導体素子４２、第１のベーパチャンバ４５、第２の半導体素子４３、第２のベーパチャンバ４６、及び第３の半導体素子４４を積層する。
【０１９５】
なお、第１のベーパチャンバ４５と第２のベーパチャンバ４６の各々の下面には予めはんだバンプ等の端子５５を接合しておき、その周囲にアンダーフィル樹脂４９を設けておく。
【０１９６】
そして、端子５５をリフローして溶融することにより、端子５５を介して回路基板４１と、各半導体素子４２〜４４と、第１及び第２のベーパチャンバ４５、４６とを互いに固着する。
【０１９７】
なお、第１の半導体素子４２と回路基板４１との接続強度を高めるために、第１の半導体素子４２の下面には予めアンダーフィル樹脂４９が設けられる。これについては、第２の半導体素子４３や第３の半導体素子４４についても同様である。
【０１９８】
次に、図２８に示すように、上記のように第１〜第３の半導体素子４２〜４４が積層された回路基板４１の上に、前述した金属製の第１及び第２の配管６１、６２が設けられた放熱部材５０を配する。
【０１９９】
その放熱部材５０は、前述のように高さが異なる第１〜第３の下面５０ａ〜５０ｃを有するが、本工程の前にこれらの下面５０ａ〜５０ｃには上記した金属層８１が予め設けられる。また、第３の半導体素子４４の上にもその金属層８１を予め設けておく。
【０２００】
本工程では、第１のベーパチャンバ４５の金属層８１の上に接合部材５９を配し、その接合部材５９を加熱して溶融することにより、接合部材５９を介して第１のベーパチャンバ４５と放熱部材５０とを接続する。なお、接合部材５９の材料としては、前述のようにはんだやインジウムを採用し得る。
【０２０１】
また、これと同様に、第２のベーパチャンバ４６と放熱部材５０も接続され、第３の半導体素子４４と放熱部材５０も接続される。
【０２０２】
なお、回路基板４１と放熱部材５０は、前述のように接着剤６６とスティフナ６５とを介して互いに接続される。
【０２０３】
次に、図２９に示す工程について説明する。
【０２０４】
まず、第１の配管６１と第２の配管６２の各々を利用して、第１のベーパチャンバ４５と第２のベーパチャンバ４６の各々の空洞Sに液相の作動流体C1を供給する。そして、これらの空洞S内を減圧した後、第１の配管６１と第２の配管６２の各々の終端６１ａ、６２ａを溶接することにより、第１の配管６１と第２の配管６２の各々を塞ぐ。
【０２０５】
その後、回路基板４１に外部接続端子６８として複数のはんだバンプを接合する。
【０２０６】
以上により、本実施形態に係る半導体装置４０が完成する。
【０２０７】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０２０８】
（付記１）  空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイス。
【０２０９】
（付記２）  前記線状構造体の先端部から前記被膜が除去され、前記先端部が露出したことを特徴とする付記１に記載の熱輸送デバイス。
【０２１０】
（付記３）  前記本体の前記表面から前記線状構造体の根元にわたって前記被膜が形成されたことを特徴とする付記１又は付記２に記載の熱輸送デバイス。
【０２１１】
（付記４）  前記本体は、発熱部品と熱的に接続される一端と、該一端よりも低い温度の他端とを備えたパイプであり、
前記本体の前記表面に、前記一端から前記他端に延びるストライプ領域が互いに間隔をおいて複数設けられ、
前記ストライプ領域に前記線状構造体が立設されたことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の熱輸送デバイス。
【０２１２】
（付記５）  隣接する前記ストライプ領域同士の間隔は、前記他端から前記一端に向かうにつれて狭くなることを特徴とする付記４に記載の熱輸送デバイス。
【０２１３】
（付記６）  前記線状構造体の長さは、前記一端から前記他端に向かうにつれて短くなることを特徴とする付記４に記載の熱輸送デバイス。
【０２１４】
（付記７）  前記本体は、発熱部品が接続される上面を備えた基板であることを特徴とする付記１に記載の熱輸送デバイス。
【０２１５】
（付記８）  空洞を備えた本体の表面のうち前記空洞側の表面に、複数の炭素繊維の線状構造体を成長させる工程と、
前記線状構造体の表面に、親水性の被膜を形成する工程と、
前記空洞内に作動流体を供給する工程と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイスの製造方法。
【０２１６】
（付記９）  前記線状構造体の先端部から前記被膜を除去する工程を更に有することを特徴とする付記８に記載の熱輸送デバイスの製造方法。
【０２１７】
（付記１０）  熱輸送デバイスと、
前記熱輸送デバイスと熱的に接続された発熱部品とを有し、
前記熱輸送デバイスが、
空洞を備えた本体と、
前記本体の前記空洞側の表面に複数立設された炭素元素の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成された親水性の被膜と、
複数の前記線状構造体の各々の間に保持された作動流体とを備えたことを特徴とする電子機器。
【符号の説明】
【０２１８】
１、２０、３０…熱輸送デバイス、２…パイプ、２ａ…蒸発部、２ｂ…凝縮部、２ｘ…内側表面、２ｙ…半体、２ｚ…キャップ、３…ウィック、３ａ…第１のウィック、３ｂ…第２のウィック、６…触媒金属層、７…カーボンナノチューブ、７ａ…先端部、７ｂ…根元、８…被膜、１０…熱伝導シート、１１…発熱部品、３５…電子機器、３６…筐体、４０…半導体装置、４１…回路基板、４２〜４４…第１〜第３の半導体素子、４５、４６…第１及び第２のベーパチャンバ、４５ｘ…第１の開口、４５ｙ…柱、４９…アンダーフィル樹脂、５０…放熱部材、５１、５２…第１及び第２の導体プラグ、５５…端子、５９…接合部材、６１、６２…第１及び第２の配管、６１ａ、６２ａ…終端、６５…スティフナ、６６…接着剤、６８…外部接続端子、７１…第１のシリコン基板、７１ａ…凹部、７１ｃ…裏面、７１ｄ…突起、７２…第１のレジスト膜、７３…第２のレジスト膜、７５…第２のシリコン基板、７５ａ…孔、７７…第３のレジスト膜、７８…絶縁膜、８１…金属層、R…ストライプ領域、D…チャネル。
【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】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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