(57)【要約】【課題】熱伝導効率の高い熱伝導素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板上に複数の第１の炭素線状構造体を成長し、第１の炭素線状構造体間に複数の第２の炭素線状構造体を導入し、第１の炭素線状構造体及び第２の炭素線状構造体を第１の炭素線状構造体間の間隔未満の粒径の液滴を含むミストに暴露し、液滴を蒸発させて第１の炭素線状構造体と第２の炭素線状構造体とを結合させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、複数の第１の炭素線状構造体を成長する工程と、
前記複数の第１の炭素線状構造体間に、複数の第２の炭素線状構造体を導入する工程と、
前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体を、前記複数の第１の炭素線状構造体間の間隔未満の粒径の液滴を含むミストに暴露する工程と、
前記液滴を蒸発させて、前記第１の炭素線状構造体と前記第２の炭素線状構造体とを結合させる工程と
を有することを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体を前記ミストに曝す工程では、前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体を、前記間隔を超える粒径の前記液滴を除去した前記ミストに暴露する
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記液滴は、有機溶媒を含む
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記複数の第２の炭素線状構造体を導入する工程では、前記基板を第１の極性に帯電し、前記第１の極性と逆方向の第２の極性に帯電した前記複数の第２の炭素線状構造体を散布する
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記第１の炭素線状構造体は、多層構造を有し、
前記第２の炭素線状構造体は、前記第１の炭素線状構造体よりも層数の少ない多層構造又は単層構造を有する
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【請求項６】
複数の第１の炭素線状構造体と、
前記複数の第１の炭素線状構造体の間隙に配置され、前記複数の第１の炭素線状構造体に接続された複数の第２の炭素線状構造体と、
前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体の間隙に充填された充填層とを有し、
前記第１の炭素線状構造体と前記第２の炭素線状構造体とは、それらの接続部分においてファンデルワールス力によって面で結合している
ことを特徴とする熱伝導素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝導素子及びそ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程度）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程度）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、熱伝導材料として高いポテンシャルを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９２６９５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】矢野 陽子，「超音波霧化によるナノ液滴の発生」,エアロゾル研究 Vol. 26 No. 1，2011，pp.18-23
【非特許文献２】脇坂 昭弘，「溶液中のクラスタ構造から見た超音波霧化現象」，エアロゾル研究 Vol. 26 No. 1，2011，pp.24-29
【非特許文献３】Yohko F. Yano et al., “Small-angle x-ray scattering measurement of a mist of ethanol nanodroplets: An approach to understanding ultrasonic separation of ethanol-water mixtures”, The Journal of Chemical Physics Vol. 127, 031101, 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
カーボンナノチューブを用いた熱伝導性シートとしては、基板上に配向成長したカーボンナノチューブを樹脂等によって埋め込んだものが提案されている。しかしながら、現状のカーボンナノチューブの成長技術では、熱伝導性に優れた良質のカーボンナノチューブは数％程度の空間占有率しか得ることができず、更なる熱伝導性の向上が求められていた。
【０００８】
本発明の目的は、より熱伝導効率の高い熱伝導素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の一観点によれば、基板上に、複数の第１の炭素線状構造体を成長する工程と、前記複数の第１の炭素線状構造体間に、複数の第２の炭素線状構造体を導入する工程と、前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体を、前記複数の第１の炭素線状構造体間の間隔未満の粒径の液滴を含むミストに暴露する工程と、前記液滴を蒸発させて、前記第１の炭素線状構造体と前記第２の炭素線状構造体とを結合させる工程とを有する熱伝導素子の製造方法が提供される。
【００１０】
また、実施形態の他の観点によれば、複数の第１の炭素線状構造体と、前記複数の第１の炭素線状構造体の間隙に配置され、前記複数の第１の炭素線状構造体に接続された複数の第２の炭素線状構造体と、前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体の間隙に充填された充填層とを有し、前記第１の炭素線状構造体と前記第２の炭素線状構造体とは、それらの接続部分においてファンデルワールス力によって面で結合している熱伝導素子が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示の熱伝導素子及びその製造方法によれば、熱伝導効率の高い熱伝導素子を実現することができる。また、この熱伝導素子を用いることにより、放熱効率に優れた信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態による熱伝導素子の構造を示す概略断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態による熱伝導素子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実施形態による熱伝導素子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実施形態による熱伝導素子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実施形態による熱伝導素子の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図６】図６は、第１実施形態による熱伝導素子の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図７】図７は、第１実施形態による熱伝導素子の製造方法を示す工程断面図（その６）である。
【図８】図８は、第２実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。
【図９】図９は、第２実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
第１実施形態による熱伝導素子及びその製造方法について図１乃至図７を用いて説明する。図１は、本実施形態による熱伝導素子の構造を示す概略断面図である。図２乃至図７は、本実施形態による熱伝導素子の製造方法を示す工程断面図である。
【００１４】
はじめに、本実施形態による熱伝導素子の構造について図１を用いて説明する。
【００１５】
本実施形態による熱伝導素子４０は、複数のカーボンナノチューブ１８，２０と、カーボンナノチューブ１８，２０の表面に一様に形成された被膜２６と、被膜が形成されたカーボンナノチューブ１８，２０の間隙に埋め込まれた充填層３０を有している。熱伝導素子４０は、全体としてシート状の構造体をなしている。カーボンナノチューブ１８は、一端部から他端部に渡って、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、互いに間隔を空けて配置されている。カーボンナノチューブ２０は、カーボンナノチューブ１８の間隙に配置されており、カーボンナノチューブ１８に接続されている。
【００１６】
カーボンナノチューブ１８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く、その太さも、特に限定されるものではない。カーボンナノチューブ１８の面密度は、特に限定されるものではないが、熱伝導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。
【００１７】
カーボンナノチューブ１８の長さは、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。本実施形態による熱伝導素子４０を発熱源（例えばＩＣチップ）と放熱部品（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として使用する場合、少なくとも発熱源及び放熱部品の表面の凹凸を埋める長さ以上であることが望ましい。
【００１８】
カーボンナノチューブ２０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が、カーボンナノチューブ１８よりも柔軟性を有することが望ましい。かかる観点から、カーボンナノチューブ２０は、カーボンナノチューブ１８よりも層数の少ないカーボンナノチューブであることが好適である。カーボンナノチューブ２０の太さは、特に限定されるものではないが、カーボンナノチューブ１８の太さと同程度（直径が０．５倍〜２．０倍程度）とすることができる。
【００１９】
カーボンナノチューブ２０の長さは、カーボンナノチューブ１８間の距離の１倍〜１０倍程度であることが望ましい。カーボンナノチューブ２０の一つの目的は、カーボンナノチューブ１８間を接続して放熱パスを増加することにあり、そのためには少なくともカーボンナノチューブ１８間の距離に相当する長さが求められる。一方、カーボンナノチューブ２０が長すぎるとカーボンナノチューブ１８間に導入することが困難になるため、導入しやすい柔軟性の高いカーボンナノチューブを用いた場合でも、その長さはカーボンナノチューブ１８間の距離の１０倍程度以下にすることが望ましい。カーボンナノチューブ２０の長さは、カーボンナノチューブ１８間の距離、自身のの屈曲性等に依存して適宜設定することが望ましい。なお、屈曲性の比較的乏しい多層カーボンナノチューブの場合には、カーボンナノチューブ１８間の距離の１倍〜３倍程度に設定することが望ましい。
【００２０】
カーボンナノチューブ２０の面密度は、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンナノチューブ１８の面密度と同程度を限度とすることが望ましい。熱伝導性の観点からは導入量は多いほどよいが、実際のカーボンナノチューブ１８の隙間は有限なため、導入量には限界がある。
【００２１】
カーボンナノチューブ１８とカーボンナノチューブ２０との接続部分において、カーボンナノチューブ１８、２０を構成するグラフェンシート同士は、グラファイトにおける層構造と同様の結晶的位置関係をなしファンデルワールス力によって面で結合している。これにより、カーボンナノチューブ１８とカーボンナノチューブ２０との接続部分は、良好な熱伝導特性を有している。
【００２２】
被膜２６は、カーボンナノチューブ１８，２０の表面に一様に形成された膜であり、膜厚が１ｎｍ〜２０ｎｍ程度の酸化物材料や金属材料からなる。被膜２６は必ずしも形成する必要はないが、被膜２６を形成することにより、カーボンナノチューブ１８，２０の機械的強度を高めるとともに、カーボンナノチューブ１８，２０間の結合を強固にすることができる。これにより、アセンブリ時の圧縮耐性を向上し、良好な熱伝導特性を維持することができる。
【００２３】
被膜２６の材料としては、カーボンナノチューブへの被覆性及び密着性が良ければ特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ハフニウム酸化物、鉄酸化物、インジウム酸化物、ランタン酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、ニッケル酸化物、ルテニウム酸化物、シリコン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、イットリウム酸化物、ジルコニウム酸化物、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、ランタン等が挙げられる。
【００２４】
充填層３０は、カーボンナノチューブ１８，２０間に充填しうる材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂材料や、銀ペーストなどの金属材料等を適用することができる。なかでも、充填材としては熱可塑性樹脂が好適である。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が望ましい。
【００２５】
充填層３０を形成する熱可塑性樹脂は、本実施形態による熱伝導素子４０が用いられる電子機器の発熱温度等に応じて、熱可塑性樹脂の融解温度をもとに選択することができる。熱可塑性樹脂の融解温度の下限値は、稼働時の発熱温度の上限値よりも高いことが望ましい。稼働時に熱可塑性樹脂が融解すると、熱伝導素子４０が変形してカーボンナノチューブ１８が配向性を損なうなど、熱伝導性を低下するなどの不具合を引き起こす虞があるからである。熱可塑性樹脂の融解温度の上限値は、発熱体及び放熱体の耐熱温度の下限値よりも低いことが望ましい。熱伝導素子４０の充填層３０は、発熱体に接触させた後にリフローを行うことが望ましいが、熱可塑性樹脂の融解温度が耐熱温度より高いと、発熱体及び／又は放熱体にダメージを与えることなくリフローをすることが困難となるからである。
【００２６】
例えば、本実施形態の電子部品をＣＰＵなどの電子機器の放熱用途に用いる場合、ＣＰＵ稼働時の発熱温度の上限がおよそ１２５℃であり、ＣＰＵ電子部品の耐熱温度がおよそ２５０℃であることに鑑み、融解温度が１２５℃〜２５０℃程度の熱可塑性樹脂が好適である。
【００２７】
充填層３０を形成する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例示することができる。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。
【００２８】
また、充填層３０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が考えられる。充填層３０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３０部分の熱伝導率を向上することができ、熱伝導素子４０の全体としての熱伝導率を向上することができる。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。
【００２９】
次に、本実施形態による熱伝導素子の製造方法について図２乃至図７を用いて説明する。
【００３０】
まず、カーボンナノチューブ１８を成長するための土台として用いる基板１０を用意する。基板１０は、特に限定されるものではないが、例えば、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。
【００３１】
基板１０は、カーボンナノチューブ１８の成長後に剥離されるものである。この目的のもと、基板１０としては、カーボンナノチューブ１８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１８に接する面がカーボンナノチューブ１８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、少なくともカーボンナノチューブ１８に接する部分が、カーボンナノチューブ１８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基板１０を用いてもよい。
【００３２】
ここでは、一例として、シリコン基板１２上に膜厚３００ｎｍ程度のシリコン酸化膜１４が形成された基板１０を用いるものとする。
【００３３】
次いで、基板１０上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚１ｎｍのＦｅ（鉄）膜と、例えば膜厚１ｎｍのＡｌ（アルミニウム）膜とを順次堆積し、Ａｌ／Ｆｅ構造の触媒金属膜１６を形成する（図２（ａ））。
【００３４】
触媒金属としては、上記積層膜のほか、Ｆｅ、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。
【００３５】
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。例えば、Ｆｅ（２．５ｎｍ）／Ａｌ（１０ｎｍ）の積層構造、Ｃｏ（２．６ｎｍ）／ＴｉＮ（５ｎｍ）の積層構造等を適用することができる。金属微粒子を用いる場合は、例えば、Ｃｏ（平均直径：３．８ｎｍ）／ＴｉＮ（５ｎｍ）などの積層構造を適用することができる。
【００３６】
次いで、基板１０上に、例えば熱ＣＶＤ法により、触媒金属膜１６を触媒として、カーボンナノチューブ１８を成長する。触媒金属膜１６は、成長時の加熱によって凝集して触媒金属微粒子１６ａとなる。カーボンナノチューブ１８は、この触媒金属微粒子１６ａを触媒として成長される。
【００３７】
カーボンナノチューブ１８の成長条件は、特に限定されるものではないが、例えば、原料ガスとしてアセチレンを用い、成膜時の総ガス圧を１ｋＰａ、基板温度を７００℃とする。これにより、層数が平均５層程度、平均直径が１４ｎｍ程度、長さが７０μｍの多層カーボンナノチューブを、およそ１×１０１１本／ｃｍ２程度の面密度で成長することができる。これは、平均空間占有率で表すとおよそ２．５％程度に相当する。カーボンナノチューブ１８間の平均間隔は、およそ３０ｎｍ程度となる。ただし、実際には分布は均一ではなくばらつくため、カーボンナノチューブ１８間の間隔は１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度となる。なお、カーボンナノチューブ１８間の間隔とは、カーボンナノチューブ１８の表面間の距離である。
【００３８】
なお、カーボンナノチューブ１８は、ホットフィラメント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１８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、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ることができる。
【００３９】
こうして、基板１０上に、基板１０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１８を形成する（図２（ｂ））。
【００４０】
次いで、基板１０上に成長したカーボンナノチューブ１８間に、カーボンナノチューブ１８とは別のカーボンナノチューブ２０を導入する（図３（ａ）〜図３（ｂ））。
【００４１】
カーボンナノチューブ２０は、基板１０上に成長したカーボンナノチューブ１８と同等の、分子内に欠陥の少ない、すなわち熱フォノンの伝導の良好な、分子として熱伝導性の高いものであることが望ましい。これは、カーボンナノチューブ２０が熱伝導性を向上するために導入されるものだからである。
【００４２】
また、カーボンナノチューブ２０は、ある程度の柔軟性を有することが望ましい。すなわち、基板１０上に成長したカーボンナノチューブ１８は、その配向性を維持する等の観点から、ある程度の固さを有する多層カーボンナノチューブであることが望ましい。これに対し、カーボンナノチューブ２０は、その固いカーボンナノチューブ１８間への導入が容易になるように柔軟性を有していることが望ましい。かかる観点から、カーボンナノチューブ２０としては、カーボンナノチューブ１８よりも層数の少ないカーボンナノチューブ、例えば単層カーボンナノチューブを適用することができる。カーボンナノチューブ２０の長さ、太さ、導入量は、前述のとおりである。
【００４３】
カーボンナノチューブ２０の製造方法は、特に限定されるものではなく、カーボンナノチューブ１８と同様のＣＶＤ法や、レーザアブレーション法等により成長したものを用いることができる。熱伝導特性に優れた良質のカーボンナノチューブが得られる成長方法を適宜選択することが望ましい。また、カーボンナノチューブ２０には、市販品を用いてもよい。
【００４４】
カーボンナノチューブ１８間へのカーボンナノチューブ２０の導入方法は、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンナノチューブ１８上からカーボンナノチューブ２０を散布することにより行うことができる。その際、基板１０を帯電し、静電気力を用いてカーボンナノチューブ２０をカーボンナノチューブ１８間に引き込むと更に好ましい。
【００４５】
カーボンナノチューブは、微小粒子であり、欠陥部分にＣＯＯＨ基（−ＣＯＯ−）等が結合されて負に帯電している場合など、正負どちらかの電位に帯電していることが多い。したがって、基板１０に電圧を印加して、例えば正に帯電させることにより、基板１０とカーボンナノチューブ２０との間に働く静電気力によってカーボンナノチューブ２０を基板１０側に引き寄せることができる（図７参照）。これにより、カーボンナノチューブ２０をカーボンナノチューブ１８間により深くまで導入することができ、カーボンナノチューブ１８間に均一且つ多くのカーボンナノチューブ２０を導入することが可能となる。
【００４６】
或いは、カーボンナノチューブ２０を積極的に帯電し、散布する際に基板１０を逆極性に帯電するようにしてもよい。
【００４７】
基板１０に印加する電圧は、特に限定されるものではないが、例えば、直流の１０００Ｖとすることができる。カーボンナノチューブ２０を帯電する場合には、例えば−１０００Ｖに帯電することができる。なお、基板１０に印加する電圧は、必ずしも直流電圧である必要はなく、交流電圧であってもよい。
【００４８】
基板１０上にカーボンナノチューブ２０を散布した後、必要に応じて乾燥窒素などによるブロー処理を行い、過剰なカーボンナノチューブ２０を除去するようにしてもよい。
【００４９】
なお、カーボンナノチューブ１８間へのカーボンナノチューブ２０の導入には、他の方法を用いてもよい。例えば、カーボンナノチューブ１８上からカーボンナノチューブ２０を吹き付けることにより、カーボンナノチューブ１８間に導入するようにしてもよい。
【００５０】
次いで、その間にカーボンナノチューブ２０が導入されたカーボンナノチューブ１８が形成された基板１０をミスト２２に曝し、カーボンナノチューブ１８間にミスト２２の液滴２４を導入する（図４（ａ））。
【００５１】
ミスト２２を構成する液滴２４の粒径は、カーボンナノチューブ１８の平均間隔程度以下とすることが望ましい。例えば、上述の条件で成長したカーボンナノチューブ１８では、カーボンナノチューブ１８の間隔が１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であり、液滴２４の粒径も５０ｎｍ程度以下とする。
【００５２】
液滴２４の粒径をカーボンナノチューブ１８の平均間隔程度以下とするのは、液滴２４の粒径が大きすぎると、その表面張力によってカーボンナノチューブ１８同士が引き寄せられ、カーボンナノチューブ１８が凝集する虞があるからである。カーボンナノチューブ１８同士が凝集して塊になると、シート状の熱伝導素子を形成することが困難になる。
【００５３】
液滴２４の粒径をカーボンナノチューブ１８の平均間隔程度以下とすることにより、カーボンナノチューブ１８の凝集を抑制しつつ、カーボンナノチューブ１８間にミスト２２を導入することができる。
【００５４】
液滴２４の粒径をカーボンナノチューブ１８の平均間隔程度以下とした場合、場所によっては隣接するカーボンナノチューブ１８間に液滴２４が入り込むこともありうる。しかしながら、液滴２４の粒径に対して十分に長いカーボンナノチューブ１８間に１つ２つの液滴２４が入ったところで、液滴２４の表面張力によってカーボンナノチューブ１８同士が引き寄せられることはない。液滴２４の粒径をカーボンナノチューブ１８の平均間隔程度以下とすれば、経験的に、カーボンナノチューブ１８の凝集が生じることはないものと考えられる。
【００５５】
なお、好適な液滴２４のサイズは、カーボンナノチューブ１８，２０に対する液滴２４の接触角など、液滴２４の材料やカーボンナノチューブ１８，２０の表面状態によっても変化する。好適な液滴２４のサイズは、試行実験などを行い、カーボンナノチューブ１８の凝集を抑制しうる範囲に適宜調整することが望ましい。
【００５６】
カーボンナノチューブ１８間にミスト２２の液滴２４を導入するのは、カーボンナノチューブ１８，２０間の熱的な結合を向上するためである。
【００５７】
カーボンナノチューブ１８，２０間の熱的な結合を良好にするためには、カーボンナノチューブ１８、２０を構成するグラフェンシート同士が、グラファイトにおける層構造のような適切な結晶的位置関係をなしファンデルワールス力によって面で結合していることが求められる。
【００５８】
しかしながら、図３（ａ）〜図３（ｂ）の工程によりカーボンナノチューブ１８間にカーボンナノチューブ２０をただ導入しただけの状態では、カーボンナノチューブ１８，２０を構成するグラフェンシート同士は、必ずしもこのような結晶的位置関係にはならない。或いは、カーボンナノチューブ１８を成長後、触媒金属膜を形成し、再びカーボンナノチューブを成長することで、最初に成長したカーボンナノチューブ間にカーボンナノチューブを成長することも考えられる。しかしながら、この場合も、カーボンナノチューブの根元に触媒金属が存在するなどの原因により、良好な結晶的位置関係を実現することはできない。
【００５９】
基板１０をミスト２２に曝しカーボンナノチューブ１８間に液滴２４を導入すると、液滴２４の中にはカーボンナノチューブ１８とカーボンナノチューブ２０との間に付着するものも現れる。液滴２４がカーボンナノチューブ１８とカーボンナノチューブ２０との間に付着すると、液滴２４が蒸発して小さくなっていくにつれ、液滴２４の表面張力によってカーボンナノチューブ２０の液滴接触部がカーボンナノチューブ１８と引き寄せられる。その過程で、カーボンナノチューブ１８，２０を構成するグラフェンシート同士がグラファイトにおける層構造のような適切な結晶的位置関係をなすように、カーボンナノチューブ２０が移動又は湾曲し、カーボンナノチューブ１８，２０がファンデルワールス力によって結合される。この際、カーボンナノチューブ２０が柔軟性の高いものであれば、カーボンナノチューブ２０はより移動・湾曲しやすくなる。これにより、カーボンナノチューブ１８，２０間の熱的な結合を向上することができる（図４（ｂ）参照）。なお、図には、このような結合が形成される場所の例を×印で表している。
【００６０】
本実施形態による熱伝導素子の製造方法に適用可能なナノメートルオーダの液滴２４を含むミスト２２は、メガヘルツオーダの超音波を用いた超音波霧化により生成することができる（非特許文献１〜３等を参照）。超音波振動子の振動数は、特に限定されるものではないが、例えば、０．０３ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ、好ましくは０．３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚとすることができる。
【００６１】
ミスト２２を形成する溶液は、カーボンナノチューブの表面に対する濡れ性の良いものであれば特に限定されるものではないが、その後の蒸発・除去を容易にする観点からは有機溶媒を含むことが望ましい。有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えばエタノール等のアルコール類が挙げられる。アルコール類には、液滴２４の粒径制御等の目的で水を添加してもよい。ただし、水の量が多すぎると大きな粒径の液滴２４の混入量が増加して除去が困難となるため、水の添加量は０％〜５％程度とすることが望ましい。
【００６２】
エタノールのような揮発性の高い溶液を用いる場合、蒸発による液滴２４の消失を抑制するために、溶液の飽和度を高めた雰囲気中で処理を行い、或いは、溶液の飽和度を高めたキャリアガスによってミスト２２を吹き付けるようにしてもよい。
【００６３】
ミスト２２を基板１０に吹き付ける際には、静電除去装置によって静電荷をできるだけ取り除くことが望ましい。ＡＣ方式の静電除去装置では、例えば７万Ｈｚ程度の交流電圧放電針に印加してコロナ放電を行い正負のイオンを交互に発生させることにより、ミスト２２の静電気を除去することができる。
【００６４】
また、ミスト２２が大粒径の液滴２４をも含むような場合には、必要に応じて、予め大きなサイズのミストを遠心分離等により除去することにより、所望の粒径の液滴２４を選別するようにしてもよい。遠心分離による大きなサイズの液滴の除去は、必要となる液滴２４の粒径に応じて適宜選択することが望ましく、典型的には１０００ｒｐｍ〜１０万ｒｐｍ程度の回転数の遠心分離が適用できる。例えば、回転数５０００ｒｐｍの遠心分離を行うことで、粒径が１００ｎｍ以上の液滴を除去することができる。
【００６５】
次いで、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法により、カーボンナノチューブ１８，２０の表面に一様に、例えば膜厚０．１ｎｍ〜２０ｎｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜を成長し、アルミナ膜よりなる被膜２６を形成する（図５（ａ））。
【００６６】
次いで、被膜２６で覆われたカーボンナノチューブ１８，２０の間隙に充填材を充填し、充填層３０を形成する。
【００６７】
充填材は、カーボンナノチューブ１８，２０の間隙に充填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３０の形成方法についても、特に限定されるものではない。ただし、熱可塑性樹脂であってさらにはフィルム状に加工されたものを用いると、種々のメリットがある。ここでは、充填層３０の形成方法の一例として、フィルム状の熱可塑性樹脂を用いた場合を示す。
【００６８】
まず、被膜２６を形成したカーボンナノチューブ１８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２８）を載置する（図５（ｂ））。
【００６９】
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１００μｍのフィルム状に加工した熱硬化性樹脂フィルム２８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。
【００７０】
次いで、熱可塑性樹脂フィルム２８を載置した基板１０を、熱可塑性樹脂フィルム２８を形成する熱可塑性樹脂の融解温度以上の温度に加熱する。上記の熱可塑性樹脂材料を用いた場合、例えば１９５℃の温度で加熱する。必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム２８上から押圧してもよい。これにより、熱可塑性樹脂フィルム２８の熱可塑性樹脂が融解し、カーボンナノチューブ１８，２０の間隙に徐々に浸透していく。
【００７１】
熱可塑性樹脂フィルム２８をカーボンナノチューブ１８，２０の間隙に浸透させる深さは、適宜選択することができる。例えば、基板１０に達しない程度のところで熱可塑性樹脂フィルム２８の浸透を停止すれば、カーボンナノチューブ１８，２０及び熱可塑性樹脂フィルム２８を基板１０から剥離するのを容易できるというメリットがある。また、充填層３０からカーボンナノチューブ１８の端部が露出した熱伝導素子４０を形成することができ、放熱体又は発熱体に熱伝導素子４０を設置する際にカーボンナノチューブ１８を直に接触させることができ、接触熱抵抗を低減することができる。基板１０に対する熱可塑性樹脂フィルム２８の粘着性が低い場合などは、基板１０に達するまで熱可塑性樹脂フィルム２８を浸透させるようにしてもよい。
【００７２】
熱可塑性樹脂フィルム２８をカーボンナノチューブ１８，２０の間隙に浸透させる深さは、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７０μｍのカーボンナノチューブ１８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２８が基板１０に達しない程度まで浸透させることができる。熱可塑性樹脂フィルム２８の熱処理時間は、熱可塑性樹脂フィルム２８を所望の深さまで浸透させるように、カーボンナノチューブ１８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２８の膜厚等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００７３】
カーボンナノチューブ１８，２０間に充填する充填材の量は、熱可塑性樹脂フィルム２８のシート膜厚によってコントロールすることができる。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、充填材の量のコントロールが容易となる。なお、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。
【００７４】
次いで、熱可塑性樹脂フィルム２８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２８を固化する。こうして、熱可塑性樹脂フィルム２８の熱可塑性樹脂により形成され、カーボンナノチューブ１８，２０の間隙に充填された充填層３０を形成する（図６（ａ））。
【００７５】
次いで、被膜２６が形成されたカーボンナノチューブ１８，２０が埋め込まれた充填層３０を、基板１０から剥離し、本実施形態による熱伝導素子４０を完成する（図６（ｂ））。
【００７６】
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブ１８間にカーボンナノチューブ２０を導入し、更に、カーボンナノチューブ１８，２０をミストに曝して熱的に良好な接続を形成するので、熱伝導効率の高い熱伝導素子を実現することができる。
【００７７】
［第２実施形態］
第２実施形態による電子機器及びその製造方法について図８及び図９を用いて説明する。
【００７８】
図９は、本実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。図１０は、本実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図である。
【００７９】
はじめに、本実施形態による電子機器の構造について図８を用いて説明する。
【００８０】
多層配線基板などの回路基板５０上には、例えばＣＰＵなどの半導体素子５４が実装されている。半導体素子５４は、はんだバンプなどの突起状電極５２を介して回路基板５０に電気的に接続されている。
【００８１】
半導体素子５４上には、半導体素子５４を覆うように、半導体素子５４からの熱を拡散するためのヒートスプレッダ５６が形成されている。半導体素子５４とヒートスプレッダ５６との間には、第１実施形態に記載の熱伝導素子４０が形成されている。ヒートスプレッダ５６は、例えば有機シーラント５８によって回路基板５０に接着されている。
【００８２】
このように、本実施形態による電子機器では、半導体素子５４とヒートスプレッダ５６との間、すなわち発熱部と放熱部との間に、第１実施形態による熱伝導素子４０が設けられている。
【００８３】
上述のように、第１実施形態による放熱材料２２は、シートの膜厚方向に配向したカーボンナノチューブ１８を有している。また、カーボンナノチューブ１８間には、カーボンナノチューブ１８に対して熱的に良好に結合されたカーボンナノチューブ２０が形成されている。このため、第１実施形態による放熱材料２２は、面直方向の熱伝導度が極めて高いものである。
【００８４】
したがって、上記実施形態の熱伝導素子４０を、半導体素子５４とヒートスプレッダ５６との間に設けることにより、半導体素子５４から発せられた熱を効率よくヒートスプレッダ５６に伝えることができ、半導体素子５４を効果的に冷却することができる。これにより、電子機器の信頼性を向上することができる。
【００８５】
次に、本実施形態による電子機器の製造方法について、図９を用いて説明する。
【００８６】
まず、回路基板５０上に、突起状電極５２を介して半導体素子５４を実装する（図９（ａ））。
【００８７】
また、放熱部品であるヒートスプレッダ５６に、熱伝導素子４０を接着する（図９（ｂ））。熱伝導素子４０の充填層３０の材料として熱可塑性樹脂材料を用いている場合は、ヒートスプレッダ５６上に熱伝導素子４０を載置し、必要に応じて圧力を加えながら加熱・冷却することにより、熱伝導素子４０をヒートスプレッダ５６に接着することができる。
【００８８】
次いで、半導体素子５４を実装した回路基板５０上に、ヒートスプレッダ５６を固定するための有機シーラント５８を塗布した後、放熱材料２２を接着したヒートスプレッダ５６を被せる（図９（ｃ））。なお、ヒートスプレッダ５６に予め熱伝導素子４０を接着せず、半導体素子５４上に熱伝導素子４０を載置した状態で、ヒートスプレッダ５６を被せるようにしてもよい。
【００８９】
次いで、ヒートスプレッダ５８に荷重をかけた状態で熱処理を行い、熱伝導素子４０の充填層３０をリフローする。充填層３０として例えばヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を用いた熱伝導素子４０では、例えば荷重０．２５ＭＰａを加えた状態で、例えば１９５℃、１０分間の熱処理を行う。
【００９０】
この熱処理により、熱伝導素子４０の充填層３０を形成する熱可塑性樹脂が液状融解し、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５６の表面凹凸に沿って熱伝導素子４０が変形する。また、熱伝導素子４０内のカーボンナノチューブ１８は、充填層３０による拘束がゆるみ、その端部は半導体素子５４及びヒートスプレッダ５６に直に接するようになる。この際、カーボンナノチューブ１８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５４及びヒートスプレッダ５６が有する凹凸形状に追従して撓むことができる。これにより、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５６に直に接するカーボンナノチューブ１８が増加し、熱伝導素子４０と半導体素子５４及びヒートスプレッダ５６との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。また、カーボンナノチューブ１８にはカーボンナノチューブ２０が配置されているため、熱伝導素子４０と半導体素子５４及びヒートスプレッダ５６との間の接触熱抵抗を更に低減することができる。
【００９１】
このときの荷重は、熱伝導素子４０が、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５６の表面に存在する凹凸に沿って変形して十分な接触状態を形成する荷重範囲であればよい。また、熱処理の温度及び時間は、半導体素子５４とヒートスプレッダ５６との界面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１８の端部が半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に対して直に接する表面状態になる範囲を選択すればよい。
【００９２】
また、カーボンナノチューブ１８，２０の表面に均一に被膜２６を形成した熱伝導素子４０では、カーボンナノチューブ１８，２０の機械的強度が向上されているため、荷重を加えたときの圧縮耐性が向上されている。これにより、カーボンナノチューブ１８，２０が座屈して配向性を失い熱伝導性を低下するなどの、熱伝導素子４０の特性劣化を低減することができる。
【００９３】
次いで、室温まで冷却し、充填層３０の熱可塑性樹脂を固化するとともに、ヒートスプレッダ５６を有機シーラント５８によって回路基板５０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５４とヒートスプレッダ５６との間を熱伝導素子４０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、熱伝導素子４０と半導体素子５４及びヒートスプレッダ５６との間の低い接触熱抵抗を維持することができる。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、半導体素子とヒートスプレッダとの間に、第１実施形態による放熱材料を配置するので、これらの間の熱伝導度を大幅に向上することができる。これにより、半導体素子から発せられる熱の放熱効率を高めることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。
【００９５】
［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。
【００９６】
例えば、上記実施形態では、熱伝導性シートへの適用を主眼として記載したが、カーボンナノチューブが有する優れた電気伝導性を利用し、導電性シートに適用するようにしてもよい。この場合、カーボンナノチューブ２０は、導電性の向上に寄与することができる。被膜２６を形成する場合は、導電性の被膜２６を形成すればよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、炭素元素の線状構造体（炭素線状構造体）の例としてカーボンナノチューブを用いた熱伝導素子を示したが、炭素線状構造体は、カーボンナノチューブに限定されるものではない。炭素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。これら炭素線状構造体は、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。これら炭素線状構造体を用いた熱伝導素子においても適用することができる。
【００９８】
また、上記実施形態に記載した熱伝導素子及び電子機器の構造、構成材料、製造条件等は、一例を示したものにすぎず、当業者の技術常識等に応じて適宜修正や変更が可能である。
【００９９】
また、熱伝導素子の使用目的も、上記実施形態に記載のものに限定されるものではない。開示の熱伝導素子は、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、導電性シートとして利用する場合は、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。
【実施例】
【０１００】
［実施例１］
膜厚３００ｎｍのシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板上に、スパッタ法により、膜厚１ｎｍのＦｅ膜と、膜厚１ｎｍのＡｌ膜とを順次堆積し、触媒金属膜を形成した。
【０１０１】
次いで、熱ＣＶＤ法により、この触媒金属膜を触媒として、７００℃の成長温度でカーボンナノチューブ１８を成長した。このように成長したカーボンナノチューブ１８は、長さが７０μｍ、平均直径が１４ｎｍ、平均層数が５層の多層カーボンナノチューブであり、面密度がおよそ１×１０１１本・ｃｍ−２、平均空間占有率がおよそ２．５％であった。
【０１０２】
次いで、上記カーボンナノチューブ１８とは別に、レーザアブレーション法により、散布用のカーボンナノチューブ２０を成長した。このカーボンナノチューブ２０は、長さが４０μｍ、平均直径が１０μｍの多層カーボンナノチューブであり、Ｇ／Ｄレシオが４００以上であった。
【０１０３】
なお、Ｇ／Ｄレシオとは、ラマン分光によりカーボンナノチューブの質を評価する際の目安として用いられるパラメータであり、その値が大きいほど良質のカーボンナノチューブであることを示す。カーボンナノチューブ２０としては、Ｇ／Ｄレシオが２００程度以上であることが望ましい。
【０１０４】
次いで、シリコン基板に１０００Ｖの電圧を印加して正電荷に帯電した状態で、予め１０００Ｖの負電荷に帯電させておいたカーボンナノチューブ２０を散布した。
【０１０５】
次いで、ヒータにより温度を３０℃に保った無水エタノール中に超音波発生器を浸漬し、振動数３ＭＨｚ、パワー１０Ｗで振動して無水エタノールを霧化し、ミスト２２を得た。
【０１０６】
そして、無水エタノールで飽和度８０％程度までエタノール蒸気圧を高めた純窒素ガスをキャリアガスとして３Ｌ／分の流量で流し、キャリアガスとともにミスト２２を遠心分離機に送った。
【０１０７】
次いで、遠心分離機で例えば回転数５０００ｒｐｍの遠心分離を行い、ミスト２２から粒径が１００ｎｍ以上の液滴を除去した。
【０１０８】
次いで、大粒径の液滴を除去したミスト２２をキャリアガスとともに静電除去装置に送り、静電荷を除去した。
【０１０９】
次いで、静電荷を除去したミスト２２をキャリアガスとともにカーボンナノチューブ２０を導入した基板１０の表面に吹き付けた。ミスト２２の吹きつけを５秒間行った後、弱い風速の乾燥純窒素でブローして乾燥した。
【０１１０】
次いで、カーボンナノチューブ１８，２０間に、充填材としてのポリエステル樹脂を含浸させ、ポリエステル樹脂を硬化した後にシリコン基板から剥離し、シート状の熱伝導素子を得た。
【０１１１】
このようにして形成した熱伝導素子を金属ブロック間に挟んで伝熱性を測定したところ、４０［Ｗ／ｍ・Ｋ］の熱伝導度が得られた。
【０１１２】
［実施例２］
膜厚３００ｎｍのシリコン酸化膜が形成されたシリコン基板上に、スパッタ法により、膜厚１ｎｍのＦｅ膜と、膜厚１ｎｍのＡｌ膜とを順次堆積し、触媒金属膜を形成した。
【０１１３】
次いで、熱ＣＶＤ法により、この触媒金属膜を触媒として、６００℃の成長温度でカーボンナノチューブ１８を成長した。このように成長したカーボンナノチューブ１８は、長さが１２０μｍ、平均直径が１２ｎｍ、平均層数が４層の多層カーボンナノチューブであり、面密度がおよそ２×１０１１本・ｃｍ−２、平均空間占有率がおよそ１．５％であった。
【０１１４】
次いで、上記カーボンナノチューブ１８とは別に、熱ＣＶＤ法により、散布用のカーボンナノチューブ２０を成長した。このカーボンナノチューブ２０は、長さが２０μｍ、平均直径が８μｍ、平均層数が３．５層の多層カーボンナノチューブであった。
【０１１５】
次いで、シリコン基板に１０００Ｖの電圧を印加して正電荷に帯電した状態で、予め１０００Ｖの負電荷に帯電させておいたカーボンナノチューブ２０を散布した。
【０１１６】
次いで、ヒータにより温度を３０℃に保った無水エタノール中に超音波発生器を浸漬し、振動数３ＭＨｚ、パワー１０Ｗで振動して無水エタノールを霧化し、ミスト２２を得た。
【０１１７】
そして、無水エタノールで飽和度８０％程度までエタノール蒸気圧を高めた純窒素ガスをキャリアガスとして３Ｌ／分の流量で流し、キャリアガスとともにミスト２２を遠心分離機に送った。
【０１１８】
次いで、遠心分離機で例えば回転数５０００ｒｐｍの遠心分離を行い、ミスト２２から粒径が１００ｎｍ以上の液滴を除去した。
【０１１９】
次いで、大粒径の液滴を除去したミスト２２をキャリアガスとともに静電除去装置に送り、静電荷を除去した。
【０１２０】
次いで、静電荷を除去したミスト２２をキャリアガスとともにカーボンナノチューブ２０を導入した基板１０の表面に吹き付けた。その際、シリコン基板に交流電圧（１００Ｖ、０．５〜１００Ｈｚ）を印加した。ミスト２２の吹きつけを５秒間行った後、弱い風速の乾燥純窒素でブローして乾燥した。
【０１２１】
次いで、カーボンナノチューブ１８，２０間に、充填材としてのポリアミド樹脂を含浸させ、ポリアミド樹脂を硬化した後にシリコン基板から剥離し、シート状の熱伝導素子を得た。
【０１２２】
このようにして形成した熱伝導素子を金属ブロック間に挟んで伝熱性を測定したところ、３５［Ｗ／ｍ・Ｋ］の熱伝導度が得られた。
【０１２３】
［比較例１］
エタノールミストの吹きつけを行わないほかは、実施例１と同様にして、熱伝導素子を得た。このようにして形成した熱伝導素子を金属ブロック間に挟んで伝熱性を測定したところ、熱伝導度は、実施例１の場合よりも劣る２５［Ｗ／ｍ・Ｋ］であった。
【０１２４】
［比較例２］
エタノールミストの吹きつけを行わないほかは、実施例２と同様にして、熱伝導素子を得た。このようにして形成した熱伝導素子を金属ブロック間に挟んで伝熱性を測定したところ、熱伝導度は、実施例１の場合よりも劣る２５［Ｗ／ｍ・Ｋ］であった。
【０１２５】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１２６】
（付記１）  基板上に、複数の第１の炭素線状構造体を成長する工程と、
前記複数の第１の炭素線状構造体間に、複数の第２の炭素線状構造体を導入する工程と、
前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体を、前記複数の第１の炭素線状構造体間の間隔未満の粒径の液滴を含むミストに暴露する工程と、
前記液滴を蒸発させて、前記第１の炭素線状構造体と前記第２の炭素線状構造体とを結合させる工程と
を有することを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１２７】
（付記２）  付記１記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体を前記ミストに曝す工程では、前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体を、前記間隔を超える粒径の前記液滴を除去した前記ミストに暴露する
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１２８】
（付記３）  付記２記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記間隔を超える粒径の前記液滴の除去は、遠心分離により行う
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１２９】
（付記４）  付記１乃至３のいずれか１項に記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記ミストは、超音波霧化により生成する
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１３０】
（付記５）  付記１乃至４のいずれか１項に記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記液滴は、有機溶媒を含む
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１３１】
（付記６）  付記５記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記有機溶媒は、エタノールである
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１３２】
（付記７）  付記１乃至６のいずれか１項に記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記複数の第２の炭素線状構造体を導入する工程では、前記基板を第１の極性に帯電し、前記第１の極性と逆方向の第２の極性に帯電した前記複数の第２の炭素線状構造体を散布する
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１３３】
（付記８）  付記１乃至７のいずれか１項に記載の熱伝導素子の製造方法において、
前記第１の炭素線状構造体は、多層構造を有し、
前記第２の炭素線状構造体は、前記第１の炭素線状構造体よりも層数の少ない多層構造又は単層構造を有する
ことを特徴とする熱伝導素子の製造方法。
【０１３４】
（付記９）  複数の第１の炭素線状構造体と、
前記複数の第１の炭素線状構造体の間隙に配置され、前記複数の前記第１の炭素線状構造体に接続された複数の第２の炭素線状構造体と、
前記複数の第１の炭素線状構造体及び前記複数の第２の炭素線状構造体の間隙に充填された充填層とを有し、
前記第１の炭素線状構造体と前記第２の炭素線状構造体とは、それらの接続部分においてファンデルワールス力によって面で結合している
ことを特徴とする熱伝導素子。
【０１３５】
（付記１０）  付記９記載の熱伝導素子において、
前記第１の炭素線状構造体は、多層構造を有し、
前記第２の炭素線状構造体は、前記第１の炭素線状構造体よりも層数の少ない多層構造又は単層構造を有する
ことを特徴とする熱伝導素子。
【符号の説明】
【０１３６】
１０…基板
１２…シリコン基板
１４…シリコン酸化膜
１６…触媒金属膜
１６ａ…触媒金属微粒子
１８，２０…カーボンナノチューブ
２２…ミスト
２４…液滴
２６…被膜
２８…熱可塑性樹脂フィルム
３０…充填層
４０…熱伝導素子
５０…回路基板
５２…突起状電極
５４…半導体素子
５６…ヒートスプレッダ
５８…有機シーラント
【図１】
2015035470.tif 000003
【図２】
2015035470.tif 000004
【図３】
2015035470.tif 000005
【図４】
2015035470.tif 000006
【図５】
2015035470.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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