(57)【要約】  少なくとも一方の端部１４が湾曲した炭素元素の複数の線状構造体１２と、線状構造体の表面に形成され、線状構造体の他方の端部１８を覆う部分の厚さが、線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層１６とを有している。
2014196006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の端部が湾曲した炭素元素の複数の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成され、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層と
を有することを特徴とする放熱構造体。
【請求項２】
請求項１記載の放熱構造体において、
前記複数の線状構造体の前記他方の端部が湾曲している
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の放熱構造体において、
前記被覆層のうちの前記線状構造体の前記他方の端部を覆う部分の厚さは、２０ｎｍ以下である
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放熱構造体において、
前記被覆層は、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、又は、ジルコニウム酸化物を含む
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放熱構造体において、
前記線状構造体間に充填された樹脂層を更に有する
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項６】
炭素元素の複数の線状構造体を基板上に形成する工程と、
前記複数の線状構造体の先端部を湾曲させる工程と、
原子層堆積法により、前記線状構造体の表面に、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層を形成する工程と
を有することを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層を形成する工程では、一の原料ガスを供給してから他の原料ガスを供給するまでの時間を制御することにより、前記被覆層の厚さの分布を制御する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層を形成する工程の後に、荷重を加えることにより、前記複数の線状構造体の前記根元部を湾曲させる工程を更に有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層のうちの前記線状構造体の前記根元部を覆う部分の厚さは、２０ｎｍ以下である
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層は、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、又は、ジルコニウム酸化物を含む
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層を形成する工程の後に、前記線状構造体間に樹脂を充填する工程を更に有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項１２】
発熱体と、
放熱体と、
一方の端部が湾曲した炭素元素の複数の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成され、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層とを有し、前記線状構造体の前記他方の端部が湾曲した放熱構造体とを有し、
前記複数の線状構造体の湾曲した前記一方の端部の側面の一部が、前記発熱体及び前記放熱体の一方に接しており、
前記複数の線状構造体の湾曲した前記他方の端部の側面の一部が、前記発熱体及び前記放熱体の他方に接している
ことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱構造体及びその製造方法並びに電子装置に関する。
【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、これら電子部品は、半導体素子の直上に設けられた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】
この際、発熱源及びヒートスプレッダの表面には微細な凹凸が存在するため、互いをダイレクトに接触させても十分な接触面積を稼ぐことができず、接触界面が大きな熱抵抗となり、効率的に放熱を行うことができない。このため、接触熱抵抗を低減することを目的として、発熱源とヒートスプレッダとをサーマルインターフェイスマテリアル（ＴＩＭ）を介して接続することが行われている。【０００４】
この目的のもと、サーマルインターフェイスマテリアルには、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に対して広面積に接触しうる特性が求められている。【０００５】
従来、サーマルインターフェイスマテリアルとしては、放熱グリースやフェイズチェンジマテリアル（ＰＣＭ）、インジウムなどが用いられている。これらの材料が放熱材料として用いられる大きな特徴の一つは、電子機器の耐熱温度以下で流動性を有しているため、微細な凹凸に対して大きな接触面積を得ることが可能な点にある。【０００６】
しかしながら、放熱グリースやフェイズチェンジマテリアルは、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ〜５Ｗ／ｍ・Ｋと比較的低い。また、インジウムはレアメタルであることに加え、ＩＴＯ関連での大幅な需要増加により価格が高騰しており、より安価な代替材料が待望されている。【０００７】
このような背景から、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が注目されている。カーボンナノチューブは、長手方向に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。【０００８】
カーボンナノチューブを用いた放熱構造体としては、樹脂中にカーボンナノチューブを分散した放熱構造体や、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放熱構造体が提案されている。【０００９】
なお、本願発明の背景技術としては以下のようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２９５１２０号公報
【特許文献２】特開２００７−９２１３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１９９３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、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性を十分に生かし得ない場合があった。【００１２】
本発明の目的は、熱伝導性の良好な放熱構造体及びその製造方法並びにその放熱構造体を用いた電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によれば、少なくとも一方の端部が湾曲した炭素元素の複数の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成され、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層とを有することを特徴とする放熱構造体が提供される。【００１４】
本発明の他の観点によれば、炭素元素の複数の線状構造体を基板上に形成する工程と、前記複数の線状構造体の先端部を湾曲させる工程と、原子層堆積法により、前記線状構造体の表面に、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層を形成する工程とを有することを特徴とする放熱構造体の製造方法が提供される。【００１５】
本発明の更に他の観点によれば、発熱体と、放熱体と、一方の端部が湾曲した炭素元素の複数の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成され、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層とを有し、前記線状構造体の前記他方の端部が湾曲した放熱構造体とを有し、前記複数の線状構造体の湾曲した前記一方の端部の側面の一部が、前記発熱体及び前記放熱体の一方に接しており、前記複数の線状構造体の湾曲した前記他方の端部の側面の一部が、前記発熱体及び前記放熱体の他方に接していることを特徴とする電子装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
開示の放熱構造体によれば、炭素元素の線状構造体の一方の端部が湾曲しており、線状構造体の表面に形成された被覆層のうちの線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、線状構造体が塑性変形可能な厚さに設定されている。このため、線状構造体の他方の端部を湾曲させることが可能である。このため、線状構造体の一方の端部や他方の端部の側面を発熱体や放熱体に線接触で接触させることができる。しかも、線状構造体の湾曲した一方の端部や他方の端部は変形に追随しやすい。このため、発熱体や放熱体に接しない線状構造体が生ずるのを抑制することができる。従って、良好な熱伝導性を実現し得る放熱構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、一実施形態による放熱構造体の例を示す断面図である。
【図２】図２は、一実施形態による放熱構造体の他の例を示す断面図である。
【図３】図３は、一実施形態による電子装置を示す断面図である。
【図４】図４は、一実施形態による放熱構造体の製造方法の例を示す工程断面図（その１）である。
【図５】図５は、一実施形態による放熱構造体の製造方法の例を示す工程断面図（その２）である。
【図６】図６は、一実施形態による放熱構造体の製造方法の例を示す工程断面図（その３）である。
【図７】図７は、一実施形態による放熱構造体の製造方法の例を示す工程断面図（その４）である。
【図８】図８は、一実施形態による放熱構造体の製造方法の他の例を示す断面図（その１）である。
【図９】図９は、一実施形態による放熱構造体の製造方法の他の例を示す断面図（その２）である。
【図１０】図１０は、カーボンナノチューブの先端部を湾曲させた状態の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１１】図１１は、カーボンナノチューブの表面に被覆層を形成した状態の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の測定箇所Ｐ１、Ｐ２に対応する拡大した走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１３】図１３は、図１１の測定箇所Ｐ３、Ｐ４に対応する拡大した走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１４】図１４は、図１１の測定箇所Ｐ５に対応する拡大した走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１５】図１５は、カーボンナノチューブの根元部を湾曲させた状態の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１６】図１６は、待機時間の長さと座屈位置との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、一実施形態による電子装置の製造方法の例を示す工程断面図（その１である。
【図１８】図１８は、一実施形態による電子装置の製造方法の例を示す工程断面図（その２）である。
【図１９】図１９は、一実施形態による電子装置の製造方法の他の例を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
従来の熱伝導シートでは、カーボンナノチューブの端面を発熱体や放熱体に点接触で接触させる構造となっていた。
【００１９】
このため、カーボンナノチューブの端面を発熱体や放熱体に確実に接触させることは容易ではなく、発熱体や放熱体に端面が接触しないカーボンナノチューブが生じる場合があった。
【００２０】
発熱体や放熱体とカーボンナノチューブとが接触しない箇所が生じると、熱伝導性が低下し、発熱体から発せられる熱を効果的に放熱し得ない。
【００２１】
［一実施形態］
一実施形態による放熱構造体及びその製造方法並びにその放熱構造体を用いた電子装置及びその製造方法を図１乃至図１５を用いて説明する。
【００２２】
（放熱構造体）
まず、本実施形態による放熱構造体について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による放熱構造体の例を示す断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態による放熱構造体（放熱部材、放熱材料、放熱シート、熱伝導シート）１０は、炭素元素の複数の線状構造体（カーボンナノチューブ）１２を有している。複数のカーボンナノチューブ１２は、互いに間隔を空けて形成されている。
【００２４】
カーボンナノチューブ１２は、単層カーボンナノチューブであってもよいし、多層カーボンナノチューブであってもよい。ここでは、例えば多層カーボンナノチューブ１２が形成されている。
【００２５】
一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数は、特に限定されるものではないが、例えば３〜６程度である。一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数の平均は、例えば４程度である。カーボンナノチューブ１２の直径は、特に限定されるものではないが、例えば１０〜２０ｎｍ程度である。カーボンナノチューブ１２の直径の平均は、例えば１５ｎｍ程度である。カーボンナノチューブ１２の長さは、特に限定されるものではないが、例えば５０〜２００μｍ程度である。カーボンナノチューブ１２の面密度は、特に限定されるものではないが、十分な熱伝導性を得る観点からは、１×１０１０本／ｃｍ２以上であることが好ましい。ここでは、カーボンナノチューブ１２の面密度を、例えば１×１０１１本／ｃｍ２程度とする。
【００２６】
複数のカーボンナノチューブ１２の先端部１４は、湾曲している。
【００２７】
なお、カーボンナノチューブの先端部とは、カーボンナノチューブを基板上に成長した際に、基板側に位置していた部分とは反対側の部分のことである。カーボンナノチューブを基板上に成長した際に、基板側に位置していた部分は根元部と称される。
【００２８】
複数のカーボンナノチューブ１２の表面には、被覆層（被膜、コーティング）１６が形成されている。かかる被覆層１６は、複数のカーボンナノチューブ１２の表面を覆うように形成されている。カーボンナノチューブ１２の表面に被覆層１６を形成することにより、カーボンナノチューブ１２の弾性（機械的強度）を向上させることができる。被覆層１６の材料は、特に限定されるものではないが、例えば酸化物等を用いることができる。被覆層１６の材料として用いる酸化物としては、例えば、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸化物（ＴｉＯＸ）、ハフニウム酸化物（ＲｕＯＸ）、鉄酸化物（ＦｅＯＸ）、インジウム酸化物（ＩｎＯＸ）、ランタン酸化物（ＬａＯＸ）等が挙げられる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯＸ）、ニオブ酸化物（ＮｂＯＸ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯＸ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、バナジウム酸化物（ＶＯＸ）、タングステン酸化物（ＷＯＸ）等を、被覆層１６の材料として用いてもよい。また、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯＸ）等を被覆層１６の材料として用いてもよい。ここでは、アルミニウム酸化物（酸化アルミニウム、アルミナ）が、被覆層１６の材料として用いられている。被覆層１６は、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition、原子層堆積）法により形成されている。
【００２９】
被覆層１６の厚さは、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側からカーボンナノチューブ１２の根元部１８側に向かって徐々に薄くなっている。換言すれば、被覆層１６の粒径は、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側から根元部１８側に向かって徐々に小さくなっている。カーボンナノチューブ１２を覆う被覆層１６が薄い場合にはカーボンナノチューブ１２は塑性変形するが、カーボンナノチューブ１２を覆う被覆層１６の厚さを厚くしていくと、カーボンナノチューブ１２は弾性変形するようになる。カーボンナノチューブ１２の根元部１８側においては、カーボンナノチューブ１２が塑性変形可能なように、被覆層１６の厚さが薄めに設定されている。一方、カーボンナノチューブ１２の根元部１８近傍を除く部分においては、カーボンナノチューブ１２の機械的強度を十分に確保できるように、被覆層１６の厚さが厚めに設定されている。カーボンナノチューブ１２の根元部１８近傍を除く部分においては、カーボンナノチューブ１２は弾性変形し得る。
【００３０】
カーボンナノチューブ１２を覆う被覆層１６の厚さ（粒径）を徐々に大きくしていったときにカーボンナノチューブ１２が塑性変形しなくなるときの被覆層１６の厚さ（粒径）を、ここでは、臨界厚さ（臨界粒径）と称する。カーボンナノチューブ１２を覆う被覆層１６の厚さが臨界厚さより厚い部分においては、カーボンナノチューブ１２は弾性変形する。カーボンナノチューブ１２を覆う被覆層１６の厚さが臨界厚さより薄い部分においては、カーボンナノチューブ１２は塑性変形する。かかる臨界厚さは、被覆層１６の膜質等にも依存するため、必ずしも一定ではないが、被覆層１６の厚さ（粒径）が２０ｎｍ以下であれば、カーボンナノチューブ１２は塑性変形する場合が多い。従って、カーボンナノチューブ１２の根元部１８における被覆層１６の厚さ（粒径）を、例えば２０ｎｍ以下に設定する。ここでは、カーボンナノチューブ１２の根元部１８における被覆層１６の厚さ（粒径）を例えば１９．６ｎｍ程度とする。一方、カーボンナノチューブ１２の先端部１４における被覆層１６の厚さ（粒径）を例えば３７ｎｍ程度とする。
【００３１】
カーボンナノチューブ１２の先端部１４と根元部１８との間の中間部分は、並行するように配向している。より具体的には、カーボンナノチューブ１２の先端部１４と根元部１８との間の中間部分は、垂直方向に配向している。
【００３２】
複数のカーボンナノチューブ１２の根元部１８は、上述したように塑性変形可能である。このため、後述するように、カーボンナノチューブ１２の根元側は、アセンブリ時等において湾曲し得る。
【００３３】
本実施形態において、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側を湾曲させ、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側を塑性変形可能としているのは、以下のような理由によるものである。
【００３４】
即ち、従来は、カーボンナノチューブの両端を発熱体や放熱体に点接触で接触させていた。発熱体や放熱体の表面にはラフネスが存在するため、カーボンナノチューブの先端部や根元部を発熱体や放熱体に確実に接触させることは容易ではない。また、点接触による接続は、温度変化等による発熱体や放熱体の変形に追随し得ない。
【００３５】
発熱体や放熱体の表面のラフネスに放熱構造体を追随させるべく、発熱体と放熱体との間に放熱構造体を挟み込んだ後に、加熱しながら押圧することも行われる。この場合には、放熱構造体が変形し、カーボンナノチューブの端部の高さ位置にばらつきが生じる場合がある。カーボンナノチューブの端部の高さ位置にばらつきが生じると、複数のカーボンナノチューブのうちの一部のカーボンナノチューブしか発熱体や放熱体に接し得なくなる。発熱体や放熱体とカーボンナノチューブとが接しない箇所においては、熱が伝達されにくい。
【００３６】
このように、従来の放熱構造体では、必ずしも十分に良好な熱伝導性が得られない場合があった。
【００３７】
これに対し、カーボンナノチューブ１２の先端部１４や根元部１８を湾曲させれば、カーボンナノチューブ１２の先端部１４や根元部１８の側面が発熱体や放熱体に線接触で接触し得る。しかも、カーボンナノチューブ１２の湾曲した先端部１４や根元部１８は変形に追随しやすい。このため、本実施形態では、発熱体や放熱体に接しないカーボンナノチューブ１２が生ずるのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、熱伝導性の良好な放熱構造体を得ることが可能となる。
【００３８】
このような理由により、本実施形態では、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側を湾曲させるとともに、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側を湾曲可能としている。
【００３９】
複数のカーボンナノチューブ１２間を充填するように、充填層（樹脂層）２０が形成されている。カーボンナノチューブ１２の先端部１４側は、充填層２０に埋め込まれた状態となっている。一方、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側は、充填層２０から露出した状態になっている。充填層２０の材料としては、例えば熱可塑性樹脂が用いられている。充填層２０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。充填層２０の材料としては、例えば、以下に示すような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。ここでは、充填層２０の材料として、例えばヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」が用いられている。
【００４０】
充填層２０の融解温度は、放熱構造体１０が取り付けられる発熱体２４（図３参照）の稼働時の発熱温度の上限値より高いことが好ましい。また、充填層２０の融解温度は、放熱構造体１０、発熱体２４及び放熱体２８（図３参照）を回路基板２２（図３参照）上に取り付けた後、即ち、アセンブリ後において行われる熱処理の温度より高いことが好ましい。アセンブリ後において充填層２０が溶解すると、放熱構造体１０が変形し、カーボンナノチューブ１２の配向性が損なわれ、ひいては、熱伝導性の低下を招く虞があるためである。
【００４１】
こうして、本実施形態による放熱構造体１０が形成されている。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブ１２の先端部１４が湾曲している。そして、カーボンナノチューブ１２の表面に形成された被覆層１６のうちのカーボンナノチューブ１２の根元部１８を覆う部分の厚さが、カーボンナノチューブ１２が塑性変形可能な厚さに設定されている。このため、カーボンナノチューブ１２の根元部１８を湾曲させることが可能である。このため、カーボンナノチューブ１２の先端部１４や根元部１８の側面を発熱体や放熱体に線接触で接触させることができる。しかも、カーボンナノチューブ１２の湾曲した先端部１４や根元部１８は変形に追随しやすい。このため、本実施形態によれば、発熱体や放熱体に接しないカーボンナノチューブ１２が生ずるのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、良好な熱伝導性を実現し得る放熱構造体を提供することができる
なお、上記では、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が充填層２０から露出した状態になっている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
【００４３】
例えば、図２に示すように、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が湾曲した状態で充填層２０中に埋め込まれていてもよい。
【００４４】
図２は、本実施形態による放熱構造体の他の例を示す断面図である。
【００４５】
図２に示すように、複数のカーボンナノチューブ１２の根元側１８が湾曲した状態で充填層２０に埋め込まれている。カーボンナノチューブ１２の根元側１８は、カーボンナノチューブ１２の表面に被覆層１６を形成した後において湾曲されたものである。
【００４６】
このように、カーボンナノチューブ１２の先端部１４と根元部１８の両方が湾曲した状態で、充填層２０中にカーボンナノチューブ１２が埋め込まれていてもよい。
【００４７】
（電子装置）
次に、本実施形態による放熱構造体を用いた電子装置について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態による電子装置を示す断面図である。
【００４８】
図３に示すように、多層配線基板などの回路基板２２には、例えばＣＰＵなどの半導体素子（半導体チップ）２４が実装されている。半導体素子２４は、はんだバンプ２６等を介して回路基板２２に電気的に接続されている。
【００４９】
半導体素子２４からの熱を拡散するためのヒートスプレッダ２８が半導体素子２４を覆うように形成されている。半導体素子２４とヒートスプレッダ２８との間には、上述した本実施形態による放熱構造体１０が配されている。ヒートスプレッダ２８は、例えば有機シーラント３０等により回路基板２２に接着されている。
【００５０】
このように、本実施形態による電子装置では、半導体素子２４とヒートスプレッダ２８との間、すなわち発熱体（発熱部）１２４と放熱体（放熱部）２８との間に、本実施形態による放熱構造体１０が設けられている。
【００５１】
カーボンナノチューブ１２の湾曲した先端部１４の側面の一部が、例えば放熱体２８に接している。
【００５２】
カーボンナノチューブ１２の湾曲した根元部１８の側面の一部が、例えば発熱体２４に接している。
【００５３】
なお、カーボンナノチューブ１２の湾曲した先端部１４の側面の一部が、発熱体２４に接していてもよい。また、カーボンナノチューブ１２の湾曲した根元部１８の側面の一部が、放熱体２８に接していてもよい。
【００５４】
こうして、本実施形態による電子装置３２が形成されている。
【００５５】
（放熱構造体の製造方法）
次に、本実施形態による放熱構造体の製造方法について図４乃至図７を用いて説明する。図４乃至図７は、本実施形態による放熱構造体の製造方法の例を示す工程断面図である。
【００５６】
まず、図４（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ１２を成長するための土台となる基板（基材、基体）３４を用意する。基板３４としては、例えばシリコン基板を用いる。
【００５７】
なお、基板３４はシリコン基板に限定されるものではない。基板３４として、例えば、アルミナ基板、サファイア基板、ＭｇＯ基板、ガラス基板等を用いてもよい。
【００５８】
次に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法又は熱酸化法により、シリコン基板３４の表面に、膜厚３００ｎｍ程度のシリコン酸化膜（図示せず）を形成する。
【００５９】
次に、シリコン酸化膜上に下地膜（図示せず）を形成する。下地膜は、後述する触媒金属膜（図示せず）の下地となるものである。下地膜の材料としては、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉＸ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。また、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯＸ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を、下地膜の材料として用いてもよい。また、これらの材料のうちのいずれかを含む合金を、下地膜の材料として用いてもよい。ここでは、下地膜の材料として、例えばアルミニウムを用いる。
【００６０】
次に、例えばスパッタリング法により、触媒金属膜（図示せず）を形成する。触媒金属膜は、基板３４上にカーボンナノチューブ１２を成長する際の触媒となるものである。触媒金属膜の材料としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、金、銀、白金、又は、これらのうちのいずれかを含む合金を用いることができる。ここでは、触媒金属膜の材料として、例えば鉄を用いる。
【００６１】
下地膜（図示せず）の材料としてアルミニウムを用い、触媒金属膜の材料として鉄を用いた場合には、アルミニウム膜と鉄膜との積層構造が基板３４上に形成される。この場合、アルミニウムの下地膜の膜厚は、例えば１０ｎｍ程度とし、鉄の触媒金属膜の膜厚は、例えば２．５ｎｍ程度とする。
【００６２】
下地膜の材料として窒化チタンを用い、触媒金属膜の材料としてコバルトを用いた場合には、窒化チタン膜とコバルト膜との積層構造が基板３４上に形成される。この場合、窒化チタンの下地膜の膜厚は、例えば５ｎｍ程度とし、コバルトの触媒金属膜の膜厚は、例えば２．５ｎｍ程度とする。
【００６３】
また、カーボンナノチューブを成長する際に用いる触媒は、金属膜に限定されるものではなく、金属微粒子であってもよい。触媒として金属微粒子を用いる場合には、例えば、微分型静電分級器（ＤＭＡ：differential mobility analyzer）等を用いて、金属微粒子のサイズを制御することが好ましい。金属微粒子の材料としては、上述した触媒金属膜の材料と同様の材料を適宜用いることができる。
【００６４】
下地膜の材料として窒化チタンを用い、金属微粒子の触媒の材料としてコバルトを用いた場合、窒化チタンの下地膜上にコバルトの金属微粒子が存在する構造が基板３４上に形成される。この場合、窒化チタンの膜厚は例えば５ｎｍ程度とし、コバルトの金属微粒子の平均粒径は例えば３．８ｎｍ程度とする。
【００６５】
次に、例えばホットフィラメントＣＶＤ（Hot Filament Chemical Vapor Deposition）法により、触媒が形成された基板３４上にカーボンナノチューブ１２を成長する。カーボンナノチューブ１２の成長条件は、例えば以下の通りとする。原料ガスとしては、例えば、アセチレンガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いる。アセチレンガスとアルゴンガスとの分圧比は、例えば１：９程度とする。成長室内における総ガス圧は、例えば１ｋＰａ程度とする。ホットフィラメントの温度は、例えば１０００℃程度とする。このような条件でカーボンナノチューブ１２を成長すると、カーボンナノチューブ１２の成長レートは、例えば４μｍ／ｍｉｎ程度となる。カーボンナノチューブ１２の長さは、例えば８０μｍ程度とする。カーボンナノチューブ１２の長さは、例えば成長時間を適宜調整することにより制御し得る。一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数は、例えば３〜６程度とする。一本の多層カーボンナノチューブ１２に含まれるカーボンナノチューブの層数の平均は、例えば４程度とする。カーボンナノチューブ１２の直径は、例えば４〜８ｎｍ程度とする。カーボンナノチューブ１２の直径の平均は、例えば６ｎｍ程度とする。カーボンナノチューブ１２の面密度は、特に限定されるものではないが、十分な放熱性を得る観点からは、１×１０１０本／ｃｍ２以上であることが好ましい。上記のような条件で成長すると、カーボンナノチューブ１２の面密度は、例えば１×１０１１本／ｃｍ２程度となる。
【００６６】
なお、カーボンナノチューブ１２の成長方法は、ホットフィラメントＣＶＤ法に限定されるものではない。例えば、熱ＣＶＤ法やリモートプラズマＣＶＤ法等によりカーボンナノチューブ１２を成長することも可能である。
【００６７】
また、成長するカーボンナノチューブ１２は、単層カーボンナノチューブであってもよい。
【００６８】
また、カーボンナノチューブ１２を成長する際に用いる原料は、アセチレンに限定されるものではない。例えば、メタンガス、エチレンガス等の炭化水素類を原料として用いて、カーボンナノチューブ１２を成長してもよい。また、エタノール、メタノール等のアルコール類を原料として用いて、カーボンナノチューブ１２を成長してもよい。
【００６９】
次に、図４（ｂ）に示すように、複数のカーボンナノチューブ１２を加圧する、即ち、荷重を加えることにより、カーボンナノチューブ１２の先端部１４を湾曲させる。具体的には、平坦な構造物３５をカーボンナノチューブ１２の先端部１４に当接し、構造物３５用いてカーボンナノチューブ１２に荷重を加える。構造物３５の材料としては、例えばシリコン基板等を用いる。荷重は、例えば０．１２５ＭＰａ〜０．２５ＭＰａ程度とすることが好ましい。こうして、カーボンナノチューブ１２の先端部１４が塑性変形し、先端部１４が湾曲したカーボンナノチューブ１２が得られる。
【００７０】
次に、図５（ａ）に示すように、例えばＡＬＤ法により、被覆層１６を形成する。ＡＬＤ法は、堆積すべき層の原料となる複数種の反応ガスを基板上に交互に供給し、１原子層単位又は１分子層単位で基板上に吸着させ、基板表面での化学反応により堆積を行うものである。ＡＬＤ法により被覆層１６を形成する際には、例えば原子層堆積装置（ＡＬＤ装置）が用いられる。原子層堆積装置としては、例えば、ケンブリッジ・ナノテク社製のＳａｖａｎｎａｈ  １００、Ｓａｖａｎｎａｈ  ２００等を用いることができる。
【００７１】
被覆層１６は、複数のカーボンナノチューブ１２の表面を覆うように形成される。被覆層１６の材料は、特に限定されるものではないが、例えば酸化物等を用いることができる。被覆層１６の材料として用いる酸化物としては、例えば、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸化物（ＴｉＯＸ）、ハフニウム酸化物（ＲｕＯＸ）、鉄酸化物（ＦｅＯＸ）、インジウム酸化物（ＩｎＯＸ）、ランタン酸化物（ＬａＯＸ）等が挙げられる。また、モリブデン酸化物（ＭｏＯＸ）、ニオブ酸化物（ＮｂＯＸ）、ニッケル酸化物（ＮｉＯ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯＸ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、バナジウム酸化物（ＶＯＸ）、タングステン酸化物（ＷＯＸ）等を、被覆層１６の材料として用いてもよい。また、イットリウム酸化物（ＹＯＸ）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯＸ）等を被覆層１６の材料として用いてもよい。ここでは、例えばアルミニウム酸化物の被覆層１６を形成する。
【００７２】
本実施形態では、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側から根元部１８側に向かって徐々に厚さが薄くなるように被覆層１６を形成する。換言すれば、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側から根元部１８側に向かって粒径が徐々に小さくなるように被覆層１６を形成する。図５（ｂ）は、被覆層１６の粒径が徐々に小さくなっていることを概念的に示したものである。
【００７３】
上述したように、カーボンナノチューブ１２を覆う被覆層１６の厚さが臨界厚さより薄い場合には、カーボンナノチューブは塑性変形するが、カーボンナノチューブ１２を覆う被覆層１６が臨界厚さより厚くなるとカーボンナノチューブ１２は弾性変形する。カーボンナノチューブ１２の表面に被覆層１６を形成した後において、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側を湾曲させることができるよう、カーボンナノチューブ１２の根元部１８の被覆層１６の厚さは臨界厚さより薄く設定される。上述したように、臨界厚さは、被覆層１６の膜質等にも影響されるため、必ずしも一定ではないが、被覆層１６の厚さ（粒径）が２０ｎｍ以下であれば、カーボンナノチューブ１２は塑性変形する場合が多い。ここでは、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側における被覆層１６の厚さ（粒径）を、例えば１９．６ｎｍ程度とする。一方、カーボンナノチューブ１２の先端部１４における被覆層１６の厚さ（粒径）を、例えば３７ｎｍ程度とする。
【００７４】
ＡＬＤ法による被覆層１６の堆積条件は、例えば以下の通りとする。反応室（チャンバ）内の温度は、例えば２００℃とする。原料ガス（プリカーサ）としては、ＴＭＡ（Trimethylaluminium）ガスとＨ２Ｏガスとを用いる。パージガスとしては、例えば不活性ガスを用いる。かかる不活性ガスとしては、例えばＮ２ガスを用いる。Ｎ２ガスの流量は、例えば２０ｓｃｃｍ程度とする。パージガスは、被覆層１６の堆積が開始される前から被覆層１６の堆積が完了するまでの間、流し続ける。被覆層１６を堆積する際には、ＴＭＡガスとＨ２Ｏガスとを交互にチャンバ内に供給する。より具体的には、ＴＭＡガスを時間ｔ１だけ供給し、この後、時間ｔ２だけ待機し、この後、Ｈ２Ｏガスを時間ｔ３だけ供給し、この後、時間ｔ４だけ待機することを１サイクルとする。ＴＭＡガスの１秒間当たりの供給量は例えば２０ｓｃｃｍとし、供給時間ｔ１は例えば０．０１〜１秒程度とする。待機時間ｔ２は、例えば１〜３０秒程度とする。ここでは、待機時間ｔ２を例えば８秒程度とする。Ｈ２Ｏガスの１秒間当たりの供給量は例えば２０ｓｃｃｍとし、供給時間ｔ３は例えば０．０１〜１秒程度とする。待機時間ｔ４は、例えば１〜３０秒程度とする。ここでは、待機時間４を例えば８秒程度とする。このサイクルを例えば２００サイクル程度行うことにより、被覆層１６を形成する。
【００７５】
本実施形態では、被覆層１６の堆積を行う際に、ストップバルブ（図示せず）の開閉は行わない。ストップバルブとは、チャンバ内から外部へのガスの排気を停止するためのバルブである。
【００７６】
本実施形態において、被覆層１６の堆積を行う際にストップバルブの開閉は行わないのは、以下のような理由によるものである。
【００７７】
即ち、被覆層の堆積を行う際にストップバルブの開閉を行う手法としては、例えば以下のような手法が考えられる。即ち、まず、ＴＭＡガスを供給する前にストップバルブを閉じ、この後、チャンバ内にＴＭＡガスを供給し、この後、所定時間だけ待機する。次に、ストップバルブを開き、所定時間だけ待機することにより、ＴＭＡガスをパージする。次に、Ｈ２Ｏガスを供給する前にストップバルブを閉じ、この後、チャンバ内にＨ２Ｏガスを供給し、この後、所定時間だけ待機する。次に、ストップバルブを開き、所定時間だけ待機することにより、Ｈ２Ｏガスをパージする。このサイクルを繰り返し行うことにより、被覆層を堆積する。
【００７８】
このように原料ガスの供給を行う前にストップバルブを閉じ、原料ガスの供給を行った後にある程度の時間待機するようにした場合には、カーボンナノチューブ１２の先端部１４のみならず根元部１８にも原料ガスが十分に到達する。この場合には、カーボンナノチューブ１２の先端部１４のみならず根元部１８においても被覆層１６の厚さ（粒径）が十分に大きくなる。カーボンナノチューブ１２の根元部１８において被覆層１６の厚さが臨界厚さより大きくなった場合には、カーボンナノチューブ１２の根元部１８は、塑性変形し得ず、湾曲させることが困難となる。
【００７９】
これに対し、本実施形態のように、被覆層１６の堆積を行う際にストップバルブの開閉を行わない場合には、カーボンナノチューブ１２の根元部１８には原料ガスが到達しにくい。このため、カーボンナノチューブ１２の先端部１４から根元部１８に向かって厚さ（粒径）が薄くなるような被覆層１６を形成することが可能である。
【００８０】
このような理由により、本実施形態では、被覆層１６を堆積する際にストップバルブの開閉を行わない。
【００８１】
被覆層１６の厚さの分布は、待機時間ｔ２、ｔ４を適宜調整することにより、調整しうる。
【００８２】
即ち、待機時間ｔ２を短くすると、ＴＭＡガスがカーボンナノチューブの根元部に向かってあまり進行しない状態でＨ２Ｏガスが供給される。また、待機時間ｔ４を短くすると、Ｈ２Ｏガスがカーボンナノチューブの根元部に向かってあまり進行しない状態でＴＭＡガスが供給される。この場合には、カーボンナノチューブ１２の根元部１８に被覆層１６が形成されにくくなるため、カーボンナノチューブ１２の根元部１８における被覆層１６の厚さは薄くなる。
【００８３】
一方、待機時間ｔ２を長くすると、ＴＭＡガスがカーボンナノチューブの根元部にある程度進行した状態でＨ２Ｏガスが供給される。また、待機時間ｔ４を長くすると、Ｈ２Ｏガスがカーボンナノチューブの根元部に向かってある程度進行した状態でＴＭＡガスが供給される。この場合には、カーボンナノチューブ１２の根元部１８にも被覆層１６が形成されやすくなるため、カーボンナノチューブ１２の根元部１８における被覆層１６の厚さは厚くなる。
【００８４】
従って、待機時間ｔ２、ｔ４を適宜制御することにより、被覆層１６の厚さの分布を制御することができる。換言すれば、待機時間ｔ２、ｔ４を適宜制御することにより、被覆層１６の厚さが臨界厚さとなる位置を制御することができる。
【００８５】
次に、図６（ａ）に示すように、先端部１４が湾曲し、被覆層１６が形成された複数のカーボンナノチューブ１２が形成された基板２８の上方に、フィルム状の熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂フィルム）２０を載置する。熱可塑性樹脂フィルム２０は、充填層となるものである。熱可塑性樹脂フィルム２０の厚さは、例えば１００μｍ程度とする。
【００８６】
熱可塑性樹脂フィルム２０の材料としては、例えば、上述したようなホットメルト樹脂を用いることができる。ここでは、熱可塑性樹脂フィルム２０の材料として、例えばヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を用いる。「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」の溶解温度は１３５〜１４５℃程度である。また、「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」の融解時における粘度は、２２５℃において５．５〜８．５Ｐａ・ｓ程度である。
【００８７】
次に、熱可塑性樹脂フィルム２０が載置された基板３４を、熱可塑性樹脂フィルム２０の融解温度以上の温度に加熱する。必要に応じて、熱可塑性樹脂フィルム２０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２０が融解し、カーボンナノチューブ１２の束内に徐々に浸透していく（図６（ｂ）参照）。熱可塑性樹脂フィルム２０の浸透は、カーボンナノチューブ１２の根元部１８に達する前に停止する。熱可塑性樹脂フィルム２０の下面とカーボンナノチューブ１２の根元部１８の下面との間の距離は、例えば５０μｍ程度とする。熱可塑性樹脂フィルム２０をカーボンナノチューブ１２の束に浸透させる深さは、熱処理温度や熱処理時間によって制御することができる。ここでは、例えば、熱処理温度を例えば１９５℃程度とし、熱処理時間を例えば５分程度とする。こうして、カーボンナノチューブ１２の束のうちの根元部１８を除く部分が熱可塑性樹脂の充填層（樹脂層）２０により充填された状態となる。なお、カーボンナノチューブ１２の一部を充填層２０により充填するのは、カーボンナノチューブ１２を基板３４から容易に剥離することを可能とするためである。
【００８８】
次に、例えば室温まで冷却することにより、熱可塑性樹脂フィルム２０を固化する。
【００８９】
次に、図７（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ１２を充填層２０とともに基板３４から剥離する。
【００９０】
こうして、湾曲した先端部１４側が充填層２０に埋め込まれ、塑性変形可能な根元部１８側が充填層２０から露出した複数のカーボンナノチューブ１２を含む放熱構造体１０が得られる（図７（ｂ）参照）。
【００９１】
こうして、本実施形態による放熱構造体１０が製造される。
【００９２】
なお、上記では、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が充填層２０から露出した状態の放熱構造体１０を示したが、これに限定されるものではない。
【００９３】
例えば、図２を用いて上述したように、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側を湾曲した状態で、カーボンナノチューブ１２を充填層２０に埋め込んでもよい。
【００９４】
図８及び図９は、本実施形態による放熱構造体の製造方法の他の例を示す断面図である。
【００９５】
まず、図４乃至図７を用いて上述した放熱構造体の製造方法により、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が充填層２０から露出した状態の放熱構造体１０を得る（図７（ｂ）参照）。
【００９６】
次に、図８（ａ）に示すように、台座（基体、支持基板）３６上に放熱構造体１０を載置する。この際、充填層２０から露出したカーボンナノチューブ１２の根元部１８が台座３６に接するように、放熱構造体１０を台座３６上に載置する。構造物３６の材料としては、例えばテフロン（登録商標）等を用いることができる。
【００９７】
次に、図８（ｂ）に示すように、放熱構造体１０に荷重を加えることにより、カーボンナノチューブ１２の根元部１８を湾曲させる。具体的には、平坦な構造物３８を放熱構造体１０の上面に当接し、構造物３８によりカーボンナノチューブ１２に荷重を加える。構造物３８の材料としては、例えばテフロン（登録商標）等を用いることができる。荷重は、例えば０．５ＭＰａ〜１．５ＭＰａ程度とすることが好ましい。こうして、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が塑性変形し、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が湾曲した状態となる。
【００９８】
次に、台座３６上に載置された放熱構造体１０を、充填層２０の融解温度以上に加熱する。必要に応じて、構造物３８により充填層２０に荷重を加えてもよい。これにより、充填層２０が融解し、カーボンナノチューブ１２の束内に徐々に浸透していく（図９（ａ）参照）。カーボンナノチューブ１２の根元部１８の底面まで充填層２０の浸透が達した段階で加熱を終了する。熱処理温度は、例えば２２５℃程度とする。熱処理時間は、例えば３０分程度とする。こうして、カーボンナノチューブ１２の先端部１４のみならず根元部１８までもが充填層２０により埋め込まれた状態となる。
【００９９】
次に、例えば室温まで冷却することにより、充填層２０を固化する。
【０１００】
次に、構造物３８を放熱構造体１０上から取り外すとともに、放熱構造体１０を台座３６上から取り外す。
【０１０１】
こうして、カーボンナノチューブ１２の先端部１４のみならず根元部１８までもが湾曲した状態で充填層２０に埋め込まれた放熱構造体１０が得られる（図９（ｂ）参照）。
【０１０２】
このように、カーボンナノチューブ１２の先端部１４のみならず根元部１８までをも湾曲した状態で充填層２０に埋め込んでもよい。
【０１０３】
（評価結果）
次に、本実施形態による放熱構造体の評価結果について説明する。
【０１０４】
図１０は、カーボンナノチューブの先端部を湾曲させた状態の走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）写真を示す図である。図１０は、図４（ｂ）に示すカーボンナノチューブの先端部を湾曲させる工程が完了し、構造物３５を取り外した状態に対応している。
【０１０５】
図１０から分かるように、カーボンナノチューブ１２の先端部１４が十分に湾曲している。
【０１０６】
図１１は、カーボンナノチューブの表面に被覆層を形成した状態のＳＥＭ写真を示す図である。図１２（ａ）は、図１１の測定箇所Ｐ１に対応する拡大したＳＥＭ写真を示す図である。図１２（ｂ）は、図１１の測定箇所Ｐ２に対応する拡大したＳＥＭ写真を示す図である。図１３（ａ）は、図１１の測定箇所Ｐ３に対応する拡大したＳＥＭ写真を示す図である。図１３（ｂ）は、図１１の測定箇所Ｐ４に対応する拡大したＳＥＭ写真を示す図である。図１４は、図１１の測定箇所Ｐ５に対応する拡大したＳＥＭ写真を示す図である。なお、図１１乃至図１４の測定を行う際には、カーボンナノチューブ１２の先端部１４は湾曲させなかった。
【０１０７】
測定箇所Ｐ１における被覆層１６の粒径（図１２（ａ）参照）は、３６．６ｎｍであった。
【０１０８】
測定箇所Ｐ２における被覆層１６の粒径（図１２（ｂ）参照）は、３７．０ｎｍであった。
【０１０９】
測定箇所Ｐ３における被覆層１６の粒径（図１３（ａ）参照）は、３２．６ｎｍであった。
【０１１０】
測定箇所Ｐ４における被覆層１６の粒径（図１３（ｂ）参照）は、２７．６ｎｍであった。
【０１１１】
測定箇所Ｐ５における被覆層１６の粒径（図１４参照）は、１９．６ｎｍであった。
【０１１２】
図１５は、カーボンナノチューブの根元部を湾曲させた状態のＳＥＭ写真を示す図である。
【０１１３】
図１５から分かるように、カーボンナノチューブ１２の根元部１８において湾曲が生じている。
【０１１４】
図１６は、待機時間ｔ２、ｔ４の長さと座屈位置との関係を示すグラフである。図１６における横軸は、待機時間ｔ２、ｔ４を示している。図１６における縦軸は、カーボンナノチューブ１２の先端からカーボンナノチューブ１２の座屈位置（湾曲位置）までの距離である。評価に用いたカーボンナノチューブ１２の長さは、８３μｍとした。
【０１１５】
図１６から分かるように、待機時間ｔ２、ｔ４が短くなるほど、カーボンナノチューブ１２の先端部１４に近い箇所でカーボンナノチューブ１２の座屈（湾曲）が生ずる傾向があることが分かる。
【０１１６】
従って、待機時間ｔ２，ｔ４を適宜設定することにより、座屈位置を適宜制御することが可能であることが分かる。
【０１１７】
（電子装置の製造方法）
次に、本実施形態による電子装置の製造方法について図１７及び図１８を用いて説明する。図１７及び図１８は、本実施形態による電子装置の製造方法の例を示す工程断面図である。
【０１１８】
まず、図１７（ａ）に示すように、回路基板２２上に半導体素子２４を実装する。半導体素子２４は、例えば半田バンプ２６等を用いて回路基板２２に接続される。
【０１１９】
次に、図１７（ｂ）に示すように、回路基板２２上に実装された半導体素子２４上に、図１を用いて上述した本実施形態による放熱構造体１０を配し、更に、ヒートスプレッダ２８を被せる。この際、例えば、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側を半導体素子２４側に位置させ、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側をヒートスプレッダ２８側に位置させる。回路基板２２上には、ヒートスプレッダ２８を固定するための有機シーラント３０等を塗布しておく。
【０１２０】
次に、図１８（ａ）に示すように、ヒートスプレッダ２８に荷重を加える。これにより、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が塑性変形し、湾曲する。荷重は、例えば０．５ＭＰａ〜１．５ＭＰａ程度とする。
【０１２１】
次に、充填層２０の融解温度より高い温度で熱処理を行う。温度の上昇に伴って、充填層２０によるカーボンナノチューブ１２の拘束が緩み、放熱構造体１０内のカーボンナノチューブ１２の両端部１４，１８の側面の一部が半導体素子２４やヒートスプレッダ２８にそれぞれ十分に線接触する状態となる（図１８（ｂ）参照）。熱処理温度は、例えば２２５℃とする。熱処理時間は、例えば３０分程度とする。
【０１２２】
次に、室温まで冷却することにより、充填層２０を固化するとともに、ヒートスプレッダ２８を有機シーラント３０により回路基板２２上に固定する。この際、充填層２０の接着性が発現し、半導体素子２４とヒートスプレッダ２８とが放熱構造体１０により接着固定される。室温に冷却した後も、半導体素子２４やヒートスプレッダ２８と放熱構造体１０との間で低い熱抵抗が維持される。
【０１２３】
こうして、本実施形態による電子装置３２が製造される。
【０１２４】
なお、ここでは、カーボンナノチューブ１２の根元部１８が充填層２０から露出した状態の放熱構造体１０を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カーボンナノチューブ１２の両端部１４，１８が充填層２０に埋め込まれた図２に示すような放熱構造体１０を用いてもよい。
【０１２５】
図１９は、本実施形態による電子装置の製造方法の他の例を示す工程断面図である。
【０１２６】
まず、図１９（ａ）に示すように、回路基板２２上に実装された半導体素子２４上に、図２を用いて上述した本実施形態による放熱構造体１０を配し、更に、ヒートスプレッダ２８を被せる。この際、例えば、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側を半導体素子２４側に位置させ、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側をヒートスプレッダ２８側に位置させる。回路基板２２上には、ヒートスプレッダ２８を固定するための有機シーラント３０等を塗布しておく。
【０１２７】
次に、図１９（ｂ）に示すように、ヒートスプレッダ２８に荷重を加えながら、充填層２０の融解温度より高い温度で熱処理を行う。温度の上昇に伴って、充填層２０によるカーボンナノチューブ１２の拘束が緩み、放熱構造体１０内のカーボンナノチューブ１２の両端部１４，１８の側面の一部が半導体素子２４やヒートスプレッダ２８にそれぞれ十分に線接触する状態となる。熱処理温度は、例えば２２５℃程度とする。熱処理時間は、例えば３０分程度とする。
【０１２８】
次に、室温まで冷却することにより、充填層２０を固化するとともに、ヒートスプレッダ２８を有機シーラント３０により回路基板２２上に固定する。この際、充填層２０の接着性が発現し、半導体素子２４とヒートスプレッダ２８とが放熱構造体１０により接着固定される。室温に冷却した後も、半導体素子２４やヒートスプレッダ２８と放熱構造体１０との間で低い熱抵抗が維持される。
【０１２９】
このように、カーボンナノチューブ１２の両端部１４，１８が充填層２０に埋め込まれた図２に示すような放熱構造体１０を用いてもよい。
【０１３０】
このように本実施形態によれば、カーボンナノチューブ１２の先端部１４や根元部１８を湾曲した状態で発熱体２４や放熱体２８に接触させることができる。このため、熱伝導性の良好な電子装置を製造することができる。
【０１３１】
［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。
【０１３２】
例えば、上記実施形態による電子装置の製造方法では、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側が半導体素子２４に接し、カーボンナノチューブ１２の先端部１４側がヒートスプレッダ２８に接する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。カーボンナノチューブ１２の先端部１４側が半導体素子２４に接し、カーボンナノチューブ１２の根元部１８側がヒートスプレッダ２８に接してもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１０…放熱構造体
１２…カーボンナノチューブ
１４…先端部
１６…根元部
１８…被覆層
２０…充填層、熱可塑性樹脂フィルム
２２…回路基板
２４…半導体素子
２６…半田バンプ
２８…ヒートスプレッダ
３０…有機シーラント
３２…電子装置
３４…基板
３５…構造物
３６…台座
３８…構造物
【図１】
2014196006.tif 000003
【図２】
2014196006.tif 000004
【図３】
2014196006.tif 000005
【図４】
2014196006.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2014196006.tif 000009
【図８】
2014196006.tif 000010
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月28日(2015.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の端部が湾曲した炭素元素の複数の線状構造体と、
前記線状構造体の表面に形成され、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層と
を有することを特徴とする放熱構造体。
【請求項２】
請求項１記載の放熱構造体において、
前記複数の線状構造体の前記他方の端部が湾曲している
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の放熱構造体において、
前記被覆層のうちの前記線状構造体の前記他方の端部を覆う部分の厚さは、２０ｎｍ以下である
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放熱構造体において、
前記被覆層は、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、又は、ジルコニウム酸化物を含む
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放熱構造体において、
前記線状構造体間に充填された樹脂層を更に有する
ことを特徴とする放熱構造体。
【請求項６】
炭素元素の複数の線状構造体を基板上に形成する工程と、
前記複数の線状構造体の先端部を湾曲させる工程と、
原子層堆積法により、前記線状構造体の表面に、前記線状構造体の根元部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層を形成する工程と
を有することを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層を形成する工程では、一の原料ガスを供給してから他の原料ガスを供給するまでの時間を制御することにより、前記被覆層の厚さの分布を制御する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層を形成する工程の後に、荷重を加えることにより、前記複数の線状構造体の前記根元部を湾曲させる工程を更に有する
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の放熱構造体の製造方法において、
前記被覆層のうちの前記線状構造体の前記根元部を覆う部分の厚さは、２０ｎｍ以下である
ことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
【請求項１０】
発熱体と、
放熱体と、
一方の端部が湾曲した炭素元素の複数の線状構造体と、前記線状構造体の表面に形成され、前記線状構造体の他方の端部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層とを有し、前記線状構造体の前記他方の端部が湾曲した放熱構造体とを有し、
前記複数の線状構造体の湾曲した前記一方の端部の側面の一部が、前記発熱体及び前記放熱体の一方に接しており、
前記複数の線状構造体の湾曲した前記他方の端部の側面の一部が、前記発熱体及び前記放熱体の他方に接している
ことを特徴とする電子装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の他の観点によれば、炭素元素の複数の線状構造体を基板上に形成する工程と、前記複数の線状構造体の先端部を湾曲させる工程と、原子層堆積法により、前記線状構造体の表面に、前記線状構造体の根元部を覆う部分の厚さが、前記線状構造体が塑性変形可能な厚さである被覆層を形成する工程とを有することを特徴とする放熱構造体の製造方法が提供される。
【国際調査報告】
2014196006.tif 000022
2014196006.tif 000023