(57)【要約】  本発明の実施形態は、基板及びカーボンナノワイヤを含む熱界面パッドを提供し、基板は第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有し、カーボンナノワイヤは基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、カーボンナノワイヤは、アレイ状に配置される。基板がフレキシブル複合金属フィルムを含むか、又は基板の物質がフレキシブルグラファイト及びはんだ合金の少なくとも一方を含み、フレキシブル複合金属フィルムは、ニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである。熱界面物質は、高い熱伝導率を有し、付着及び貼り付け可能であり、工業的製造及び使用が簡単である。更に、本発明の実施形態は、熱界面物質の製造方法を提供し、大生産量、低コスト、製品品質の簡単な制御を特徴としている。更に、本発明の実施形態は、放熱システムを提供する。
2015526904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及びカーボンナノワイヤを備えた熱界面パッドであって、前記基板が第一表面と前記第一表面の反対側の第二表面とを有し、前記カーボンナノワイヤが前記基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、前記カーボンナノワイヤがアレイ状に配置され、前記基板がフレキシブル複合金属フィルムであるか、又は前記基板の物質がフレキシブルグラファイト及びはんだ合金の少なくとも一方を備え、前記フレキシブル複合金属フィルムがニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである、熱界面パッド。
【請求項２】
前記カーボンナノワイヤが前記基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に垂直である、請求項１に記載の熱界面パッド。
【請求項３】
前記カーボンナノワイヤがカーボンナノファイバ及び多層カーボンナノチューブの少なくとも一方を備える、請求項１又は２に記載の熱界面パッド。
【請求項４】
前記カーボンナノファイバが５０から２００ｎｍの間の直径を有する、請求項３に記載の熱界面パッド。
【請求項５】
前記多層カーボンナノチューブが１から５０ｎｍの間の直径を有する、請求項３に記載の熱界面パッド。
【請求項６】
前記フレキシブル金属フィルムが、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅合金シート、及びステンレス鋼シートのうち一つを備える、請求項１に記載の熱界面パッド。
【請求項７】
前記フレキシブル複合金属フィルムが１０から２００μｍの間の厚さを有する、請求項１又は６に記載の熱界面パッド。
【請求項８】
前記フレキシブルグラファイトが高配向熱分解グラファイトである、請求項１に記載の熱界面パッド。
【請求項９】
前記フレキシブルグラファイトが１０から２００μｍの間の厚さを有する、請求項１又は８に記載の熱界面パッド。
【請求項１０】
前記基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に配置されたカーボンナノワイヤが２０から１２５μｍの間の長さを有する、請求項９に記載の熱界面パッド。
【請求項１１】
前記はんだ合金がインジウムベース合金又はガリウムベース合金である、請求項１に記載の熱界面パッド。
【請求項１２】
前記はんだ合金製の基板が１０から５０μｍの間の厚さを有する、請求項１又は１１に記載の熱界面パッド。
【請求項１３】
前記基板の第一表面に配置されたカーボンナノワイヤが０．５から１０μｍの間の長さを有し、前記基板の第二表面に配置されたカーボンナノワイヤが５０から１５０μｍの間の長さを有する、請求項１２に記載の熱界面パッド。
【請求項１４】
前記熱界面パッドが蒸着層又はスパッタリング層を更に備え、前記蒸着層又はスパッタリング層が前記基板の第二表面の一方の側に配置され、前記第二表面に配置されたカーボンナノワイヤが前記蒸着層又はスパッタリング層に入り込み、前記第二表面上のカーボンナノワイヤの少なくとも一部が前記蒸着層又はスパッタリング層を貫通して、前記蒸着層又はスパッタリング層から突出し、前記蒸着層又はスパッタリング層から突出したカーボンナノワイヤの一部が０．５から１０μｍの間の長さを有する、請求項１３に記載の熱界面パッド。
【請求項１５】
前記蒸着層又はスパッタリング層に入り込んだカーボンナノワイヤの総断面積が、前記基板の第二表面の面積の５０％〜９９％を占める、請求項１４に記載の熱界面パッド。
【請求項１６】
発熱素子と、放熱体と、熱パッドとを備えた放熱システムであって、前記熱パッドが請求項１又は２に記載の熱界面パッドを備え、前記発熱素子が前記放熱体の一方の側に配置され、前記熱パッドが、前記発熱素子が前記熱パッドを介して前記放熱体に熱を伝達させて放熱を行うように、前記発熱素子と前記放熱体との間に貼り付けられている、放熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱界面パッド及びその製造方法並びに放熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス内で作動するチップ等の発熱素子によって発生する熱は、一般的に、放熱デバイスを用いて外部に放散させる必要がある。微視的な観点では、発熱素子と放熱デバイスとの間の接触界面には顕著な粗さが存在し、発熱素子と放熱デバイスとの間の接触界面に、熱界面物質（ＴＩＭ，ｔｈｅｒｍａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を充填して、熱接触抵抗を低減する必要がある。電子デバイスの小型化に伴い、軽量及び高密度が開発の流行となっている。
【０００３】
熱伝導性シリコーングリースや相変化熱伝導性物質等の既存の熱界面物質は、一般的に、６Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有するので、高出力電界効果トランジスタ等の高出力密度デバイスの放熱要求に合致することができない。このタイプの高出力密度デバイスの放熱にとって、一般的なプロセスは、錫ベースのはんだを用いて高出力密度デバイスと放熱部品とをはんだ付けすることであるが、導電性且つ熱伝導性の銀接着剤（Ｈｅｎｋｅｌ  ＣＦ３３５０）も使用され得る。ＣＦ３３５０導電性銀接着剤は、略７Ｗ／ｍＫの熱伝導率と、略２×１０−４Ω・ｃｍの体積抵抗率とを有し、高熱伝導率の熱伝導性接着剤に分類され得る。導電性且つ熱伝導性の銀接着剤は、オーバーフローによって使用時に短絡を生じさせ得て、適用環境において腐食や銀移動が生じ易く、長期信頼性に乏しい。錫ベースのはんだは、一般的にＳｎ‐Ｐｂ共晶のはんだペースト、鉛フリーのＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ合金であり、金属合金に典型的な高い導電性及び熱伝導性を有する。しかしながら、はんだ付けを行うためには、放熱部品に対してコーティングによる高コストの金属化処理を施す必要があり、また、はんだ付けプロセスは、高温での加熱によって完了するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この点に鑑み、本発明の実施形態は、従来技術における高い熱伝導率の要求及び簡単な工業的取り付けの要求を同時に満たすことができないという問題に対処した熱界面パッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第一態様によると、本発明の実施形態は、基板及びカーボンナノワイヤを含む熱界面パッドを提供する。基板は第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有する。カーボンナノワイヤは基板の第一表面及び第二表面の両方に配置されて、カーボンナノワイヤはアレイ状に配置される。基板はフレキシブル複合金属フィルムを含むか、又は基板の物質がフレキシブルグラファイト及びはんだ合金の少なくとも一方を含む。フレキシブル複合金属フィルムは、ニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである。
【０００６】
好ましくは、カーボンナノワイヤは、基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に垂直である。
【０００７】
好ましくは、カーボンナノワイヤは、カーボンナノファイバ及び多層カーボンナノチューブの少なくとも一方である。
【０００８】
好ましくは、カーボンナノファイバは５０から２００ｎｍの間の直径を有する。
【０００９】
好ましくは、多層カーボンナノチューブは１から５０ｎｍの間の直径を有する。
【００１０】
好ましくは、フレキシブル金属フィルムは、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅合金シート、及びステンレス鋼シートのうち一種である。
【００１１】
好ましくは、フレキシブル複合金属フィルムは１０から２００μｍの間の厚さを有する。
【００１２】
好ましくは、フレキシブルグラファイトは高配向熱分解グラファイトである。
【００１３】
好ましくは、フレキシブルグラファイトは１０から２００μｍの間の厚さを有する。
【００１４】
より好ましくは、基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に配置されたナノカーボン物質は２０から１２５μｍの間の長さを有する。
【００１５】
好ましくは、はんだ合金はインジウムベース合金又はガリウムベース合金である。
【００１６】
好ましくは、はんだ合金製の基板は１０から５０μｍの間の厚さを有する。
【００１７】
好ましくは、基板の第一表面に配置されたナノカーボン物質は０．５から１０μｍの間の長さを有し、基板の第二表面に配置されたナノカーボン物質は５０から１５０μｍの間の長さを有する。
【００１８】
より好ましくは、蒸着層又はスパッタリング層が更に含まれ、蒸着層又はスパッタリング層は基板の第二表面の一方の側に配置される。第二表面に配置されたカーボンナノワイヤは、蒸着層又はスパッタリング層に入り込む。第二表面上のカーボンナノワイヤの少なくとも一部は、蒸着層又はスパッタリング層を貫通して、蒸着層又はスパッタリング層から突出する。蒸着層又はスパッタリング層から突出するカーボンナノワイヤの部分は０．５から１０μｍの間の長さを有する。更に好ましくは、蒸着層又はスパッタリング層内に入り込むカーボンナノワイヤの総断面積は、基板の第二表面の面積の５０％〜９９％を占める。
【００１９】
第二態様によると、本発明の実施形態は、以下のステップを含む熱界面パッドの製造方法を提供する：
クランプを用いて反応チャンバ内に基板を固定し、保護ガス環境において７００〜１２００℃に反応チャンバを加熱し、炭素源ガスを導入し、一定温度で２〜２０分間にわたって反応を持続させるステップであって、基板がフレキシブル複合金属フィルム又はフレキシブルグラファイトであり、基板が第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有し、基板の第一表面及び第二表面の両方に触媒が担持され、フレキシブル複合金属フィルムが、ニッケル、銀又は金が表面にコーティングされたフレキシブル金属フィルムである、ステップ；及び
反応が完了した後に保護ガス環境で室温に冷却し、第一表面及び第二表面の両方にナノカーボン物質が成長した基板を生成し、つまり、熱界面パッドを製造するステップであって、ナノカーボン物質がアレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである、ステップ。
【００２０】
好ましくは、触媒は、５０から２００ｎｍの間の粒径を有する粒子である。
【００２１】
好ましくは、反応チャンバは、保護ガス雰囲気において７００〜９００℃に加熱されて、炭素源ガスが導入され、反応を、一定温度において３〜１０分間にわたって持続させる。
【００２２】
第三態様によると、本発明の実施形態は、以下のステップを含む熱界面パッドの製造方法を提供する：
（１）化学気相蒸着によってシリコンベースプレート又は石英ベースプレートの第一表面上にナノカーボン物質を成長させるステップであって、ナノカーボン物質がアレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである、ステップ；
（２）成長したナノカーボン物質の一端（シリコンベースプレート又は石英ベースプレートの第一表面から離れた端部）のプレスした表面上にはんだ合金付きの銅箔を堆積させて、はんだ合金をナノカーボン物質に接触させるステップ；  はんだ合金の融点を超えた温度に加熱することによってはんだ合金を溶融して、その後冷却するステップ；  ナノカーボン物質からシリコンベースプレート又は石英ベースプレートを機械的に剥がして、はんだ合金基板複合物質を生成するステップであって、はんだ合金複合物質がナノカーボン物質と、ナノカーボン物質の端部の表面にコーティングされたはんだ合金と、ナノカーボン物質の端部に付着した銅箔とを含む、ステップ；及び
（３）はんだ合金基板複合物質を酸性溶液に浸漬して、銅箔を溶かし、銅箔を除いたはんだ合金基板を生成し、洗浄及び乾燥させるステップであって、はんだ合金がはんだ合金基板のナノカーボン物質の一端に残存している、ステップ；  はんだ合金の融点を超える温度にはんだ合金基板を加熱して、はんだ合金を溶融させて、溶融状態のはんだ合金をナノカーボン物質の他端に向けて移動させるステップ；  冷却を行い、熱界面パッドを製造するステップであって、熱界面パッドがはんだ合金を基板として有し、基板が第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有し、ナノカーボン物質が基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、ナノカーボン物質がアレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである、ステップ。
【００２３】
好ましくは、ステップ（１）における化学気相蒸着の条件は、熱化学気相蒸着装置を用い、その中に炭素源ガス及び保護ガスを導入し、化学反応を、７００〜１２００℃で行い、３〜１０分間にわたって持続させるというものである。
【００２４】
好ましくは、ステップ（２）の前に、ニッケル、金又は錫ベースのはんだ合金を、ナノカーボン物質の表面に蒸着又はスパッタリングして、蒸着層又はスパッタリング層を形成する。
【００２５】
好ましくは、ステップ（３）の後に、ニッケル、金又は錫ベースのはんだ合金を、基板の第二表面上のナノカーボン物質の表面に蒸着又はスパッタリングして、蒸着層又はスパッタリング層を形成する。蒸着層又はスパッタリング層は、基板の第二表面の一方の側に位置する。第二表面に位置するカーボンナノワイヤは、蒸着層又はスパッタリング層に入り込み、第二表面上のカーボンナノワイヤの少なくとも一部は、蒸着層又はスパッタリング層を貫通し、蒸着層又はスパッタリング層から突出する。蒸着層又はスパッタリング層から突出するカーボンナノワイヤの部分は０．５から１０μｍの間の長さを有する。より好ましくは、蒸着層又はスパッタリング層を貫通するカーボンナノワイヤの総断面積は、基板の第二表面の面積の５０％〜９９％を占める。
【００２６】
第四態様によると、発熱素子と、放熱体と、熱パッドとを含む放熱システムが提供される。熱パッドは、全ての可能な実施形態における熱界面パッド製である。発熱素子は放熱体上に取り付けられ、熱パッドが発熱素子と放熱体との間に貼り付けられて、発熱素子が熱パッドを介して放熱体に熱を伝達して、放熱を行うようにする。
【００２７】
本発明は、発熱素子と、放熱体と、熱パッドとを含む放熱システムを提供する。熱パッドは、全ての可能な実施形態における熱界面パッド製である。発熱素子は放熱体上に取り付けられ、熱パッドが発熱素子と放熱体との間に貼り付けられて、発熱素子が熱パッドを介して放熱体に熱を伝達して放熱を行う。独立した素子として、熱パッドが発熱素子と放熱体との間に付着及び貼り付け可能であり、取り付けを簡単にする。また、熱パッドは熱界面パッド製である。ナノカーボン物質は熱界面パッドの基板の両面に配置され、ナノカーボン物質のカーボンファイバはナノスケールの直径を有する。ナノカーボン物質は、発熱素子の底部又は放熱体の頂面に存在する微小孔（一般的には、マイクロメートルスケールでの粗度で表される）を充填して、熱パッドの熱接触抵抗を顕著に低減することができる。更に、ナノカーボン物質は、基板の第一表面及び／又は第二表面に対して軸方向に垂直である。カーボンナノファイバの配向性が、厚さ方向においてカーボンナノファイバが均一で良好な熱伝導率を有することを可能にする。理論的には、ナノカーボン物質は、軸方向（Ｚ方向）において２０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有し、５×１０−５Ω・ｃｍの電気抵抗率を有し、発熱素子と放熱体との間の熱伝達効果を大幅に改善することができる。
【００２８】
結論として、本発明の実施形態において提供される熱界面パッドでは、フレキシブル複合金属フィルム、フレキシブルグラファイト、及びはんだ合金のうち一つが、基板として選択及び使用されて、その基板は、従来技術の熱伝導性シリコーングリース、相変化物質、ポリマー等の基板物質と比較して、高い熱伝導率を有する。また、ナノカーボン物質が、本発明の実施形態において提供される基板の表面に配置され、ナノカーボン物質が、発熱部品又は放熱部品の表面に微視的に存在する微小孔を充填することによって、熱接触抵抗を顕著に低減することができる。また、本発明の実施形態において提供される熱界面パッドは、基板構造を有し、発熱素子及び放熱デバイスとは独立して存在し、付着及び貼り付け可能である。従って、本熱界面パッドは工業的製造及び使用が簡単であり、従来技術における高い熱伝導率の要求及び簡単な工業的製造の要求を同時に満たすことができないという熱界面パッド問題に対処する。更に、本発明の実施形態は、本熱界面パッドが適用された放熱システムを提供し、これは、発熱素子の熱伝達効果を改善するだけではなく、取り付けに便利である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第二態様の一実施形態に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドの側面図である。
【図２】本発明の第二態様の一実施形態に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドの三次元図である。
【図３】本発明の第三態様の一実施形態に係る製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明の第三態様の一実施形態に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドの側面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像である。
【図６】本発明の一実施形態に係る放熱システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の説明は、本発明の例示的な実施に関する。当業者が、本発明の原理から逸脱せずに改良及び洗練を行うことができるものであり、そのような改良及び洗練も本発明の保護範囲内にあることに留意されたい。
【００３１】
本発明の第一態様の実施形態は、高い熱伝導率を有し、付着及び貼り付け可能であり、工業的製造及び使用が簡単な熱界面パッドを提供する。本発明の第二態様及び第三態様の実施形態は、熱界面パッドの製造方法を提供する。
【００３２】
第一態様によると、本発明の実施形態は、基板及びナノカーボン物質を含む熱界面パッドを提供する。基板は、第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有する。ナノカーボン物質は、基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、ナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。基板は、フレキシブル複合金属フィルム、フレキシブルグラファイト、及びはんだ合金のうちの一つであり、フレキシブル複合金属フィルムは、ニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである。
【００３３】
本発明のこの実施形態では、ナノカーボン物質は、熱界面パッドの基板の両面に配置される。ナノカーボン物質は、発熱部品の表面又は放熱部品の表面に存在する微小孔（一般的には、マイクロメートル単位での粗度によって表される）を充填することによって、熱接触抵抗を顕著に低減し得る。カーボンナノワイヤは、基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に垂直である。カーボンナノワイヤは、カーボンナノファイバ及び多層カーボンナノチューブのうち少なくとも一方である。カーボンナノファイバの規則的な配置が、そのカーボンナノファイバが厚さ方向において均一で良好な熱伝導率を有することを可能にする。ナノカーボン物質の直径サイズは、製造プロセスで使用される触媒粒子のサイズに関係している。好ましくは、ナノカーボン物質は≦２００ｎｍの直径を有する。好ましくは、カーボンナノファイバは５０から２００ｎｍの間の直径を有する。好ましくは、多層カーボンナノチューブは１から５０ｎｍの間の直径を有する。理論的には、カーボンナノファイバは、軸方向（Ｚ方向）において２０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率及び５×１０−５Ω・ｃｍの導電率を有し得る。
【００３４】
本発明のこの実施形態では、フレキシブル複合金属フィルムが基板として選択され使用され得る。フレキシブル複合金属フィルムは、障壁層としてその表面上にコーティングされたニッケル、銀、金等の金属を有するフレキシブル金属フィルムである。フレキシブル金属フィルムは、発熱部品と放熱部品との間の組み立てギャップに良好に適合し得て、フレキシブル金属フィルムは、従来技術で使用されるポリマーよりも高い熱伝導率を有する。好ましくは、フレキシブル金属フィルムは、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅合金シート、及びステンレス鋼シートのうちの一つである。障壁層がコーティングされていないフレキシブル金属フィルムは、高温において化学的反応性が高く、化学気相蒸着（ＣＶＤ，ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いてカーボンナノファイバを成長させるのに直接用いる場合には触媒と反応する傾向があり、カーボンナノファイバの成長に影響する。従来技術では、フレキシブル金属フィルムと触媒との間に、酸化アルミニウムが一般的に障壁層として堆積されるが、熱伝導性、導電性が良くないので、酸化アルミニウムは、熱界面パッドの製造には適さない。本発明のこの実施形態では、障壁層として用いられるニッケル、銀、又は金等の低抵抗率の金属物質が、高い熱伝導率及び導電率を有する。フレキシブル複合金属フィルムは、１０から２００μｍの間の厚さを有する。より好ましくは、フレキシブル複合金属フィルムは、１０から５０μｍの間の厚さを有する。
【００３５】
ナノカーボン物質の高さが熱界面パッドの熱伝導率に影響する点、及び、ナノカーボン物質の高さが発熱部品の表面及び放熱部品の表面の組み立て面の平坦性よりも大きいことが望ましい点を考慮すると、本発明のこの実施形態では、基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に配置されるナノカーボン物質は、２０から１２５μｍの間の長さを有する。ナノカーボン物質は、組み立て圧力においてある程度傾斜し得て、組み立て許容性をある程度補う。より好ましくは、基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に配置されるナノカーボン物質は、２５から６０μｍの間の長さを有する。更に好ましくは、基板と、基板の第一表面及び第二表面に配置されるナノカーボン物質との全高さは、１００μｍから２００μｍの間であり、より好ましくは、基板と、基板の第一表面及び第二表面に配置されるナノカーボン物質との全高さは、１００μｍから１５０μｍの間である。
【００３６】
本発明のこの実施形態では、フレキシブルグラファイトが基板として選択され使用され得る。フレキシブルグラファイトは、高配向熱分解グラファイトである。この場合、各構造の厚さについては、上記フレキシブル複合金属フィルムが基板として選択され使用される場合を参照可能である。フレキシブルグラファイトは１０から２００μｍの間の厚さを有する。基板の第一表面及び第二表面の一方又は両方に配置されるナノカーボン物質は、２０から１２５μｍの間の高さを有する。
【００３７】
更に、本発明のこの実施形態では、はんだ合金が基板として選択され使用され得る。はんだ合金は、低融点のはんだ合金であり、例えば、インジウムベース合金、又はガリウムベース合金である。はんだ合金は第一表面及び第二表面を有し、それら両表面にナノカーボン物質が配置される。基板の第一表面に配置されるナノカーボン物質は０．５から１０μｍの間の長さを有し、基板の第二表面に配置されるナノカーボン物質は５０から１５０μｍの間の長さを有する。
【００３８】
基板として用いられるはんだ合金を備えた熱界面パッドの機械的強度を増大させるため、熱界面パッドは、蒸着層又はスパッタリング層を更に含む。基板の第二表面上のナノカーボン物質が、基板から離れる方向において、蒸着層又はスパッタリング層を貫通し、蒸着層又はスパッタリング層を貫通する部分の長さは０．５〜１０μｍである。また、好ましくは、蒸着層又はスパッタリング層を貫通するナノカーボン物質の総断面積は、基板の第二表面の面積の５０％から９９％を占める。
【００３９】
本発明のこの実施形態で提供される熱界面パッドでは、基板及びナノカーボン物質の両方が高い熱伝導率を有し、ナノカーボン物質が、発熱部品の表面又は放熱部品の表面に微視的に存在している微小孔を充填することによって、熱接触抵抗を顕著に低減し得る。また、本発明の実施形態で提供される熱界面パッドは、基板構造を有し、付着及び貼り付け可能であり、工業的製造及び使用が簡単であり、従来技術における高い熱伝導率の要求並びに簡単な工業的製造及び使用の要求を同時に満たすことができないという問題に対処することができる。
【００４０】
第二態様によると、本発明の実施形態は、以下のステップを含む熱界面パッドの製造方法を提供する：
【００４１】
反応チャンバ内においてクランプを用いて基板を固定し、保護ガス環境において反応チャンバを７００〜１２００℃に加熱し、炭素源ガスを導入し、一定温度で２〜２０分間にわたって反応を持続させ、基板がフレキシブル複合金属フィルム又はフレキシブルグラファイトであり、基板が第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有し、基板の第一表面及び第二表面の両方に触媒が担持され、フレキシブル複合金属フィルムが、ニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである；
【００４２】
反応が完了した後に保護ガス環境において室温に冷却し、第一表面及び第二表面の両方に成長したナノカーボン物質を備えた基板、つまり熱界面パッドを製造し、ナノカーボン物質はアレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。
【００４３】
フレキシブル複合金属フィルムは、ニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである。その製造方法は、ニッケル、銀、金等の金属を、従来の電気めっき、化学めっき、蒸着、又はスパッタリングによってフレキシブル金属フィルムの表面に堆積させることである。触媒粒子は５０から２００ｎｍの粒径を有する。
【００４４】
ナノカーボン物質の成長を促進するため、フレキシブル複合金属フィルム又はフレキシブルグラファイトの表面に触媒を担持し得る。触媒を担持させる方法は、従来技術のものと同じである。例えば、コーティングされるキャリア、つまりフレキシブル複合金属フィルム又はフレキシブルグラファイトを、０．０１ｍｏｌ／Ｌから０．０５ｍｏｌ／Ｌの間の濃度の硝酸ニッケル溶液に２０秒から４０秒間浸漬する。次に、浸漬した基板を、真空乾燥ボックス内で、８０〜１００℃で１〜４時間にわたって乾燥させて、取り出して、石英ボートに配置する。基板を、保護ガス環境で石英反応チューブの定温領域において１０〜２０℃／分の割合で２００〜４００℃に加熱し、一定温度において１から４時間にわたって焼成する。
【００４５】
保護ガスは、一般的に、窒素及びアルゴンの一方、又はこれらの組み合わせである。炭素源ガスは、メタン、エチレン、プロピレン、アセチレン、メタノール、及びエタノールのうちの一種以上である。
【００４６】
反応チャンバは、保護ガス雰囲気で７００〜９００℃に加熱される。そして、炭素源ガスを導入して、反応を一定温度で３〜１０分間にわたって持続させる。
【００４７】
図１は、本発明の第二態様の一実施形態に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドの側面図である。図２は、本発明の第二態様の一実施形態に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドの一部の三次元図である。図１及び図２に示されるように、熱界面パッドは、基板及びナノカーボン物質を含む。基板は、第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有する。ナノカーボン物質は、基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、ナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。基板は、フレキシブル複合金属フィルム及びフレキシブルグラファイトの一方である。フレキシブル複合金属フィルムは、ニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである。
【００４８】
カーボンナノワイヤは、基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に垂直である。
【００４９】
カーボンナノワイヤは、カーボンナノファイバ及び多層カーボンナノチューブの少なくとも一方である。
【００５０】
カーボンナノファイバは５０から２００ｎｍの間の直径を有する。
【００５１】
多層カーボンナノチューブは１から５０ｎｍの間の直径を有する。
【００５２】
フレキシブル金属フィルムは、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅合金シート、及びステンレス鋼シートのうちの一つである。
【００５３】
フレキシブル複合金属フィルムは１０から２００μｍの間の厚さを有する。
【００５４】
フレキシブルグラファイトは高配向熱分解グラファイトである。
【００５５】
フレキシブルグラファイトは１０から２００μｍの間の厚さを有する。
【００５６】
基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に配置されたナノカーボン物質は、２０から１２５μｍの間の長さを有する。
【００５７】
本発明の第二態様のこの実施形態は、化学的に反応し易いフレキシブル金属フィルムと触媒との直接的な反応がナノカーボン物質の成長に影響するという問題に対処した熱界面パッドの製造方法を提供する。また、カーボンナノチューブアレイの製造と比較して、本方法は、使用が簡単なデバイス、大生産量、低コスト、製品の品質の簡単な制御という利点を有する。製造される熱界面パッドは、高い熱伝導率を有するだけではなく、付着及び貼り付け可能であり、工業的な製造及び使用が簡単である。
【００５８】
第三態様によると、本発明の実施形態は、熱界面パッドの製造方法を提供する。図３は、本発明の第三態様の実施形態に係る製造方法のフローチャートである。図３に示されるように、本方法は、以下のステップを含む：
（１）ステップＳ０１に示されるように、化学気相蒸着によってシリコンベースプレート又は石英ベースプレートの第一表面上にナノカーボン物質を成長させ、ナノカーボン物質が、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである；
（２）ステップＳ０２に示されるように、成長したナノカーボン物質の一端（シリコンベースプレート又は石英ベースプレートの第一表面から離れた端部）のプレスされた表面にはんだ合金付きの銅箔を配置し、はんだ合金をナノカーボン物質と接触させる；  はんだ合金の融点を超えた温度まで加熱を行い、はんだ合金を溶融して、はんだ合金を冷却する；  ステップＳ０３に示されるように、ナノカーボン物質からシリコンベースプレート又は石英ベースプレートを機械的に剥がして、はんだ合金基板複合物質を製造し、はんだ合金複合物質が、ナノカーボン物質と、ナノカーボン物質の端部の表面上にコーティングされたはんだ合金と、ナノカーボン物質の端部に取付けられた銅箔とを備える；
（３）はんだ合金基板複合物質を酸性溶液に浸漬して、銅箔を溶かし、銅箔を除いたはんだ合金基板を生成し、それを洗浄及び乾燥させる、はんだ合金がはんだ合金基板のナノカーボン物質の一端に残存している；  はんだ合金基板をはんだ合金の融点を超えた温度に加熱して、はんだ合金を溶融させて、溶融状態のはんだ合金をナノカーボン物質の他端に向けて移動させる；  はんだ合金基板を冷却して、ステップＳ０４に示されるように熱界面パッドを製造し、熱界面パッドが第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有し、ナノカーボン物質が基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、ナノカーボン物質が、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。
【００５９】
ステップ（１）では、化学気相蒸着を用いてシリコンベースプレート又は石英ベースプレートの第一表面にアレイ状に配置されるナノカーボン物質を成長させるのに従来技術が採用される。シリコンベースプレート及び石英ベースプレートは低い熱膨張係数を有し、化学的に不活性であり、それが、ナノカーボン物質の品質を改善するのに役立ち、容易に制御可能である。好ましくは、ステップ（１）における化学気相蒸着の条件は、熱化学気相蒸着装置を用い、その中に炭素源ガス及び保護ガスを導入して、化学反応を７００〜１２００℃で３〜１０分間にわたって行うというものである。これによると、ステップ（１）で生成されるナノカーボン物質の高さは５０．５μｍから１６０μｍの間である。
【００６０】
ステップ（２）では、はんだ合金が加熱によって溶融すると、ナノカーボン物質が、毛細管引力によってはんだ合金を吸い上げて、冷却後にはんだ合金に強固に結合する。ナノカーボン物質とはんだ合金との間の界面結合力は、ナノカーボン物質とシリコンベースプレート又は石英ベースプレートとの間のものよりも大きい。従って、ナノカーボン物質を、シリコンベースプレート又は石英ベースプレートから機械的に剥がすことができる。
【００６１】
機械的剥離を促進するため、ステップ（２）の前に、カーボンナノファイバの表面に、ニッケル、金又は錫ベースのはんだ合金を蒸着又はスパッタリングさせて、蒸着層又はスパッタリング層を形成することができる。蒸着又はスパッタリングは金属化プロセスであり、ナノカーボン物質の機械的強度を上昇させるのに用いられる。
【００６２】
ステップ（３）では、はんだ合金基板を、はんだ合金の融点を超えた温度に加熱して、はんだ合金を溶融させて、溶融状態のはんだ合金をナノカーボン物質の他端に向けて移動させる。ナノシングルファイバアレイの一端が、毛細管引力によってはんだ合金の第一表面から露出されることは理解されたい。
【００６３】
カーボンナノワイヤは、基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に垂直である。
【００６４】
カーボンナノワイヤは、カーボンナノファイバ及び多層カーボンナノチューブの少なくとも一方である。
【００６５】
カーボンナノファイバは５０から２００ｎｍの間の直径を有する。
【００６６】
多層カーボンナノチューブは１から５０ｎｍの間の直径を有する。
【００６７】
図４は、本発明の第三態様の一実施形態に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドの側面図である。図４に示されるように、熱界面パッドは基板及びナノカーボン物質を含む。基板は第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有する。ナノカーボン物質は、基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、ナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。基板ははんだ合金製である。
【００６８】
はんだ合金として、インジウムベース合金又はガリウムベース合金が選択される。より好ましくは、はんだ合金製の基板は、１０から５０μｍの間の厚さを有し、より好ましくは、基板の第一表面に配置されるカーボンナノワイヤは０．５から１０μｍの間の長さを有し、基板の第二表面に配置されるカーボンナノワイヤは５０から１５０μｍの間の長さを有する。
【００６９】
更に、ナノカーボン物質の機械的強度を上昇させるため、好ましくは、ステップ（３）の後に、基板の第二表面上のナノカーボン物質の表面に、ニッケル、金又は錫ベースのはんだ合金を蒸着又はスパッタリングして、蒸着層又はスパッタリング層を形成する。基板の第二表面上のナノカーボン物質は、基板から離れる方向において、蒸着層又はスパッタリング層を貫通し、蒸着層又はスパッタリング層を貫通する部分の長さは０．５〜１０μｍである。蒸着層又はスパッタリング層を貫通するナノカーボン物質の総断面積は、基板の第二表面の面積の５０％〜９９％を占める。
【００７０】
本発明の第三態様の実施形態によって提供される熱界面パッドの製造方法によると、良好に成長したナノカーボン物質が、シリコンベースプレート又は石英ベースプレートから、はんだ合金基板に転写されて、特定のプロセスを用いることによって基板の第一表面から露出され、ナノカーボン物質が基板の第一表面及び第二表面の両方に配置されることになる。製造された熱界面パッドは、高い熱伝導率を有するだけではなく、付着及び貼り付け可能であり、工業的製造及び使用が簡単である。
【００７１】
［実施形態１］
熱界面パッドの一製造方法は以下のステップを含む：
（１）フレキシブル複合金属フィルムの前処理：  従来の電気めっき方法を用いて、電気分解銅箔（銅箔が製造業者によって供給される前に対応する不活性コーティング処理を行っておく必要があり得る）の表面に金属ニッケルをめっきして、ニッケルが表面にめっきされた厚さ１２μｍの電気分解銅箔をフレキシブル複合金属フィルムとして製造する。脱イオン水及びアセトンを別々に用いて、フレキシブル複合金属フィルムを超音波洗浄し、フレキシブル複合金属フィルムを乾燥させて、その後、アルゴンプラズマ処理を１分間にわたって行う。硝酸ニッケルを脱イオン水と混合して、０．０２ｍｏｌ／Ｌの硝酸ニッケル溶液を形成し、堆積が行われるフレキシブル複合金属フィルムを硝酸ニッケル溶液に３０秒間にわたって浸漬して、浸漬させたフレキシブル複合金属フィルムを、真空乾燥ボックス内において９０℃で２時間にわたって乾燥させて、フレキシブル複合金属フィルムを取り出して、石英ボートに置く。フレキシブル複合金属フィルムをアルゴン保護下で石英反応チューブの定温領域において２０℃／分の割合で３００℃まで加熱させて、１時間にわたって一定温度でフレキシブル複合金属フィルムを焼成して、触媒が担持されたフレキシブル複合金属フィルムを製造する。
（２）ステップ（１）において製造されたフレキシブル複合金属フィルムを基板として石英クランプ内に置いて、その石英クランプを石英反応チューブの定温領域に置き、基板が第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有し、基板の第一表面及び第二表面の両方に触媒が担持されて、ガスを第一表面及び第二表面に流してもよい。アルゴン雰囲気において、２０℃／分の割合で９００℃まで反応チャンバを加熱して、アルゴン、水素、及びアセチレンの混合物を導入し、これら三種類のガスの流量がそれぞれ２００ｍＬ／分、８０ｍＬ／分、６０ｍＬ／分である。９００℃の一定温度で１０分間にわたって反応を持続させる。反応が完了した後、アルゴン雰囲気において炉の温度を室温に急速低下させて、第一表面及び第二表面の両方にナノカーボン物質が成長した基板、つまり熱界面パッドを製造し、ナノカーボン物質が、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。
【００７２】
図５は、本発明の実施形態１に係る製造方法を用いて製造された熱界面パッドのＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，走査型電子顕微鏡）像である。図５に示されるように、本発明の実施形態１に従って製造された熱界面パッドは、基板及びナノカーボン物質を含む。基板は、フレキシブル複合金属フィルムであり、第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有する。ナノカーボン物質は基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、ナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。基板は１２μｍの厚さを有し、基板の第一表面及び第二表面に配置されたナノカーボン物質は、略６０μｍの高さを有する。
【００７３】
［実施形態２］
熱界面パッドの一製造方法は以下のステップを含む：
【００７４】
フレキシブルグラファイト、好ましくは高配向熱分解グラファイト（パナソニック製のＰＧＳグラファイトフィルム）を基板として用い、基板が第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有する。パナソニック製のＰＧＳグラファイトフィルムをチューブ型反応炉の中に置いて、アルゴン保護下で略８５０℃の反応温度への加熱を行う。次に、水素と、アルゴンとを、それぞれ３００ｓｃｃｍ、１０００ｓｃｃｍの流量で導入する一方、０．０２５ｇ／ｍｌの濃度を有し且つフェロセンに溶かしたキシレン溶液を、０．４ｍＬ／分の制御された流量で反応チャンバに連続的に供給する。水素及びアルゴンの輸送のおかげで、フェロセン及びキシレンがＰＧＳグラファイトフィルムに到達し、フェロセンの分解によって発生したＦｅ原子クラスターが、ＰＧＳグラファイトフィルムの第一表面及び第二表面に担持される。Ｆｅ原子クラスターの触媒を用いて、キシレンの熱分解によって発生した炭素原子が、カーボンナノファイバを形成する。一定温度で６分間にわたって反応を維持する。反応が完了した後に、保護ガス雰囲気においてＰＧＳグラファイトフィルムを室温に冷却して、第一表面及び第二表面の両方にナノカーボン物質が成長したＰＧＳグラファイトフィルム、つまり、熱界面パッドを製造する。ナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤであり、基板の第一表面及び第二表面に配置されたナノカーボン物質は、略５０μｍの高さを有する。
【００７５】
［実施形態３］
熱界面パッドの一製造方法は以下のステップを含む：
（１）化学気相蒸着：  シリコンベースプレートを反応チャンバ内に置いて、その反応チャンバ中にアセチレンを導入する。反応チャンバの温度を７００℃に上げる。ナノカーボン物質がシリコンベースプレートの第一表面上に成長し、そのナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。生成されたカーボンナノワイヤは、直径５０〜９０ｎｍの多数のカーボンナノファイバと、直径３０〜５０ｎｍの少数の多層カーボンナノチューブとを含む。ナノカーボン物質の高さは略１５０μｍである。
（２）成長したナノカーボン材料の一端（シリコンベースプレートの第一表面から離れた端部）のプレスされた表面上にインジウムベースはんだ合金Ｓｎ４２Ｉｎ５８付きの銅箔を配置し、インジウムベースはんだ合金がナノカーボン物質と接触するようにする。１１８℃を超える温度への加熱を行い、インジウムベースはんだ合金を溶融して、その後、冷却を行う。ナノカーボン物質からシリコンベースプレートを機械的に剥がし、インジウムベースはんだ合金基板複合物質を生成する。インジウムベースはんだ合金基板複合物質は、ナノカーボン物質と、ナノカーボン物質の端部（シリコンベースプレートの第一表面から離れた端部）の表面にコーティングされたはんだ合金と、ナノカーボン物質の端部（シリコンベースプレートの第一表面から離れた端部）に付着した銅箔とを含む。
（３）はんだ合金基板複合物質を酸性溶液に浸漬して、銅箔を溶かし、銅箔を除いたはんだ合金基板を生成して、洗浄及び乾燥させる。はんだ合金は、はんだ合金基板のナノカーボン物質の一端に残存する。はんだ合金の融点１１８℃を超える温度にはんだ合金基板を加熱して、はんだ合金を溶融させて、溶融状態のはんだ合金をナノカーボン物質の他端に向けて移動させる。冷却を行い、熱界面パッドを製造する。ナノカーボン物質は、基板の第一表面及び第二表面の両方に配置される。基板の第一表面に配置されたナノカーボン物質は略１から２μｍの間の高さを有し、基板の第二表面に配置されたナノカーボン物質は略１４０μｍの高さを有する。ナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。
【００７６】
［実施形態４］
熱界面パッドの一製造方法は以下のステップを含む：
（１）化学気相蒸着：  シリコンベースプレートを反応チャンバ内に置いて、その反応チャンバ内にアセチレンを導入する。反応チャンバの温度を７００℃に上げる。ナノカーボン物質がシリコンベースプレートの第一表面上に成長し、そのナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。生成されたカーボンナノワイヤは、直径５０〜９０ｎｍの多数のカーボンナノファイバと、直径３０〜５０ｎｍの少数の多層カーボンナノチューブとを含む。ナノカーボン物質の高さは略１５０μｍである。ステップ（２）の前に、真空蒸着装置を用いて、ナノカーボン物質の表面に薄く金を堆積させ、その金層の厚さは略０．２μｍであり、ナノカーボン物質の機械的強度及び導電率を増大させる。
（２）成長したナノカーボン物質の一端（シリコンベースプレートの第一表面から離れた端部）のプレスされた表面上にインジウム／錫ベースはんだ合金Ｉｎ９７Ａｇ３付きの銅箔を配置し、Ｉｎ９７Ａｇ３はんだ合金をナノカーボン物質に接触させる。Ｉｎ９７Ａｇ３の融点１４３℃を超える温度への加熱を行い、Ｉｎ９７Ａｇ３はんだ合金を溶融させて、その後、冷却を行う。ナノカーボン物質からシリコンベースプレートを機械的に剥がして、インジウム／錫ベースはんだ合金基板複合物質を生成する。インジウム／錫ベースはんだ合金基板複合物質は、ナノカーボン物質と、ナノカーボン物質の端部（シリコンベースプレートの第一表面から離れた端部）の表面にコーティングされたはんだ合金と、ナノカーボン物質の端部（シリコンベースプレートの第一表面から離れた端部）に付着した銅箔とを含む。
（３）はんだ合金基板複合物質を酸性溶液に浸漬して、銅箔を溶かし、銅箔を除いたはんだ合金基板を生成し、洗浄及び乾燥させる。はんだ合金は、はんだ合金基板のナノカーボン物質の一端に残存する。はんだ合金基板をはんだ合金の融点を超える温度に加熱して、はんだ合金を溶融させて、溶融状態のはんだ合金をナノカーボン物質の他端に向けて移動させる。冷却を行い、マグネトロンスパッタリング装置を用いて、基板の第二表面上のナノカーボン物質の表面にＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、又はＰｔをスパッタリングする。好ましくは、スパッタリング層の厚さは、０．５μｍから１μｍの間である。スパッタリングされたナノカーボン物質は、蒸着層の外に露出された高さ２〜３μｍの端部を有し、その端部の露出された面積は、蒸着層の面積の９０％〜９５％である。このようにして、熱界面パッドが製造される。熱界面パッドは、厚さ１０μｍのはんだ合金を基板として用い、基板は、第一表面と、第一表面の反対側の第二表面とを有する。ナノカーボン物質は、基板の第一表面及び第二表面の両方に配置される。基板の第一表面に配置されたナノカーボン物質は、略１〜２μｍの間の高さを有し、基板の第二表面に配置されたナノカーボン物質は、略１４０μｍの高さを有する。ナノカーボン物質は、アレイ状に配置されたカーボンナノワイヤである。
【００７７】
図６を参照すると、本発明の一実施形態は、放熱システム１００を提供する。放熱システム１００は、発熱素子１０と、放熱体２０と、熱パッド３０とを含む。熱パッド３０は熱界面パッド製である。熱パッド３０は、発熱素子１０と放熱体２０との間に緊密に貼り付いて、発熱素子１０が、熱パッド３０を介して、放熱体２０に熱を伝えて、放熱を行う。
【００７８】
本実施形態では、放熱システムは、発熱素子１０と、放熱体２０と、熱パッド３０とを含む。熱パッド３０は熱界面パッド製である。熱パッド３０は、発熱素子１０と放熱体２０との間に緊密に貼り付いて、発熱素子１０が、熱パッド３０を介して、放熱体２０に熱を伝えて、放熱を行う。独立した素子として、熱パッド３０が、発熱素子１０と放熱体２０との間に付着及び貼り付け可能であり、取り付けを簡単にする。また、熱パッド３０は熱界面パッド製である。ナノカーボン物質２及び３は、熱界面パッドの基板１の両面に配置され、ナノカーボン物質２及び３のカーボンナノファイバはナノスケールの直径を有する。ナノカーボン物質は、発熱素子１０の底部又は放熱体２０の頂面に存在する微小孔（一般的には、マイクロメートルスケールの粗度で表される）を充填して、熱パッド３０の熱接触抵抗を顕著に低減することができる。更に、ナノカーボン物質２及び３は、基板１の第一表面及び／又は第二表面に対して軸方向で垂直である。カーボンナノファイバの配向性が、厚さ方向においてカーボンナノファイバが均一で良好な熱伝導率を有することを可能にする。理論的には、ナノカーボン物質は、軸方向（Ｚ方向）において２０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率を有し、５×１０−５Ω・ｃｍの電気抵抗率を有し、発熱素子１０と放熱体２０との間の熱伝達効果を顕著に改善することができる。
【００７９】
［効果実施形態］
実施形態１で製造された熱界面パッドを熱源と放熱体との間に配置する。自作ツールの圧力及び厚さを制御して、上記物質の厚さを、組み立て前の０．１３ｍｍから０．０５ｍｍに圧縮する。この物質の全体的な熱抵抗は、略１６℃・ｍｍ２／Ｗであると調べられ、これは、同じ試験条件での錫・鉛はんだの略２４℃・ｍｍ２／Ｗの熱抵抗よりも低く、同じ試験条件でのＣＦ３３５０の略４０℃・ｍｍ２／Ｗの熱抵抗よりも低い。このことは、本物質が、ＴＩＭとして適用される際にはんだよりも低い熱抵抗を有することを示している。本物質は、錫・鉛はんだよりも僅かに低い導電率を有し、略１０−４Ω・ｃｍの体積抵抗率を有し、十分な接地インピーダンスを有する。本物質を用いて、高出力密度デバイスの放熱を達成することができ、溶接物質に匹敵する放熱効果を得ることができ、放熱部品に対する溶接コーティング処理を回避することができるので、コストを顕著に削減することができる。また、本発明の実施形態で製造される熱界面パッドは、基板構造を有し、発熱素子及び放熱デバイスとは独立して存在し得て、付着及び貼り付け可能であり、工業的製造及び使用が簡単であるので、従来技術における高い熱伝導率の要求及び簡単な工業的製造の要求を同時に満たすことができないという熱界面物質の問題に対処することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  基板
２、３  ナノカーボン物質
１０  発熱素子
２０  放熱体
３０  熱パッド
１００  放熱システム
【図１】
2015526904.tif 000003
【図２】
2015526904.tif 000004
【図３】
2015526904.tif 000005
【図４】
2015526904.tif 000006
【図５】
2015526904.tif 000007
【図６】
2015526904.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月16日(2015.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ステップ（３）では、はんだ合金基板を、はんだ合金の融点を超えた温度に加熱して、はんだ合金を溶融させて、溶融状態のはんだ合金をナノカーボン物質の他端に向けて移動させる。カーボンナノファイバアレイの一端が、毛細管引力によってはんだ合金の第一表面から露出されることは理解されたい。
【手続補正２】
【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】
基板及びカーボンナノワイヤを備えた熱界面パッドであって、前記基板が第一表面と前記第一表面の反対側の第二表面とを有し、前記カーボンナノワイヤが前記基板の第一表面及び第二表面の両方に配置され、前記カーボンナノワイヤがアレイ状に配置され、前記基板がフレキシブル複合金属フィルムであるか、又は前記基板の物質がフレキシブルグラファイト及びはんだ合金の少なくとも一方を備え、前記フレキシブル複合金属フィルムがニッケル、銀又は金で表面がコーティングされたフレキシブル金属フィルムである、熱界面パッド。
【請求項２】
前記カーボンナノワイヤが前記基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に垂直である、請求項１に記載の熱界面パッド。
【請求項３】
前記カーボンナノワイヤが、カーボンナノファイバ若しくは多層カーボンナノチューブ又はこれら両方を備える、請求項１又は２に記載の熱界面パッド。
【請求項４】
前記カーボンナノファイバが５０から２００ｎｍの間の直径を有する、請求項３に記載の熱界面パッド。
【請求項５】
前記多層カーボンナノチューブが１から５０ｎｍの間の直径を有する、請求項３に記載の熱界面パッド。
【請求項６】
前記フレキシブル金属フィルムが、銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅合金シート、及びステンレス鋼シートのうち一つを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱界面パッド。
【請求項７】
前記フレキシブル複合金属フィルムが１０から２００μｍの間の厚さを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱界面パッド。
【請求項８】
前記フレキシブルグラファイトが高配向熱分解グラファイトである、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱界面パッド。
【請求項９】
前記フレキシブルグラファイトが１０から２００μｍの間の厚さを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の熱界面パッド。
【請求項１０】
前記基板の第一表面及び第二表面の少なくとも一方の表面に配置されたカーボンナノワイヤが２０から１２５μｍの間の長さを有する、請求項９に記載の熱界面パッド。
【請求項１１】
前記はんだ合金がインジウムベース合金又はガリウムベース合金である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱界面パッド。
【請求項１２】
前記はんだ合金製の基板が１０から５０μｍの間の厚さを有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の熱界面パッド。
【請求項１３】
前記基板の第一表面に配置されたカーボンナノワイヤが０．５から１０μｍの間の長さを有し、前記基板の第二表面に配置されたカーボンナノワイヤが５０から１５０μｍの間の長さを有する、請求項１２に記載の熱界面パッド。
【請求項１４】
前記熱界面パッドが蒸着層又はスパッタリング層を更に備え、前記蒸着層又はスパッタリング層が前記基板の第二表面の一方の側に配置され、前記第二表面に配置されたカーボンナノワイヤが前記蒸着層又はスパッタリング層に入り込み、前記第二表面上のカーボンナノワイヤの少なくとも一部が前記蒸着層又はスパッタリング層を貫通して、前記蒸着層又はスパッタリング層から突出し、前記蒸着層又はスパッタリング層から突出したカーボンナノワイヤの一部が０．５から１０μｍの間の長さを有する、請求項１３に記載の熱界面パッド。
【請求項１５】
発熱素子と、放熱体と、熱パッドとを備えた放熱システムであって、前記熱パッドが請求項１から１４のいずれか一項に記載の熱界面パッドを備え、前記発熱素子が前記放熱体の一方の側に配置され、前記熱パッドが、前記発熱素子が前記熱パッドを介して前記放熱体に熱を伝達させて放熱を行うように、前記発熱素子と前記放熱体との間に貼り付けられている、放熱システム。
【国際調査報告】
2015526904.tif 000009
2015526904.tif 000010
2015526904.tif 000011
2015526904.tif 000012