【誤訳訂正書】
【提出日】平成31年2月20日(2019.2.20)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】グラフェン系熱管理システム
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電子部品から熱エネルギーを奪うためのシステム及び方法に関し、具体的には、グラフェン系ヒートシンク及び熱コンジットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品及び電子接続又はコネクタは、一般的に、熱応力に敏感である。加えて、多くの電子部品又は電子部品のサブ要素は、廃熱を発生させる。結果として、熱応力による電子部品、電子接続又は電子コネクタへの一時的又は永続的な損傷を防止するために、電子部品、電子接続又は電子コネクタから熱エネルギーを送出するのが望ましいことが多い。いくつかの以前の方法では、熱エネルギーを電子部品から吸収し奪うために、銅ベースなどの金属ベースが使用される。あいにく、そのような方法は、重く及び／又はかさばり、ゆえに極端に重量が増し及び／又は極端に体積を占める金属ベースの使用を必要とすることがある。航空宇宙応用などの多くの用途では、更なる重量及び体積は好ましくない。したがって、電子部品及びに電子接続又は電子コネクタのための改良された熱管理システム及び方法が必要になる。
【発明の概要】
【０００３】
１つの態様では、いくつかの実施態様において、これまでの熱管理された電子部品と比較して一又は複数の利点を提供しうる、熱管理された電子部品が開示される。例えば、いくつかの実施態様では、本明細書に記載される熱管理された電子部品は、いくつかの他の熱管理された電子部品と比較して、低減された体積及び／又は質量を有している。加えて、本明細書に記載される熱管理された電子部品は、改善された熱コンダクタンスなど、改善された放熱特性及び／又は熱コンジット特性を示す可能性がある。したがって、いくつかの実施態様では、本明細書に記載される熱管理された電子部品は、部品の質量又は体積が実質的に増加することなく、改善された熱輸送特徴を示す可能性がある。本明細書における参考のため、「電子部品」とは、集合的に、電子部品、及び電子部品から電子部品まで、若しくは電子部品間の任意の電子コネク又は接続を指す可能性がある。
【０００４】
いくつかの実施態様では、本明細書に記載される熱管理された電子部品は、電子部品と、電子部品の表面に配置された熱管理コーティングとを含む。場合によっては、熱管理された電子部品は、電子部品の表面と熱管理コーティングとの間に配置された絶縁材料層を更に含む。いくつかの実施態様における熱管理コーティングは、電子部品の表面に配置されたグラフェンコーティング層を含む。更に、場合によっては、グラフェンコーティング層は、整列されたカーボンナノ粒子の層を含む。加えて、場合によっては、熱管理コーティングは、グラフェンコーティング層に配置された、整列されたカーボンナノ粒子の追加の層を更に含む。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、一又は複数のグラフェンシートを含む。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、１から３０の間の原子層を含む。いくつかの実施態様では、整列されたカーボンナノ粒子の層は、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）、フラーレン、ヘテロフラーレン、又はそれらの組み合わせを含む。更に、場合によっては、カーボンナノ粒子は、対称構造又は非対称構造で配置又は構成することができる。いくつかの例では、整列されたカーボンナノ粒子の一又は複数の層は、右側構造又は左側構造を有している。
【０００５】
別の態様では、熱管理コーティングの電子部品への適用方法が、本明細書に記載される。いくつかの実施態様では、熱管理コーティングを電子部品に適用する方法は、電子部品の表面にグラフェンコーティング層を配置することを含む。いくつかの例では、グラフェンコーティング層は、整列されたカーボンナノ粒子の層を含む。加えて、場合によっては、方法は、グラフェンコーティング層に、整列されたカーボンナノ粒子の追加の層を配置することを更に含む。いくつかの実施態様では、整列されたカーボンナノ粒子の層は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）などの蒸着プロセスを使用して堆積される。更に、場合によっては、本明細書に記載の方法は、整列されたカーボンナノ粒子の層を堆積させる前に、触媒膜又は触媒粒子の層をグラフェンコーティング層に堆積させることを更に含む。更に、いくつかの実施態様では、電場及び／又は磁場が、整列されたカーボンナノ粒子の層の成長中に、電子部品に提供される。加えて、場合によっては、本明細書に記載の方法は、電子部品の表面に熱管理コーティングを堆積させる前に、電子部品の表面に電気絶縁材料層を堆積させることを更に含む。
【０００６】
本開示の態様によれば、電子部品の表面に配置された熱管理コーティングであって、電子部品の表面に配置されたグラフェンコーティング層と、グラフェンコーティング層に配置された、整列されたカーボンナノ粒子の層とを含む熱管理コーティングを含む、熱管理された電子部品が提供される。
【０００７】
有利には、熱管理された電子部品は、電子部品の表面と熱管理コーティングとの間に配置された電気絶縁材料層を更に含む。
【０００８】
有利には、グラフェンコーティング層は、１から３０の間の原子層を含む。
【０００９】
有利には、グラフェンコーティング層は、約５００ｎｍ以下の厚さを有している。
【００１０】
有利には、カーボンナノ粒子は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、フラーレン、ヘテロフラーレン、又はそれらの組み合わせを含む。
【００１１】
有利には、整列されたカーボンナノ粒子の層は、対称構造を有している。
【００１２】
有利には、整列されたカーボンナノ粒子の層は、非対称構造を有している。
【００１３】
有利には、整列されたカーボンナノ粒子の層は、右側構造又は左側構造を有している。
【００１４】
有利には、熱管理コーティングが、熱管理された電子部品の総重量に対し、熱管理された電子部品の約０．２重量パーセント以下を含んでいる。
【００１５】
有利には、熱管理コーティングは、約２５ＭＷ／ｍ２Ｋを上回る熱コンダクタンスを示す。
【００１６】
本開示の別の態様によれば、熱管理コーティングを電子部品に適用する方法であって、グラフェンコーティング層を電子部品の表面に配置することと；整列されたカーボンナノ粒子の層をグラフェンコーティング層に配置することとを含む方法が提供される。
【００１７】
有利には、方法は、グラフェンコーティング層を電子部品の表面に配置する前に、電気絶縁材料層を電子部品の表面に配置することを更に含む。
【００１８】
有利には、カーボンナノ粒子は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、フラーレン、ヘテロフラーレン、又はそれらの組み合わせを含む。
【００１９】
有利には、整列されたカーボンナノ粒子の層を配置することは、化学気相蒸着を用いて実行される。
【００２０】
有利には、整列されたカーボンナノ粒子の層をグラフェンコーティング層に配置する前に、触媒膜がグラフェンコーティング層に堆積される。
【００２１】
好ましくは、触媒膜が、ニッケル、コバルト、鉄、又はそれらの組み合わせの粒子を含む。
【００２２】
有利には、整列されたカーボンナノ粒子の層を配置することは、触媒膜からカーボンナノ粒子を成長させることを含む。
【００２３】
有利には、ＤＣ電場が、カーボンナノ粒子の成長中に電子部品に印加される。
【００２４】
有利には、磁場が、カーボンナノ粒子の成長中に電子部品に印加される。
【００２５】
任意選択的には、ＡＣ電場が、カーボンナノ粒子の成長中に電子部品に印加される。
【００２６】
これらの実施態様及び他の実施態様が、以下に続く詳細な説明でより詳しく記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本明細書に記載の１つの実施態様による、熱管理された電子部品の側面図を概略的に示す。
【図２】本明細書に記載の１つの実施態様による、熱管理された電子部品の側面図を概略的に示す。
【図３】本明細書に記載の１つの実施態様による、熱管理された電子部品の側面図を概略的に示す。
【図４】本明細書に記載の１つの実施態様による、熱管理された電子部品の側面図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書に記載の実施態様は、以下に続く詳細な説明、実施例、及び図面を参照することによって、より容易に理解することができる。しかしながら、本明細書に記載の要素、装置、及び方法は、詳細な説明、実施例、及び図面に提示された特定の実施態様に限定されない。これらの実施態様が本開示の原理を単に説明しているに過ぎないことを認識すべきである。当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、多数の修正及び改造がすぐに明らかになるだろう。
【００２９】
加えて、本明細書に記載のすべての範囲が、本明細書内に包含される任意のすべての部分範囲を含むと理解すべきである。例えば、「１．０から１０．０」の指定範囲は、最小値１．０以上で始まり、最大値１０．０以下で終わる任意のすべての部分範囲、例えば、１．０から５．３、４．７から１０．０、又は３．６から７．９など、を含むと見なすべきである。
【００３０】
本明細書で開示されたすべての範囲はまた、特別に別の方法で指定されない限り、範囲の終点を含むと見なすべきである。例えば、「５から１０まで」の範囲は、一般的に、終点５及び１０を含むと見なすべきである。
【００３１】
更に、「〜に至るまで（ｕｐ  ｔｏ）」というフレーズが量（ａｍｏｕｎｔ）又は分量（ｑｕａｎｔｉｔｙ）と関連付けて使用されると、量が少なくとも検出可能な量又は分量であると理解すべきである。例えば、特定の量「に至るまで」の量に存在する材料は、検出可能な量から、特定の量に至るまで、かつ特定の量を含んで存在する可能性がある。
【００３２】
Ｉ．熱管理された電子部品
１つの態様では、熱管理された電子部品が、本明細書に記載される。いくつかの実施態様では、熱管理された電子部品は、電子部品と、電子部品の表面に配置された熱管理コーティングとを含む。場合によっては、熱管理された電子部品は、電子部品の表面と熱管理コーティングとの間に配置された絶縁材料層を更に含む。いくつかの実施態様では、熱管理された電子部品の電気絶縁材料層は、電子部品の表面での熱管理コーティングと露出した導電性材料との間の電気的接触を防止するために使用することができる。本明細書に記載の、熱管理された電子部品の熱管理コーティングは、電子部品の表面に配置されたグラフェンコーティング層を含む。場合によっては、グラフェンコーティング層は、配向され又は整列されたカーボンナノ粒子の層を含む。加えて、場合によっては、熱管理コーティング層は、グラフェンコーティング層に配置された、配向され又は整列されたカーボンナノ粒子の追加の層を更に含む。
【００３３】
ここで熱管理された電子部品の特定の部品に注目すると、本明細書に記載の、熱管理された電子部品は、電子部品の表面に配置されたグラフェンコーティング層を含む熱管理コーティングを含む。本開示の目的と不整合でない任意のグラフェンコーティング層が使用されうる。本明細書での参考のため、「グラフェン」コーティング層は、ｓｐ３−結合炭素とは対照的に、主要炭素成分としてｓｐ２−結合炭素を含む。いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、ｓｐ３−混成炭素を含まない、又はｓｐ３−混成炭素を実質的に含まない。例えば、いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、グラフェンコーティング層における炭素の総量に対して、約１０原子パーセント未満又は約５原子パーセント未満のｓｐ３−混成炭素を含む。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、約２原子パーセント未満又は約１原子パーセント未満のｓｐ３−混成炭素を含む。更に、いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）を含まず、ＤＬＣから構成されず、又は本質的にＤＬＣから構成されない。
【００３４】
いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、一又は複数のグラフェンシートを含み、一又は複数のグラフェンシートから構成され、又は本質的に一又は複数のグラフェンシートから構成される。いくつかの実施態様では、グラフェンシートは、平らな平面構造を有する単分子層又は単原子層を含む。本開示の目的と不整合でない任意の数のグラフェンシートが使用されうる。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、複数のグラフェンシートを含む。いくつかの実施態様では、複数のグラフェンシートは、積層構造又は層構造で配置することができる。他の実施態様では、グラフェンコーティング層は、単一のグラフェンシートを含み、又は単一のグラフェンシートから構成される。したがって、いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、グラフェンの一又は複数の原子層を含む。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、グラフェンの１から３０の間の原子層を含む。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、グラフェンの１から２０の間の原子層、又はグラフェンの１から１０の間の原子層を含む。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、グラフェンの１つの原子層を含む。
【００３５】
図１は、グラフェンシートを含むグラフェンコーティング層を含む熱管理コーティングを含む、熱管理された電子部品の側面図を示す。当業者には分かるように、図１に示された様々な要素は、単に表示されたに過ぎず、必ずしも正確な縮尺で描かれているわけではない。図１の実施態様では、熱管理された電子部品（１００）は、電子部品（１１０）と、電子部品（１１０）の表面（１１２）に配置された熱管理コーティング（１２０）とを含む。熱管理コーティング（１２０）は、グラフェンシート（１３２）を含むグラフェンコーティング層（１３０）を含む。グラフェンシート（１３２）が、アルカン鎖に似た線によって、図１に概略的に示されている。しかしながら、当業者には分かるように、そのような表現は、例示目的のために過ぎない。加えて、電子部品（１１０）は、長方形の断面及び平らな平面を有するものとして、図１に概略的に示されている。しかしながら、他の実施態様もまた可能である。例えば、いくつかの実施態様では、電子部品は、円形、楕円形、又は他の断面形状を有することができる。本開示の目的と不整合でない任意のサイズ及び形状が使用されうる。同様に、いくつかの実施態様では、電子部品（１１０）の表面（１１２）は、凸状の湾曲、凹状の湾曲、断続的又は起伏する湾曲を含む湾曲を有することができる。いくつかの実施態様では、電子部品（１１０）の表面（１１２）は、変圧器、抵抗器、蓄電器、誘導子、集積回路、及び／又は他の電子部品などの電子部品を含みうる。いくつかの実施態様では、電子部品（１１０）の表面（１１２）は、織目加工された表面又は不規則な表面を形成する、電子部品の上に配置された一又は複数の電子サブコンポーネントを有しうる。例えば、場合によっては、一又は複数の変圧器、抵抗器、蓄電器及び／又は誘導子が、表面（１１２）に配置され、グラフェンシート（１３２）が、サブコンポーネントの上に配置される。加えて、場合によっては、中間の電気絶縁材料層（図示されず）が、表面（１１２）に配置されうる一又は複数の電子サブコンポーネントを含む表面（１１２）と、熱管理コーティング（１２０）との間に配置されうる。
【００３６】
他の実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、グラフェンチューブの層を含み、グラフェンチューブの層から構成され、又は本質的にグラフェンチューブの層から構成される。本開示の目的と不整合でない任意のグラフェンチューブが使用されうる。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）又は多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）などのカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含む。更に、グラフェンチューブは、本開示の目的と不整合でない任意のサイズを有することができる。例えば、いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約５００ｎｍ未満、約３００ｎｍ未満、又は約１００ｎｍ未満の少なくとも１次元のサイズを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約１ｎｍから約２００ｎｍまでの、約１ｎｍから約１５０ｎｍまでの、又は約５ｎｍから約１００ｎｍまでの少なくとも１次元のサイズを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約５ｎｍから約７５ｎｍまでの、又は約１５ｎｍから約６０ｎｍまでの少なくとも１次元のサイズを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約２０ｎｍから約３０ｎｍまでの、又は約４５ｎｍから約５５ｎｍまでの少なくとも１次元のサイズを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約３００ｎｍ未満、又は約１００ｎｍ未満の少なくとも２次元のサイズを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約１ｎｍから約２００ｎｍまでの、約１ｎｍから約１５０ｎｍまでの、又は約５ｎｍから約１００ｎｍまでの少なくとも２次元のサイズを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約５ｎｍから約７５ｎｍまでの、又は約１５ｎｍから約６０ｎｍまでの少なくとも２次元のサイズを有している。
【００３７】
更に、いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層のグラフェンチューブは、低アスペクト比を有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約２０以下又は約１０以下のアスペクト比を有している。いくつかの実施態様では、グラフェンチューブは、約２から約１５までの、又は約３から約１０までのアスペクト比を有している。加えて、いくつかの実施態様では、約２０以下のアスペクト比を有するグラフェンチューブは、約５ｎｍから約２００ｎｍまで、又は約１０ｎｍから約１００ｎｍまでの範囲の長さを有している。
【００３８】
更に、いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層のグラフェンチューブは、層の中で配向又は整列することができる。いくつかの実施態様では、一又は複数のグラフェンチューブは、層の中で水平に又は実質的に水平に配向することができる。他の実施態様では、一又は複数のグラフェンチューブは、層の中で垂直に又は実質的に垂直に配向することができる。更に、いくつかの実施態様では、層の中の垂直に又は実質的に垂直に配向されたグラフェンチューブは、アレイ内を含め、互いに整列される又は実質的に整列される。
【００３９】
図２及び図３は各々、本明細書に記載のいくつかの実施態様による、グラフェンチューブの層を含むグラフェンコーティング層を含む熱管理コーティングを示す。図２を参照すると、熱管理された電子部品（２００）は、電子部品（２１０）と、電子部品（２１０）の表面（２１２）に配置されたグラフェンコーティング層（２３０）を含む、熱管理コーティング（２２０）とを含む。更に、場合によっては、中間の電気絶縁層（図示されず）は、表面（２１２）とグラフェンコーティング層（２３０）との間に位置決めすることができる。図２の実施態様では、熱管理された電子部品（２００）のグラフェンコーティング層（２３０）は、電子部品（２１０）の表面（２１２）に水平に又は実質的に水平に配向された複数のグラフェンチューブ（２３２）を含む。水平配向は、表面（２１２）に比例する。本明細書での参考のため、「水平な」配向は、グラフェンチューブ（２３２）の長軸が表面（２１２）に平行に配向されるような配向を含む。図２の実施態様では、グラフェンチューブ（２３２）のすべてが、表面（２１２）に平行に配向された長軸を有するように示されている。しかしながら、他の配置も可能である。例えば、いくつかの実施態様では、一又は複数のグラフェンチューブは、図２の線Ａ’に沿った、又は表面（２１２）に平行でない別の方向に沿った長軸を有することができる。本明細書での参考のため、「実質的に水平な」配向は、グラフェンチューブの長軸（Ａ’）が、電子部品（２１０）の表面（２１２）に平行な線（Ａ）と約４５度未満の角度（θ１）を形成するような配向を含む。いくつかの実施態様では、角度（θ１）は、約３０度未満又は約１５度未満である。いくつかの実施態様では、角度（θ１）は、約０度から約３０度までである。いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層のグラフェンチューブの大半は、水平な又は実質的に水平な配向を有している。更に、いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層のグラフェンチューブの少なくとも約６０パーセント、少なくとも約７０パーセント、少なくとも約８０パーセント、又は少なくとも約９０パーセントが、水平な又は実質的に水平な配向を有している。
【００４０】
他の実施態様では、グラフェンコーティング層のグラフェンチューブは、垂直に又は実質的に垂直に配向することができる。例えば、図３を参照すると、熱管理された電子部品（３００）は、電子部品（３１０）と、電子部品（３１０）の表面（３１２）に配置されたグラフェンコーティング層（３３０）を含む、熱管理コーティング（３２０）とを含む。更に、場合によっては、中間の絶縁層（図示されず）は、表面（３１２）とグラフェンコーティング層（３３０）との間に位置決めすることができる。図３の実施態様では、熱管理された電子部品（３００）のグラフェンコーティング層（３３０）は、電子部品（３１０）の表面（３１２）に垂直に又は実質的に垂直に配向された複数のグラフェンチューブ（３３２）を含む。垂直配向は、表面（３１２）に比例する。本明細書での参考のため、「垂直な配向」は、グラフェンチューブ（３３２）の長軸が表面（３１２）に直角に配向されるような配向を含む。図３の実施態様では、グラフェンチューブ（３３２）のすべてが、表面（３１２）に直角に配向された長軸を有するように示されている。しかしながら、他の配置も可能である。例えば、いくつかの実施態様では、一又は複数のグラフェンチューブは、図３の線Ｂ’に沿った、又は表面（３１２）に平行でない別の方向に沿った長軸を有することができる。本明細書での参考のため、「実質的に垂直な」配向は、グラフェンチューブの長軸（Ｂ’）が、電子部品の表面に直角な線（Ｂ）と約４５度未満の角度（θ２）を形成するような配向を含む。いくつかの実施態様では、角度（θ２）は、約３０度未満又は約１５度未満である。いくつかの実施態様では、角度（θ２）は、約０度から約３０度までである。いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層のグラフェンチューブの大半は、垂直な又は実質的に垂直な配向を有している。更に、本明細書に記載のいくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層のグラフェンチューブの少なくとも約６０パーセント、少なくとも約７０パーセント、少なくとも約８０パーセント、又は少なくとも約９０パーセントが、垂直な又は実質的に垂直な配向を有している。
【００４１】
加えて、いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、水平に若しくは実質的に水平に配向されたグラフェンチューブの単分子層、又は垂直に若しくは実質的に垂直に配向されたグラフェンチューブの単分子層を含む、グラフェンチューブの単分子層を含み、グラフェンチューブの単分子層から構成され、又は本質的にグラフェンチューブの単分子層から構成される。
【００４２】
更に、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、本開示の目的と不整合でない任意の厚さを有することができる。いくつかの実施態様では、例えば、グラフェンコーティング層は、約５００ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、又は約２００ｎｍ以下の平均厚さを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、約１００ｎｍ以下の平均厚さを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、約５０ｎｍ以下、約１０ｎｍ以下、又は約５ｎｍ以下の平均厚さを有している。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、約３ｎｍ以下、約２ｎｍ以下、又は約１ｎｍ以下の平均厚さを有している。例えば、いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、約１ｎｍから約３００ｎｍまでの、約１ｎｍから約２００ｎｍまでの、約１ｎｍから約１００ｎｍまでの、約１０ｎｍから約３００ｎｍまでの、約１０ｎｍから約２００ｎｍまでの、又は約１０ｎｍから約１００ｎｍまでの平均厚さを有しうる。更に、いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、約５０ｎｍから約３００ｎｍまでの、約５０ｎｍから約２００ｎｍまでの、約５０ｎｍから約１００ｎｍまでの、又は約１００ｎｍから約３００ｎｍまでの平均厚さを有しうる。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、約１００ｎｍを上回る又は約３００ｎｍを上回る平均厚さを有しうる。
【００４３】
更に、いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、グラフェンチューブの層を含み、グラフェンコーティング層の平均厚さは、グラフェンチューブの平均直径の約５０倍以下である。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層の平均厚さは、グラフェンチューブの平均直径の約２０倍以下又は約１０倍以下である。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層の平均厚さは、グラフェンチューブの平均直径の約５倍以下、約３倍以下又は約２倍以下である。他の実施態様では、グラフェンコーティング層の平均厚さは、グラフェンチューブの平均長さの約３倍以下である。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層の平均厚さは、グラフェンチューブの平均長さの約２倍以下、約１．５倍以下又は約１倍以下である。
【００４４】
いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、マイクロワイヤによって結合された複数のグラフェンプレートレット（ｐｌａｔｅｌｅｔ）を含み、又は複数のグラフェンプレートレットから形成される。いくつかの実施態様では、複数のグラフェンプレートレットは、電子部品の表面に配置することができ、複数のグラフェンプレートレットは、一又は複数のマイクロワイヤによって結合することができる。いくつかの実施態様では、グラフェンプレートレットは、電子部品とは別個に事前に製造し、続いて、後続のマイクロワイヤによる結合のために、電子部品の表面に配置することができる。加えて、グラフェンプレートレットは、本開示の目的と不整合でない任意のサイズ又は形状を有することができる。例えば、場合によっては、グラフェンプレートレットは、約１μｍから約２０００μｍまでの幅又は直径を有している。いくつかの実施態様では、グラフェンプレートレットは、約５０μｍから約１８００μｍまでの、約２００μｍから約１５００μｍまでの、又は約４００μｍから約１２００μｍまでの幅又は直径を有している。更に、いくつかの実施態様では、グラフェンプレートレットは、約１μｍから約１５００μｍまでの、約５００μｍから約１３００μｍまでの、約１０００μｍから約２０００μｍまでの、又は約５０μｍから約１０００μｍまでの幅又は直径を有している。
【００４５】
加えて、本明細書に記載のグラフェンコーティング層のマイクロワイヤは、本開示の目的と不整合でない任意の材料から形成することができる。例えば、いくつかの実施態様では、マイクロワイヤは、金ナノ粒子、ポリマーミクロスフェア、及び／又はそれらの組み合わせなどの金属ナノ粒子から形成される。いくつかの実施態様では、マイクロワイヤは、金及びサブミクロンサイズのポリスチレンラテックスミクロスフェアの混合懸濁液から形成することができる。更に、マイクロワイヤは、本開示の目的と不整合でない任意のサイズ又は形状を有することができる。例えば、いくつかの実施態様では、マイクロワイヤは、約１ｎｍから約１００ｎｍまでの、約１０ｎｍから約４０ｎｍまでの、又は約１５ｎｍから約５０ｎｍまでの直径を有している。いくつかの実施態様では、マイクロワイヤは、約１ｎｍから約３０ｎｍまでの、約１５ｎｍから約３０ｎｍまでの、又は約１５ｎｍから約１００ｎｍまでの直径を有している。更に、いくつかの実施態様では、マイクロワイヤは、約１５ｎｍから約５ｃｍまでの、約１００ｎｍから約５ｃｍまでの、約５００ｎｍから約５ｃｍまでの、約１μｍから約５ｃｍまでの、又は約１ｍｍから約５ｃｍまでの長さを有ししている。いくつかの実施態様では、マイクロワイヤは、約１５ｎｍから約１ｃｍまでの、約５００ｎｍから約１ｃｍまでの、約１ｃｍから約５ｃｍまでの、約１μｍから約１ｃｍまでの、約１ｍｍから約１ｃｍまでの、又は約５ｍｍから約３ｃｍまでの長さを有している。マイクロワイヤの形成、堆積及び／又は配置は、本開示の目的と不整合でない任意の方法で実行することができる。いくつかの実施態様では、例えば、マイクロワイヤは、更に以下に記載されるように、誘電泳動アセンブリプロセスによって形成されうる。
【００４６】
加えて、本明細書に記載の熱管理コーティングのグラフェンコーティング層は、電子部品の表面に配置される。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、電子部品の上面に直接配置される。他の例では、グラフェンコーティング層は、グラフェンコーティング層と電子部品の表面との間に配置された電気絶縁材料層に配置される。更に、いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、電気絶縁材料層に又は電子部品の表面に結合又は接着される。いくつかの実施態様では、結合は、化学的結合を含む。いくつかの実施態様では、結合は、物理的結合を含む。いくつかの実施態様では、結合は、共有結合、イオン結合、水素結合、静電気的相互作用、及びファンデルワールス相互作用の一又は複数を含む、又はそれらの一又は複数から構成される。いくつかの実施態様では、例えば、結合は、ファンデルワールス相互作用を含む、又はファンデルワールス相互作用から構成される。いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、Ｚｏｎｇらによる「Ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｇｒａｐｈｅｎｅ  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｂｙ  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ」Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１０７巻、０２６１０４−１頁から０２６１０４−３頁まで（２００７）の方法による走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定すると、少なくとも約７５ｍＪ／ｍ２又は少なくとも約１００ｍＪ／ｍ２の接着エネルギーで、電気絶縁材料層又は電子部品の表面に結合又は接着される。具体的には、接着エネルギー（γ）は、方程式（１）によって与えられ：
γ＝λＥｈ（ｗ／ａ）４    （１）、
この場合、λは１／１６に等しい幾何学因子であり、Ｅは０．５ＴＰａであり、ｈはグラフェンコーティング層の厚さであり、ｗは挿入されたナノ粒子の直径に等しい中心ブリスターの変位（ｃｅｎｔｒａｌ  ｂｌｉｓｔｅｒ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）であり、ａはＳＥＭによって測定されたブリスター半径である。ブリスターは、Ｚｏｎｇらによって教示されたように、コーティング層と基板との間のいわゆるウェッジ粒子又は挿入されたナノ粒子を配置することによって提供される。ウェッジ粒子は、本開示の目的と不整合でない任意の適した粒子を含むことができる。いくつかの実施態様では、例えば、ウェッジ粒子は、約１０ｎｍから約１００ｎｍまでの直径を有する金又は銀のナノ粒子を含み、測定目的で、電子部品とコーティング層との間に配置される。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、前述のように測定すると、少なくとも約１５０ｍＪ／ｍ２の接着エネルギーで、電気絶縁材料層又は電子部品の表面に結合又は接着される。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、約５０ｍＪ／ｍ２から約３００ｍＪ／ｍ２までの、又は約１００ｍＪ／ｍ２から約２００ｍＪ／ｍ２までの接着エネルギーで、電気絶縁材料層又は電子部品の表面に結合又は接着される。いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、極端な温度、高い湿度、粉塵若しくは電磁放射への露出など、不利な環境条件に曝されたり、又はそのような条件への露出の変化又はサイクルに曝されたりすることを含む時間の経過に伴った、層間剥離又は電子部品からの他の脱離に耐性がある。更に、いくつかの実施態様では、本明細書に記載のグラフェンコーティング層は、電子部品の表面全体にわたって連続的又は実質的に連続的である。
【００４７】
本明細書に記載の熱管理された電子部品の熱管理コーティングは、いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層に配置された、配向又は整列されたカーボンナノ粒子の層を更に含む。本開示の目的と不整合でない任意のカーボンナノ粒子が使用されうる。例えば、場合によっては、本明細書に記載の整列されたナノ粒子層のカーボンナノ粒子は、ＳＷＮＴ又はＭＷＮＴなどの異方性のカーボンナノ粒子又は長尺カーボンナノ粒子を含む。いくつかの例では、整列されたナノ粒子層のカーボンナノ粒子は、グラフェンコーティング層に対して先ほど記載された特徴を有するグラフェンナノチューブを含む。
【００４８】
加えて、いくつかの実施態様では、整列されたナノ粒子層のカーボンナノチューブは、対称構造を有している。他の場合、カーボンナノチューブは、非対称構造を有している。本明細書での参考のため、「対称構造」を有するカーボンナノチューブは、回転型の鏡映面及び／又は滑面対称を示す。当業者には分かるように、回転対称とは、ナノ材料の成長方向に平行な軸周囲における１８０度の回転に存在する対称（Ｃ２ｖ対称など）を指す。鏡映面対称とは、一般的に、ナノ材料の成長方向に直角に存在する平面全域での反射を指す。滑面対称とは、一般的に、ナノ材料の成長方向に直角に存在する平面全域での反射を指し、反射面と平行な並進運動が続く。いくつかの実施態様では、本明細書に記載の対称なカーボンナノチューブは、２以上の回転型の鏡映面及び／又は滑面対称を示す。同様に、本明細書での参考のため、「非対称構造」を有するカーボンナノチューブは、比較的低度の回転型の鏡映面及び／又は滑面対称を示す。場合によっては、本明細書に記載の非対称なカーボンナノチューブは、０又は１つの回転型の鏡映面及び／又は滑面対称を示す。
【００４９】
更に、整列されたナノ粒子層のカーボンナノチューブはまた、右側構造又は左側構造を有することもできる。本明細書での参考のため、「右側」構造を有するカーボンナノチューブは、右手キラリティを有するナノチューブを含む。同様に、本明細書での参考のため、「左側」構造を有するカーボンナノチューブは、左手キラリティを有するナノチューブを含む。
【００５０】
加えて、本明細書での参考のため、「整列された」カーボンナノ粒子の層は、すべての又は実質的にすべてのカーボンナノ粒子が、層内部で同一の又は実質的に同一の配向を有している層を含む。配向は、カーボンナノチューブの長軸など、カーボンナノ粒子の長軸に対するとすることができる。例えば、場合によっては、整列されたカーボンナノ粒子は、グラフェンコーティング層のグラフェンナノチューブについて先ほど記載されたように、グラフェンナノチューブ又はカーボンナノチューブを含み、すべての又は実質的にすべてのカーボンナノチューブは、垂直な又は実質的に垂直な配向を有する。整列されたナノ粒子層内部でのカーボンナノチューブのそのような垂直な又は実質的に垂直な配置は、いくつかの実施態様では、下部のグラフェンコーティング層が、一又は複数のグラフェンシートを含む又は一又は複数のグラフェンシートから形成されるときに、特に役立つ可能性がある。他の例では、整列されたナノ粒子層のすべての又は実質的にすべてのカーボンナノチューブは、水平な又は実質的に水平な配向を有している。いくつかの実施態様では、すべての又は実質的にすべてのカーボンナノチューブは、電子部品の表面に対して約４５度から５５度までの配向など、水平配向と垂直配向との間に配向を有している。更に、場合によっては、カーボンナノ粒子の配向の標準偏差（電子部品の表面に対する程度に関する）は、約１５度以下、約１０度以下、又は約５度以下である。更に、いくつかの実施態様では、本明細書に記載の整列された層の大半のカーボンナノチューブは、実質的に垂直配向など、本明細書に記載の配向を有している。加えて、いくつかの実施態様では、整列された層のカーボンナノチューブの少なくとも約６０パーセント、少なくとも約７０パーセント、少なくとも約８０パーセント、又は少なくとも約９０パーセントが、本明細書に記載の配向を有している。
【００５１】
本明細書に記載の整列されたナノ粒子の層は、場合によっては、対称構造、非対称構造、右側構造、又は左側構造を有することもできる。本明細書での参考のため、そのような層の中で、大半のカーボンナノ粒子は、列挙された構造を示す。例えば、整列されたナノ粒子の対称な層の中で、大半の整列されたナノ粒子は、先ほど記載されたような対称構造を有している。同様に、右側構造を有する整列されたナノ粒子の層の中で、大半の整列されたナノ粒子は、先ほど記載されたような右側構造を有している。加えて、対称構造、非対称構造、右側構造、又は左側構造を有する層のいくつかの実施態様では、層のカーボンナノ粒子の少なくとも約６０パーセント、少なくとも約７０パーセント、少なくとも約８０パーセント、又は少なくとも約９０パーセントが、対称構造、非対称構造、右側構造、又は左側構造を有している。
【００５２】
図４は、電子部品、並びにグラフェンコーティング層、及びグラフェンコーティング層に配置された整列されたカーボンナノ粒子の層を含む、熱管理コーティングを含む熱管理された電子部品の側面図を示す。当業者には分かるように、図４に示された様々な要素は、単に表示されたに過ぎず、必ずしも正確な縮尺で描かれているわけではない。図４の実施態様では、熱管理された電子部品（４００）は、電子部品（４１０）と、熱管理コーティング（４２０）とを含む。熱管理コーティング（４２０）は、電子部品（４１０）の表面（４１２）に配置されたグラフェンコーティング層（４３０）を含む。更に、場合によっては、中間の電気絶縁層（図示されず）は、表面（４１２）とグラフェンコーティング層（４３０）との間に位置決めすることができる。図４に示されるように、整列されたカーボンナノ粒子（４４０）の層は、グラフェンコーティング層（４３０）に配置される。グラフェンコーティング層（４３０）は、グラフェンシート（４３２）を含む。整列されたカーボンナノ粒子（４４０）の層は、垂直に配向されたカーボンナノチューブ（４４２）のアレイを含む。カーボンナノチューブ（４４２）は、垂直に延びる線として概略的に示される。
【００５３】
本明細書に記載の整列されたカーボンナノ粒子の層は、本開示の目的と不整合でない任意の厚さを有することができる。いくつかの実施態様では、例えば、整列されたカーボンナノ粒子の層は、約５００ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、又は約２００ｎｍ以下の平均厚さを有している。いくつかの実施態様では、整列されたカーボンナノ粒子の層は、約１００ｎｍ以下、又は約５０ｎｍ以下の平均厚さを有している。場合によっては、本明細書に記載の整列されたカーボンナノ粒子の層は、約１ｎｍから約３００ｎｍまでの、約１ｎｍから約２００ｎｍまでの、約１ｎｍから約１００ｎｍまでの、約１０ｎｍから約３００ｎｍまでの、約１０ｎｍから約２００ｎｍまでの、又は約１０ｎｍから約１００ｎｍまでの平均厚さを有しうる。更に、いくつかの実施態様では、整列されたカーボンナノ粒子の層は、約５０ｎｍから約３００ｎｍまでの、約５０ｎｍから約２００ｎｍまでの、約５０ｎｍから約１００ｎｍまでの、又は約１００ｎｍから約３００ｎｍまでの平均厚さを有しうる。いくつかの実施態様では、整列されたカーボンナノ粒子の層は、約１００ｎｍを上回る又は約３００ｎｍを上回る平均厚さを有しうる。
【００５４】
加えて、本明細書に記載の熱管理コーティングは、本開示の目的と不整合でない任意の電子部品の任意の表面に配置することができる。例えば、いくつかの実施態様では、表面は、電子部品の熱発生面である。加えて、場合によっては、電子部品は、集積回路、変圧器、抵抗器、蓄電器、誘導子、又は電子部品への、電子部品からの若しくは電子部品間の電気接続を含む。いくつかの実施態様では、電子部品は、一又は複数の電子接続又はコネクタを含みうる、プリント回路基板などの回路基板を含む。更に、電子部品は、本開示の目的と不整合でない任意の材料を含むことができ、又はそのような任意の材料から形成することができる。例えば、いくつかの実施態様では、電子部品は、銅被覆積層板などの積層板、樹脂含浸Ｂ−ステージ布、エポキシ、液体フォトイメージャブルはんだマスクインク及び／又は乾燥フィルムフォトイメージャブルはんだマスクを含む、又はそれらから形成される。いくつかの実施態様では、電子部品は、Ｓｉ、Ｇｅ、又はＩｎＰなどの半導体材料；ステンレス鋼、金、銀、又は銅などの金属；並びに／又はサファイア、ＳｉＯ２、及びＳｉＣなどの誘電材料を含む、又はそれらから形成される。他の材料もまた、使用されうる。
【００５５】
本明細書に記載の熱管理された電子部品は、場合によっては、グラフェンコーティング層と電子部品の表面との間に配置された電気絶縁材料層を更に含む。本開示の目的と不整合でない任意の絶縁材料層が使用されうる。場合によっては、例えば、絶縁材料層は、プラスチック材料又はゴム材料などのポリマー材料を含む、又はそのようなポリマー材料から形成される。他の場合には、絶縁材料層は、二重層グラフェン（ＢＬＧ）又はグラフェン酸化物を含む、又はＢＬＧ又はグラフェン酸化物から形成される。いくつかの実施態様では、絶縁材料層は、二酸化ケイ素又はセラミックなどの無機材料を含む、又はそのような無機材料から形成される。他の電気絶縁材料もまた使用されうる。
【００５６】
更に、本明細書に記載の絶縁材料層は、本開示の目的と不整合でない任意の厚さを有することができる。いくつかの実施態様では、例えば、絶縁材料層は、約１０μｍ以下、又は約１μｍ以下の平均厚さを有している。いくつかの実施態様では、絶縁材料層は、約５００ｎｍ以下の平均厚さを有している。いくつかの実施態様では、絶縁材料層は、約１００ｎｍから約１０μｍまでの、約５００ｎｍから約１０μｍまでの、又は約１００ｎｍから約１μｍまでの平均厚さを有している。いくつかの実施態様では、電気絶縁材料層は、約１０μｍを上回る平均厚さを有しうる。
【００５７】
更に、本明細書に記載の熱管理された電子部品は、いくつかの実施態様では、一又は複数の所望の特性を示すことができる。いくつかの実施態様では、例えば、本明細書に記載の熱管理された電子部品の熱管理層は、熱管理された電子部品全体の重量又は質量に対して低い重量又は質量を示す。例えば、いくつかの実施態様では、熱管理コーティングは、熱管理された電子部品の総重量に対し、熱管理された電子部品の０．３重量パーセント以下、０．２重量パーセント以下、０．１重量パーセント以下、０．０５重量パーセント以下、又は０．０１重量パーセント以下を含んでいる。場合によっては、熱管理コーティングは、熱管理された電子部品の総重量に対し、熱管理された電子部品の約０．００１重量パーセントから約０．３重量パーセントまで、約０．００１重量パーセントから約０．１重量パーセントまで、約０．００１重量パーセントから約０．０１重量パーセントまで、又は約０．００５重量パーセントから約０．０５重量パーセントまでを含む。場合によっては、熱管理コーティングは、熱管理された電子部品の総重量に対し、熱管理された電子部品の約０．００１重量パーセント未満、又は約０．３重量パーセント超を含む。
【００５８】
加えて、いくつかの実施態様では、本明細書に記載の熱管理された電子部品の熱管理コーティングは、高い熱コンダクタンスを示す。例えば、場合によっては、熱管理コーティングは、少なくとも約１０ＭＷ／ｍ２Ｋ、少なくとも約１５ＭＷ／ｍ２Ｋ、少なくとも約２０ＭＷ／ｍ２Ｋ、少なくとも約２５ＭＷ／ｍ２Ｋ、少なくとも約３０ＭＷ／ｍ２Ｋ、又は少なくとも約３５ＭＷ／ｍ２Ｋの熱コンダクタンスを示す。いくつかの実施態様では、本明細書に記載の熱管理された電子部品の熱管理コーティングは、約１０ＭＷ／ｍ２Ｋから約５０ＭＷ／ｍ２Ｋまでの、約１５ＭＷ／ｍ２Ｋから約５０ＭＷ／ｍ２Ｋまでの、約２０ＭＷ／ｍ２Ｋから約５０ＭＷ／ｍ２Ｋまでの、約２５ＭＷ／ｍ２Ｋから約５０ＭＷ／ｍ２Ｋまでの、約２５ＭＷ／ｍ２Ｋから約４５ＭＷ／ｍ２Ｋまでの、約２５ＭＷ／ｍ２Ｋから約４０ＭＷ／ｍ２Ｋまでの、又は約２５ＭＷ／ｍ２Ｋから約３０ＭＷ／ｍ２Ｋまでの熱コンダクタンスを示す。いくつかの実施態様では、本明細書に記載の熱管理された電子部品の熱管理コーティングは、約３０ＭＷ／ｍ２Ｋから約５０ＭＷ／ｍ２Ｋまでの熱コンダクタンスを示す。更に、場合によっては、本明細書に記載の熱管理コーティングは、垂直（ｚ）方向ではなく、コーティングの横（ｘ、ｙ）平面内の方向における本明細書に記載の熱コンダクタンスを示す。いくつかの実施態様では、本明細書に記載の熱管理コーティングは、横平面内の任意の方向又は複数の方向における本明細書に記載の熱コンダクタンスを示す。更に、本明細書に記載の熱コンダクタンスは、本開示の目的と不整合でない任意の方法で測定することができる。例えば、いくつかの実施態様では、熱コンダクタンスは、例えば、Ｌｉらによる「Ｈｅａｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ａｃｒｏｓｓ  Ｍｕｌｔｉｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ／Ｇｒａｐｈｅｎｅ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｆｉｌｍｓ」ＩＥＥＥ  ２０１１年第１３回電子パッケージング技術会議、６３−６６頁に記載の、パルス光熱反射率（ＰＰＲ）技術によって測定される。
【００５９】
更に、いくつかの実施態様では、本明細書に記載の熱管理された電子部品は、本明細書に記載の特性の組み合わせを示すことができる。本明細書に記載の熱管理された部品は、本開示の目的と不整合でない特性及び特徴の任意の組み合わせを示すことができる。例えば、いくつかの実施態様では、熱管理された電子部品は、以下の特徴の一又は複数を有している：
（１）少なくとも約７５ｍＪ／ｍ２又は少なくとも約１００ｍＪ／ｍ２の接着エネルギーを有するグラフェンコーティング層、
（２）約３０未満の原子層又は約１０未満の原子層のグラフェンコーティング層厚、
（３）約０．３重量パーセント未満の熱管理された電子部品の総重量に対する重量パーセントを有する熱管理層、及び
（４）約２５ＭＷ／ｍ２Ｋを上回る熱コンダクタンスを有する熱管理層。
【００６０】
ＩＩ．熱管理コーティングの適用方法
更に別の態様では、熱管理コーティングの電子部品への適用方法が、本明細書に記載される。いくつかの実施態様では、熱管理コーティングの適用方法は、電子部品の表面にグラフェンコーティング層を配置することを含む。いくつかの実施態様では、グラフェンコーティング層は、整列されたカーボンナノ粒子の層を含む。加えて、場合によっては、方法は、グラフェンコーティング層に、整列されたカーボンナノ粒子の追加の層を配置することを更に含む。更に、場合によっては、本明細書に記載の方法は、電子部品の表面に電気絶縁材料の層を配置することを更に含み、絶縁材料の層は、表面とグラフェンコーティング層との間に位置決めされる。
【００６１】
ここで方法の特定のステップに注目すると、熱管理コーティングの適用方法は、電子部品の表面にグラフェンコーティング層を配置することを含む。グラフェンコーティング層は、本開示の目的と不整合でない任意の方法で、電子部品の表面に配置することができる。いくつかの実施態様では、例えば、グラフェン層を配置することは、蒸着を用いて実行される。蒸着は、いくつかの実施態様では、化学気相蒸着（ＣＶＤ）を含む。例えば、いくつかの実施態様では、ＣＶＤは、一又は複数のグラフェンシートを含むグラフェンコーティング層を提供するために使用することができる。本開示の目的と不整合でない任意のＣＶＤが使用されうる。例えば、いくつかの実施態様では、気圧ＣＶＤ、超高真空ＣＶＤ、又は熱フィラメント（又は熱ワイヤ若しくは触媒）ＣＶＤの一又は複数を使用することができる。いくつかの実施態様では、ＣＶＤ方法は、一又は複数の炭素含有気相反応物からグラフェン層を配置することを含む。いくつかの実施態様では、ガス気相反応物は、炭化水素を含む。いくつかの実施態様では、ガス気相反応物は、ベンゼン、エタン、メタン、又はそれらの組み合わせ若しくは混合物を含む。更に、いくつかの実施態様では、ガス気相反応物は、Ｈ２などのキャリアガスの中に提供される。
【００６２】
他の実施態様では、グラフェンコーティング層を配置することは、触媒気相蒸着を用いて実行される。例えば、いくつかの実施態様では、触媒蒸着は、本明細書に記載の垂直な又は実質的に垂直な配向を有するグラフェンチューブの層を含むグラフェンコーティング層を提供するために使用することができる。本開示の目的と不整合でない任意の触媒気相蒸着方法が使用されうる。いくつかの実施態様では、触媒気相蒸着方法は、電子部品の上面に金属触媒粒子を堆積させることを含む。金属触媒粒子は、いくつかの実施態様では、等しく間隔を空けた粒子の規則正しいアレイなどの、アレイの電子部品に堆積させることができる。更に、金属触媒粒子は、本開示の目的と不整合でない任意のサイズ及び化学組成を有することができる。更に、金属触媒粒子のサイズは、いくつかの実施態様では、所望のグラフェンチューブ直径を得るように選択される。いくつかの実施態様では、例えば、金属触媒粒子は、約１ｍｎから約２０ｎｍまで、又は約１ｎｍから約１０ｎｍまでの範囲の平均直径を有している。いくつかの実施態様では、金属触媒粒子は、約１ｎｍ未満の平均直径を有している。更に、いくつかの実施態様では、金属触媒粒子は、純金属、金属合金、又は金属の混合物を含む、一又は複数の遷移金属を含む。いくつかの実施態様では、金属触媒粒子は、ニッケル、コバルト、鉄、又はそれらの組み合わせを含む。他の実施態様では、金属触媒粒子は、金又は銀などの貴金属を含む。
【００６３】
加えて、いくつかの実施態様では、本明細書に記載の触媒気相蒸着方法は、真空チャンバの中に電子部品を配置することと、電子部品を加熱することとを更に含む。金属触媒粒子の層を含む電子部品は、真空チャンバの中で、本開示の目的と不整合でない任意の温度まで加熱することができる。いくつかの実施態様では、電子部品は、約６００℃から約８００℃の温度まで加熱される。いくつかの実施態様では、電子部品は、約７００℃の温度まで加熱される。
【００６４】
いくつかの実施態様では、触媒気相蒸着方法は、一又は複数のガスを真空チャンバ内に導入することを更に含み、少なくとも１つのガスは、炭素含有種を含む。いくつかの実施態様では、アセチレン又はエチレンなどの炭素含有ガスは、アンモニア又は窒素などのプロセスガスと共に導入される。このように、いくつかの実施態様では、グラフェンチューブの層は、電子部品の上に配置された金属触媒粒子において成長することができる。
【００６５】
更に、いくつかの実施態様では、グラフェン層は、複数のグラフェンプレートレットを表面に配置し、一又は複数のマイクロワイヤでプレートレットを互いに連結することによって、形成される。複数のグラフェンプレートレットは、マイクロワイヤ技術による連結と不整合でない任意のグラフェン形成技術によって、形成することができる。例えば、いくつかの実施態様では、グラフェンプレートレットは、事前に製造されたグラフェンシートから成る。更に、マイクロワイヤによるグラフェンプレートレットの連結は、本開示の目的と不整合でない任意のマイクロワイヤ技術によって実行することができる。
【００６６】
いくつかの実施態様では、複数のグラフェンプレートレットを連結することは、誘電泳動方法によって実行される。例えば、表面に配置されたグラフェンプレートレットを含む電子部品は、本開示の目的と不整合でない任意の方法で電極間の距離が変化する誘電泳動にさらすことができる。いくつかの実施態様では、例えば、電極間の距離は、所望の長さのマイクロワイヤ次第で、約１μｍから約１ｃｍ以上まで変化する可能性がある。導電率など特定の特性のために選択された材料から形成されたナノ粒子は、次に、電極上方のチャンバ内に導入することができる。いくつかの実施態様では、ナノ粒子は、約１５ｎｍから約３０ｎｍまでの直径を有する金ナノ粒子を含むことができる。次に、交番電圧を誘電泳動チャンバに印加することができる。いくつかの実施態様では、約５０Ｈｚから約２００Ｈｚまでの周波数を有する約５０Ｖから約２５０Ｖまでの交番電圧を電極に印加することができる。交番電圧の印加により、薄型の金属繊維を形成することができる。グラフェンプレートレットなどの炭素含有体の領域は、他の均質の基板上に島を形成することができ、これにより、プレートレットの方向にマイクロワイヤが成長し、プレートレットが両電極に連結される。いくつかの実施態様では、マイクロワイヤは、Ｈｅｒｍａｎｓｏｎらによる「Ｄｉｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｍｉｃｒｏｗｉｒｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ」Ｓｃｉｅｎｃｅ，２９４巻（５５４４）、１０８２−１０８６頁（２００１）に記載された誘電泳動アセンブリプロセスによって形成されうる。
【００６７】
いくつかの実施態様では、グラフェン層を配置することは、熱浸炭性を用いて実行される。本開示の目的と不整合でない任意の熱浸炭性方法が用いられ得る。いくつかの実施態様では、熱浸炭性方法は、ＳｉＣ又は炭素鋼基板又は部品などの、本明細書に記載の炭素含有基板又は電子部品を超高真空又は不活性雰囲気下で高温まで加熱することを含む。更に、場合によっては、熱浸炭性方法は、本明細書に記載の基板又は電子部品を炭素含有雰囲気の中で高温に加熱することを含む。高温は、いくつかの実施態様では、約１０００℃を超えた温度を含む。いくつかの実施態様では、高温は、約８００℃を超える、又は約９００℃を超える可能性がある。理論に束縛されるつもりはないが、非炭素基板原子は、炭素が豊富な表面を残したまま、本明細書に記載の熱浸炭性方法中に表面から脱着することができると考えられる。いくつかの実施態様では、熱浸炭性は、Ｖａｎ  Ｂｏｍｍｅｌらによる「ＬＥＥＤ  ａｎｄ  Ａｕｇｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳｉＣ（０００１）ｓｕｒｆａｃｅ」Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，４８（２），４６３−４７２頁（１９７５）；又はＧｕｌｌａｐａｌｌｉらによる「Ｇｒａｐｈｅｎｅ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｖｉａ  Ｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ」Ｓｍａｌｌ，１２，１６９７−１７００頁（２０１１）に記載された方法と整合する方法で実行することができる。
【００６８】
例えば、いくつかの実施態様では、グラフェン層を配置することは、サブコンポーネントを炭素含有基板上に配置することを含むことができ、続いて基板が約１０００℃を超えた温度でアニーリングされる。温度上昇と時間の経過に伴って、基板の中の非炭素原子は、基板及び電子サブコンポーネント上に炭素が豊富なコーティングを残したまま、着脱することができる。いくつかの実施態様では、炭素が豊富なコーティングは、電子部品上に配置されたグラフェン層である。更に、いくつかの実施態様では、グラフェン層を配置することは、炭素を含まない基板上に電子サブコンポーネントを配置することを含むことができる。基板及び電子サブコンポーネントは、次に炭素が豊富な雰囲気を含む高温環境に配置することができる。いくつかの実施態様では、高温は、約９５０℃とすることができる。更に、いくつかの実施態様では、炭素が豊富な雰囲気は、ヘキサン又は別の炭化水素を含むことができる。そのような実施態様では、グラフェンコーティング層は、電子サブコンポーネント及び基板の上に形成することができる。
【００６９】
他の実施態様では、グラフェン層を配置することは、電子部品上に配置された酸化黒鉛（ＧＯ）の薄膜上で直接レーザ書込又はレーザスクライビングを使用して実行される。本開示の目的と不整合でない任意の直接レーザ書込又はスクライビング方法を使用することができる。いくつかの実施態様では、直接レーザ書込又はスクライビング方法は、周囲条件下で固体状のグラフェン膜を低減しパターン化するために酸化黒鉛（ＧＯ）膜の直接レーザ照射を含む。更に、レーザ強度及びレーザ照射処理を変更することは、生じるレーザスクライビングされたグラフェン（ＬＳＧ）の電気特性を調整することができる。更に、レーザ強度、レーザ周波数、レーザパルス特性、パルス周波数、パルスデューティサイクル、及び／又は酸化黒鉛（ＧＯ）膜の厚さを変えることによって、グラフェンコーティング層の所望の厚さを得ることができる。いくつかの実施態様では、直接レーザ書き込みは、Ｅｌ−Ｋａｄｙ及びＫａｎｅｒによる「Ｓｃａｌａｂｌｅ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ  ｇｒａｐｈｅｎｅ  ｍｉｃｒｏ−ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ  ｆｏｒ  ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ａｎｄ  ｏｎ−ｃｈｉｐ  ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ」Ｎａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，４，記事番号１４７５，（２０１３年２月１２日）、又はＳｔｒｏｎｇらによる「Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｕｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｃｒｉｂｅｄ  Ｇｒａｐｈｅｎｅ  ｆｏｒ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ａｌｌ−Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」ＡＣＳ  Ｎａｎｏ，６（２），１３９５−１４０３（２０１２）に記載された方法に整合する方法で実行することができる。
【００７０】
本明細書に記載の方法によって提供されたグラフェンコーティング層は、先ほど第Ｉ節に記載されたグラフェンコーティング層の任意の特性を有することができる。例えば、いくつかの実施態様では、本明細書に記載の方法によって製作されたグラフェンコーティング層は、約３００ｎｍ以下の厚さを有している。更に、本明細書に記載のグラフェンコーティング層の厚さは、いくつかの実施態様では、電子部品上へのコーティング層の堆積中に、一又は複数のパラメータを変更することによって選択することができる。例えば、いくつかの実施態様では、コーティング層の厚さは、堆積時間を変更することによって選択され、堆積時間が短くなるほど、コーティング層が薄くなる。更に、堆積時間は、いくつかの実施態様では、電子部品に堆積した材料の質量を決定するために配置された微量天秤（水晶微量天秤など）から得られた情報を使用して、選択することができる。いくつかの実施態様では、微量天秤の出力に関する情報（例えば、電子部品の測定された質量変化など）を化学気相蒸着システムなどの堆積装置に提供し、これによって、フィードバックループが形成されることによって、情報がリアルタイムで得られる。
【００７１】
熱管理コーティングを電子部品に適用する方法は、いくつかの実施態様では、整列されたカーボンナノ粒子の層をグラフェンコーティング層上に配置することを更に含む。整列されたカーボンナノ粒子の層は、本開示の目的と不整合でない任意の方法で、電子部品の表面に配置することができる。いくつかの実施態様では、例えば、整列されたカーボンナノ粒子の層を配置することは、前述のＣＶＤ方法などの蒸着を用いて実行される。加えて、整列されたカーボンナノ粒子の層は、整列されたカーボンナノ粒子の層について先ほど第Ｉ節に記載された構造及び／又は特徴を有することができる。
【００７２】
場合によっては、整列されたカーボンナノ粒子の層は、一又は複数のグラフェンシートを含むグラフェンコーティング層の表面に形成される。いくつかのそのような実施態様では、触媒粒子の触媒膜又は層が、整列されたカーボンナノ粒子の層をグラフェンコーティング層の上に形成する前に、グラフェンコーティング層に堆積される。触媒粒子の触媒膜又は層は、次に、複数の整列されたグラフェンチューブを含むグラフェンコーティング層について先ほど記載されたように、カーボンナノ粒子を成長させるために使用することができる。したがって、いくつかの例では、本明細書に記載の方法による整列されたカーボンナノ粒子の層を配置することは、触媒膜又は粒子からカーボンナノ粒子を成長させることを含む。
【００７３】
更に、いくつかの実施態様では、磁場及び／又は電場は、整列されたカーボンナノ粒子の成長中に電子部品に印加することができる。磁場及び／又は電場は、本開示の目的と不整合でない任意の強度及び／又は周波数を有することができ、本開示の目的と不整合でない方法で印加することができる。場合によっては、電場は、直流（ＤＣ）電場である。別の場合には、電場は、交流（ＡＣ）電場である。例えば、いくつかの実施態様では、印加されたＤＣ電場は、一定であり（したがって、ＤＣ電場と関連した周波数はない）、成長表面までの距離で除算した印加された電圧として定義された大きさを有している。印加された電圧は、場合によっては、約１ボルト（Ｖ）から約１００Ｖまでの範囲であり、距離は、約１ｃｍから約１０ｃｍの範囲である。したがって、いくつかの実施態様では、ＤＣ電場の大きさは、約１Ｖ／ｃｍから約１００Ｖ／ｃｍの範囲とすることができる。
【００７４】
本明細書に記載の電場の印加は、場合によっては、前述の対称構造、非対称構造、右側構造、又は左側構造など、所望の構造を有する層を提供することができる。いくつかの実施態様では、例えば、非対称構造を有する層は、整列されたカーボンナノ粒子を形成するために使用されるカーボン含有ガスのプラズマ周波数を上回る周波数を有するＡＣ電場を印加することによって、ＣＶＤプロセスの中で形成することができる。例えば、いくつかの実施態様では、印加されたＡＣ電場は、約１０１５Ｈｚから約１０１７Ｈｚまでの周波数と、成長表面までの距離で除算した印加された電圧として定義された大きさとを有することができる。印加された電圧は、場合によっては、約１Ｖから約１００Ｖまでの範囲であり、距離は、約１ｃｍから約１００ｃｍの範囲である。したがって、いくつかの実施態様では、ＡＣ電場の大きさは、約１Ｖ／ｃｍから約１００Ｖ／ｃｍの範囲とすることができる。
【００７５】
他の例示的実施態様では、右側又は左側構造を有する層は、整列されたカーボンナノ粒子の成長中に、本明細書に記載のＤＣ電場と磁場の両方を印加することによって、ＣＶＤプロセスの中で形成することができる。場合によっては、磁場は、右側構造を有する層を提供するために印加された電場に平行に印加される。別の場合には、磁場は、左側構造を有する層を提供するために印加された電場に非平行に印加される。いくつかのそのような場合には、印加された磁場は、約１ガウス（Ｇ）から約１００Ｇまでの大きさを有することができる。
【００７６】
更に、場合によっては、本明細書に記載の方法は、電子部品の表面に電気絶縁材料の層を配置することを更に含み、絶縁材料の層は、表面とグラフェンコーティング層との間に位置決めされる。電気絶縁材料の層は、本開示の目的と不整合でない任意の方法で、電子部品の表面に配置することができる。場合によっては、例えば、電気絶縁層は、浸漬コーティング又はスプレーコーティングによって形成される。更に、本明細書に記載の方法によって提供された絶縁材料層は、先ほど第Ｉ節に記載された絶縁材料の任意のプロパティを有することができる。
【００７７】
本明細書に記載のいくつかの実施態様は、以下の非限定的な実施例で更に説明される。
【実施例１】
【００７８】
熱管理された電子部品
熱管理された電子部品が、以下のように用意される。電子部品をＣＶＤチャンバの中に配置し、電子部品をＣＶＤ堆積条件に曝すことによって、平らな平面のグラフェンシートを含むグラフェンコーティング層が、洗浄された電子部品の表面に適用される。具体的には、堆積は、およそ１０１トルの全圧において、１００トルの分圧のベンゼン、エタン又はメタンと、１トルの分圧のＨ２との雰囲気でおよそ１００分間、５００℃で実行される。生じるグラフェンコーティング層の厚さは、およそ１００ｎｍである。上述のように、より薄いグラフェンコーティング層は、堆積時間を短縮することによって得られ、より厚いグラフェンコーティング層は、堆積時間を増加させることによって得られる。さらに、堆積時間は、上述のように、チャンバの中に配置され、電子部品に堆積した材料の質量を決定するために配置された微量天秤から得られた情報を用いて選択することができる。
【００７９】
グラフェンコーティング層の配置後に、６５ｎｍのニッケル膜が、触媒としてグラフェンコーティング層の上に配置される。プラズマ増強ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）は、炭素源としてアセチレンを、成長促進用のプラズマ増強剤としてアンモニアを用いて実行される。具体的には、堆積は、表１に列挙された成長条件で実行される（この場合、ＳＣＣＭは標準立方センチメートル毎分を、Ａはアンペアを、Ｖはボルトを、そしてＷはワットを指す）。結果として生じた、整列されたカーボンナノチューブの層は、対称構造を有している。
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【実施例２】
【００８０】
熱管理された電子部品
熱管理された電子部品が、以下のように用意される。グラフェンコーティング層が、実施例１で先ほど述べられた方法によって、電子部品の上に配置される。その際、整列されたカーボンナノ粒子の層は、整列されたカーボンナノ粒子の層の成長中に、約１００Ｖ／ｃｍの大きさを有するＤＣ電場を加え、実施例１で先ほど述べられた方法によって、配置される。結果として生じた、整列されたカーボンナノ粒子の層は、対称構造を有している。
【実施例３】
【００８１】
熱管理された電子部品
熱管理された電子部品が、以下のように用意される。グラフェンコーティング層が、実施例１で先ほど述べられた方法によって、電子部品の上に配置される。その際、整列されたカーボンナノ粒子の層は、整列されたカーボンナノ粒子の層の成長中に、約１０１５Ｈｚの周波数及び約１００Ｖ／ｃｍの大きさを有するＡＣ電場を加え、実施例１で先ほど述べられた方法によって、配置される。結果として生じた、整列されたカーボンナノ粒子の層は、非対称構造を有している。
【実施例４】
【００８２】
熱管理された電子部品
熱管理された電子部品が、以下のように用意される。グラフェンコーティング層が、実施例１で先ほど述べられた方法によって、電子部品の上に配置される。その際、整列されたカーボンナノ粒子の層は、ＤＣ電場に平行な磁場を加え、実施例２で先ほど述べられた方法によって配置され、結果としてナノ材料成長に対する正味の（ｎｅｔ）キラリティを生じ、右側構造を有するカーボンナノチューブの層をもたらす。磁場は、約１００Ｇの大きさを有している。
【実施例５】
【００８３】
熱管理された電子部品
熱管理された電子部品が、以下のように用意される。グラフェンコーティング層が、実施例１で先ほど述べられた方法によって、電子部品の上に配置される。その際、整列されたカーボンナノ粒子の層は、磁場が印加された電場に逆平行に整列される修正を加え、実施例４で先ほど述べられた方法によって配置される。このようにして、左側構造を有する層が提供される。
【００８４】
本開示の様々な目的を実現する際の本開示の様々な実施態様が記載されてきた。これらの実施態様が本開示の原理を単に説明しているに過ぎないことを認識すべきである。当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、多数の修正及び改造がすぐに明らかになるだろう。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱管理された電子部品（１００）であって、
前記電子部品（１１０）の表面に配置された熱管理コーティング（１２０）であって、
第一の表面及び第二の表面を有するグラフェンコーティング層（１３０）であって、前記第一の表面が前記電子部品の表面に配置されている、グラフェンコーティング層（１３０）と、
前記グラフェンコーティング層の第二の表面で成長した、整列されたカーボンナノ粒子の層（１３２）とを含む、熱管理コーティング（１２０）
を含む電子部品。
【請求項２】
前記電子部品の前記表面と前記熱管理コーティングとの間に配置された電気絶縁材料層を更に含む、請求項１に記載の熱管理された電子部品。
【請求項３】
前記グラフェンコーティング層が、１から３０の間の原子層を含む、請求項１又は２に記載の熱管理された電子部品。
【請求項４】
前記グラフェンコーティング層が、約５００ｎｍ以下の厚さを有している、請求項１から３の何れか一項に記載の熱管理された電子部品。
【請求項５】
前記カーボンナノ粒子が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、フラーレン、ヘテロフラーレン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１から４の何れか一項に記載の熱管理された電子部品。
【請求項６】
前記整列されたカーボンナノ粒子の層が、対称構造または非対称構造を有している、請求項１から５の何れか一項に記載の熱管理された電子部品。
【請求項７】
前記整列されたカーボンナノ粒子の層が、右側構造又は左側構造を有している、請求項１から６の何れか一項に記載の熱管理された電子部品。
【請求項８】
前記熱管理コーティングが、前記熱管理された電子部品の総重量に対し、前記熱管理された電子部品の約０．２重量パーセント以下を含んでいる、請求項１から７の何れか一項に記載の熱管理された電子部品。
【請求項９】
前記熱管理コーティングが、約２５ＭＷ／ｍ２Ｋを上回る熱コンダクタンスを示す、請求項１から８の何れか一項に記載の熱管理された電子部品。
【請求項１０】
熱管理コーティングを電子部品に適用する方法であって、
グラフェンコーティング層の第一の表面を前記電子部品の表面に配置することと、
整列されたカーボンナノ粒子の層を前記グラフェンコーティング層の第二の表面で成長させることと
を含む方法。
【請求項１１】
前記グラフェンコーティング層の第一の表面を前記電子部品の前記表面に配置する前に、電気絶縁材料層を前記電子部品の前記表面に配置することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記カーボンナノ粒子が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、フラーレン、ヘテロフラーレン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記整列されたカーボンナノ粒子の層を成長させることが、化学気相蒸着を用いて実行される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記整列されたカーボンナノ粒子の層を前記グラフェンコーティング層の第二の表面で成長させる前に、触媒膜が前記グラフェンコーティング層に堆積される、請求項１０から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記触媒膜が、ニッケル、コバルト、鉄、又はそれらの組み合わせの粒子を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記整列されたカーボンナノ粒子の層を成長させることが、前記触媒膜から前記カーボンナノ粒子を成長させることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
ＤＣまたはＡＣ電場が、前記カーボンナノ粒子の成長中に前記電子部品に印加され
る、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
磁場が、前記カーボンナノ粒子の前記成長中に前記電子部品に印加される、請求項１７に記載の方法。