CN105247674A - 散热结构体及其制造方法以及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种散热结构体，其具有多个碳元素线状结构体(12)和覆盖层(16)，其中，上述线状结构体(12)的至少一侧端部(14)弯曲，上述覆盖层(16)在线状结构体的表面形成，覆盖线状结构体的另一侧端部(18)的部分的厚度为线状结构体可塑性变形的厚度。

Description

散热结构体及其制造方法以及电子装置
技术领域
本发明涉及散热结构体及其制造方法以及电子装置。
背景技术
用于服务器、个人电脑的CPU(CentralProcessingUnit:中央处理装置)等的电子部件中，需要将由半导体元件产生的热有效地散热。因此，这些电子部件具有在半导体元件的正上方配置有散热器的结构，该散热器由铜等具有高热传导性的材料构成。
此时，由于在发热源和散热器的表面存在微细的凹凸，因此，即使使其相互直接接触也不能得到充分的接触面积，接触界面成为大的热阻抗，不能进行有效地散热。因此，以减少接触热阻抗作为目的，将发热源和散热器介由热界面材料(TIM)进行连接。
基于这一目的，对于热界面材料，要求其自身为具有高的热传导率的材料，此外，还要求对发热源和散热器表面的微细的凹凸能以大面积接触的特性。
以往，作为热界面材料，使用散热油脂、相变材料(PCM)、铟等。这些材料作为散热材料使用的主要特点之一是其在电子机器的耐热温度以下具有流动性，因此对于微细的凹凸能够得到大的接触面积。
但是，散热油脂、相变材料的热传导率为1W/m·K～5W/m·K，比较低。而且，铟是稀有金属，此外由于ITO的原因其需要大幅增加，价格抖升，因此期望更廉价的代替材料。
在这样的背景下，以碳纳米管为代表的碳元素的线状结构体受到注目。碳纳米管不仅在长方向上具有非常高的热传导度(1500W/m·K～3000W/m·K)，而且是柔软性、耐热性优异的材料且作为散热材料具有高的散热能。
作为使用碳纳米管的散热结构体，已提出了在树脂中分散碳纳米管的散热结构体以及将基板上取向生长的碳纳米管束埋入树脂等的散热结构体。
应予说明，作为本申请发明的背景技术包括以下文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-295120号公报
专利文献2:日本特开2007-9213号公报
专利文献3:日本特开2012-199335号公报
发明内容
但是，以往的热传导片中，有时不能充分发挥碳纳米管具有的高的热传导性。
本发明的目的在于提供热传导性良好的散热结构体及其制造方法以及使用该散热结构体的电子装置。
本发明的一个方面提供一种散热结构体，其特征在于，具有多个碳元素线状结构体和覆盖层，其中，上述线状结构体的至少一侧端部弯曲，上述覆盖层在所述线状结构体的表面形成，覆盖上述线状结构体的另一侧端部的部分的厚度为上述线状结构体可塑性变形的厚度。
本发明的其他方面提供一种散热结构体的制造方法，其特征在于：具有以下工序：在基板上形成多个碳元素线状结构体的工序，使上述多个线状结构体的前端部弯曲的工序，利用原子层沉积法，在上述线状结构体的表面形成覆盖层的工序，其中，上述覆盖层覆盖所述线状结构体的另一侧端部的部分的厚度是上述线状结构体可塑性变形的厚度。
本发明另一方面提供一种电子装置，其特征在于，具有发热体、散热体和散热结构体，上述散热结构体具有多个碳元素线状结构体和覆盖层，其中，上述线状结构体的一侧端部弯曲，所述覆盖层在上述线状结构体的表面形成，覆盖上述线状结构体的另一侧端部的部分的厚度为上述线状结构体可塑性变形的厚度，上述线状结构体的上述另一侧端部是弯曲的，上述多个线状结构体弯曲的上述一侧端部的侧面的一部分与上述发热体和上述散热体的一个接触，上述多个线状结构体弯曲的上述另一侧端部的侧面的一部分与上述发热体和上述散热体的另一个接触。
根据公开的散热结构体，碳元素线状结构体的一侧端部弯曲，在线状结构体的表面形成的覆盖层中覆盖线状结构体的另一侧端部的部分的厚度设定为线状结构体可塑性变形的厚度。因此，能够将线状结构体另一侧端部弯曲。因此，能够将线状结构体的一侧端部、另一侧端部的侧面与发热体或散热体以线接触的形式接触。而且，线状结构体弯曲的一侧端部、另一侧端部容易追随变形。因此，能够抑制不与发热体或散热体接触的线状结构体的产生。因此，能够提供可实现良好的热传导性的散热结构体。
附图说明
图1：图1是表示一个实施方式的散热结构体的例子的截面图。
图2：图2是表示一个实施方式的散热结构体其他例子的截面图。
图3：图3是表示一个实施方式中电子装置的截面图。
图4：图4是表示一个实施方式的散热结构体的制造方法的例子的工序截面图(其1)。
图5：图5是表示一个实施方式的散热结构体的制造方法的例子的工序截面图(其2)。
图6：图6是表示一个实施方式的散热结构体的制造方法的例子的工序截面图(其3)。
图7：图7是表示一个实施方式的散热结构体的制造方法的例子的工序截面图(其4)。
图8：图8是表示一个实施方式的散热结构体的制造方法的其他的例子的截面图(其1)。
图9：图9是表示一个实施方式的散热结构体的制造方法的其他例子的截面图(其2)。
图10：图10是表示使碳纳米管的前端部弯曲的状态的扫描型电子显微镜照片的图。
图11：图11是表示在碳纳米管的表面形成覆盖层的状态的扫描型电子显微镜照片的图。
图12：图12是表示与图11的测定位置P1、P2对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。
图13：图13是表示与图11的测定位置P3、P4对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。
图14：图14是表示与图11的测定位置P5对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。
图15：图15是表示使碳纳米管的根底部弯曲的状态的扫描型电子显微镜照片的图。
图16：图16是表示待机时间的长度与弯曲位置的关系的图。
图17：图17是表示一个实施方式中电子装置的制造方法的例子的工序截面图(其1)。
图18：图18是表示一个实施方式中电子装置的制造方法的例子的工序截面图(其2)。
图19：图19是表示一个实施方式中电子装置的制造方法的其他例子的工序截面图。
具体实施方式
以往的热传导片是使碳纳米管的端面与发热体或散热体以点接触的形式接触的结构。
因此，不容易使碳纳米管的端面与发热体或散热体可靠地接触，存在生成端面不与发热体或散热体接触的碳纳米管的情况。
产生发热体或散热体不与碳纳米管接触的部位时，热传导性降低，由发热体产生的热不能有效地被散热。
[一个实施方式]
使用图1～图15，对一个实施方式中的散热结构体及其制造方法以及使用该散热结构体的电子装置及其制造方法进行说明。
(散热结构体)
首先，对本实施方式的散热结构体使用图1进行说明。图1是表示本实施方式的散热结构体的例子的截面图。
如图1所示，本实施方式中散热结构体(散热部材、散热材料、散热片、热传导片)10具有多个碳元素线状结构体(碳纳米管)12。多个碳纳米管12相互隔开间隔而形成。
碳纳米管12可以是单层碳纳米管，也可以是多层碳纳米管。此处，例如，形成多层碳纳米管12。
对一个多层碳纳米管12含有的碳纳米管的层数没有特别限制，例如为3～6左右。例如一个多层碳纳米管12含有的碳纳米管的层数的平均值为4左右。碳纳米管12的直径没有特别限制，例如为10～20nm左右。碳纳米管12的直径的平均值例如为15nm左右。碳纳米管12的长度没有特别限制，例如为50～200μm左右。碳纳米管12的面密度没有特别限制，从获得充分的热传导性的角度出发，优选为1×1010个/cm2以上。此处，将碳纳米管12的面密度设置为例如1×1011个/cm2左右。
多个碳纳米管12的前端部14弯曲。
应予说明，碳纳米管的前端部是与碳纳米管在基板上生长时位于基板侧的部分相对侧的部分。将碳纳米管在基板上生长时，将位于基板侧的部分称为根底部。
在多个碳纳米管12的表面形成覆盖层(被膜、涂层)16。上述覆盖层16，以覆盖多个碳纳米管12的表面的方式形成。通过在碳纳米管12的表面形成覆盖层16，能够提高碳纳米管12的弹性(机械强度)。覆盖层16的材料没有特别限制，例如能够使用氧化物等。作为覆盖层16的材料使用的氧化物，例如可以举出铝氧化物(Al2O3)、钛氧化物(TiOX)、铪氧化物(RuOX)、铁氧化物(FeOX)、铟氧化物(InOX)、镧氧化物(LaOX)等。另外，可以将钼氧化物(MoOX)、铌氧化物(NbOX)、镍氧化物(NiO)、钌氧化物(RuOX)、硅氧化物(SiO2)、钒氧化物(VOX)、钨氧化物(WOX)等作为覆盖层16的材料。另外，可以将钇氧化物(YOX)、锆氧化物(ZrOX)等作为覆盖层16的材料使用。此处，铝氧化物(氧化铝、氧化铝)作为覆盖层16的材料使用。覆盖层16例如利用ALD(AtomicLayerDeposition、原子层堆积)法形成。
覆盖层16的厚度从碳纳米管12的前端部14侧至碳纳米管12的根底部18侧逐渐变薄。换而言之，覆盖层16的粒径从碳纳米管12的前端部14侧至根底部18侧逐渐变小。覆盖碳纳米管12的覆盖层16变薄时碳纳米管12塑性变形，而覆盖碳纳米管12的覆盖层16的厚度增厚时，碳纳米管12将会变为弹性变形。在碳纳米管12的根底部18侧中，以碳纳米管12可塑性变形的方式将覆盖层16的厚度设定为薄。另一方面，在除碳纳米管12的根底部18附近以外的部分，为了充分确保碳纳米管12的机械强度，将覆盖层16的厚度设定为厚。在除了碳纳米管12的根底部18附近以外的部分，碳纳米管12能够弹性变形。
将覆盖碳纳米管12的覆盖层16的厚度(粒径)逐渐增大时碳纳米管12变得不能塑性变形时的覆盖层16的厚度(粒径)，此处，称之为临界厚度(临界粒径)。在覆盖碳纳米管12的覆盖层16的厚度比临界厚度厚的部分中碳纳米管12弹性变形。在覆盖碳纳米管12的覆盖层16的厚度比临界厚度薄的部分中碳纳米管12塑性变形。由于上述临界厚度也依赖于覆盖层16的膜质等，因此未必是恒定的，而如果覆盖层16的厚度(粒径)为20nm以下，碳纳米管12塑性变形的情形多。因此，将碳纳米管12的根底部18中的覆盖层16的厚度(粒径)，例如设定为20nm以下。此处，将碳纳米管12的根底部18中的覆盖层16的厚度(粒径)，例如设定为19.6nm左右。另一方面，将碳纳米管12的前端部14的覆盖层16的厚度(粒径)，例如设定为37nm左右。
碳纳米管12的前端部14与根底部18之间的中间部分，以平行的方式取向。更具体地，碳纳米管12的前端部14与根底部18之间的中间部分在垂直方向取向。
多个碳纳米管12的根底部18，如上所述是可塑性变形的。因此，如后文所述，碳纳米管12的根底侧在装配时等能够弯曲。
本实施方式中，基于以下理由使碳纳米管12的前端部14侧弯曲，将碳纳米管12的根底部18侧设置为可塑性变形。
即，以往，使碳纳米管的两端与发热体或散热体以点接触的方式接触。由于发热体或散热体的表面存在粗糙度，因此不容易使碳纳米管的前端部、根底部与发热体或散热体可靠地接触。另外，通过点接触的连接，不会追随由温度变化等引起的发热体或散热体的变形。
为了使散热结构体追随发热体或散热体的表面的粗糙度，在发热体和散热体之间夹持散热结构体之后，边进行加热边进行挤压。此时，有时散热结构体变形而在碳纳米管的端部高度位置产生不均匀的情况。碳纳米管的端部高度位置产生不均匀时，多个碳纳米管中只有一部分碳纳米管能够与发热体或散热体接触。在发热体或散热体不与碳纳米管接触的部位，热难以被传递。
因此，以往的散热结构体中存在未必能够充分得到良好的热传导性的情形。
与此相对，如果使碳纳米管12的前端部14或根底部18弯曲，那么碳纳米管12的前端部14或根底部18的侧面与发热体或散热体能够以线接触的形式接触。而且，碳纳米管12弯曲的前端部14或根底部18容易追随变形。因此，本实施方式能够抑制不与发热体或散热体接触的碳纳米管12的产生。因此，根据本实施方式能够得到热传导性良好的散热结构体。
基于这样的理由，本实施方式中设为使碳纳米管12的前端部14侧弯曲的同时使碳纳米管12的根底部18侧能够弯曲。
以在多个碳纳米管12之间填充的形式形成填充层(树脂层)20。碳纳米管12的前端部14侧变为埋入填充层20的状态。另一方面，碳纳米管12的根底部18侧变为从填充层20露出的状态。作为填充层20的材料，例如使用热塑性树脂。填充层20是根据温度在液体与固体之间可逆地进行状态变化的层，室温下是固体，加热时变化为液状，冷却时，产生粘合性且恢复为固体。作为填充层20的材料，例如，可列举以下所示的热熔树脂。作为聚酰胺系热熔树脂，例如，可举出HenkelJapan株式会社制的“Micromelt6239”(软化点温度:140℃)。另外，作为聚酯系热熔树脂，例如，可举出NOGAWACHEMICAL株式会社的“DH598B”(软化点温度:133℃)。另外，作为聚氨酯系热熔树脂，例如，可举出NOGAWACHEMICAL株式会社制的“DH722B”。另外，作为聚烯烃系热熔树脂，例如，可举出松村石油株式会社制的“EP-90”(软化点温度:148℃)。另外，作为乙烯共聚物热熔树脂，例如，可举出NOGAWACHEMICAL株式会社制的“DA574B”(软化点温度:105℃)。另外，作为SBR系热熔树脂，例如，可举出横浜橡胶株式会社制的“M-6250”(软化点温度:125℃)。另外，作为EVA系热熔树脂，例如，可举出住友3M株式会社制的“3747”(软化点温度:104℃)。另外，作为丁基橡胶系热熔树脂，例如，可举出横浜橡胶株式会社制的“M-6158”。此处，作为填充层20的材料，例如，可使用HenkelJapan株式会社制的“Micromelt6239”。
填充层20的熔化温度优选高于安装有散热结构体10的发热体24(图3参照)运行时的发热温度的上限值。另外，填充层20的熔化温度优选高于将散热结构体10、发热体24和散热体28(图3参照)安装于电路基板22(图3参照)上之后，即装配后进行热处理的温度。这是由于装配后填充层20溶解则存在散热结构体10变形，碳纳米管12的取向性受损，甚至导致热传导性降低的可能。
由此，形成本实施方式中的散热结构体10。
因此，根据本实施方式，碳纳米管12的前端部14弯曲。而且，将在碳纳米管12的表面形成的覆盖层16中的覆盖碳纳米管12的根底部18的部分的厚度设定为碳纳米管12可塑性变形的厚度。因此，能够使碳纳米管12的根底部18弯曲。因此，能够使碳纳米管12的前端部14、根底部18的侧面与发热体或散热体以线接触的形式接触。而且，碳纳米管12弯曲的前端部14或根底部18容易追随变形。因此，根据本实施方式，能够抑制不与发热体或散热体接触的碳纳米管12的产生。因此，根据本实施方式，能够提供实现良好的热传导性的散热结构体。
应予说明，上述内容是以碳纳米管12的根底部18侧为从填充层20露出的状态的情形为例进行说明的，但是并不局限于此。
例如，如图2所示，碳纳米管12的根底部18侧能以弯曲的状态埋入填充层20。
图2是表示本实施方式中的散热结构体的其他例子的截面图。
如图2所示，多个碳纳米管12的根底侧18以弯曲的状态埋入填充层20。碳纳米管12的根底侧18是在碳纳米管12的表面形成覆盖层16后将其弯曲。
因此，碳纳米管12的前端部14和根底部18两者可以以弯曲的状态在填充层20中埋入碳纳米管12。
(电子装置)
接下来，对于使用本实施方式中的散热结构体的电子装置，使用图3进行说明。图3是表示本实施方式中的电子装置的截面图。
如图3所示，在多层配线基板等电路基板22上，安装例如CPU等半导体元件(半导体芯片)24。半导体元件24介由焊料凸起26等与电路基板22电连接。
用于将由半导体元件24产生的热扩散的散热器28以覆盖半导体元件24的方式形成。在半导体元件24和散热器28之间配置上述的本实施方式中的散热结构体10。散热器28例如通过有机密封剂30等与电路基板22粘合。
因此，本实施方式中的电子装置中，在半导体元件24和散热器28之间，即，在发热体(发热部)124和散热体(散热部)28之间，设置本实施方式中的散热结构体10。
碳纳米管12弯曲的前端部14的侧面的一部分，例如，与散热体28接触。
碳纳米管12弯曲的根底部18的侧面的一部分，例如，与发热体24接触。
应予说明，碳纳米管12弯曲的前端部14的侧面的一部分也可以与发热体24接触。另外，碳纳米管12弯曲的根底部18的侧面的一部分也可以与散热体28接触。
由此，形成本实施方式中的电子装置32。
(散热结构体的制造方法)
接下来，对本实施方式中的散热结构体的制造方法，使用图4～图7进行说明。图4～图7是表示本实施方式中的散热结构体的制造方法的例子的工序截面图。
首先，如图4(a)所示，准备用于使碳纳米管12生长的作为底座的基板(基材、基质)34。作为基板34，例如使用硅基板。
应予说明，基板34不局限于硅基板。作为基板34，例如，可以使用氧化铝基板、蓝宝石基板、MgO基板、玻璃基板等。
接下来，例如，利用CVD(ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积)法或热氧化法，在硅基板34的表面形成膜厚300nm左右的硅氧化膜(未图示)。
接下来，在硅氧化膜上形成基底膜(未图示)。基底膜成为后述的催化剂金属膜(未图示)的基底。作为基底膜的材料，能够使用钼(Mo)、钛(Ti)、铪(Hf)、锆(Zr)、铌(Nb)、钒(V)、氮化钽(TaN)、硅化钛(TiSiX)、铝(Al)等。另外，可以将氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiOX)、钽(Ta)、钨(W)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、氮化钛(TiN)等，作为基底膜的材料使用。另外，可以将包含这些材料中任意一种的合金，作为基底膜的材料使用。其中，作为基底膜的材料，例如使用铝。
接下来，例如，利用溅射法，形成催化剂金属膜(未图示)。催化剂金属膜成为在基板34上生长碳纳米管12时的催化剂。作为催化剂金属膜的材料，例如，能够使用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、金、银、铂或者包含这些金属中任意一种的合金。在此，作为催化剂金属膜的材料，例如使用铁。
作为基底膜(未图示)的材料使用铝，作为催化剂金属膜的材料使用铁时，在基板34上形成铝膜和铁膜的层叠结构。此时，铝基底膜的膜厚，例如设定为10nm左右，铁催化剂金属膜的膜厚，例如设定为2.5nm左右。
作为基底膜的材料使用氮化钛，作为催化剂金属膜的材料使用钴时，在基板34上形成氮化钛膜和钴膜的层叠结构。此时，氮化钛基底膜的膜厚，例如设定为5nm左右，钴催化剂金属膜的膜厚，例如设定为2.5nm左右。
另外，使碳纳米管生长时使用的催化剂，不局限于金属膜，可以是金属微粒。作为催化剂使用金属微粒时，例如，优选使用微分迁移率分析仪(DMA:differentialmobilityanalyzer)等来控制金属微粒的尺寸。作为金属微粒的材料，能够适当使用与上述的催化剂金属膜的材料相同的材料。
作为基底膜的材料使用氮化钛，作为金属微粒的催化剂的材料使用钴时，在基板34上形成在氮化钛的基底膜上存在钴金属微粒的结构。此时，氮化钛的膜厚，例如设定为5nm左右，钴金属微粒的平均粒径例如设定为3.8nm左右。
接下来，例如利用热丝CVD(HotFilamentChemicalVaporDeposition)法，在形成催化剂的基板34上使碳纳米管12生长。碳纳米管12的生长条件，例如以下所示。作为原料气体，例如，使用乙炔气体和氩气的混合气体。乙炔气体和氩气的分压比，例如，设定为1:9左右。生长室内的总气压，例如设定为1kPa左右。热丝的温度，例如设定为1000℃左右。在这样的条件下使碳纳米管12生长时，碳纳米管12的生长率，例如为4μm/min左右。碳纳米管12的长度，例如设定为80μm左右。碳纳米管12的长度，例如能够通过适当调整生长时间来控制。一个多层碳纳米管12含有的碳纳米管的层数，例如设定为3～6左右。一个多层碳纳米管12含有的碳纳米管的层数的平均值，例如设定为4左右。碳纳米管12的直径，例如设定为4～8nm左右。碳纳米管12的直径的平均值，例如设定为6nm左右。碳纳米管12的面密度，没有特别限制，从获得充分的散热性的角度出发，优选为1×1010个/cm2以上。在上述的条件下生长时，碳纳米管12的面密度，例如设定为1×1011个/cm2左右。
应予说明，碳纳米管12的生长方法，不局限于热丝CVD法。例如，也能够利用热CVD法或远程等离子CVD法等使碳纳米管12生长。
另外，生长的碳纳米管12可以是单层碳纳米管。
另外，使碳纳米管12生长时使用的原料，不局限于乙炔。例如，可以将甲烷气体、乙烯气体等烃类作为原料使用，使碳纳米管12生长。另外，可以将乙醇、甲醇等醇类作为原料使用，使碳纳米管12生长。
接下来，如图4(b)所示，通过对多个碳纳米管12加压，即，施加负荷，使碳纳米管12的前端部14弯曲。具体地，使平坦的结构物35与碳纳米管12的前端部14接触，使用结构物35对碳纳米管12施加负荷。作为结构物35的材料，例如，使用硅基板等。负荷例如优选设定为0.125MPa～0.25MPa左右。由此，碳纳米管12的前端部14塑性变形，得到前端部14弯曲的碳纳米管12。
接下来，如图5(a)所示，例如，利用ALD法形成覆盖层16。ALD法是将成为要沉积的层的原料的多种反应气体在基板上交替供给，使其以1原子层单元或1分子层单元在基板上吸附，利用基板表面上的化学反应进行沉积的方法。利用ALD法形成覆盖层16时，例如，使用原子层沉积装置(ALD装置)。作为原子层沉积装置，例如，能够使用CambridgeNanoTech公司制的Savannah100、Savannah200等。
覆盖层16以覆盖多个碳纳米管12的表面的方式形成。覆盖层16的材料没有特别限制，例如，能够使用氧化物等。作为覆盖层16的材料使用的氧化物，例如，可举出铝氧化物(Al2O3)、钛氧化物(TiOX)、铪氧化物(RuOX)、铁氧化物(FeOX)、铟氧化物(InOX)、镧氧化物(LaOX)等。另外，可以将钼氧化物(MoOX)、铌氧化物(NbOX)、镍氧化物(NiO)、钌氧化物(RuOX)、硅氧化物(SiO2)、钒氧化物(VOX)、钨氧化物(WOX)等作为覆盖层16的材料使用。另外，可以将钇氧化物(YOX)、锆氧化物(ZrOX)等作为覆盖层16的材料使用。此处，例如，形成铝氧化物的覆盖层16。
本实施方式中，从碳纳米管12的前端部14侧至根底部18侧以厚度逐渐变薄的方式形成覆盖层16。换而言之，从碳纳米管12的前端部14侧至根底部18侧，粒径以逐渐变小的方式形成覆盖层16。图5(b)模式性地表示覆盖层16粒径逐渐变小。
如上所述，覆盖碳纳米管12的覆盖层16的厚度比临界厚度薄时，碳纳米管塑性变形，而覆盖碳纳米管12的覆盖层16比临界厚度厚时碳纳米管12弹性变形。在碳纳米管12的表面形成覆盖层16后，以能够使碳纳米管12的根底部18侧弯曲的方式，将碳纳米管12根底部18的覆盖层16的厚度设定为比临界厚度薄。如上所述，由于临界厚度受到覆盖层16的膜质等的影响，因此未必是恒定的，但如果覆盖层16的厚度(粒径)为20nm以下，那么碳纳米管12塑性变形的情形多。此处，将纳米管12根底部18侧中的覆盖层16的厚度(粒径)，例如设定为19.6nm左右。另一方面，将碳纳米管12前端部14中的覆盖层16的厚度(粒径)，例如设定为37nm左右。
利用ALD法的覆盖层16的沉积条件，例如设置为以下所示的条件。反应室(室)内的温度，例如设定为200℃。作为原料气体(前体)使用TMA(Trimethylaluminium)气体和H2O气体。作为吹扫气，例如，使用非活性气体。作为上述非活性气体，例如使用N2气。N2气的流量，例如设定为20sccm左右。吹扫气在从覆盖层16的沉积开始前至覆盖层16的沉积结束为止期间持续流动。沉积覆盖层16时，将TMA气体和H2O气体交替供给至室内。更具体地，将TMA气体仅供给时间t1，然后，仅待机时间t2，然后，将H2O气体仅供给时间t3，然后，仅待机时间t4，以此作为1个循环。将TMA气体每1秒钟的供给量例如设定为20sccm，将供给时间t1例如设定为0.01～1秒左右。将待机时间t2，例如设定为1～30秒左右。其中，将待机时间t2例如设定为8秒左右。将H2O气体每1秒钟的供给量例如设定为20sccm，将供给时间t3例如设定为0.01～1秒左右。将待机时间t4，例如设定为1～30秒左右。其中，将待机时间4例如设定为8秒左右。通过将该循环例如进行200次循环左右，形成覆盖层16。
本实施方式中，进行覆盖层16的沉积时，不进行停止阀(未图示)的开闭。停止阀是用于停止从室内向外部的气体的排气的阀。
本实施方式中，进行覆盖层16的沉积时不进行停止阀的开闭是基于以下理由。
即，作为进行覆盖层的沉积时进行停止阀的开闭的手法，例如可以考虑以下手法。即，首先，在供给TMA气体之前关闭停止阀，然后，向室内供给TMA气体，然后，仅待机特定时间。接下来，打开停止阀，通过仅待机特定时间，将TMA气体清除。接下来，在供给H2O气体之前关闭停止阀，然后，向室内供给H2O气体，然后，仅待机特定时间。接下来，打开停止阀，通过仅待机特定时间，清除H2O气体。通过重复进行该循环，沉积覆盖层。
如此，以在进行原料气体的供给之前关闭停止阀，在进行原料气体的供给之后待机一定程度的时间的方式操作时，不仅碳纳米管12的前端部14，而且在根底部18原料气体也充分到达。此时，不仅碳纳米管12的前端部14，而且在根底部18覆盖层16的厚度(粒径)也充分变大。碳纳米管12的根底部18中覆盖层16的厚度比临界厚度大时，碳纳米管12的根底部18不会塑性变形，使其弯曲变得困难。
与此相对，如本实施方式这样，进行覆盖层16的沉积时不进行停止阀的开闭时，原料气体很难到达碳纳米管12的根底部18。因此，能够以从碳纳米管12的前端部14至根底部18厚度(粒径)变薄的方式形成覆盖层16。
基于这样的理由，本实施方式在沉积覆盖层16时不进行停止阀的开闭。
覆盖层16的厚度的分布，通过适当调整待机时间t2、t4，能够进行调整。
即，缩短待机时间t2时，能以TMA气体基本未向碳纳米管的根底部前进的状态供给H2O气体。另外，缩短待机时间t4时，能以H2O气体基本未向碳纳米管的根底部前进的状态供给TMA气体。此时，由于在碳纳米管12的根底部18难以形成覆盖层16，因此，碳纳米管12根底部18中的覆盖层16的厚度变薄。
另一方面，延长待机时间t2时，能以TMA气体一定程度前进至碳纳米管根底部的状态供给H2O气体。另外，延长待机时间t4时，能以H2O气体一定程度向碳纳米管根底部前进的状态供给TMA气体。此时，由于碳纳米管12的根底部18也容易形成覆盖层16，因此，碳纳米管12根底部18中的覆盖层16的厚度变厚。
因此，通过适当控制待机时间t2、t4，能够控制覆盖层16的厚度的分布。换而言之，通过适当控制待机时间t2、t4，能够控制覆盖层16的厚度变为临界厚度的位置。
接下来，如图6(a)所示，在形成有前端部14弯曲且形成有覆盖层16的多个碳纳米管12的基板28的上方，放置薄膜状的热塑性树脂(热塑性树脂薄膜)20。热塑性树脂薄膜20变为填充层。热塑性树脂薄膜20的厚度，例如设定为100μm左右。
作为热塑性树脂薄膜20的材料，例如，能够使用上述的热熔树脂。其中，作为热塑性树脂薄膜20的材料，例如使用HenkelJapan株式会公司制的“Micromelt6239”。“Micromelt6239”的熔化温度是135～145℃左右。另外，“Micromelt6239”熔化时的粘度是225℃下5.5～8.5Pa·s左右。
接下来，将放置热塑性树脂薄膜20的基板34，加热至热塑性树脂薄膜20的熔化温度以上的温度。根据需要，可以从热塑性树脂薄膜20上挤压。由此，热塑性树脂薄膜20熔化，并逐渐浸透至碳纳米管12的束内(参照图6(b))。热塑性树脂薄膜20的浸透，在到达碳纳米管12根底部18之前停止。热塑性树脂薄膜20的下表面和碳纳米管12根底部18的下表面之间的距离，例如设定为50μm左右。使热塑性树脂薄膜20浸透至碳纳米管12束的深度，能够通过热处理温度或热处理时间控制。此处，例如，将热处理温度例如设定为195℃左右，将热处理时间例如设定为5分钟左右。由此，除了碳纳米管12束中根底部18以外的部分变为由热塑性树脂的填充层(树脂层)20填充的状态。应予说明，将碳纳米管12的一部分由填充层20填充是为了能够使碳纳米管12容易从基板34剥离。
接下来，例如通过冷却至室温，将热塑性树脂薄膜20固化。
接下来，如图7(a)所示，将碳纳米管12与填充层20一同从基板34剥离。
由此，得到含有多个碳纳米管12的散热结构体10，其中，多个碳纳米管12中弯曲的前端部14侧被埋入填充层20，可塑性变形的根底部18侧从填充层20露出(参照图7(b))。
由此，制造本实施方式中的散热结构体10。
应予说明，上述内容记载了碳纳米管12根底部18从填充层20露出的状态的散热结构体10，但并不局限与此。
例如，如使用图2上文所述，在将碳纳米管12的根底部18侧弯曲的状态下，可以将碳纳米管12埋入填充层20。
图8和图9是表示本实施方式中的散热结构体的制造方法的其他例子的截面图。
首先，使用图4～图7通过上述的散热结构体的制造方法，得到碳纳米管12根底部18侧从填充层20露出的状态的散热结构体10(参照图7(b))。
接下来，如图8(a)所示，在基座(基体、支持基板)36上放置散热结构体10。此时，从填充层20露出的碳纳米管12根底部18以与基座36接触的方式，将散热结构体10放置在基座36上。作为结构物36材料，例如能够使用特氟龙(注册商标)等。
接下来，如图8(b)所示，通过对散热结构体10施加负荷，使碳纳米管12根底部18弯曲。具体地，将平坦的结构物38与散热结构体10的上面接触，通过结构物38对碳纳米管12施加负荷。作为结构物38的材料，例如能够使用特氟龙(注册商标)等。负荷，例如优选设定为0.5MPa～1.5MPa左右。由此，碳纳米管12根底部18侧塑性变形，碳纳米管12根底部18侧变为弯曲的状态。
接下来，将放置在基座36上的散热结构体10，加热至填充层20的熔化温度以上。根据需要，可以通过结构物38对填充层20施加负荷。由此，填充层20熔化，逐渐浸透至碳纳米管12的束内(参照图9(a))。在填充层20的浸透达到碳纳米管12根底部18的底面的阶段结束加热。热处理温度，例如设定为225℃左右。热处理时间，例如设定为30分左右。由此，不仅碳纳米管12前端部14，而且根底部18也变为埋入填充层20的状态。
接下来，例如通过冷却至室温，将填充层20固化。
接下来，将结构物38从散热结构体10上取出，而且将散热结构体10从基座36上取出。
由此，得到不仅碳纳米管12前端部14而且根底部18以弯曲的状态埋入填充层20的散热结构体10(参照图9(b))。
因此，可以在不仅碳纳米管12前端部14而且根底部18也以弯曲的状态下埋入填充层20。
(评价结果)
接下来，对本实施方式中的散热结构体的评价结果进行说明。
图10是表示使碳纳米管的前端部弯曲的状态的扫描型电子显微镜(ScanningElectronMicroscope:SEM)照片的图。图10是与使图4(b)所示的碳纳米管的前端部弯曲的工序结束后将结构物35取出的状态相对应。
由图10可知，碳纳米管12前端部14充分弯曲。
图11是表示在碳纳米管的表面形成覆盖层的状态的SEM照片的图。图12(a)是表示与图11的测定位置P1对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。图12(b)是表示与图11的测定位置P2对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。图13(a)是表示与图11的测定位置P3对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。图13(b)是表示与图11的测定位置P4对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。图14是表示与图11的测定位置P5对应的扩大的扫描型电子显微镜照片的图。应予说明，进行图11～图14的测定时，不使碳纳米管12前端部14弯曲。
测定位置P1中的覆盖层16的粒径(参照图12(a))是36.6nm。
测定位置P2中的覆盖层16的粒径(参照图12(b))是37.0nm。
测定位置P3中的覆盖层16的粒径(参照图13(a))是32.6nm。
测定位置P4中的覆盖层16的粒径(参照图13(b))是27.6nm。
测定位置P5中的覆盖层16的粒径(图14参照)是19.6nm。
图15是表示使碳纳米管根底部弯曲的状态的SEM照片的图。
由图15可知碳纳米管12的根底部18产生弯曲。
图16是表示待机时间t2、t4的长度与弯曲位置的关系的图。图16中的横轴表示待机时间t2、t4。图16中的纵轴表示从碳纳米管12的前端至碳纳米管12的弯曲位置的距离。用于评价的碳纳米管12的长度，设定为83μm。
由图16可知，待机时间t2、t4越短，在靠近碳纳米管12前端部14的位置越存在产生碳纳米管12弯曲(弯曲)的倾向。
因此，可知通过适当设定待机时间t2、t4，能够适当控制弯曲位置。
(电子装置的制造方法)
接下来，对本实施方式中的电子装置的制造方法，使用图17和图18进行说明。图17和图18是表示本实施方式中的电子装置的制造方法的例子的工序截面图。
首先，如图17(a)所示，在电路基板22上安装半导体元件24。半导体元件24，例如使用焊料凸起26等与电路基板22连接。
接下来，如图17(b)所示，在电路基板22上安装的半导体元件24上，使用图1配置上述本实施方式中的配置散热结构体10，进一步，覆盖散热器28。此时，例如，使碳纳米管12根底部18侧位于半导体元件24侧，使碳纳米管12前端部14侧位于散热器28侧。在电路基板22上涂布用于将散热器28固定的有机密封剂30等。
接下来，如图18(a)所示，对散热器28施加负荷。由此，碳纳米管12根底部18侧塑性变形并弯曲。负荷例如设定为0.5MPa～1.5MPa左右。
接下来，在比填充层20的熔化温度高的温度下进行热处理。伴随温度的上升，利用填充层20的碳纳米管12的束缚缓和，散热结构体10内的碳纳米管12的两端部14、18的侧面的一部分变为以分别与半导体元件24或散热器28充分线接触的状态(参照图18(b))。热处理温度，例如设定为225℃。热处理时间，例如设定为30分左右。
接下来，通过冷却至室温，将填充层20固化，并且将散热器28利用有机密封剂30固定在电路基板22上。此时，发现填充层20的粘合性，半导体元件24和散热器28通过散热结构体1粘合固定。冷却至室温后，半导体元件24或散热器28与散热结构体10之间维持低的热阻抗。
由此，制造本实施方式中的电子装置32。
应予说明，此外，以使用碳纳米管12根底部18从填充层20露出的状态的散热结构体10的情形为例进行说明，但并不局限于此。例如，可以使用将碳纳米管12的两端部14、18埋入填充层20的图2所示的散热结构体10。
图19是表示本实施方式中的电子装置的制造方法的其他例子的工序截面图。
首先，如图19(a)所示，在电路基板22上安装的半导体元件24上，配置使用图2所述的本实施方式中的散热结构体10，进一步，覆盖散热器28。此时，例如，使碳纳米管12根底部18侧位于半导体元件24侧，使碳纳米管12前端部14侧位于散热器28侧。在电路基板22上涂布用于固定散热器28的有机密封剂30等。
接下来，如图19(b)所示，边对散热器28施加负荷，边在比填充层20的熔化温度高的温度下进行热处理。伴随温度的上升，利用填充层20的碳纳米管12的束缚缓和，散热结构体10内的碳纳米管12的两端部14、18的侧面的一部分变为以分别与半导体元件24、散热器28充分线接触的状态。热处理温度，例如设定为225℃左右。热处理时间，例如设定为30分左右。
接下来，通过冷却至室温，将填充层20固化，并且将散热器28利用有机密封剂30在电路基板22上固定。此时，填充层20的粘合性显现，半导体元件24和散热器28通过散热结构体10粘合固定。冷却至室温后，在半导体元件24或散热器28与散热结构体10之间维持低的热阻抗。
因此，可以使用将碳纳米管12的两端部14，18埋入填充层20的图2所示的散热结构体10。
因此根据本实施方式，在将碳纳米管12前端部14或根底部18弯曲的状态下能够与发热体24或散热体28接触。因此，能够制造热传导性良好的电子装置。
变形实施方式
不局限于上述实施方式，可以进行各种变形。
例如，上述实施方式中的电子装置的制造方法是以碳纳米管12根底部18侧与半导体元件24接触，碳纳米管12前端部14侧与散热器28接触的情形为例进行了说明，但是并不局限于此。碳纳米管12前端部14侧可以与半导体元件24接触，碳纳米管12根底部18侧可以与散热器28接触。
符号说明
10…散热结构体，12…碳纳米管，14…前端部，16…根底部，18…覆盖层，20…填充层、热塑性树脂薄膜，22…电路基板，24…半导体元件，26…焊料凸起，28…散热器，30…有机密封剂，32…电子装置，34…基板，35…结构物，36…基座，38…结构物。

Claims (12)

1.一种散热结构体，其特征在于，具有多个碳元素线状结构体和覆盖层，其中，所述线状结构体的至少一侧端部弯曲，所述覆盖层在所述线状结构体的表面形成，覆盖所述线状结构体的另一侧端部的部分的厚度为所述线状结构体可塑性变形的厚度。
2.根据权利要求1所述的散热结构体，其特征在于，所述多个线状结构体的所述另一侧端部弯曲。
3.根据权利要求1或2所述的散热结构体，其特征在于，所述覆盖层中的覆盖所述线状结构体的所述另一侧端部的部分的厚度是20nm以下。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的散热结构体，其特征在于，所述覆盖层含有铝氧化物、钛氧化物、铪氧化物、铁氧化物、铟氧化物、镧氧化物、钼氧化物、铌氧化物、镍氧化物、钌氧化物、硅氧化物、钒氧化物、钨氧化物、钇氧化物或锆氧化物。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的散热结构体，其特征在于，进一步具有在所述线状结构体之间填充的树脂层。
6.一种散热结构体的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
在基板上形成多个碳元素线状结构体的工序，
使所述多个线状结构体的前端部弯曲的工序，
利用原子层沉积法，在所述线状结构体的表面形成覆盖层的工序，其中，所述覆盖层覆盖所述线状结构体的另一侧端部的部分的厚度是所述线状结构体可塑性变形的厚度。
7.根据权利要求6所述的散热结构体的制造方法，其特征在于，在形成所述覆盖层的工序中，通过控制供给一种原料气体至供给其他原料气体为止的时间，控制所述覆盖层厚度的分布。
8.根据权利要求6或7所述的散热结构体的制造方法，其特征在于，进一步具有在形成所述覆盖层的工序之后通过施加负荷而使所述多个线状结构体的所述根底部弯曲的工序。
9.根据权利要求6～8中任意一项所述的散热结构体的制造方法，其特征在于，所述覆盖层中的覆盖所述线状结构体的所述根底部的部分的厚度是20nm以下。
10.根据权利要求6～9中任意一项所述的散热结构体的制造方法，其特征在于，所述覆盖层含有铝氧化物、钛氧化物、铪氧化物、铁氧化物、铟氧化物、镧氧化物、钼氧化物、铌氧化物、镍氧化物、钌氧化物、硅氧化物、钒氧化物、钨氧化物、钇氧化物或锆氧化物。
11.根据权利要求6～10中任意一项所述的散热结构体的制造方法，其特征在于，进一步具有在形成所述覆盖层的工序之后在所述线状结构体之间填充树脂的工序。
12.一种电子装置，其特征在于：具有
发热体、
散热体和
散热结构体，所述散热结构体具有多个碳元素线状结构体和覆盖层，其中，所述线状结构体的一侧端部弯曲，所述覆盖层在所述线状结构体的表面形成，覆盖所述线状结构体的另一侧端部的部分的厚度为所述线状结构体可塑性变形的厚度，所述线状结构体的所述另一侧端部是弯曲的，
所述多个线状结构体弯曲的所述一侧端部的侧面的一部分与所述发热体和所述散热体的一个接触，
所述多个线状结构体弯曲的所述另一侧端部的侧面的一部分与所述发热体和所述散热体的另一个接触。
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