JP2010206203A - 熱伝導構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率の良い熱伝導構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】基材１２に形成されたカーボンナノチューブアレイを提供し、該カーボンナノチューブアレイが複数のカーボンナノチューブ１４を含み、該複数のカーボンナノチューブが相互に平行して、前記基材に垂直して配列されている第一ステップと、前記カーボンナノチューブアレイを加工して、該カーボンナノチューブアレイにおける複数のカーボンナノチューブを、該カーボンナノチューブアレイの中心軸１１０に斜めに集める第二ステップと、液体の基体材料１６を提供し、該液体の基体材料及び前記加工したカーボンナノチューブアレイを複合させる第三ステップと、前記液体の基体材料を固化させ、熱伝導構造体を形成する第四ステップとからなる熱伝導構造体の製造方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱伝導構造体の製造方法に関するものである。

近年、半導体集積回路を実装する領域において、該半導体集積回路が改良され、発展し、機能が向上すると同時に、その体積が小さくなって、密集程度が継続的に増加し、実装寸法も小さくなっている。前記半導体集積回路の半導体チップが作動する時、小さな空間で演算処理を行うので、多くの熱が生じる。前記熱を放熱するために、一般的に前記半導体集積回路の実装におけるＩＨＳ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｈｅａｔ Ｓｐｒｅａｄｅｒ）と前記半導体チップとの間に熱伝導構造体を設置する。従来の熱伝導構造体は高熱伝導金属材料又はカーボンナノチューブ複合材料である。前記熱伝導構造体が高熱伝導金属材料を採用する場合、前記金属材料と前記半導体チップとの熱膨張係数が同じでないので、熱膨張の作用で、長時間使用する場合、前記ＩＨＳが変形し、破裂する可能性がある。

前記カーボンナノチューブ複合材料は、カーボンナノチューブとポリマー又は低融点金属とが複合されたものである。前記熱伝導構造体は、カーボンナノチューブ複合材料を採用する場合、前記熱伝導構造体におけるカーボンナノチューブが前記ポリマー又は低融点金属の基体材料に均一に分布され、規則的に配列されるので、無規則的に配列して前記熱伝導構造体の放熱効率に影響を与えることを防止することができる。同時に、前記カーボンナノチューブが基本的に前記熱伝導構造体の対向する二つの表面に垂直し、しかも、前記二つの表面に露出するので、前記カーボンナノチューブが直接に前記半導体チップ及びＩＨＳに接触することを確保することができ、前記熱伝導構造体に短い放熱パスを有させる。前記半導体チップの、前記熱伝導構造体と接触する表面の大きさが前記ＩＨＳの、前記熱伝導構造体と接触する表面の大きさより小さいが、前記熱伝導構造体の、前記半導体チップと接触する表面の大きさ及び、前記熱伝導構造体の、前記ＩＨＳと接触する表面の大きさが等しいので、前記熱伝導構造体と前記ＩＨＳと接触する表面の大きさが前記ＩＨＳの表面の大きさより小さい。従って、前記半導体チップの放熱効率に影響を及ぼし得る。

前記問題を解決するために、特許文献１は、熱伝導構造体及び該熱伝導構造体の製造方法を提供する。前記熱伝導構造体の製造方法は、射出成型法を採用し、下記のステップを含む。まず、複数のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブ束を提供する。次に、前記複数のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブ束を射出成型金型の中に設置し、該射出成型金型は対向して設置された第一表面及び第二表面を含み、前記第一表面の面積は前記第二表面の面積より小さい。前記複数のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブ束が前記第一表面から前記第二表面へ延伸する。次に、液体の基体材料を前記射出成型金型の中に注入する。最後に、前記液体の基体材料を固化し、熱伝導構造体を形成するようになる。液体の基体材料を注入する過程において、該液体の基体材料の流入する力によって、前記複数のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブ束を前記第一表面から前記第二表面へ延伸させる。

米国特許６４０７９２２明細書

Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、"Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ"、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１

しかし、前記複数のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブ束を前記第一表面から前記第二表面へ延伸させるために、液体の基体材料を所定の注入速度で前記射出成型金型の中に注入する必要がある。前記液体の基体材料の流入する力によって、前記複数のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブ束を前記第一表面から前記第二表面へ延伸させるので、各々のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブ束を熱伝導構造体の前記第一表面から該第一表面と対向する第二方面へ延伸することを確保することができない。従って、前記熱伝導構造体の熱伝導パスが長くなるので、前記熱伝導構造体の放熱効率に影響を与えることができる。

従って、本発明は、放熱効率が良い熱伝導構造体を製造する方法を提供することを課題とする。

熱伝導構造体の製造方法は、基材に形成されたカーボンナノチューブアレイを提供し、該カーボンナノチューブアレイが複数のカーボンナノチューブを含み、該複数のカーボンナノチューブが相互に平行して、前記基材に垂直して配列されている第一ステップと、
前記カーボンナノチューブアレイを加工して、該カーボンナノチューブアレイにおける複数のカーボンナノチューブを、該カーボンナノチューブアレイの中心軸に斜めに集める第二ステップと、液体の基体材料を提供し、該液体の基体材料及び前記加工したカーボンナノチューブアレイを複合させる第三ステップと、前記液体の基体材料を固化させ、熱伝導構造体を形成する第四ステップと、を含む。

前記第二ステップでは、中空構造を有する金型を提供し、該金型が第一開口及び該第一開口に対向する第二開口を有し、前記第一開口の大きさが前記第二開口の大きさより小さく、前記金型の第一開口から前記第二開口への方向に沿って、前記金型の断面積が次第に大きくなるサブステップと、前記カーボンナノチューブアレイを前記金型で覆って、前記複数のカーボンナノチューブの、基板に接触する端部を移動させず、前記複数のカーボンナノチューブの、基板に接触する端部とは反対側の端部が前記カーボンナノチューブアレイの中心軸に向かって集まっているサブステップと、を含む。

前記熱伝導構造体にカット加工を行なって、厚さが薄い熱伝導構造体を形成する。

前記熱伝導構造体にエッチングを行なって、該熱伝導構造体におけるカーボンナノチューブを前記熱伝導構造体における基体に露出させる。

従来の熱伝導構造体と比べると、本発明の熱伝導構造体の製造方法は、下記の優れた点がある。第一、前記熱伝導構造体の製造方法によって製造された熱伝導構造体において、該カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブを該カーボンナノチューブアレイの中心軸に斜めに集めているので、前記熱伝導構造体の放熱効率を高めることができる。第二、前記熱伝導構造体の製造方法よって製造された熱伝導構造体において、前記熱伝導構造体の第二表面の寸法が前記第一表面の寸法より大きく、該熱伝導構造体の第二表面が前記放熱装置と十分に接触することができるので、前記熱源の熱が前記熱伝導構造体の第二表面から前記放熱装置に伝導しやすい。

本発明の実施例１に係る熱伝導構造体の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１に係る熱伝導構造体の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１に係る熱伝導構造体の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１に係る熱伝導構造体の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１に係る熱伝導構造体の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例１に係る熱伝導構造体の製造方法で採用された金型の構造を示す図である。 本発明の実施例に係る熱伝導構造体の製造方法で採用された金型の構造を示す図である。 本発明の実施例１に係る熱伝導構造体の製造方法で製造された熱伝導構造体が応用される図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

（実施例１）
図１〜図５を参照すると、本発明の実施例１は、熱伝導構造体３０の製造方法を提供する。該製造方法は、下記のステップを含む。

第一ステップでは、基材１２に形成されたカーボンナノチューブアレイ１０を提供する。該カーボンナノチューブアレイ１０は複数のカーボンナノチューブ１４を含む。該複数のカーボンナノチューブ１４は、前記基材１２に垂直して、互いに平行して、隣接するカーボンナノチューブ１４の間に隙間がある。該複数のカーボンナノチューブ１４は、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブの中の一種又は多種である。前記カーボンナノチューブアレイ１０は、第一表面１０２及び、該第一表面１０２に対向する第二表面１０４を有する。前記第一表面１０２は、前記カーボンナノチューブアレイ１０の、前記基材１２に対向する表面であり、前記第二表面１０４は、前記カーボンナノチューブアレイ１０の、前記基材１２と接触する表面である。しかも、前記第一表面１０２の大きさと前記第二表面１０４の大きさが等しい。また、前記カーボンナノチューブアレイ１０は、中心軸１１０を有する。

前記カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイであり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直するように生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。

前記カーボンを含むガスとしては例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。

前記カーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造されてもよい。

また、前記基材１２としては、放熱装置又は熱拡散装置が利用されてもよい。この場合、該放熱装置又は熱拡散装置に、前記カーボンナノチューブアレイを生長させる。

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイ１０を加工して、該カーボンナノチューブアレイ１０における複数のカーボンナノチューブを、該カーボンナノチューブアレイ１０の中心軸１１０に斜めに集める。

金型を利用して前記カーボンナノチューブアレイ１０を加工する。図６を参照すると、該金型２０ａは、四つの側壁２０６からなる角錐台の中空構造であり、第一開口２０２ａ及び該第一開口２０２ａに対向する第二開口２０４ａを有する。前記第一開口２０２ａの寸法は、前記第二開口２０４ａの寸法より小さい。即ち、前記金型２０ａの第一開口２０２ａから前記第二開口２０４ａへの方向に沿って、前記金型２０ａの断面積が次第に大きくなる。前記第一開口２０２ａの寸法は前記カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２の面積より小さく、前記第二開口２０４ａの寸法は前記カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４の面積より大きい。前記金型２０ａにより前記カーボンナノチューブアレイ１０を覆う。前記金型２０ａの裏表面に、離型剤としてシリコーン油を塗布することが好ましい。

具体的に、前記カーボンナノチューブアレイ１０を前記金型２０ａで覆って、該金型２０ａの第二開口２０４ａの縁部を前記基材１２に接触させる。これにより、前記金型２０ａの側壁２０６で、前記カーボンナノチューブアレイ１０における複数のカーボンナノチューブを該カーボンナノチューブアレイ１０の中心軸１１０に斜めに集めている。即ち、前記複数のカーボンナノチューブの基板に接触する端部は移動されず、前記複数のカーボンナノチューブの基板に接触する端部とは反対側の端部は、前記カーボンナノチューブアレイ１０の中心軸１１０に向かって集まっている。従って、前記金型２０ａの第一開口２０２ａに隣接するカーボンナノチューブの密度は、前記第二開口２０４ａに隣接するカーボンナノチューブの密度より大きい。

前記金型２０ａは、図７に示すような金型２０ｂであってもよい。図７を参照すると、前記金型２０ｂは、円錐台の金型であり、第一開口２０２ｂ、第二開口２０４ｂ及び側壁２０６ｂを含み、前記第一開口２０２ｂの寸法が前記第二開口２０４ｂの寸法より小さい。即ち、前記金型２０ａの第一開口２０２ｂから前記第二開口２０４ｂへの方向に沿って、前記金型２０ｂの体積が次第に大きくなる。前記第一開口２０２ｂの寸法は前記カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２の面積より小さく、前記第二開口２０４ｂの寸法は前記カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４の面積より大きい。

第三ステップでは、液体の基体材料１６を提供し、該液体の基体材料１６及び前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａを複合させる。

前記液体の基体材料１６は、液体の熱可塑性ポリマー相変化材料、液体の熱硬化性ポリマー相変化材料、液体のプレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）又は液体の低融点の金属であり、実際の応用に応じて選択することができる。前記基体材料１６が常温で固体である場合、液体の基体材料１６を形成するように、前記基体材料１６を加熱し、該基体材料１６を熔化させる。

前記液体の基体材料１６及び前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａを複合させる方法は、前記液体の基体材料１６の性質と関係がある。例えば、前記複合方法は、前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａを前記液体の基体材料１６に浸漬する方法、前記液体の基体材料１６を、前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａが設置された金型に注入する方法及び、前記液体の基体材料１６を前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａに電気鍍金する方法を含む。

前記ポリマー相変化材料とは、例えば、パラフィン又はエポキシ樹脂などの、所定の温度（相変化温度）で熔融することができるポリマーである。前記ポリマー相変化材料は、少なくとも一つの添加剤を含む。該添加剤は、前記ポリマー相変化材料の安定性及び柔靱性を改善することができ、該ポリマー相変化材料の相変化温度を調節することができる。例えば、パラフィンの基体材料にジメチルスルホキシド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）を添加することができる。また、前記基体材料１６にカーボンナノチューブではない熱伝導粒子を添加することもできる。該熱伝導粒子は、前記熱伝導構造体における質量パーセンテージの含有量が０．１〜５％である。前記熱伝導粒子は、ナノメートル級の金属粒子又はナノメートル級のセラミック粒子であり、例えば、アルミニウム、銀、銅、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等である。前記熱伝導粒子が所定の熱伝導方向はないので、前記熱伝導構造体の放熱効率を高めることができる。

前記基体材料１６が液体のポリマー相変化材料である場合、該液体のポリマー相変化材料と前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａとを複合させる方法は、該加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａを前記液体のポリマー相変化材料に浸漬する方法及び、前記液体のポリマー相変化材料を、前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａが設置された金型に注入する方法を含む。

前記低融点の金属は、錫、銅、インジウム、鉛、アンチモン、金、銀、ビスマス、少なくとも二種の前記金属の合金又は少なくとも二種の前記金属の混合物である。前記低融点の金属と前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａとを複合させる方法は、電気鍍金する方法又は、所定の圧力で液体の低融点の金属を前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａが設置された金型に注入する方法を含む。

電気鍍金する方法は、具体的には下記のステップを含む。まず、低融点の金属を提供し、該低融点の金属を陽極として、前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａを陰極とする。次に、電気鍍金する方法で、前記低融点の金属を、前記金型の中に設置された前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａに堆積させる。前記金型の材料には、有機材料又はセラミックを選択することが好ましい。

前記金型２０ａに前記液体の基体材料１６を注入して生じた力が、前記カーボンナノチューブの配列方式に対して影響を与える恐れがある。前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａにおけるカーボンナノチューブを、前記金型２０ａの第一開口２０２ａから該金型２０ａの第二開口２０４ａへ延伸することを保持するように、従って、できるだけ遅く前記基体材料１６を、前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａの中に添加することが好ましい。

本実施例において、前記基体材料１６は、相変化温度が５０℃〜６０℃であるパラフィンである。前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａが設置された金型２０ａを前記液体のパラフィンの中に浸漬し、該液体のパラフィンと前記カーボンナノチューブとを複合させる。

第四ステップでは、前記液体の基体材料１６を固化させ、熱伝導構造体３０を形成するようになる。

前記液体の基体材料１６を固化させる方法は、該液体の基体材料１６を冷却する方法、該液体の基体材料１６を加熱する方法又は開始剤を添加する方法を含む。

前記液体の基体材料１６が熱可塑性ポリマー相変化材料又は低融点の金属である場合、該熱可塑性ポリマー相変化材料又は低融点の金属を冷却することによって、前記液体の基体材料１６を固化することができる。前記液体の基体材料１６が液体の熱硬化性ポリマー相変化材料である場合、該液体の熱硬化性ポリマー相変化材料を加熱することによって、前記液体の基体材料１６を固化することができる。前記液体の基体材料１６がプレポリマーである場合、該液体のプレポリマーに開始剤を添加することによって、前記液体の基体材料１６を固化することができる。本実施例において、前記液体の基体材料１６がパラフィンであるので、該パラフィンを冷却することによって、前記液体の基体材料１６を固化することができる。

前記金型２０ａ及び前記基材１２を除去する。前記金型２０ａの裏表面に離型剤としてシリコーン油を塗布するので、前記熱伝導構造体３０が前記金型２０ａから離型しやすい。

前記基材１２を除去する方法は、機械研磨法、化学エッチング法又は直接除去する方法である。本実施例において、直接除去する方法で前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａの基材１２を除去し、具体的には、下記のステップを含む。

まず、前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａの基材１２をテープ又は接着剤で、ある装置に固定する。

次に、金属シートを提供し、該金属シートで前記基材１２を前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａから除去する。前記金属シートの材料は例えば、銅、アルミニウム、鉄又は金属の合金などであり、その材料は制限されず、実際の応用に応じて選択することができる。該金属シートの厚さは制限されず、実際の応用に応じて選択することができる。該金属シートの厚さは５マイクロメートル〜１５マイクロメートルであることが好ましい。前記金属シートを前記加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａと前記基材１２との間に挿入し、該加工されたカーボンナノチューブアレイ１０ａを前記基材１２から切り離す。

図５を参照すると、前記熱伝導構造体３０は、基体１６ａ及び該基体１６ａに設置されたカーボンナノチューブ１４を含み、しかも、対向して設置された第一表面３０２及び第二表面３０４を有する。前記第一表面３０２の大きさは前記第二表面３０４の大きさより小さい。カーボンナノチューブは前記第一表面３０２から前記第二表面３０４へ延伸する。

図８を参照すると、本実施例に係る熱伝導構造体３０は、前記半導体チップ４０及びＩＨＳ５０の間に応用することができる。前記熱伝導構造体の第一表面３０２を前記半導体チップ４０と接触させ、前記熱伝導構造体の第二表面３０４を前記ＩＨＳ５０と接触させる。前記半導体チップ４０からの熱は前記熱伝導構造体３０を通って、前記ＩＨＳ５０へ伝導され、該ＩＨＳ５０から放熱される。前記熱伝導構造体３０の第二表面３０４の寸法が前記第一表面３０２の寸法より大きく、該第二表面３０４と前記ＩＨＳ５０と接触する面積が大きいので、前記半導体チップ４０の熱が前記熱伝導構造体３０の第二表面３０４から前記ＩＨＳ５０に伝導しやすい。カーボンナノチューブが優れた熱伝導性能を有して、熱が該カーボンナノチューブの軸向に沿って伝導できる。しかも、前記熱伝導構造体３０におけるカーボンナノチューブは前記第一表面３０２から、前記第二表面３０４へ延伸するので、前記カーボンナノチューブの熱伝導性能を十分に利用することができる。また、前記半導体チップ４０の温度が高くなる時、前記熱伝導構造体３０における基体材料が溶融し、前記半導体チップ４０と前記ＩＨＳ５０との間に充填し、前記熱伝導構造体３０と前記半導体チップ４０との接触面積及び、前記熱伝導構造体３０と前記ＩＨＳ５０との接触面積を増加させる。また、前記熱伝導構造体３０は、ほかの熱源とほかの放熱装置との間に応用することもできる。

（実施例２）
本実施例は、熱伝導構造体の製造方法を提供する。

前記熱伝導構造体の製造方法は、五つのステップを含む。第一ステップ〜第四ステップは、前記実施例１における熱伝導構造体３０の製造方法の第一ステップ〜第四ステップと同じである。第五ステップでは、前記熱伝導構造体３０にカット加工を行なう。

前記熱伝導構造体３０にカット加工を行なう方法は、ドイツのＬｅｉｃａ社の回転スライサー（機械型番号：ＲＭ２２４５）を用いて、該熱伝導構造体３０の第一表面３０２に平行する方向に沿ってカットして、所定の厚さがあるスライスを取り得る。これにより、薄い熱伝導構造体が形成される。前記カット加工により、前記カーボンナノチューブを前記基体１６ａの表面から露出させる。これによって、前記熱伝導構造体の放熱効率を高めることができる。前記熱伝導構造体の表面にある基体材料を除去し、更に多くのカーボンナノチューブを前記熱伝導構造体の表面から露出させるように、該熱伝導構造体をエッチングすることが好ましい。前記熱伝導構造体をエッチングする方法は、酸素プラズマエッチング法又は酸腐蝕法である。前記基体材料がパラフィンである熱伝導構造体は、酸素プラズマエッチング法でパラフィンをエッチングし、カーボンナノチューブを露出させる。前記基体材料が金属である熱伝導構造体は、酸腐蝕法で前記金属を腐蝕し、カーボンナノチューブを露出させる。本実施例において、カット加工した後の熱伝導構造体は、厚さが１０マイクロメートルであり、酸素プラズマエッチング法で前記熱伝導構造体をエッチングし、カーボンナノチューブを露出させる。前記熱伝導構造体は、応用される時、該基体に露出したカーボンナノチューブが前記熱源の表面及び前記放熱装置の表面に接触することができるので、十分に前記熱伝導構造体の放熱効率を利用することができる。

また、本発明の実施例１において、熱伝導構造体３０におけるカーボンナノチューブを前記基体１６ａから露出させるように、該熱伝導構造体３０の第一表面３０２及び第二表面３０４をエッチングすることが好ましい。前記熱伝導構造体３０は、応用される時、該基体１６ａから露出したカーボンナノチューブが前記半導体チップ４０の表面及び前記ＩＨＳ５０の表面に接触することができるので、十分に前記熱伝導構造体３０の放熱効率を利用することができる。

前記熱伝導構造体の製造方法は、下記の優れた点がある。第一に、前記熱伝導構造体の製造方法によって製造された熱伝導構造体において、該カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブを該カーボンナノチューブアレイの中心軸に斜めに集めているので、前記熱伝導構造体の放熱効率を高めることができる。第二に、前記熱伝導構造体の製造方法よって製造された熱伝導構造体において、前記熱伝導構造体の第二表面の寸法が前記第一表面の寸法より大きく、該熱伝導構造体の第二表面が前記放熱装置と十分に接触することができるので、前記熱源の熱が前記熱伝導構造体の第二表面から前記放熱装置に伝導しやすい。

１０ カーボンナノチューブアレイ
１０ａ 加工されたカーボンナノチューブアレイ
１２ 基材
１４ カーボンナノチューブ
１６ 基体材料
１６ 基体
２０ａ、２０ｂ 金型
３０ 熱伝導構造体
４０ 半導体チップ
５０ ＩＨＳ
１０２ カーボンナノチューブアレイの第一表面
１０４ カーボンナノチューブアレイの第二表面
１１０ カーボンナノチューブアレイの中心軸
２０２ａ、２０２ｂ 第一開口
２０４ａ、２０４ｂ 第二開口
２０６ａ、２０６ｂ 側壁
３０２ 熱伝導構造体の第一表面
３０４ 熱伝導構造体の第二表面

Claims (4)

1. 基材に形成されたカーボンナノチューブアレイを提供し、該カーボンナノチューブアレイが複数のカーボンナノチューブを含み、該複数のカーボンナノチューブが相互に平行して、前記基材に垂直して配列されている第一ステップと、
   前記カーボンナノチューブアレイを加工して、該カーボンナノチューブアレイにおける複数のカーボンナノチューブを、該カーボンナノチューブアレイの中心軸に斜めに集める第二ステップと、
   液体の基体材料を提供し、該液体の基体材料及び前記加工したカーボンナノチューブアレイを複合させる第三ステップと、
   前記液体の基体材料を固化させ、熱伝導構造体を形成する第四ステップと、
   を含むことを特徴とする熱伝導構造体の製造方法。
2. 前記第二ステップでは、
   中空構造を有する金型を提供し、該金型が第一開口及び該第一開口に対向する第二開口を有し、前記第一開口の大きさが前記第二開口の大きさより小さく、前記金型の第一開口から前記第二開口への方向に沿って、前記金型の断面積が次第に大きくなるサブステップと、
   前記カーボンナノチューブアレイを前記金型で覆って、前記複数のカーボンナノチューブの、基板に接触する端部を移動させず、前記複数のカーボンナノチューブの、基板に接触する端部とは反対側の端部が前記カーボンナノチューブアレイの中心軸に向かって集まっているサブステップと、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱伝導構造体の製造方法。
3. 前記熱伝導構造体にカット加工を行なって、厚さが薄い熱伝導構造体を形成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱伝導構造体の製造方法。
4. 前記熱伝導構造体にエッチングを行なって、該熱伝導構造体におけるカーボンナノチューブを前記熱伝導構造体における基体に露出させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱伝導構造体の製造方法。

Images