JP2013201261A - 放熱シートおよび半導体装置、放熱シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カーボンナノチューブを含み、カーボンナノチューブを発熱体あるいは放熱部材と確実に熱的に接触させられる放熱シートを提供する。
【解決手段】放熱シート２４は、第１の主面とこれに対向する第２の主面とを有する樹脂基材と、樹脂基材中に埋設され、各々第１の主面から第２の主面に向かって延在する複数のカーボンナノチューブと、を含み、複数のカーボンナノチューブは全体として湾曲し、第２の主面に対する垂線に対し斜めの方向に配向する。
【選択図】図１

Description

以下に説明する実施形態は半導体装置あるいは電子装置の放熱技術に関する。

カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）はグラフェンシートよりなり非常に大きな電流密度耐性を有することで知られている繊維状炭素材料であるが、１５００Ｗ／ｍ・Ｋに達する非常に高い熱伝導度を有していることでも知られている。そこで近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の放熱に、カーボンナノチューブを用いる技術が提案されている。

例えば特許文献１には、カーボンナノチューブを基板から上方に向かって成長させ、これをメッキ金属基材中に固定した構成の放熱シートが提案されている。このようなカーボンナノチューブにより構成した放熱シートは、効果的な放熱経路として作用することが期待されている。

特開２００９−１７０８２８号公報 特表２００２−５１８８６３号公報

放熱シートとして、例えばインジウムが使用さるが、この材料はレアメタルであり高価であり、製造費用が増大してしまうため、カーボンナノチューブを安価な樹脂基材中に埋め込んだ構成の放熱シートに対する要望が存在する。放熱シートは、発熱源となる半導体装置および放熱源となるヒートシンクに対し、高い精度で密接し、また放熱シート中に含まれているカーボンナノチューブを半導体装置およびヒートシンクに接触させる必要がある。

ところが基板上に成長したカーボンナノチューブは、略一定の長さに成長されているように見えても、細かくみると一般にまちまちな長さを有しており、ヒートシンクに対して要求されるような高い精度で特定の長さに揃えて成長させることは、現状の技術では困難である。このように長さが様々に変化するカーボンナノチューブを例えば樹脂材料で埋め込んだ場合には、短いカーボンナノチューブは発熱源となる半導体チップやヒートスプレッダに接触することがなく、このため放熱に寄与しないカーボンナノチューブが多数発生してしまう。

一の側面によれば放熱シートは、第１の主面とこれに対向する第２の主面とを有する樹脂基材と、前記樹脂基材中に埋設され、各々前記第１の主面から前記第２の主面に向かって延在する複数のカーボンナノチューブと、を含み、前記複数のカーボンナノチューブは全体として湾曲し、前記第２の主面に対する垂線に対し斜めの方向に配向する。

他の側面によれば放熱シートの製造方法は、基板上に複数のカーボンナノチューブを成長させる工程と、前記複数のカーボンナノチューブの先端部に力を加え、前記複数のカーボンナノチューブを前記基板に垂直な方向に対して斜めの同一方向に湾曲させる工程と、前記複数のカーボンナノチューブの間に樹脂基材を導入する工程と、前記基板を除去する工程と、を含む。

上記実施形態によれば、放熱シート中のカーボンナノチューブを放熱シートの第１の主面および第２の主面の一方において発熱源に、また前記第１の主面および第２の主面の他方において放熱部材に確実にコンタクトさせることができ、放熱効率を向上させることができる。

第１の実施形態による半導体装置を示す断面図である。 第１の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その１）である。 第１の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その２）である。 第１の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その３）である。 第１の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その４）である。 第１の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その５）である。 第１の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その６）である。 基板上に成長したカーボンナノチューブを示す走査電子顕微鏡写真の図である。 図３Ａのカーボンナノチューブを湾曲させた状態を示す走査電子顕微鏡写真の図である。 図３Ｂにおいてカーノンナノチューブを湾曲させるのに使われた構成を示す断面図である。 比較例による放熱シートを示す断面図である。 比較例による放熱シート中におけるカーボンナノチューブの高さばらつきと熱抵抗の関係を示すグラフである。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その１）である。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その２）である。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その３）である。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その４）である。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その５）である。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その６）である。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その７）である。 第２の実施形態による放熱シートの製造工程を説明する断面図（その８）である。 第２の実施形態においてカーボンナノチューブを湾曲させるのに使われた治具を示す図である。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態による半導体装置２０の構成を示す断面図である。

図１を参照するに半導体装置２０は回路基板２１上にバンプ２２Ａによりフリップチップ実装された半導体チップ２２と、前記半導体チップ２２に放熱シート２４を介して装着されたヒートシンクなどの放熱部材２５とを含み、前記放熱シート２４は樹脂基体２４Ａと、前記樹脂基体２４Ａ中に配設され、前記半導体チップ２２に接する前記樹脂基体２４Ａの第１の主面から前記放熱部材２５に接する前記樹脂基体２４Ａの第２の主面まで延在し、全体として同一の方向に湾曲した多数のカーボンナノチューブ２４Ｂとを含む。また図示の例では前記半導体装置２０は、配線基板１０上に、ハンダバンプ２０Ａにより実装されている。

本実施形態ではこのように多数のカーボンナノチューブ２４Ｂが湾曲して樹脂基体２４Ａ中に含まれているため、その長さが様々に変化したとしても、前記樹脂基体２４の厚さ、すなわち前記第１の主面と第２の主面との間の間隔を、前記カーボンナノチューブ２４Ｂの最短のものの長さよりも狭く設定することにより、前記樹脂基体２４中に含まれる大多数あるいは全てのカーボンナノチューブ２４Ｂの先端部を前記樹脂基体２４の第２の主面に露出させることが可能となり、前記半導体チップ２２中で発生した熱はカーボンナノチューブ２４Ｂに伝達され、前記カーボンナノチューブ２４Ｂ中を効率よく前記放熱部材２５へと伝達される。

前記カーボンナノチューブ２４Ｂは、単層カーボンナノチューブあるいは多層カーボンナノチューブのいずれでもよい。カーボンナノチューブの長さ（シートの厚さ）は放熱シート２４の用途によって決まり、特に限定されるものではないが、５μｍ〜５００μｍ程度の値に設定することができる。

また前記樹脂基体２４Ｂとしては、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９ホットメルト充填材（ヘンケルジャパン社登録商標、融解温度：１３５〜１４５℃、融解時粘度：５．５〜８．５Ｐａ・ｓ＠２２５℃）を用いることができる。更に低粘度な熱可塑性樹脂として、日信化学工業製品のＢＷ１００（登録商標、溶融粘度：７５ｍＰａ・ｓ＠１５０℃）等を使うことも可能である。

以下、図１の放熱シート２４の製造方法を、図２Ａ〜図２Ｆを参照しながら説明する。

図２Ａを参照するに、まずシリコンなどの半導体基板、アルミナ（サファイア）基板、ＭｇＯ基板、ガラス基板などの基板３１上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚２．５ｎｍのＦｅ（鉄）膜を形成し、Ｆｅの触媒金属膜３２を形成する。

ここで触媒金属としては、Ｆｅのほか、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｐｔ（白金）又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金を用いてもよい。また、触媒として、金属膜以外に、微分型静電分級器（ＤＭＡ：differential mobility analyzer）等を用い、予めサイズを制御して作製した金属微粒子を用いてもよい。この場合も、金属種については薄膜の場合と同様でよい。

また、これら触媒金属の下地膜として、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｖ（バナジウム）、ＴａＮ（窒化タンタル）、ＴｉＳｉ_ｘ（チタンシリサイド）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）、ＴｉＯ_ｘ（酸化チタン）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、ＴｉＮ（窒化チタン）などの膜又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金からなる膜を形成してもよい。

例えば前記触媒金属膜３２として、Ｆｅ（２．５ｎｍ）／Ａｌ（１０ｎｍ）の積層構造、Ｃｏ（２．６ｎｍ）／ＴｉＮ（５ｎｍ）の積層構造等を適用することができる。金属微粒子を用いる場合は、例えば、Ｃｏ（平均直径：３．８ｎｍ）／ＴｉＮ（５ｎｍ）などの積層構造を適用することができる。

なお前記基板３１として、その表面に図示の例のように膜３１Ａが形成されたものを使うことも可能である。例えば、シリコン基板上に膜厚３００ｎｍ程度のシリコン酸化膜が形成されたものを用いることも可能である。前記基板３１は、カーボンナノチューブの形成後に剥離されるものであり、このため前記基板３１としては、少なくともカーボンナノチューブに接する面が、カーボンナノチューブから容易に剥離できる材料によって形成されているものを使うことが望ましい。或いは基板３１として、カーボンナノチューブシートに対して選択的にエッチングできる材料のものを使うことが望ましい。

次に図２Ｂの工程において前記基板３１上に、例えばホットフィラメントＣＶＤ法により、触媒金属膜を触媒として、前記カーボンナノチューブ２４Ｂを例えば１０μｍ以上で３００μｍ以下の範囲の長さで成長する。

カーボンナノチューブ２４Ｂの成長条件は、例えば、原料ガスとしてアセチレン・アルゴンの混合ガス（分圧比１：９）を用い、成膜室内の総ガス圧を１ｋＰａ、ホットフィラメント温度を１０００℃、成長時間を２０分とする。これにより、層数が例えば３〜６層（平均４層程度）、直径が例えば４〜８ｎｍ（平均６ｎｍ）、長さが例えば８０μｍ（成長レート：４μｍ／分の場合）の多層カーボンナノチューブを成長することができる。なお、カーボンナノチューブは、熱ＣＶＤ法やリモートプラズマＣＶＤ法などの他の成膜方法により形成してもよい。また、成長するカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブでもよい。また、炭素原料としては、アセチレンのほか、メタン、エチレン等の炭化水素類や、エタノール、メタノール等のアルコール類などを用いてもよい。

その結果、図２Ｂに示すように前記基板３１上には前記基板３１の法線方向に配向（垂直配向）した複数のカーボンナノチューブの束２４Ｂが図３Ａの走査型電子顕微鏡写真に示すように形成される。

図３Ａを参照するに、このようにして形成されたカーボンナノチューブは層数が３〜６層の多層カーボンナノチューブよりなり、図示の例では基板３１から測った長さが平均で５６μｍ、基板３１に対して垂直方向に延在している。このようにして得られたカーボンナノチューブ束２４Ｂの先端は、図３Ａ中、大凡矢印Ａで示す位置に形成されている。ただしこの先端の位置は個々のカーボンナノチューブで様々に変化しているのがわかる。

次に図２Ｃの工程において、前記カーボンナノチューブ束２４Ｂを担持する基板３１を横から治具３０に押し込み、個々のカーボンナノチューブを屈曲させる。

前記治具３０は基部３０Ａと天井部３０Ｂとを含み、基部３０Ａと天井部３０Ｂの間隔Ｈは、形成したい放熱シートの厚さに一致するように設定されている。上記間隔は、カーボンナノチューブ束２４Ｂ中の一番短いカーボンナノチューブの長さに合わせて調整するのが好ましい。例えば成長したカーボンナノチューブの長さが平均で５６μｍであった場合、ばらつきは短いもので５０μｍ程度となるので、前記間隔Ｈは前記短いカーボンナノチューブに合わせておくのが好ましい。かかる構成によれば、前記カーボンナノチューブ束２４Ａ中の大多数、あるいは全てのカーボンナノチューブは、前記天井部３０Ａに係合し、前記基板３１から測った先端部の高さがいずれのカーボンナノチューブでも、カーボンナノチューブどうしの重なりを除けば、一定になる。

図３Ｂは、このようにして屈曲したカーボンナノチューブを示す電子顕微鏡写真である。図３Ｂは実際には、図２Ｃの治具３０ではなく、図４に示すように上方からプラテン４０によりカーボンナノチューブ束２４Ｂを、例えば０．２ＭＰａの圧力Ｐで押さえることにより形成されたものであるが、前記カーボンナノチューブ束２４Ｂ中においてカーボンナノチューブは基部を除き、全体として右方向に、すなわちカーボンナノチューブ束２４Ｂの面内で右方向に屈曲しており、矢印の位置に平坦な上面が矢印Ｂの位置に形成されていることがわかる。前記矢印Ｂの位置は、図示の例の場合、前記基板３１から測った高さが５０μｍとなる位置である。

このように上から基板３１に垂直方向にプラテン４０を押しつけた場合でもカーボンナノチューブ束２４Ｂ中のカーボンナノチューブがカーボンナノチューブ束２４Ｂの面内で全体的に、ないし集合的に、特定の方向に湾曲するのは、カーボンナノチューブ束２４Ｂ中のカーボンナノチューブの密度が高く、個々のカーボンナノチューブが湾曲する際に互いに干渉し、その結果、カーボンナノチューブ束２４Ｂ中のカーボンナノチューブが全て特定の方向に湾曲した方が全体のエネルギが低くなることによるものと考えられる。

このようにして湾曲したカーボンナノチューブは、あたかも塑性変形を起こしたかの如く、その後プラテン４０を除去しても、あるいは治具３０を除去しても、湾曲した形状を維持し、元の形状には戻らないことが確認されている。

なお図３Ａ，３Ｂの走査型電子顕微鏡写真は、前記カーボンナノチューブ束２４Ｂを、側面面に対して４５°の斜め上方から撮影した写真であり、カーボンナノチューブ束２４Ｂの断面と上面とを示している。

次に図２Ｄの工程において前記図２Ｃの屈曲されたカーボンナノチューブ束２４Ｂ上に充填材である熱可塑樹脂２４Ａのブロック３３を載置し、これを図２Ｅの工程において加熱し、前記樹脂をカーボンナノチューブ束２４Ｂ中のカーボンナノチューブに含浸させる。

さらに図２Ｆの工程において前記樹脂２４Ａを含浸したカーボンナノチューブ束２４Ｆを前記基板３１から剥離し、放熱シート２４を得る。

さらに図２Ｆの工程で得られた放熱シート２４を前記図１の半導体装置２０に示すように発熱体となる半導体チップ２２と放熱部材２５との間に挟み、加熱・加圧することにより樹脂を融解し、不要な樹脂を排出させる。

これにより、前記放熱シート２４中のカーボンナノチューブは放熱シート２４の上主面および下主面においてその大多数が前記半導体チップ２２にコンタクトし、半導体チップ２２の熱が、放熱部材２５に効率的に伝達され、半導体チップ２２を効率的に冷却することが可能となる。

その際、前記樹脂２４Ａとして特に低粘度な樹脂を用いることにより、カーボンナノチューブの両端部それぞれが放熱シート２４の上主面および下主面において露出され、その結果、カーボンナノチューブの熱伝導性及び電気伝導性が向上する。さらにかかる製造方法により、放熱シート２４の製造プロセスを簡略化することができ、製造コストを低減することもできる。

図５は、本実施形態の比較対照例による放熱シート４４の構成を示す。

図５を参照するに放熱シート４４は前記樹脂基体２４Ａと同様な樹脂基体４４Ａと、前記カーボンナノチューブ束２４Ｂと同様なカーボンナノチューブ束４４Ｂより構成されているが、カーボンナノチューブ束４４Ｂは湾曲されておらず、非接触三次元測定装置で測定した結果、長手方向に一の試料では２μｍ、別の試料では７μｍの高低差を有していた。その結果、前記放熱シート４４では、少なからぬカーボンナノチューブがその上面に到達せず、先端部が樹脂基体４４Ａ中に埋設されている。

図６は、このような比較対照例による放熱シート４４を使って図１の半導体装置２０と同様な半導体装置を形成し、前記放熱シート４４に圧力を加えて半導体チップ２２と放熱部材２５との間の温度差を測定した結果を示す。図６中、温度差が小さい方が半導体チップ２２の熱が効率良く放熱部材２５に伝達されていることを示している。

図６より、例えば０．５ＭＰａ未満の印加圧力が小さい領域では、カーボンナノチューブの高さが揃っている方が温度差は小さいが、印加圧力が、例えば０５ＭＰａ以上に高くなると、上記二つの試料で温度差が小さくなることがわかる。これはカーボンナノチューブが湾曲し、ヒートスプレッダや発熱素子との接触面積が増加したことによるものと考えられる。

図６の結果は、（Ａ）カーボンナノチューブの高さを揃える、あるいは（Ｂ）圧力を掛けてカーボンナノチューブの先端を曲げる、ことにより、放熱シート４４の熱抵抗を低減できることを示している。

翻って本実施形態による放熱シート２４では、図２Ｃの工程においてカーボンナノチューブ束２４Ｂ中のカーボンナノのチューブを所定の高さで湾曲させており、これによりカーボンナノチューブの高さが揃い、またカーボンナノチューブの先端が、湾曲することにより半導体チップ２２や放熱部材２５に斜めに接触し、接触面積が増大することから、上記（Ａ），（Ｂ）を満たしており、非常に高い放熱特性を実現することができるものと考えられる。

さらに図５の比較対照例の放熱シート２４について、カーボンナノチューブ長さが５０μｍで、その高低差が９μｍ、８μｍおよび１μｍの試料を作成した。ただし前記ばらつきは、基板上に成長したカーボンナノチューブの長さの分布を２０ｍｍの長さの領域にわたり非接触三次元測定装置を用いて測定したものである。これらの試料について放熱シート４４を半導体チップ２２と放熱部材２５との間に挟んで熱抵抗を測定した結果、それぞれ０．６７Ｋ／Ｗ，０．９２Ｋ／Ｗ、０．３６Ｋ／Ｗの値が得られた。このことからも、熱抵抗を小さくするためには長さ分布を小さくすることが有効であることが確認される。

［第２の実施形態］
図７Ａ〜図７Ｈは、第２の実施形態による放熱シート６４の製造工程を示す断面図である。

図７Ａを参照するに前記シリコン基板３１上にはシリコン酸化膜３１Ａが形成されており、前記シリコン酸化膜３１Ａ上に前記図２Ａの工程と同様にして触媒金属膜３２が形成される。

次に図７Ｂの工程において前記シリコン基板３１上には前記触媒金属膜３２から多数のカーボンナノチューブが前記シリコン基板３１の面に対して略垂直方向に成長し、図７Ｃの工程において、図７Ｂのシリコン基板３１を図８に詳細に説明する治具７０中に横から押し込み、図７Ｃに示すように個々のカーボンナノチューブを同一方向に湾曲させる。

前記治具７０は基部７０Ａと天井部７０Ｂとを含み、前記治具３０と同様な構成を有しているが、前記天井部７０Ａがメッシュ状になっており、図７Ｅの工程において堆積性のガスを、例えばＡＬＤ（原子層堆積）法により供給することにより、前記カーボンナノチューブが湾曲した状態で、個々のカーボンナノチューブの表面に被覆膜を形成することが可能となる。

図８を参照するに、前記天井部７０Ｂは基部７０Ａに対向して形成されており、前記カーボンナノチューブ束２４Ｂが形成されたシリコン基板３１は、前記基部と天井部７０Ｂの間の空間に、矢印で示したように横方向から挿入される。その結果、前記シリコン基板３１上のカーボンナノチューブ束２４Ｂを構成するカーボンナノチューブは図７Ｄに示すように湾曲する。このようにして湾曲したカーボンナノチューブはその形状を維持し、このため前記天井部７０Ｂのメッシュから突き出したりするようなことはない。

本実施形態においても、前記天井部７０Ａの高さＨは、前記カーボンナノチューブ束２４Ｂ中の最も短いカーボンナノチューブに大凡対応して設定されている。すなわち前記カーボンナノチューブ束２４Ａ中のほとんど、あるいは全てのカーボンナノチューブは前記天井部７０Ａに係合し、前記基板３１から測った先端部の高さがいずれのカーボンナノチューブでも一定になっている。

さらに図７Ｆの工程において、このようにカーボンナノチューブをＡｌ_２Ｏ_３膜で覆った後、カーボンナノチューブ束２４Ｂ上に熱可塑性樹脂のブロック３３を先の図２Ｄの工程と同様に載置し、これを先の図２Ｅの工程と同様に加熱することにより、図７Ｇに示すように前記カーボンナノチューブ束２４Ｂ中に熱可塑性樹脂２４Ａを含浸させる。

さらに図７Ｈの工程において、熱可塑性樹脂２４Ａを含浸させた前記カーボンナノチューブ束２４Ｂを、カミソリで物理的にシリコン基板３１から脱離することにより、本実施形態による放熱シート６４が得られる。

前記Ａｌ_２Ｏ_３膜の膜厚を調整することにより機械的強度、柔軟性を変化させることができる。

このようなカーボンナノチューブの端面を薄い熱伝導性膜で覆い、かかる熱伝導性膜を介してカーボンナノチューブを発熱部材や放熱部材に熱的に接触させる構成は、カーボンナノチューブが放熱シート中において、放熱シートの面に対して垂直に延在する構成の放熱シートにおいても、放熱シートを発熱部材や放熱部材に押圧したなど場合にはカーボンナノチューブが多少とも変形し、カーボンナノチューブの端面を発熱部材や放熱部材に直接に当接させられるとは限らないため、放熱シートの熱抵抗を低減するのに有効な手段となるが、特に本実施形態におけるように、カーボンナノチューブ束６４Ｂを含む放熱シート６４中においてカーボンナノチューブが湾曲している構成において、放熱シートの熱抵抗を低減する場合に有効である。

またこのようにカーボンナノチューブ束中のカーボンナノチューブの表面に熱伝導性膜による被覆層を形成することにより、放熱シート６４全体の機械的強度ないし弾性率を増加させることが可能となる。

このような熱伝導性膜は特に限定されるものではないが、例えば酸化アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）といった酸化金属を用いることができる。また、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）といった金属を用いることができる。

さらに、被覆層の材料には、ＡＬＤ法によって成膜可能なものであれば採用することができる。ＡＬＤ法によって成膜可能な主要なものとしては、例えば、チタンオキサイド、ハフニウムオキサイド、酸化鉄、インジウムオキサイド、ランタンオキサイド、モリブデンオキサイド、ニオブオキサイド、ニッケルオキサイド、ルテニウムオキサイド、シリコンオキサイド、バナジウムオキサイド、タングステンオキサイド、イットリウムオキサイド、ジルコニウムオキサイド、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、ランタンなどが挙げられる。

また本実施形態において前記樹脂基体２４Ａは熱可塑性樹脂であるとして説明したが、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を使うことも可能である。

以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

１０ 配線基板
２０ 半導体装置
２０Ａ，２２Ａ ハンダバンプ
２１ 回路基板
２２ 半導体チップ
２４，６４ 放熱シート
２４Ａ 樹脂基体
２４Ｂ カーボンナノチューブ束
２５ 放熱部材
３０，４０，７０ 治具
３０Ａ，７０Ａ 基部
３０Ｂ，７０Ｂ 天井部
３１ シリコン基板
３１Ａ シリコン酸化膜
３２ 触媒層
３３ 熱可塑性樹脂ブロック
４４ 比較対照例

Claims (14)

1. 第１の主面とこれに対向する第２の主面とを有する樹脂基材と、
   前記樹脂基材中に埋設され、各々前記第１の主面から前記第２の主面に向かって延在する複数のカーボンナノチューブと、
   を含み、
   前記複数のカーボンナノチューブは全体として湾曲し、前記第２の主面に対する垂線に対し斜めに配向することを特徴とする放熱シート。
2. 前記複数のカーボンナノチューブは、前記第２の主面の面内で同一方向に配向することを特徴とする請求項１記載の放熱シート。
3. 前記カーボンナノチューブは、前記第１の主面においては前記第１の主面に垂直な方向に延在し、前記第２の主面においては前記第２の主面に対して斜めの角度をなすことを特徴とする請求項１または２記載の放熱シート。
4. 前記カーボンナノチューブの各々はその端面が、熱伝導性膜により覆われていることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の放熱シート。
5. 前記樹脂基材は熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の放熱シート。
6. 前記樹脂基材は熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の放熱シート。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項記載の放熱シートと、
   前記放熱シートの前記第１および第２の主面の一方に接して設けられた半導体チップと、
   前記放熱シートの前記第１および第２の主面の他方に接して設けられた放熱部材と、
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
8. 基板上に複数のカーボンナノチューブを成長させる工程と、
   前記複数のカーボンナノチューブの先端部に力を加え、前記複数のカーボンナノチューブを前記基板に垂直な方向に対して斜めの同一方向に湾曲させる工程と、
   前記複数のカーボンナノチューブの間に樹脂基材を導入する工程と、
   前記基板を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする放熱シートの製造方法。
9. 前記複数のカーボンナノチューブの先端部に力を加える工程は、前記複数のカーボンナノチューブの先端部に治具により、前記基板に平行に力を加えることにより実行されることを特徴とする請求項８記載の放熱シートの製造方法。
10. 前記複数のカーボンナノチューブの先端部に力を加える工程は、前記複数のカーボンナノチューブの先端部に治具により、前記基板に垂直に力を加えることにより実行されることを特徴とする請求項８記載の放熱シートの製造方法。
11. 前記治具は前記カーボンナノチューブの先端部に接する部分がメッシュ状であることを特徴とする請求項９または１０記載の放熱シートの製造方法。
12. 前記複数のカーボンナノチューブを湾曲させる工程の後、前記樹脂基材を導入する工程の前に、前記複数のカーボンナノチューブの表面に、熱伝導性膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項８〜１１のうち、いずれか一項記載の放熱シートの製造方法。
13. 前記熱伝導性膜は、前記カーボンナノチューブの端面を覆うことを解く請求項１２記載の放熱シートの製造方法。
14. 前記熱伝導性膜を形成する工程は原子層堆積法で作製することを特徴とする請求項１２または１３記載の放熱シートの製造方法。