JP5239768B2 - 放熱材料並びに電子機器及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、放熱材料に係り、特に、炭素元素の線状構造体を有する放熱材料、並びにこのような放熱材料を用いた電子機器及びその製造方法に関する。
サーバーやパーソナルコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）などに用いられる電子部品には、半導体素子から発する熱を効率よく放熱することが求められる。このため、半導体素子の直上に設けられたサーマルインターフェイスマテリアルを介して、銅などの高い熱伝導度を有する材料のヒートスプレッダが配置された構造を有している。
サーマルインターフェイスマテリアルには、それ自身が高い熱伝導率を有する材料であることに加え、発熱源及びヒートスプレッダ表面の微細な凹凸に対して広面積に接触する特性が求められる。現状では、サーマルインターフェイスマテリアとして、ＰＣＭ（フェイズチェンジマテリアル）やインジウムなどが一般に用いられている。
しかしながら、ＰＣＭは、微細な凹凸に対する接触性はよいものの、熱伝導度（１Ｗ／ｍ・Ｋ〜５Ｗ／ｍ・Ｋ程度）は低く、効果的な放熱特性を得るためにはその膜厚を薄くする必要がある。発熱源とヒートスプレッダとの間には熱膨張係数の違いに起因してギャップが生じるが、このギャップに追従して凹凸を吸収するためには、薄膜化には限界がある。
また、近年におけるレアメタルの大幅な需要増加によりインジウム価格は高騰しており、インジウムよりも安価な代替材料が待望されている。また、物性的に見てもインジウムの熱伝導度（５０Ｗ／ｍ・Ｋ）は高いとはいえず、半導体素子から生じた熱をより効率的に放熱させるために更に高い熱伝導度を有する材料が望まれている。
このような背景から、ＰＣＭやインジウムよりも高い熱伝導度を有する材料として、カーボンナノチューブに代表される炭素元素の線状構造体が注目されている。カーボンナノチューブは、非常に高い熱伝導度（１５００Ｗ／ｍ・Ｋ）を有するだけでなく、柔軟性や耐熱性に優れた材料であり、放熱材料として高いポテンシャルを有している。
カーボンナノチューブを用いた熱伝導シートとしては、樹脂中にカーボンナノチューブを分散した熱伝導シートや、基板上に配向成長したカーボンナノチューブ束を樹脂等によって埋め込んだ熱伝導シートが提案されている。
特開２００５−１５０３６２号公報 特開２００６−１４７８０１号公報 特開２００６−２９０７３６号公報
しかしながら、カーボンナノチューブを用いた従来の放熱材料では、カーボンナノチューブの有する高い熱伝導度を充分に生かすことができなかった。
本発明の目的は、炭素元素の線状構造体を用いた熱伝導度及び電気伝導度が極めて高い放熱材料、並びにこのような放熱材料を用いた高性能の電子機器及びその製造方法を提供することにある。
実施形態の一観点によれば、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体間に配置され、温度に応じて液体と固体との間で状態変化し、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂の第１の層と、前記第１の層上に配置され前記熱可塑性樹脂とは異なる材料の第２の層と、前記第２の層上に配置され前記熱可塑性樹脂の第３の層とを有する充填層と、複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料よりなり、前記充填層の厚さ方向の膜厚が２５ｎｍ〜１０００ｎｍである被膜とを有する放熱材料が提供される。
また、実施形態の他の観点によれば、発熱体と、放熱体と、前記発熱体と放熱体との間に配置され、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体間に配置され、温度に応じて液体と固体との間で状態変化し、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂の第１の層と、前記第１の層上に配置され前記熱可塑性樹脂とは異なる材料の第２の層と、前記第２の層上に配置され前記熱可塑性樹脂の第３の層とを有する充填層と、複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料よりなり、前記充填層の厚さ方向の膜厚が２５ｎｍ〜１０００ｎｍである被膜とを含む放熱材料とを有する電子機器が提供される。
また、実施形態の更に他の観点によれば、放熱体と、前記放熱体上に形成され、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体間に配置され、温度に応じて液体と固体との間で状態変化し、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂の第１の層と、前記第１の層上に配置され前記熱可塑性樹脂とは異なる材料の第２の層と、前記第２の層上に配置され前記熱可塑性樹脂の第３の層とを有する充填層と、複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料よりなり、前記充填層の厚さ方向の膜厚が２５ｎｍ〜１０００ｎｍである被膜とを含む放熱材料とを有する放熱部品が提供される。
本発明によれば、複数の線状構造体を支持する充填層を熱可塑性樹脂により形成するので、被着体に対する接触性が向上し、被着体に対する接触熱抵抗の小さい放熱材料を形成することができる。また、充填材の浸透量は、熱処理温度及び時間によって容易に制御することができる。これにより、線状構造体の端部が露出した放熱材料を容易に形成することができる。
また、発熱体と放熱体との間にこのような放熱材料を配置することにより、これらの間の熱伝導度を大幅に向上することができる。これにより、放熱体から発せられる熱の放熱効率を高めることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。
［第１実施形態］
第１実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図１乃至図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。図２及び図３は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図である。
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図１を用いて説明する。図１（ａ）は本実施形態によるカーボンナノチューブシートの第１の例であり、図１（ｂ）は本実施形態によるカーボンナノチューブシートの第２の例である。
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、間隔を開けて配置された複数のカーボンナノチューブ１２を有している。カーボンナノチューブ１２の間隙には熱可塑性樹脂の充填層１４が形成されており、充填層１４によってカーボンナノチューブ１２が支持されている。本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、シート状の構造体を形成しており、複数のカーボンナノチューブ１２は、シートの膜厚方向、すなわちシートの面と交差する方向に配向している。
カーボンナノチューブ１２は、単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いずれでもよい。カーボンナノチューブ１２の面密度は、特に限定されるものではないが、放熱性及び電気伝導性の観点からは、１×１０１０本／ｃｍ２以上であることが望ましい。
カーボンナノチューブ１２の長さは、カーボンナノチューブシート１０の用途によって決まり、特に限定されるものではないが、好ましくは５μｍ〜５００μｍ程度の値に設定することができる。カーボンナノチューブシート１０を、発熱源（例えば半導体素子）と放熱部品（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアルとして使用する場合、少なくとも発熱源及び放熱部品の表面の凹凸を埋める長さ以上であることが望ましい。
また、本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ１２の少なくとも一方の端部が露出している。図１（ａ）に示すカーボンナノチューブシートでは、カーボンナノチューブ１２の一方の端部が露出している。図１（ｂ）に示すカーボンナノチューブシートでは、カーボンナノチューブ１２の両方の端部が露出している。
これにより、カーボンナノチューブシート１０を放熱体又は発熱体と接触したとき、カーボンナノチューブ１２が放熱体又は発熱体に対して直に接するため、熱伝導効率を大幅に高めることができる。また、カーボンナノチューブ１２は導電性を有しているため、カーボンナノチューブ１２の両端部を露出することにより、カーボンナノチューブ１２を、シートを貫く配線体として用いることもできる。すなわち、本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、熱伝導シートとしてのみならず、縦型配線シートとしても利用可能である。
充填層１４は、熱可塑性樹脂によって形成されている。充填層１４を形成する熱可塑性樹脂は、温度に応じて液体と固体との間で可逆的に状態変化するものであり、室温では固体であり、加熱すると液状に変化し、冷却すると接着性を発現しつつ固体に戻るものであれば、特に限定されるものではない。
このような熱可塑性樹脂としては、例えば、以下に示すホットメルト樹脂が挙げられる。ポリアミド系ホットメルト樹脂としては、例えば、ヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」（軟化点温度：１４０℃）が挙げられる。また、ポリエステル系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社の「ＤＨ５９８Ｂ」（軟化点温度：１３３℃）が挙げられる。また、ポリウレタン系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「ＤＨ７２２Ｂ」が挙げられる。また、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂としては、例えば、松村石油株式会社製の「ＥＰ−９０」（軟化点温度：１４８℃）が挙げられる。また、エチレン共重合体ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「ＤＡ５７４Ｂ」（軟化点温度：１０５℃）が挙げられる。また、ＳＢＲ系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「Ｍ−６２５０」（軟化点温度：１２５℃）が挙げられる。また、ＥＶＡ系ホットメルト樹脂としては、例えば、住友スリーエム株式会社製の「３７４７」（軟化点温度：１０４℃）が挙げられる。また、ブチルゴム系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「Ｍ−６１５８」が挙げられる。
充填層１４を形成する熱可塑性樹脂は、カーボンナノチューブシート１０の使用目的に応じて、熱可塑性樹脂の融解温度をもとに選択することができる。熱可塑性樹脂の融解温度の下限値は、稼働時の発熱温度の上限値よりも高いことが望ましい。稼働時に熱可塑性樹脂が溶解すると、カーボンナノチューブシート１０が変形してカーボンナノチューブ１２が配向性を損なうなど、熱伝導性を低下するなどの不具合を引き起こす虞があるからである。熱可塑性樹脂の溶解温度の上限値は、発熱体及び放熱体の耐熱温度の下限値よりも低いことが望ましい。本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、放熱体及び発熱体に接触させた後にリフローを行うことが望ましいが、熱可塑性樹脂の溶解温度が耐熱温度より高いと、発熱体及び／又は放熱体にダメージを与えることなくリフローをすることが困難となるからである。なお、カーボンナノチューブシート１０のリフローについては、後述する。
例えば、カーボンナノチューブシート１０をＣＰＵなどの電子機器の放熱用途に用いる場合、ＣＰＵ稼働時の発熱温度の上限がおよそ１２５℃であり、ＣＰＵ電子部品の耐熱温度がおよそ２５０℃であることに鑑み、融解温度が１２５℃〜２５０℃程度の熱可塑性樹脂が好適である。例えば、自動車エンジンのエキゾーストシステム等の用途に用いる場合、部位によるが発熱温度は５００℃〜８００℃程度であることに鑑み、融解温度が６００℃〜９００℃程度の熱可塑性樹脂が好適である。
また、充填層１４には、必要に応じて、添加物を分散混合してもよい。添加物としては、例えば熱伝導性の高い物質や導電性の高い物質が考えられる。充填層１４部分に熱伝導性の高い添加物を分散混合することにより、充填層１４部分の熱伝導率を向上することができ、カーボンナノチューブシート１０の全体としての熱伝導率を向上することができる。また、カーボンナノチューブシートを導電性シートとして用いる場合にあっては、充填層１４部分に電導性の高い添加物を分散混合する。これにより、充填層１４部分の導電率を向上することができ、カーボンナノチューブシート１０の全体としての導電率を向上することができる。熱伝導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料、窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、グラファイト、フラーレン等を適用することができる。電導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料等を適用することができる。
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図２及び図３を用いて説明する。
まず、カーボンナノチューブシート１０を形成するための土台として用いる基板３０を用意する（図２（ａ））。基板３０としては、シリコン基板などの半導体基板、アルミナ（サファイア）基板、ＭｇＯ基板、ガラス基板などの絶縁性基板、金属基板などを用いることができる。また、これら基板上に薄膜が形成されたものでもよい。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ができる。
基板３０は、カーボンナノチューブ１２の成長後に剥離されるものである。この目的のもと、基板３０としては、カーボンナノチューブ１２の成長温度において変質しないことが望ましい。また、少なくともカーボンナノチューブ１２に接する面がカーボンナノチューブ１２から容易に剥離できる材料によって形成されていることが望ましい。また、カーボンナノチューブ１２に対して選択的にエッチングできる材料によって形成されていることが望ましい。
次いで、基板３０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（図２（ｂ））。なお、触媒金属膜３２は、必ずしも基板３０上の全面に形成する必要はなく、例えばリフトオフ法を用いて基板３０の所定の領域上に選択的に形成するようにしてもよい。
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）、ＴｉＳｉｘ（チタンシリサイド）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＴｉＯｘ（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、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。
次いで、基板３０上に、例えばホットフィラメントＣＶＤ法により、触媒金属膜３２を触媒として、カーボンナノチューブ１２を成長する。カーボンナノチューブ１２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２５分とする。これにより、層数が３層〜６層（平均４層程度）、直径が４ｎｍ〜８ｎｍ（平均６ｎｍ）、長さが１００μｍ（成長レート：４μｍ／ｍｉｎ）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。
カーボンナノチューブ１２の長さは、カーボンナノチューブシート１０の用途によって決まり、特に限定されるものではないが、好ましくは５μｍ〜５００μｍ程度の値に設定することができる。カーボンナノチューブシート１０を、発熱源（例えば半導体素子）と放熱部品（例えばヒートスプレッダ）との間に形成するサーマルインターフェイスマテリアルとして使用する場合、少なくとも発熱源及び放熱部品の表面の凹凸を埋める長さ以上であることが望ましい。
こうして、基板３０上に、基板３０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１２を形成する（図２（ｃ））。なお、上記の成長条件で形成したカーボンナノチューブ１２では、カーボンナノチューブ１２の面密度は、１×１０１１本／ｃｍ２程度であった。これは、基板３０表面の面積のおよそ１０％の領域上にカーボンナノチューブ１２が形成されていることに相当する。
次いで、基板３０に成長したカーボンナノチューブ１２上に、フィルム状に加工した熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂フィルム３４）を載置する（図３（ａ））。熱可塑性樹脂フィルム３４の膜厚は、カーボンナノチューブ１２の長さに応じて適宜設定することが望ましい。例えば図１（ａ）に示すカーボンナノチューブシート１０を形成する場合には、カーボンナノチューブ１２の長さと同程度、例えば５μｍ〜５００μｍ程度が好適である。また、例えば図１（ｂ）に示すカーボンナノチューブシート１０を形成する場合には、カーボンナノチューブ１２の長さよりも僅かに薄い程度、例えば４μｍ〜４００μｍ程度が好適である。
熱可塑性樹脂フィルム３４の熱可塑性樹脂としては、例えば、以下に示すホットメルト樹脂を適用することができる。ポリアミド系ホットメルト樹脂としては、例えば、ヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」が挙げられる。また、ポリエステル系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「ＤＨ５９８Ｂ」が挙げられる。また、ポリウレタン系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「ＤＨ７２２Ｂ」が挙げられる。また、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂としては、例えば、松村石油株式会社製の「ＥＰ−９０」が挙げられる。また、エチレン共重合体ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「ＤＡ５７４Ｂ」が挙げられる。また、ＳＢＲ系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「Ｍ−６２５０」が挙げられる。また、ＥＶＡ系ホットメルト樹脂としては、例えば、住友スリーエム株式会社製の「３７４７」が挙げられる。また、ブチルゴム系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「Ｍ−６１５８」が挙げられる。
ここでは、一例として、ヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を厚さ１００μｍのフィルム状に加工した熱硬化性樹脂フィルム３４を用いた場合について説明する。なお、「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」は、融解温度が１３５℃〜１４５℃、融解時粘度が５．５Ｐａ．ｓ〜８．５Ｐａ．ｓ（２２５℃）のホットメルト樹脂である。
次いで、熱可塑性樹脂フィルム３４を載置した基板３０を、例えば１９５℃の温度で加熱する。これにより、熱可塑性樹脂フィルム３４の熱可塑性樹脂が溶解し、カーボンナノチューブ１２の間隙に徐々に浸透していく。こうして、熱可塑性樹脂フィルム３４を、基板３０の表面に達しない程度まで浸透させる。
熱可塑性樹脂を予めシート状に加工しておくことにより、そのシート膜厚で充填材量のコントロールが可能となる。これにより、加熱温度や加熱時間のコントロールで、充填材が基板３０まで浸潤しないようにコントロールすることができる。
なお、基板３０に達しないところで熱可塑性樹脂フィルム３４の浸透を停止するのは、カーボンナノチューブシート１０を基板３０から剥離するのを容易にするためである。カーボンナノチューブシート１０を基板３０から容易に剥離できるような場合などは、基板３０に達するまで熱可塑性樹脂フィルム３４を浸透させるようにしてもよい。
カーボンナノチューブ１２の間隙に浸透する熱可塑性樹脂フィルム３４の厚さは、熱処理時間によって制御することができる。例えば、上記条件で成長した長さ１００μｍのカーボンナノチューブ１２に対しては、１９５℃で１分間の熱処理を行うことにより、熱可塑性樹脂フィルム３４が基板３０に達しない程度まで浸透させることができる。
熱可塑性樹脂フィルム３４の加熱時間は、熱可塑性樹脂フィルム３４を基板３０の表面に達しない程度に浸透させるように、カーボンナノチューブ１２の長さ、熱可塑性樹脂の融解時の粘度、熱可塑性樹脂フィルム３４の膜厚等に応じて適宜設定することが望ましい。
なお、熱可塑性樹脂の形状は、予めフィルム状に加工しておくことが好適であるが、ペレット状や棒状でも構わない。
次いで、熱可塑性樹脂フィルム３４を所定の位置まで浸透させた後、室温まで冷却し、熱可塑性樹脂フィルム３４を固化する。こうして、熱可塑性樹脂フィルム３４の熱可塑性樹脂により形成され、カーボンナノチューブ１２の間隙に充填された充填層１４を形成する。
次いで、カーボンナノチューブ１２及び充填層１４を、基板３０から剥離し、本実施形態によるカーボンナノチューブシートを得る（図３（ｃ））。前述のように充填層１４（熱可塑性樹脂フィルム３４）を基板３０まで到達しないように形成しておけば、カーボンナノチューブ１２と基板３０との間の接合は弱いため、カーボンナノチューブ１２及び充填層１４を基板３０から容易に剥離することができる。
図１（ｂ）に示すカーボンナノチューブシートを製造する場合にあっては、カーボンナノチューブ１２の長さよりも薄い熱可塑性樹脂フィルム３４を用い、カーボンナノチューブ１２の上端部が露出するまで熱可塑性樹脂フィルム３４を浸透させるようにすればよい。
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブを支持する充填層の材料として熱可塑性樹脂を用いるので、充填層のリフローが可能であり被着体に対する接触熱抵抗の小さいカーボンナノチューブシートを容易に形成することができる。また、充填材の浸透量は、熱処理温度及び時間によって容易に制御することができる。これにより、カーボンナノチューブの端部を容易に露出することができる。また、カーボンナノチューブの成長に用いる基板からシートを容易に剥離することができる。
［第２実施形態］
第２実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図４乃至図８を用いて説明する。なお、図１乃至図３に示す第１実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
図４は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。図５は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す概略断面図である。図６乃至図８は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図である。
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図４を用いて説明する。
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、図４に示すように、カーボンナノチューブ１２の一端側に、被膜１６が形成されているほかは、図１に示す第１実施形態によるカーボンナノチューブシート１０と同様である。
被膜１６を形成する材料は、充填層１４の構成材料よりも熱伝導率の高い材料であれば特に限定されるものではない。カーボンナノチューブシート１０を電気伝導用途にも用いる場合には、導電性を有する材料、例えば、金属や合金等を適用することができる。被膜１６の構成材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。また、被膜１６は、単層構造である必要はなく、例えばチタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）との積層構造など、２層或いは３層以上の積層構造であってもよい。
被膜１６の膜厚は、製造過程において熱可塑性樹脂フィルム３４の浸透を阻害しない膜厚であれば、特に限定されるものではない。被膜１６の膜厚は、熱可塑性樹脂フィルム３４の浸透性、カーボンナノチューブシート１０に要求される特性、被膜１６の構成材料等に応じて適宜設定することが望ましい。
熱伝導性の高い被膜１６を設けることにより、被膜１６を設けない場合と比較して、カーボンナノチューブシート１０の被着体（放熱体、発熱体）に対する接触面積を増加することができる。これにより、カーボンナノチューブ１２と被着体との間の接触熱抵抗が低減され、カーボンナノチューブシート１０の熱伝導性を高めることができる。カーボンナノチューブシート１０を導電性シートとしても用いる場合には、導電性を高めることができる。
なお、図４では、図１（ａ）のカーボンナノチューブシート１０におけるカーボンナノチューブ１２の一方の端部に被膜１６を形成した場合を示したが、カーボンナノチューブ１２の他方の端部にも被膜１６を形成してもよい。また、図１（ｂ）に示されるカーボンナノチューブシートにおけるカーボンナノチューブ１２の一方の端部又は両方の端部に被膜１６を形成してもよい。
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図５乃至図８を用いて説明する。
まず、例えば図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示す第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、基板３０上に、カーボンナノチューブ１２を成長する。
なお、図１乃至図５では、図面の簡略化のためにカーボンナノチューブ１２を単純な円筒形状で描いたが、成長初期における成長ばらつき等により、必ずしも完全な円筒形状にはならない。カーボンナノチューブ１２は、全体的に見ればシートの膜厚方向に配向するが、例えば、図６に示すようにカーボンナノチューブ１２の上端部が基板３０の法線方向に対して傾いて成長したり、カーボンナノチューブ１２の長さにばらつきが生じたりすることがある。
次いで、カーボンナノチューブ１２上に、例えば蒸着法により、３００ｎｍ程度の膜厚のＡｕ（金）堆積し、Ａｕの被膜１６を形成する（図５（ａ））。被膜１６は、カーボンナノチューブ１２にダメージを与えない方法であれば、他の成膜方法（例えばスパッタ法等）を用いて形成してもよい。
被膜１６を形成する材料は、充填層１４の構成材料よりも熱伝導率の高い材料であれば特に限定されるものではない。カーボンナノチューブシート１０を電気伝導用途にも用いる場合には、導電性を有する材料、例えば、金属や合金等を適用することができる。被膜１６の構成材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。また、被膜１６は、単層構造である必要はなく、例えばチタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）との積層構造など、２層或いは３層以上の積層構造であってもよい。
被膜１６は、成長初期段階では、例えば図７に示すように、各カーボンナノチューブ１２の先端部分を覆うように形成される。成長膜厚が増加してくると、隣接する各カーボンナノチューブ１２の先端部分に形成された被膜１６が互いに接続される。これにより、被膜１６は、例えば図８に示すように、複数本の各カーボンナノチューブ１２の先端部分を束ねるように形成される。被膜１６の成長膜厚を更に増加すると、被膜１６がシートの面に平行な２次元方向に完全に接続され、隙間のない完全な膜となる。
形成する被膜１６の膜厚は、充填層１４を形成する際の熱可塑性樹脂フィルム３４の浸透性等を考慮して、カーボンナノチューブ１２の直径や面密度に応じて適宜設定することが望ましい。
例えば、カーボンナノチューブ１２の直径が１０ｎｍ、面密度が１×１０１１ｃｍ−２の場合、互いに隣接するカーボンナノチューブ１２の間隙はおよそ５０ｎｍである。この場合、隣接するカーボンナノチューブ１２間が被膜１６により接続されるためには、少なくとも間隙の半分以上の膜厚、すなわち膜厚２５ｎｍ程度以上の被膜１６を形成することが望ましい。また、被膜１６を厚くしすぎると被膜１６が隙間のない完全な膜となり熱可塑性樹脂フィルム３４の浸透性が低下するため、被膜１６の上限膜厚は、熱可塑性樹脂フィルム３４の浸透性の面から設定することが望ましい。これらの観点から、上記条件のカーボンナノチューブ１２では、被膜１６の膜厚は、２５ｎｍ〜１０００ｎｍ程度に設定することが望ましい。
次いで、例えば図３（ａ）乃至図３（ｂ）に示す第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、カーボンナノチューブ１２の間隙に熱可塑性樹脂フィルム３４を浸透させ、充填層１４を形成する（図５（ｂ））。
被膜１６は、必ずしも隣接するカーボンナノチューブ１２が互いに接続されるに十分な膜厚を形成する必要はないが、これには被膜１６によって複数本のカーボンナノチューブ１２を束ねる効果がある（図８参照）。また、横方向への熱の伝導が可能となる。これにより、熱可塑性樹脂フィルム３４がカーボンナノチューブ１２間に浸透する際に、カーボンナノチューブ１２同士がばらばらになることを抑制することができる。
次いで、カーボンナノチューブ１２、被膜１６及び充填層１４を基板３０から剥離し、本実施形態によるカーボンナノチューブシートを得る（図５（ｃ））。
この後、カーボンナノチューブ１２の基板３０の剥離面側に、必要に応じて、被膜１６と同様の被膜（図示せず）を形成する。この被膜の形成方法や形成材料等は、被膜１６と同様である。
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブを支持する充填層の材料として熱可塑性樹脂を用いるので、充填層のリフローが可能であり被着体に対する接触熱抵抗の小さいカーボンナノチューブシートを容易に形成することができる。また、充填材の浸透量は、熱処理温度及び時間によって容易に制御することができる。これにより、カーボンナノチューブの端部を容易に露出することができる。また、カーボンナノチューブの成長に用いる基板からシートを容易に剥離することができる。また、カーボンナノチューブの端部に充填層よりも熱伝導率の高い材量の被膜を形成するので、被着体に対する接触熱抵抗を大幅に低減することができる。
［第３実施形態］
第３実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図９乃至図１４を用いて説明する。なお、図１乃至図８に示す第１及び第２実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
図９は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す斜視図である。図１０乃至図１３は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図である。図１４は、本実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法の他の例を示す斜視図である。
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図９を用いて説明する。図９（ａ）は本実施形態によるカーボンナノチューブシートの第１の例であり、図９（ｂ）は本実施形態によるカーボンナノチューブシートの第２の例である。
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、複数のカーボンナノチューブ１２が互いに間隔を開けて配置され、この間隙に熱可塑性樹脂の充填層１４が埋め込み形成された構造を有している点で、第１及び第２実施形態によるカーボンナノチューブシートと共通している。
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、複数のカーボンナノチューブ１２ａと、複数のカーボンナノチューブ１２ｂとを有している。複数のカーボンナノチューブ１２ａは、カーボンナノチューブシート１０の一方の面側（図面において上側）の端部に被膜１６ａを有している。一方、複数のカーボンナノチューブ１２ｂは、カーボンナノチューブシート１０の他方の面側（図面において下側）の端部に被膜１６ｂを有している。
図９（ａ）に示す第１の例のカーボンナノチューブシート１０と図９（ｂ）に示す第２の例のカーボンナノチューブシート１０は、被膜１６ａ，１６ｂの膜厚が異なっている。すなわち、図９（ａ）に示す第１の例のカーボンナノチューブシート１０では、図７において説明したように、各カーボンナノチューブ１２ａ，１２ｂの先端部分をそれぞれ覆うように、被膜１６ａ，１６ｂが形成されている。また、図９（ｂ）に示す第２の例のカーボンナノチューブシート１０では、図８において説明したように、複数本の各カーボンナノチューブ１２ａ，１２ｂの先端部分を束ねるように、被膜１６ａ，１６ｂがそれぞれ形成されている。
充填材１４及び被膜１６の構成材料は、第１又は第２実施形態によるカーボンナノチューブシートと同様である。
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図１０乃至図１３を用いて説明する。なお、ここでは、図９（ｂ）に示す第２の例のカーボンナノチューブシートの製造方法を示すが、図９（ａ）に示す第１の例のカーボンナノチューブシートの製造方法は、被膜１６の膜厚が異なるほかは第２の例のカーボンナノチューブシートの製造方法と同様である。
まず、例えば図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示す第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、基板３０ａ上に、複数のカーボンナノチューブ１２ａを成長する（図１０（ａ））。
次いで、例えば図５（ａ）に示す第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、カーボンナノチューブ１２ａ上に、被膜１６ａを形成する（図１０（ｂ））。
次いで、例えば図５（ｂ）に示す第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、カーボンナノチューブ１２ａ間に熱可塑性樹脂フィルムを浸透させ、熱可塑性材料の充填層１４ａを形成する（図１１（ａ））。なお、図１１（ａ）では基板３０に達するまで熱可塑性樹脂フィルム（充填層１４）を浸透させているが、第１及び第２実施形態の場合と同様、基板３０ａに達しない程度まで熱可塑性樹脂フィルムを浸透させるようにしてもよい。
次いで、被膜１６ａが形成されたカーボンナノチューブ１２ａ及び充填層１４ａを基板３０ａから剥離し、カーボンナノチューブシート１０ａを形成する（図１１（ｂ））。このカーボンナノチューブシート１０ａは、第２実施形態によるカーボンナノチューブシート１０と同様のものである。
以上の手順により、カーボンナノチューブシート１０ａとは別に、充填層１４ｂ内に被膜１６ｂが形成されたカーボンナノチューブ１２ｂが埋め込まれたカーボンナノチューブシート１０ｂを用意する。
次いで、カーボンナノチューブシート１０ａとカーボンナノチューブシート１０ｂとを、被膜１６ａ，１６ｂが形成されていない面側が向き合うように重ね合わせる（図１２）。
次いで、カーボンナノチューブシート１０ａとカーボンナノチューブシート１０ｂとの積層体を、加重を加えながら加熱する。例えば、充填層１４ａ，１４ｂを形成する熱可塑性樹脂としてヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を用いた場合には、圧力１０Ｎ／ｃｍ２の加重を加えながら、１９５℃で加熱する。これにより、充填層１４ａ，１４ｂが液状融解して一体となり、カーボンナノチューブ１２ａはカーボンナノチューブ１２ｂの間隙に、カーボンナノチューブ１２ｂはカーボンナノチューブ１２ａの間隙に、互いに挿入される。
次いで、室温まで冷却し、充填層１４ａ，１４ｂ（以下、充填層１４という）を固化する。
こうして、被膜１６ａが形成されたカーボンナノチューブ１２ａと、被膜１６ｂが形成されたカーボンナノチューブ１２ｂとが充填層１４内に埋め込まれた本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０が形成される（図１３）。
カーボンナノチューブ１２ａ，１２ｂの面密度は、カーボンナノチューブの成長条件によって変化する。例えば１×１０１２ｃｍ−２程度の面密度でカーボンナノチューブ１２を形成したとしても、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を用いることにより、カーボンナノチューブ１２の面密度を２倍にすることができる。これにより、カーボンナノチューブシートの熱伝導率、放熱性を大幅に向上することができる。
また、重ね合わせるカーボンナノチューブシートのシートを更に増やすことにより、カーボンナノチューブの面密度を更に高めることができる。
例えば、図１４に示すように、上述のカーボンナノチューブシート１０ａ，１０ｂの間に、充填層１４ｃ内にカーボンナノチューブ１２ｃが埋め込まれたカーボンナノチューブシート１０ｃと、充填層１４ｄ内にカーボンナノチューブ１２ｄが埋め込まれたカーボンナノチューブシート１０ｄとを挟み込むことも可能である。このようにすることで、カーボンナノチューブの面密度を４倍にすることができる。重ね合わせるカーボンナノチューブシートのシートの枚数は、要求される熱伝導率や放熱性に応じて適宜設定することができる。
また、カーボンナノチューブシートのシートを３枚以上重ね合わせる場合、必ずしも総てのシートを同時に一体化する必要はない。例えば、図１４の例では、カーボンナノチューブシート１０ａとカーボンナノチューブシート１０ｃとを、カーボンナノチューブシート１０ｂとカーボンナノチューブシート１０ｄとを、それぞれ一体化した後、一体化した２つのシートを一体化することができる。或いは、カーボンナノチューブシート１０ａとカーボンナノチューブシート１０ｃとを一体化した後、これとカーボンナノチューブシート１０ｄとを一体化し、その後更にカーボンナノチューブシート１０ｂを一体化するようにしてもよい。
なお、カーボンナノチューブシート１０ｃ，１０ｄは、カーボンナノチューブ１２ｃ，１２ｄが他のシートのカーボンナノチューブの間隙に挿入されやすいように、端部に被膜を形成しなくてもよい。カーボンナノチューブシート１０ｃ，１０ｄは、例えば第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様の手順により、製造することができる。
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブを支持する充填層の材料として熱可塑性樹脂を用いたカーボンナノチューブシートを複数積層し、熱処理によりこれを一体化するので、カーボンナノチューブの面密度を大幅に向上することができる。これにより、シートの熱伝導率を大幅に向上することができる。
［第４実施形態］
第４実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図１５乃至図１９を用いて説明する。なお、図１乃至図１４に示す第１乃至第３実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
図１５は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す斜視図である。図１６乃至図１９は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図である。
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図１５を用いて説明する。図１５（ａ）は本実施形態によるカーボンナノチューブシートの第１の例であり、図１５（ｂ）は本実施形態によるカーボンナノチューブシートの第２の例である。
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、複数のカーボンナノチューブ１２が互いに間隔を開けて配置され、この間隙に熱可塑性樹脂の充填層１４が埋め込み形成された構造を有している点で、第１乃至第３実施形態によるカーボンナノチューブシートと共通している。
本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０は、充填層１４が、充填層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの積層体により形成されている。カーボンナノチューブ１２の両端部には、被膜１６が形成されている。
充填層１４Ａ，１４Ｃは、第１乃至第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの充填層１４と同様の、熱可塑性樹脂により形成されている。また、被膜１６の構成材料も、第１乃至第３実施形態によるカーボンナノチューブシートと同様である。
充填層１４Ｂは、カーボンナノチューブ１２の埋め込みの際に液体状の性質を示し、その後に硬化できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、有機系充填材としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などを適用することができる。また、無機系充填材としては、ＳＯＧ（Spin On Glass）などの塗布型絶縁膜形成用組成物などを適用することができる。また、インジウム、はんだ、金属ペースト（例えば、銀ペースト）などの金属材料を適用することもできる。また、例えばポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性ポリマを適用することもできる。
また、充填層１４Ｂには、必要に応じて、添加物を分散混合してもよい。添加物としては、例えば熱伝導性の高い物質や導電性の高い物質が考えられる。充填層１４Ｂ部分に熱伝導性の高い添加物を分散混合することにより、充填層１４Ｂ部分の熱伝導率を向上することができ、カーボンナノチューブシート全体としての熱伝導率を向上することができる。熱伝導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料、窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、グラファイト、フラーレン等を適用することができる。電導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料等を適用することができる。
充填層１４に熱伝導率の高い材料を用いることにより、シート全体の熱伝導率も向上する。しかし、熱可塑性樹脂の熱伝導率は通常０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、充填層１４の全体を熱可塑性樹脂で形成した場合は、充填層１４はほとんど熱伝導に寄与しない。充填層１４Ｂ部分に熱可塑性樹脂ではなく、ある程度熱伝導率の高い材料、例えば導電性ポリマを用い、充填層１４Ａ，１４Ｃ部分には、使用時の密着性、界面熱抵抗を考慮して熱可塑性樹脂を用いることで、シート全体の熱伝導率を向上することができる。
図１５（ａ）に示す第１の例のカーボンナノチューブシート１０と図１５（ｂ）に示す第２の例のカーボンナノチューブシート１０は、被膜１６の膜厚が異なっている。すなわち、図１５（ａ）に示す第１の例のカーボンナノチューブシート１０では、図７において説明したように、各カーボンナノチューブ１２の先端部分をそれぞれ覆うように、被膜１６が形成されている。また、図１５（ｂ）に示す第２の例のカーボンナノチューブシート１０では、図８において説明したように、複数本の各カーボンナノチューブ１２の先端部分を束ねるように、被膜１６が形成されている。
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図１６乃至図１９を用いて説明する。なお、ここでは、図１５（ｂ）に示す第２の例のカーボンナノチューブシートの製造方法を示すが、図１５（ａ）に示す第１の例のカーボンナノチューブシートの製造方法は、被膜１６の膜厚が異なるほかは第２の例のカーボンナノチューブシートの製造方法と同様である。
まず、例えば図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示す第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、基板３０上に、複数のカーボンナノチューブ１２を成長する（図１６（ａ））。
次いで、例えば図５（ａ）に示す第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、カーボンナノチューブ１２の一端上に、被膜１６を形成する（図１６（ｂ））。
次いで、基板３０とは別の基板４０を用意する。
次いで、基板４０上に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚６μｍのフォトレジスト膜４２を塗布する。基板４０は、特に限定されるものではないが、例えばサファイア基板等を適用することができる。また、フォトレジスト膜４２の代わりに、充填層１４Ｂに対してエッチング選択性のある他の材料の膜を形成してもよい。
次いで、基板４０のフォトレジスト膜４２の塗布面上に、カーボンナノチューブ１２の被膜１６の形成面が向き合うように基板３０を載置し、フォトレジスト膜４２を硬化させる。これにより、カーボンナノチューブ１２の被膜１６により覆われた端部は、フォトレジスト膜４２によって覆われることになる。
次いで、カーボンナノチューブ１２から基板３０を剥離する。こうして、被膜１６が形成されたカーボンナノチューブ１２を、基板４０上に転写する（図１７（ａ））。
次いで、例えば図５（ａ）に示す第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、カーボンナノチューブ１２の他端上に、被膜１６を形成する（図１７（ｂ））。
次いで、例えばスピンコート法により、充填層１４Ｂとなる充填材を塗布する。この際、被膜１６上の充填材の厚さが数十ｎｍ以下になるように、塗布溶液の粘度やスピンコータの回転数を適宜設定する。
充填層１４Ｂとなる充填材は、その後に硬化できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、有機系充填材としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などを適用することができる。また、無機系充填材としては、ＳＯＧ（Spin On Glass）などの塗布型絶縁膜形成用組成物などを適用することができる。また、インジウム、はんだ、金属ペースト（例えば、銀ペースト）などの金属材料を適用することもできる。また、例えばポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性ポリマを適用することもできる。ここでは、充填層１４Ｂとなる充填材として、シリコーン系樹脂を用いるものとする。
次いで、熱処理や紫外線照射等により充填材を硬化し、充填層１４Ｂを形成する（図１８（ａ））。
次いで、例えば有機溶剤により、フォトレジスト膜４２を選択的に除去し、充填層１４Ｂに埋め込まれ端部に被膜１６が形成されたカーボンナノチューブ１２を、基板４０から剥離する（図１８（ｂ））。この際、フォトレジスト膜４２により覆われていたカーボンナノチューブ１２の一端部は、充填層１４Ｂにより覆われていない。
次いで、例えば図５（ｂ）に示す第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、充填層１４Ｂの両面に、熱可塑性材料の充填層１４Ａ，１４Ｃを形成する。
こうして、被膜１６が形成されたカーボンナノチューブ１２が充填層１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの積層体の充填層１４に埋め込まれた本実施形態によるカーボンナノチューブシート１０が形成される（図１９）。
このように、本実施形態によれば、カーボンナノチューブを支持する充填層の表面部分に熱可塑性樹脂の層を設けるので、被着体に対する接触熱抵抗の小さいカーボンナノチューブシートを形成することができる。
［第５実施形態］
第５実施形態による電子機器及びその製造方法について図２０乃至図２２を用いて説明する。なお、図１乃至図１９に示す第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
図２０は、本実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。図２１は、本実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図である。図２２は、本実施形態による電子部品の構造を示す概略断面図である。
本実施形態では、第１乃至第4実施形態によるカーボンナノチューブシートを熱伝導シートとして適用した電子機器及びその製造方法について説明する。
はじめに、本実施形態による電子機器の構造について図２０を用いて説明する。
多層配線基板などの回路基板５０上には、例えばＣＰＵなどの半導体素子５４が実装されている。半導体素子５４は、はんだバンプなどの突起状電極５２を介して回路基板５０に電気的に接続されている。
半導体素子５４上には、半導体素子５４を覆うように、半導体素子５４からの熱を拡散するためのヒートスプレッダ５８が形成されている。半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との間には、第１乃至第４実施形態のいずれかに記載のカーボンナノチューブシート５６が形成されている。ヒートスプレッダ５８は、例えば有機シーラント６０によって回路基板５０に接着されている。
このように、本実施形態による電子機器では、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との間、すなわち発熱部と放熱部との間に、第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシート５６が設けられている。
上述のように、第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートは、カーボンナノチューブ１２がシートの膜厚方向に配向しており、面直方向の熱伝導度が極めて高いものである。また、第２乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートは、カーボンナノチューブ１２の一方の端部或いは両端に被膜１６が形成されており、接触熱抵抗を大幅に低減することができる。
したがって、開示のカーボンナノチューブシートを、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との間に形成する熱伝導シートとして用いることにより、半導体素子５４から発せられた熱を効率よくヒートスプレッダ５８に垂直方向に伝えることができ、放熱効率を高めることができる。これにより、電子機器の信頼性を向上することができる。
また、カーボンナノチューブシート５６は、カーボンナノチューブ１２を支持する充填層１４の少なくとも表面層が、熱可塑性樹脂材料により形成されている。これにより、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に対するカーボンナノチューブシート５６の接着性を高めるとともに、カーボンナノチューブシート５６による熱伝導性をも高めることができる。
次に、本実施形態による電子機器の製造方法について図２１を用いて説明する。
まず、回路基板５０上に、突起状電極５２を介して半導体素子５４を実装する（図２１（ａ））。なお、本実施形態の図面では、本実施形態による電子機器の効果を判りやすくするために、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との対向する面の凹凸を強調して描いている。
次いで、回路基板５０上に実装した半導体素子５４上に、第１乃至第４実施形態のいずれかに記載のカーボンナノチューブシート５６を載置する（図２１（ｂ））。本実施形態の図面では、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートを用いた場合を示しているが、第２乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートを用いてもよい。
次いで、回路基板５０上に、ヒートスプレッダ５８を固定するための有機シーラント６０を塗布した後、カーボンナノチューブシート５６を載置した半導体素子５４上にヒートスプレッダ５８を被せる（図２１（ｃ））。
次いで、ヒートスプレッダ５８に荷重をかけた状態で熱処理を行い、カーボンナノチューブシート５６をリフローする。充填層１４として例えばヘンケルジャパン株式会社製の「Ｍｉｃｒｏｍｅｌｔ６２３９」を用いたカーボンナノチューブシート５６では、例えば荷重０．２５ＭＰａを加えた状態で、例えば１９５℃、１０分間の熱処理を行う。
この熱処理により、カーボンナノチューブシート５６の充填層１４を形成する熱可塑性樹脂が液状融解し、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８の表面凹凸に沿ってカーボンナノチューブシート５６が変形する。また、カーボンナノチューブシート５４内のカーボンナノチューブ１２は、充填層１４による拘束がゆるみ、その端部は半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に直に接するようになる。この際、カーボンナノチューブ１２はしなやかで柔軟性に富んだ材料であるため、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８が有する凹凸形状に追従して撓むことができる。これにより、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に直に接するカーボンナノチューブ１２が増加し、カーボンナノチューブシート５６と半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。
このときの荷重は、カーボンナノチューブシート５６が、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８の表面に存在する凹凸に沿って変形して十分な接触状態を形成する荷重範囲であればよい。また、熱処理の温度及び時間は、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との界面に介在する熱可塑性樹脂が融解して移動し、カーボンナノチューブ１２の端部が半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に対して直に接する表面状態になる範囲を選択すればよい。
次いで、室温まで冷却し、充填層１４の熱可塑性樹脂を固化するとともに、ヒートスプレッダ５８を有機シーラント６０によって回路基板５０上に固定する。この際、熱可塑性樹脂は接着性を発現し、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との間をカーボンナノチューブシート５６によって接着固定することができる。これにより、室温に冷却した後も、カーボンナノチューブシート５６と半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８との間の低い接触熱抵抗を維持することができる。
なお、充填層１４として熱可塑性樹脂ではない材料を用いたカーボンナノチューブシートでは、一度固化した充填層１４に接着性を発現することはできないため、カーボンナノチューブシートと半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８とは加圧圧着で接触せざるを得ない。また、半導体素子５４とヒートスプレッダとを加圧圧着しても、カーボンナノチューブ１２の端部が半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に対して直に接することはできない。カーボンナノチューブ１２の端部を予め露出しておくことも考えられるが、カーボンナノチューブ１２と充填層１４と間の選択性を十分に確保しつつ充填層１４だけをエッチングすることは困難である。これらのことにより、半導体素子５４とヒートスプレッダとの間の接触熱抵抗を十分に低減することができない。
上記の例では、カーボンナノチューブシート５６とヒートスプレッダ５８とを別々の電子部品としたが、カーボンナノチューブシート５６は、予めヒートスプレッダ５８の内面に形成しておいてもよい。この場合、例えば図２２（ａ）に示すように、カーボンナノチューブシート５６の充填層１４の形成面を、ヒートスプレッダ５８の内面に接着することができる。或いは、例えば図２２（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブシート５６のカーボンナノチューブ１２の露出面を、ヒートスプレッダ５８の内面に接着することができる。
図２２（ａ）の電子部品は、カーボンナノチューブシート５６とヒートスプレッダ５８とを別々に製造した後、ヒートスプレッダ５８の内面にカーボンナノチューブシート５６を載置し、必要に応じて荷重をかけながら熱処理を行い、カーボンナノチューブシート５６を接着することにより、製造することができる。図２２（ａ）の電子部品は、カーボンナノチューブシート５６として、第１又は第２実施形態によるカーボンナノチューブシートのみならず、第３及び第４実施形態によるカーボンナノチューブシートをも適用することができる。
また、図２２（ｂ）の電子部品は、ヒートスプレッダ５８を基板３０として用いることにより、第１又は第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして製造することができる。
このように、本実施形態によれば、半導体素子とヒートスプレッダとの間に、第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートを配置するので、これらの間の熱伝導度を大幅に向上することができる。これにより、半導体素子から発せられる熱の放熱効率を高めることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。
［第６実施形態］
第６実施形態による電子機器及びその製造方法について図２３及び図２４を用いて説明する。なお、図１乃至図１９に示す第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法、並びに図２０乃至図２２に示す第５実施形態による電子機器及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
図２３は、本実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。図２４は、本実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図である。
はじめに、本実施形態による電子機器の構造について図２３を用いて説明する。
本実施形態による電子機器は、図２３に示すように、第５実施形態による電子機器において、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との間に設けるカーボンナノチューブシート５６として、第３実施形態によるカーボンナノチューブシートを適用したものである。
次に、本実施形態による電子機器の製造方法について図２４を用いて説明する。
まず、例えば図１０（ａ）乃至図１１（ｂ）に示す第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、充填層１４ａ内に被膜１６ａが形成されたカーボンナノチューブ１２ａが埋め込まれたカーボンナノチューブシート１０ａと、充填層１４ｂ内に被膜１６ｂが形成されたカーボンナノチューブ１２ｂが埋め込まれたカーボンナノチューブシート１０ｂとを用意する。
次いで、図２１（ａ）に示す第５実施形態による電子機器の製造方法と同様にして、回路基板５０上に、突起状電極５２を介して半導体素子５４を実装する。
次いで、半導体素子５４の上面上に、カーボンナノチューブシート１０ｂを接着する。また、ヒートスプレッダ５８の内面に、カーボンナノチューブシート１０ａを接着する。カーボンナノチューブシート１０ａ，１０ｂは、半導体素子５４、ヒートスプレッダ５８上に載置した後、必要に応じて荷重をかけながら熱処理を行うことにより、接着することができる。
次いで、回路基板５０上に、ヒートスプレッダ５８を固定するための有機シーラント６０を塗布した後、カーボンナノチューブシート１０ｂを接着載置した半導体素子５４上に、カーボンナノチューブシート１０ａを接着したヒートスプレッダ５８を被せる（図２４（ａ））。
次いで、例えば図１２乃至図１３に示す第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、ヒートスプレッダ５８に荷重をかけた状態で熱処理を行う。これにより、充填層１４ａ，１４ｂが液状融解して一体となり、カーボンナノチューブ１２ａはカーボンナノチューブ１２ｂの間隙に、カーボンナノチューブ１２ｂはカーボンナノチューブ１２ａの間隙に、互いに挿入される。こうして、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との間には、第３実施形態によるカーボンナノチューブシート５６が形成される。
また、カーボンナノチューブシート５６が形成されると同時に、カーボンナノチューブシート５６は、半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８の表面凹凸に沿って変形する。また、カーボンナノチューブシート５４内のカーボンナノチューブ１２ａ，１２ｂは充填層１４による拘束がゆるみ、その端部（被膜１６ａ，１６ｂが形成された状態も含む）は半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に直に接するようになる。これにより、カーボンナノチューブシート５６と半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。
このときの荷重は、カーボンナノチューブシート１０ａ，１０ｂが一体化されるとともに、カーボンナノチューブシート５６が半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８の表面に存在する凹凸に沿って変形して十分な接触状態を形成する荷重範囲であればよい。また、熱処理の温度及び時間は、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との界面に介在する熱可塑性樹脂が融解して移動し、カーボンナノチューブ１２の端部が半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８に対して直に接する表面状態になる範囲を選択すればよい。
次いで、室温まで冷却し、充填層１４の熱可塑性樹脂を固化するとともに、ヒートスプレッダ５８を有機シーラント６０によって回路基板５０上に固定する。この際、熱可塑性樹脂は接着性を発現し、半導体素子５４とヒートスプレッダ５８との間をカーボンナノチューブシート５６によって接着固定することができる。これにより、室温に冷却した後も、カーボンナノチューブシート５６と半導体素子５４及びヒートスプレッダ５８との間の低い接触熱抵抗を維持することができる。
このように、本実施形態によれば、半導体素子とヒートスプレッダとの間に、第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートを配置するので、これらの間の熱伝導度を大幅に向上することができる。これにより、半導体素子から発せられる熱の放熱効率を高めることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。
［第７実施形態］
第７実施形態による電子機器について図２５を用いて説明する。
図２５は、本実施形態による電子機器の構造を示す斜視図である。
本実施形態では、第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートを、導電性シートを兼ねる熱伝導性シートとして適用した電子機器について説明する。
図２５に示すように、無線通信基地局などに用いられる高出力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）７０は、パッケージ７２に組み込まれ、パッケージ７２の裏面においてヒートシンク７４に接合される。高出力増幅器７０から発せられた熱は、パッケージ７２の裏面を通してヒートシンク７４に放熱される。同時に、パッケージ７２は、電気的なグラウンド（接地面）としても用いられるものであり、ヒートシンク７４に対しても電気的に接続する必要がある。このため、パッケージ７２とヒートシンク７４との接合には、電気及び熱に対する良導体を用いることが望ましい。
第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートは、第１乃至第４実施形態で説明したように、発熱体或いは放熱体に対して、カーボンナノチューブ１２或いは被膜１６が形成されたカーボンナノチューブ１２を直に接触させることができる。つまり、第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートは、放熱シートのみならず、導電性シートとしても用いることができる。
したがって、図２５に示すように、パッケージ７２とヒートシンク７４との接合部に、第１乃至第４実施形態のいずれかによるカーボンナノチューブシート７６を用いることにより、パッケージ７２とヒートシンク７４とを電気的に接続することができる。また、高出力増幅器７０から発せられた熱を効率よくヒートシンク７４に伝えることができ、放熱効率を高めることができる。これにより、電子機器の信頼性を向上することができる。
本実施形態による電子機器は、第５又は第６実施形態による電子機器の製造方法と同様にして製造することができる。
このように、本実施形態によれば、高出力増幅器のパッケージとヒートシンクとの間に、第１乃至第４実施形態によるカーボンナノチューブシートを配置するので、これらの間の熱伝導度を大幅に向上することができる。これにより、高出力増幅器から発せられる熱の放熱効率を高めることができる。これにより、電子機器の信頼性を向上することができる。また、高出力増幅器とグラウンドとしてのヒートシンクとを電気的に接続することもできる。
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、炭素元素の線状構造体を用いた放熱材料の例としてカーボンナノチューブシートを示したが、炭素元素の線状構造体を用いた放熱材料は、これに限定されるものではない。炭素元素の線状構造体としては、カーボンナノチューブのほか、カーボンナノワイヤ、カーボンロッド、カーボンファイバが挙げられる。これら線状構造体は、サイズが異なるほかは、カーボンナノチューブと同様である。これら線状構造体を用いた放熱材料においても適用することができる。
また、上記実施形態に記載の構成材料や製造条件は、当該記載に限定されるものではなく、目的等に応じて適宜変更が可能である。
また、カーボンナノチューブシートの使用目的も、上記実施形態に記載のものに限定されるものではない。開示のカーボンナノチューブシートは、熱伝導シートとしては、例えば、ＣＰＵの放熱シート、無線通信基地局用高出力増幅器、無線通信端末用高出力増幅器、電気自動車用高出力スイッチ、サーバー、パーソナルコンピュータなどへの適用が考えられる。また、カーボンナノチューブの高い許容電流密度特性を利用して、縦型配線シートやこれを用いた種々のアプリケーションにも適用可能である。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 複数の炭素元素の線状構造体と、
複数の前記線状構造体間に配置された熱可塑性樹脂の充填層と
を有することを特徴とする放熱材料。
（付記２） 付記１記載の放熱材料において、
複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料の被膜を更に有する
ことを特徴とする放熱材料。
（付記３） 付記１又は２記載の放熱材料において、
前記熱可塑性樹脂は、温度に応じて液体と固体との間で状態変化する
ことを特徴とする放熱材料。
（付記４） 付記３記載の放熱材料において、
前記熱可塑性樹脂は、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する
ことを特徴とする放熱材料。
（付記５） 付記１乃至４のいずれか１項に記載の放熱材料において、
前記充填層は、前記熱可塑性樹脂の第１の層と、前記第１の層上に配置され前記熱可塑性樹脂とは異なる材料の第２の層と、前記第２の層上に配置され前記熱可塑性樹脂の第３の層とを有する
ことを特徴とする放熱材料。
（付記６） 付記１乃至５のいずれか１項に記載の放熱材料において、
複数の前記線状構造体は、前記充填層の膜厚方向に配向している
ことを特徴とする放熱材料。
（付記７） 付記１乃至６のいずれか１項に記載の放熱材料において、
複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部は、前記充填層から露出している
ことを特徴とする放熱材料。
（付記８） 発熱体と、
放熱体と、
前記発熱体と放熱体との間に配置され、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体間に配置された熱可塑性樹脂の充填層とを含む放熱材料と
を有することを特徴とする電子機器。
（付記９） 付記８記載の電子機器において、
前記放熱材料は、複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料の被膜を更に有する
ことを特徴とする電子機器。
（付記１０） 付記８又は９記載の電子機器において、
前記熱可塑性樹脂の融解温度は、前記発熱体の発熱温度よりも高く、前記発熱体及び放熱体の耐熱温度よりも低い
ことを特徴とする電子機器。
（付記１１） 付記８乃至１０のいずれか１項に記載の電子機器において、
複数の前記線状構造体は、前記充填層の膜厚方向に配向している
ことを特徴とする電子機器。
（付記１２） 付記８乃至１１のいずれか１項に記載の電子機器において、
前記発熱体及び前記放熱体は、前記熱可塑性樹脂によって前記放熱材料に接着されている
ことを特徴とする電子機器。
（付記１３） 発熱体と放熱体との間に、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体間に配置された熱可塑性樹脂の充填層とを有する放熱材料を配置する工程と、
前記放熱材料を加熱して前記熱可塑性樹脂を融解する工程と、
前記放熱材料を冷却して前記熱可塑性樹脂を固化する工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
（付記１４） 付記１３記載の電子機器の製造方法において、
前記熱可塑性樹脂を融解する工程では、前記発熱体の発熱温度よりも高く、前記発熱体及び放熱体の耐熱温度よりも低い温度で加熱することにより、前記熱可塑性樹脂を融解する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
（付記１５） 付記１３又は１４記載の電子機器の製造方法において、
前記熱可塑性樹脂は、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する材料であり、
前記放熱材料を冷却する際に、前記放熱材料と前記発熱体及び／又は放熱体とを接着する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
（付記１６） 付記１３乃至１５のいずれか１項に記載の電子機器の製造方法において、
前記発熱体と前記放熱体との間に前記放熱材料を配置する工程は、前記放熱体上に、複数の前記線状構造体を成長する工程と、複数の前記線状構造体間に前記熱可塑性樹脂を浸透させ、前記充填層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
（付記１７） 付記１３乃至１５のいずれか１項に記載の電子機器の製造方法において、
前記発熱体と前記放熱体との間に前記放熱材料を配置する工程では、前記発熱体と前記放熱体との間に複数の前記放熱材料を配置し、
前記熱可塑性樹脂を融解する工程では、複数の前記放熱材料の複数の前記線状構造体を互いの間に挿入する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
（付記１８） 付記１７記載の電子機器の製造方法において、
複数の前記放熱材料のうちの少なくとも一つを、前記発熱体又は前記放熱体に予め接着しておく
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
（付記１９） 付記１３乃至１８のいずれか１項に記載の電子機器の製造方法において、
前記熱可塑性樹脂を融解する工程では、前記発熱体の発熱温度よりも高く、前記発熱体及び放熱体の耐熱温度よりも低い温度で前記熱可塑性樹脂を融解する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
（付記２０） 放熱体と、
前記放熱体上に形成され、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体の間隙に配置された熱可塑性樹脂の充填層とを有する放熱材料と
を有することを特徴とする放熱部品。
図１は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。 図２は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その１）である。 図３は、第１実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す工程断面図（その２）である。 図４は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。 図５は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す概略断面図である。 図６は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その１）である。 図７は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その２）である。 図８は、第２実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その３）である。 図９は、第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す斜視図である。 図１０は、第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その１）である。 図１１は、第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その２）である。 図１２は、第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その３）である。 図１３は、第３実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その４）である。 図１４は、第３実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法の他の例を示す斜視図である。 図１５は、第４実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す斜視図である。 図１６は、第４実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その１）である。 図１７は、第４実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その２）である。 図１８は、第４実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その３）である。 図１９は、第４実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図（その４）である。 図２０は、第５実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。 図２１は、第５実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図である。 図２２は、第５実施形態による電子部品の構造を示す概略断面図である。 図２３は、第６実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。 図２４は、第６実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図である。 図２５は、第７実施形態による電子機器の構造を示す斜視図である。
符号の説明
１０…カーボンナノチューブシート
１２…カーボンナノチューブ
１４…充填層
１６…被膜
３０…基板
３２…触媒金属膜
３４…熱可塑性樹脂フィルム
５０…回路基板
５２…突起状電極
５４…半導体素子
５６…カーボンナノチューブシート
５８…ヒートスプレッダ
６０…有機シーラント
７０…高出力増幅器
７２…パッケージ
７４…ヒートシンク
７６…カーボンナノチューブシート

Claims (4)

  1. 複数の炭素元素の線状構造体と、
    複数の前記線状構造体間に配置され、温度に応じて液体と固体との間で状態変化し、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂の第１の層と、前記第１の層上に配置され前記熱可塑性樹脂とは異なる材料の第２の層と、前記第２の層上に配置され前記熱可塑性樹脂の第３の層とを有する充填層と、
    複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料よりなり、前記充填層の厚さ方向の膜厚が２５ｎｍ〜１０００ｎｍである被膜と
    を有することを特徴とする放熱材料。
  2. 発熱体と、
    放熱体と、
    前記発熱体と放熱体との間に配置され、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体間に配置され、温度に応じて液体と固体との間で状態変化し、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂の第１の層と、前記第１の層上に配置され前記熱可塑性樹脂とは異なる材料の第２の層と、前記第２の層上に配置され前記熱可塑性樹脂の第３の層とを有する充填層と、複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料よりなり、前記充填層の厚さ方向の膜厚が２５ｎｍ〜１０００ｎｍである被膜とを含む放熱材料と
    を有することを特徴とする電子機器。
  3. 請求項２記載の電子機器において、
    前記熱可塑性樹脂の融解温度は、前記発熱体の発熱温度よりも高く、前記発熱体及び放熱体の耐熱温度よりも低い
    ことを特徴とする電子機器。
  4. 放熱体と、
    前記放熱体上に形成され、複数の炭素元素の線状構造体と、複数の前記線状構造体間に配置され、温度に応じて液体と固体との間で状態変化し、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂の第１の層と、前記第１の層上に配置され前記熱可塑性樹脂とは異なる材料の第２の層と、前記第２の層上に配置され前記熱可塑性樹脂の第３の層とを有する充填層と、複数の前記線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記熱可塑性樹脂よりも熱伝導率の高い材料よりなり、前記充填層の厚さ方向の膜厚が２５ｎｍ〜１０００ｎｍである被膜とを含む放熱材料と
    を有することを特徴とする放熱部品。
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