JP6711208B2 - 電子装置、及び電子装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子装置、及び電子装置の製造方法に関する。
サーバやパーソナルコンピュータにおいては、CPU(Central Processing Unit)等の電子部品で発生する熱を外部に放熱すべく、電子部品にヒートスプレッダが固着される。
そのヒートスプレッダと電子部品との間の熱抵抗が高いと、電子部品の熱を速やかにヒートスプレッダに伝えることができない。そのため、電子部品とヒートスプレッダとの間に熱伝導性に優れた放熱シートを介在させることがある。
放熱シートには様々なタイプがある。インジウムシートも放熱シートの一例であるが、高価なインジウムを使用しているため放熱シートの低コスト化が難しい。また、インジウムの熱伝導度は８０W/m・Kであって、この程度の熱伝導度では電子部品を効率的に放熱させるのは難しい。
なお、熱伝導性ポリマを放熱シートとして利用する方法もあるが、熱伝導性ポリマの熱伝導度も十分に高いとは言えない。
そこで、インジウムシートや熱伝導性ポリマに代わる放熱シートとして、カーボンナノチューブを用いた放熱シートが検討されている。
カーボンナノチューブは、その熱伝導度が１５００W/m・K〜３０００W/m・K程度であって、インジウムの熱伝導度（５０W/m・K）と比べて非常に高く、放熱シートに使用するのに好適である。
カーボンナノチューブを放熱シートに適用する様々な技術が提案されているが、いずれも改善の余地がある。
例えば、樹脂中にカーボンナノチューブを分散させることによりシート状の放熱シートを作製する方法が提案されている。この方法では、樹脂中において各カーボンナノチューブが様々な方向を向いてしまうため、カーボンナノチューブに沿ってシートの表面から裏面に熱を伝えるのが難しい。
これに代えて、基板の上にその法線方向を向いた複数のカーボンナノチューブを成長させ、各カーボンナノチューブの間の空間を樹脂で完全に充填する方法も提案されている。この方法では、全てのカーボンナノチューブが略同じ方向を向いているため、カーボンナノチューブに沿ってシートの表面から裏面に熱を伝えるのは容易と考えられる。
しかしながら、この方法では、カーボンナノチューブの端部と電子部品との間に樹脂が介在することがあり、その樹脂によって電子部品とカーボンナノチューブとの間の熱抵抗が上昇してしまう。
特開２００５−１５０３６２号公報 特開２００６−１４７８０１号公報 特開２００６−３０３２４０号公報 特開２０１０−１１８６０９号公報 特開２０１０−２６７７０６号公報 特開２０１２−１９９３３５号公報 特開２０１０−１９９３６７号公報 特開２０１３−１１５０９４号公報 特開２０１４−６０２５２号公報
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、熱抵抗を低減することが可能な電子装置、及び電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
以下の開示の一観点によれば、部品の上に樹脂フィルムを配する工程と、前記樹脂フィルムを加熱して軟化させながら複数のカーボンナノチューブの端部を前記樹脂フィルムに押し付けて前記部品に当接させると共に、軟化した前記樹脂フィルムを前記カーボンナノチューブの側面に這い上がらせる工程とを有する電子装置の製造方法が提供される。
以下の開示によれば、軟化した樹脂フィルムをカーボンナノチューブの側面に這い上がらせるため、カーボンナノチューブの端部と部品との間に樹脂フィルムが残存し難くなる。そのため、残存した樹脂フィルムに起因してカーボンナノチューブと部品との間の熱抵抗が上昇するのを防ぐことができ、部品とカーボンナノチューブとの間における熱の授受が効率的になる。
図１（ａ）、（ｂ）は、検討に使用した電子装置の製造途中の断面図（その１）である。 図２（ａ）、（ｂ）は、検討に使用した電子装置の製造途中の断面図（その２）である。 図３（ａ）、（ｂ）は、検討に使用した電子装置の製造途中の断面図（その３）である。 図４（ａ）、（ｂ）は、検討に使用した電子装置の製造途中の断面図（その４）である。 図５（ａ）は、カーボンナノチューブの面密度を増加させた後の放熱シートの写真を元にして描いた図であり、図５（ｂ）は、カーボンナノチューブの面密度を増加させた後に、更に樹脂を含浸させた放熱シートの写真を元にして描いた図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その１）である。 図７（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その２）である。 図８（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その３）である。 図９（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その４）である。 図１０（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その５）である。 図１１は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その６）である。 図１２は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その７）である。 図１３は、本実施形態において伸展されたゴムシートの平面図である。 図１４は、本実施形態に係る放熱シートの熱抵抗の調査方法について説明する断面図である。 図１５は、本実施形態おいて、樹脂フィルムの厚さと放熱シートの温度差との関係を調査して得られた図である。 図１６（ａ）は、各樹脂フィルムの厚さを５μmとしたときの本実施形態に係る放熱シートのSEM(Scanning Electron Microscope)像を基にして描いた図であり、図１６（ｂ）は、このときの放熱シートの模式断面図である。 図１７（ａ）は、各樹脂フィルムの厚さを１０μmとしたときの本実施形態に係る放熱シートのSEM像を基にして描いた図であり、図１７（ｂ）は、このときの放熱シートの模式断面図である。 図１８（ａ）は、各樹脂フィルムの厚さを２０μmとしたときの本実施形態に係る放熱シートのSEM像を基にして描いた図であり、図１８（ｂ）は、このときの放熱シートの模式断面図である。 図１９（ａ）は、図８（ｂ）の工程を行わなかった放熱シートの模式断面図であり、図１９（ｂ）はその放熱シートのSEM像である。 図２０（ａ）は、図８（ｂ）の工程を行った放熱シートの模式断面図であり、図２０（ｂ）はその放熱シートのSEM像である。
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
図１〜図４は、その検討に使用した電子装置の製造途中の断面図である。
その電子装置においては、以下のようにカーボンナノチューブに樹脂を含浸させてなる放熱シートを使用する。
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１の上にホットフィラメントCVD(Chemical Vapor Deposition)法で複数のカーボンナノチューブ２を成長させることにより、複数のカーボンナノチューブ２を備えた放熱シート３を得る。
次に、図１（ｂ）に示すように、自然長よりも伸展されたゴムシート４を用意する。そのゴムシート４の材料としては、例えばシリコーンゴム、天然ゴム、及び合成ゴムがある。
そして、放熱シート３にゴムシート４を押し当てることにより、ゴムシート４の粘着力で当該ゴムシート４を放熱シート３に固着する。
次いで、図２（ａ）に示すように、ゴムシート４が伸展された状態を保ちながら、基板１から放熱シート３を引き剥がす。
その後に、図２（ｂ）に示すように、伸展されていたゴムシート３を自然長に戻す。これにより、ゴムシート４の収縮に追従して各カーボンナノチューブ２の間隔が狭まるため、放熱シート３におけるカーボンナノチューブ２の面密度が増加して、放熱シート３の熱伝熱性が高められる。
次に、図３（ａ）に示すように、熱伝導性に優れた銅等の金属製のヒートスプレッダ６を用意し、その表面に樹脂７を固着する。
この例では樹脂７として熱可塑性樹脂を用い、更にその樹脂７の厚さTをカーボンナノチューブ２の長さLと略同じにする。
そして、不図示の加熱プレス機で樹脂７を加熱して軟化させながら、樹脂７に放熱シート３を圧着する。その後に、樹脂７を自然冷却して硬化させる。
続いて、図３（ｂ）に示すように、放熱シート３からゴムシート４を引き剥がす。
次に、図４（ａ）に示すように、放熱シート３に加熱プレス機のプレス板８を押し当てながら、プレス板８が内蔵するヒータで樹脂７を加熱して軟化させることにより、軟化した樹脂７に各カーボンナノチューブ２を埋没させる。
このとき、本例では前述のように樹脂７の厚さTをカーボンナノチューブ２の長さLと略同一にしたため、カーボンナノチューブ２をその全長にわたって樹脂７に埋没させることができる。
但し、プレス板８が樹脂７に当接した後は、樹脂７の逃げ場が基板横方向のみとなり、樹脂７の逃げ場を十分に確保することができない。そのため、カーボンナノチューブ２の端部２ａの下に樹脂７が残ってしまい、端部２ａとヒートスプレッダ６との間に樹脂７が介在してしまう。
その後に、図４（ｂ）に示すように、樹脂７の上にCPU等の電子部品８を載せる。そして、不図示の加熱プレス機で樹脂７を加熱して軟化させながら、放熱シート３に電子部品８を圧着する。
以上により、検討に使用した電子装置の基本構造が完成する。
この電子装置の製造方法によれば、樹脂７の接着力によって、ヒートスプレッダ６と電子部品８の各々に放熱シート３を固着することができる。
しかも、その樹脂７の厚さをカーボンナノチューブ２の長さと略同一にしたため、図４（ｂ）の工程で放熱シート３に電子部品８を圧着するときの力でカーボンナノチューブ２が潰れるのを樹脂７で防ぐこともできる。
しかしながら、このようにカーボンナノチューブ２の長さと同程度に樹脂７を厚くしてしまうと、図４（ａ）の工程で樹脂７に各カーボンナノチューブ２を埋没させるときに、樹脂７の逃げ場が基板横方向のみとなる。
その結果、カーボンナノチューブ２の端部２ａとヒートスプレッダ６との間に樹脂７が残ってしまい、端部２ａをヒートスプレッダ６に当接させることができなくなる。これでは電子部品８の熱をカーボンナノチューブ２を介してヒートスプレッダ６に直接伝えることができないため、ヒートスプレッダ６と電子部品８との間の熱抵抗が上昇すると共に、カーボンナノチューブ２の高い熱伝導度を活かすことができない。
また、本願発明者の調査によれば、この方法には以下の問題もあることが明らかとなった。
図５（ａ）、（ｂ）は、その問題について説明するための模式平面図である。
このうち、図５（ａ）は、図２（ｂ）の工程でカーボンナノチューブ２の面密度を増加させた後の放熱シート３の写真を元にして描いた図である。なお、この状態では放熱シート３に樹脂７は含浸していない。
図５（ａ）に示すように、この状態では放熱シート３の外観に異常はない。
一方、図５（ｂ）は、図２（ｂ）の工程でカーボンナノチューブ２の面密度を増加させた後に、更に図４（ａ）の工程で樹脂７を含浸させた放熱シート３の写真を元にして描いた図である。
図５（ｂ）に示すように、このようにカーボンナノチューブ２の面密度を増加させた後に放熱シート３に樹脂７を含浸させると、放熱シート３が割れてしまうことが明らかとなった。
これは、面密度が高められたカーボンナノチューブ２の隙間に樹脂７が含浸することで、カーボンナノチューブ２同士の間隔を広げようとする力が樹脂７からカーボンナノチューブ２に作用するためと考えられる。
そして、このように放熱シート３が割れてしまうと、放熱シート３の熱伝導性が著しく低下してしまい、放熱シート３が実用に耐えられなくなってしまう。
以下に、熱抵抗を低減することが可能な各実施形態について説明する。
（本実施形態）
図６〜図１２は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図である。
まず、図６（ａ）に示すように、基板２１としてシリコン基板を用意し、その基板２１の表面を熱酸化することにより下地膜２２として厚さが３００nm程度の酸化シリコン膜を形成する。
基板２１の材料はシリコンに限定されず、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ガラス、及びステンレスのいずれかを材料とする基板を用いてもよい。また、リジッドな基板２１に代えて、ステンレス箔やアルミニウム箔等の金属箔を用いてもよい。
次に、図６（ｂ）に示すように、下地膜２２の上にスパッタ法でアルミニウム膜を１０nm程度の厚さに形成し、そのアルミニウム膜を下地金属膜２３とする。
下地金属膜２３の材料としては、アルミニウムの他に、モリブデン、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、バナジウム、タンタル、タングステン、銅、金、白金、パラジウム、チタンシリサイド、酸化アルミニウム、酸化チタン、及び窒化チタンがある。更に、これらの材料のいずれかを含む合金膜を下地金属膜２３として形成してもよい。
次いで、下地金属膜２３の上にスパッタ法で鉄膜を２．５nm程度の厚さに形成し、その鉄膜を触媒金属膜２４とする。
触媒金属膜２４の材料は鉄に限定されない。触媒金属膜２４は、鉄、コバルト、ニッケル、金、銀、白金のいずれか、又はこれらの合金から形成し得る。
更に、触媒金属膜２４に代えて、触媒金属膜２４と同一の材料を含む金属微粒子を下地金属膜２３の上に付着させてもよい。この場合、金属微粒子は、微分型静電分級器等によって予め所定の直径のもののみが収集されて下地金属膜２３の上に供給される。
続いて、図７（ａ）に示すように、触媒金属膜２４の触媒作用を利用してホットフィラメントCVD法により複数のカーボンナノチューブ２６を１００nm〜５００nm程度の長さに成長させる。そのカーボンナノチューブ２６は、下地膜２２の作用により、基板２１の法線方向nに沿って直線的に成長する。
カーボンナノチューブ２６の成長条件は特に限定されない。この例では、原料ガスとしてアセチレンガスとアルゴンガスとの混合ガスを用い、不図示の成長室内における原料ガスの総ガス圧力を１kPa程度とする。アセチレンガスとアルゴンガスとの分圧比は、例えば１：９程度である。また、ホットフィラメントの温度は１０００℃程度であり、基板温度は６２０℃〜６６０℃程度である。
このような成長条件によれば、カーボンナノチューブ２６の成長速度は凡そ４μm／min程度となる。
なお、下地金属膜２３と触媒金属膜２４は、成長室内に原料ガスが導入された際に凝縮して粒状の金属粒２５となり、その金属粒２５の上にのみカーボンナノチューブ６が成長する。
この成長条件によれば、カーボンナノチューブ２６の面密度は約１×１０11本／cm2となり、各カーボンナノチューブ２６の直径は４nm〜８nmで平均直径は約６nmとなる。
なお、各カーボンナノチューブ２６においては、その中心軸から外側に向かって単層のグラフェンシートが３層〜６層程度積み重なり、その層数の平均値は４層程度となる。このように多層のグラフェンシートを積層してなるカーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブとも呼ばれるが、単層カーボンナノチューブを形成してもよい。
また、カーボンナノチューブ２６の成長方法は上記のホットフィラメントCVD法に限定されず、熱CVD法やリモートプラズマCVD法であってもよい。また、アセチレンに代えてメタン若しくはエチレン等の炭化水素類、又はエタノール若しくはメタノール等のアルコール類を炭素の原料としてもよい。
次に、図７（ｂ）に示すように、各カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａの上に、自然長よりも伸展されたゴムシート３０を載せる。
そして、ローラ３１を用いてカーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａにゴムシート３０の表面３０ａを押し当てることにより、ゴムシート３０の粘着力で表面３０ａに端部２６ａを固着する。
そのゴムシート３０の材料は特に限定されず、本工程でカーボンナノチューブ２６が固着する程度の粘着力を有する任意のゴムをゴムシート３０の材料として採用し得る。そのような材料としては、例えば、例えばシリコーンゴム、天然ゴム、及び合成ゴムがある。
図１３は、本工程で伸展されたゴムシート３０の平面図である。
図１３に示すように、ゴムシート３０の周縁は複数のクリップ３２で把持されており、これらのクリップ３２によりゴムシート３０が放射状に伸展される。
その後に、図８（ａ）に示すように、基板２１から複数のカーボンナノチューブ２６を引き剥がすことにより、ゴムシート３０に複数のカーボンナノチューブ２６を転写する。
そして、図８（ｂ）に示すように、伸展していたゴムシート３０を自身の弾性力で弛緩させる。これにより、ゴムシート３０の収縮に追従して各カーボンナノチューブ２６の間隔が狭まり、カーボンナノチューブ２６の面密度が高められる。
ゴムシート３０の収縮量は特に限定されない。この例では、本工程を行う前と比較して面積比で１／３程度となるようにゴムシート３０を収縮させることにより、カーボンナノチューブ２６の面密度を本工程の前の状態の３倍程度にする。
次に、図９（ａ）に示すように第１の部品３３としてヒートスプレッダを用意し、その第１の部品３３の表面に第１の樹脂フィルム３４を配する。第１の樹脂フィルム３４の材料や厚さは特に限定されないが、この例では厚さが５μm〜１０μm程度のエポキシ系の熱硬化性の樹脂フィルムを第１の樹脂フィルム３４として使用する。
また、第１の樹脂フィルム３４の融点は１７０℃程度であり、その熱硬化温度は１６０℃〜１８０℃程度である。
そして、不図示の加熱プレス機を用いて第１の樹脂フィルム３４をその融点である１７０℃程度に加熱しながら第１の部品３３に押し付けることにより、第１の部品３３に第１の樹脂フィルム３４を圧着する。
その後に、第１の樹脂フィルム３４の上方に前述のゴムシート３０を配し、そのゴムシート３０に転写されているカーボンナノチューブ２６を第１の樹脂フィルム３４に対向させる。
続いて、図９（ｂ）に示すように、不図示の加熱プレス機で第１の樹脂フィルム３４を加熱しながら、カーボンナノチューブ２６の他方の端部２６ｂを第１の樹脂フィルム３４に押し当てることにより、当該端部２６ｂを第１の樹脂フィルム３４に固着する。
この工程における加熱温度は特に限定されないが、この例では第１の樹脂フィルム３４をその融点である１７０℃程度の温度に加熱する。これにより、第１の樹脂フィルム３４が十分に軟化するため、第１の樹脂フィルム３４にカーボンナノチューブ２６を固着させるのが容易となる。
その後に、第１の樹脂フィルム３４を室温にまで自然冷却して硬化させる。
次に、図１０（ａ）に示すように、各カーボンナノチューブ２６からゴムシート３０を剥離する。
続いて、図１０（ｂ）に示すように、各カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａの上に第２の樹脂フィルム３５を載せる。
第２の樹脂フィルム３５の材料と厚さは特に限定されない。この例では、第１の樹脂フィルム３４と同様に厚さが５μm〜１０μm程度のエポキシ系の熱硬化性の樹脂フィルムを第２の樹脂フィルム３５として使用する。
また、第２の樹脂フィルム３５の融点と熱硬化温度も第１の樹脂フィルム３４と同じであり、第２の樹脂フィルム３５の融点は１７０℃程度、その熱硬化温度は１６０℃〜１８０℃程度である。
その後に、不図示の加熱プレス機を用いて第２の樹脂フィルム３５をその融点である１７０℃程度に加熱しながらカーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａに押し付けることにより、端部２６ａに第２の樹脂フィルム３５を圧着する。
次に、図１１に示す工程について説明する。
まず、第２の部品４３が実装された配線基板４１を用意し、その第２の部品４３と第１の部品３３とを相対させる。
第２の部品４３は、動作時に発熱するCPU等の半導体素子であって、はんだバンプ４２を介して配線基板４１に実装される。
そして、第１の部品３３と第２の部品４３との位置合わせを行った後、第２の部品４３に第２の樹脂フィルム３５を密着させる。
次に、図１２に示すように、加熱プレス機の第１のプレス板５１と第２のプレス板５２との間に前述の配線基板４１を入れる。
そして、各プレス板５１、５２が内蔵する不図示のヒータで第１の樹脂フィルム３４と第２の樹脂フィルム３５をそれらの融点である１７０℃程度に加熱して軟化させる。これと共に、各プレス板５１、５２で配線基板４１と第１の部品３３とを押圧することにより、カーボンナノチューブ２６の各端部２６ａ、２６ｂを各樹脂フィルム３４、３５に押し付ける。
これにより、点線円Aに示すように、カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａが第２の樹脂フィルム３５をその厚さ方向D1に貫通して第２の部品４３の表面に当接する。そして、各カーボンナノチューブ２６から第２の樹脂フィルム３５に作用する毛細管力によって、軟化した第２の樹脂フィルム３５がカーボンナノチューブ２６の側面２６ｓを這い上がり、第２の樹脂フィルム３５に這い上がり部３５ｘが形成される。
同様に、点線円Bに示すように、カーボンナノチューブ２６の他方の端部２６ｂが第１の樹脂フィルム３４をその厚さ方向D2に貫通して第１の部品３３の表面に当接する。そして、軟化した第１の樹脂フィルム３４がカーボンナノチューブ２６の側面２６ｓを這い上がることにより、第１の樹脂フィルム３４に這い上がり部３４ｘが形成される。
そして、この状態を３０分程度維持することにより、軟化していた各樹脂フィルム３４、３５を熱硬化させる。
ここまでの工程により、相対する各樹脂フィルム３４、３５と複数のカーボンナノチューブ２６とを備えた放熱シート５５の基本構造が完成する。その放熱シート５５は、各樹脂フィルム３４、３５の接着力によって、第１の部品３３と第２の部品４３の各々に固着される。
なお、第１の部品３３であるヒートスプレッダの端部は、本工程において接着剤５６により配線基板４１に接着される。
以上により、本実施形態に係る電子装置５７が完成する。
その電子装置５７においては、第２の部品４３で発生した熱が放熱シート５５を介して第１の部品３３であるヒートスプレッダに伝わることにより、第２の部品４３の放熱が促される。
特に、放熱シート５５が備えるカーボンナノチューブ２６は熱伝導度が極めて高いため、第２の部品４３で発生した熱が速やかに放熱シート５５を伝わり、効率的に第２の部品４３を冷却することができる。
更に、端部２６ａ、２６ｂを除いたカーボンナノチューブ２６の中途部２６ｘは各樹脂フィルム３４、３５で覆われずに露出するため、カーボンナノチューブ２６の柔軟性が各樹脂フィルム３４、３５によって損なわれることがない。その結果、第２の部品４３の発熱に伴って第１の部品３３と第２の部品４３との間隔が変動しても、それに合わせてカーボンナノチューブ２６が柔軟に変形することができ、放熱シート５５を介して各部品３３、４３を接続し続けることが可能となる。
しかも、本実施形態においては第２の樹脂フィルム３５の厚さがカーボンナノチューブ２６の長さよりも十分に薄い。
そのため、図１２の工程で軟化した第２の樹脂フィルム３５がカーボンナノチューブ２６の側面２６ｓに沿って逃げ、カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａと第２の部品４３との間に第２の樹脂フィルム３５が残り難くなる。
その結果、カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａが第２の部品４３に当接するようになり、当該端部２６ａと第２の部品４３との間の熱抵抗が第２の樹脂フィルム３４によって上昇するのを防止できる。
そして、これと同じ理由によってカーボンナノチューブ２６の他方の端部２６ｂが第１の部品３３に当接するようになり、当該端部２６ｂと第１の部品３３との間の熱抵抗が第１の樹脂フィルム３４によって上昇するのを防止できる。
本願発明者は、このように各端部２６ａ、２６ｂから各樹脂フィルム３４、３５が排除されることによって、放熱シート５５の熱抵抗がどの程度低減されるのかを調査した。
図１４は、その調査方法について説明する断面図である。
この調査では、第２の部品４３を発熱させながら、第１の部品３３と第２の部品４３との温度差ΔTを測定した。
放熱シート５５の熱伝導性が良いほど温度差ΔTは小さくなるので、温度差ΔTは放熱シート５５の熱伝導性を推定する指標となる。
更に、この調査では各樹脂フィルム３４、３５の厚さが異なる複数のサンプルを作製し、その各々について温度差ΔTを測定した。
その調査結果を図１５に示す。
図１５の横軸は、図１２の工程で各樹脂フィルム３４、３５を軟化させる前におけるこれらの樹脂フィルム３４、３５の各々の厚さである。なお、同一のサンプルにおいては、第１の樹脂フィルム３４と第２の樹脂フィルム３５は同じ厚さである。
また、図１５の縦軸は前述の温度差ΔTである。
図１５に示すように、温度差ΔTは、各樹脂フィルム３４、３５の厚さが厚くなるほど大きくなる。
これは、例えば第２の樹脂フィルム３５が厚くなると、図１２の工程において軟化した第２の樹脂フィルム３５の逃げ場が減り、カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａと第２の電子部品４３との間に第２の樹脂フィルム３５が残り易くなるためである。
よって、温度差ΔTを小さくして各部品３３、４３間の熱抵抗を低減するという観点からすると、各樹脂フィルム３４、３５をなるべく薄くするのが好ましい。
但し、各樹脂フィルム３４、３５を薄くし過ぎると、これらの樹脂フィルムと各部品３３、４３との接着性が悪くなるため、これらの部品３３、４３から放熱シート５５が剥がれてしまうおそれがある。
このような問題は、図１２の工程で軟化する前の各樹脂フィルム３４、３５の厚さが２μm未満になると顕著となる。そのため、各部品３３、４３から放熱シート５５が剥離するのを防いで電子装置５７の信頼性を向上させるという観点からすると、図１２の工程で軟化する前の各樹脂フィルム３４、３５の厚さを２μm以上とするのが好ましい。
また、本願発明者は、各樹脂フィルム３４、３５の厚さが異なる複数の放熱シート５５のサンプルを作製し、その各々の外観をSEM(Scanning Electron Microscope)で観察した。その観察結果について以下に説明する。
図１６（ａ）は、各樹脂フィルム３４、３５の厚さを５μmとしたときの放熱シート５５のSEM像を基にして描いた図である。この調査における各樹脂フィルム３４、３５の厚さは、図１２の工程で各樹脂フィルム３４、３５を軟化させる前の厚さを指す。これについては、後述の図１７〜図１８でも同様である。
図１６（ａ）に示すように、この場合は、カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａが第２の樹脂フィルム３５で覆われているものの、当該端部２６ａよりも上のカーボンナノチューブ２６は第２の樹脂フィルム３５で覆われずに露出している。
また、図１６（ｂ）は、このときの放熱シート５５の模式断面図である。
図１６（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａは第２の部品４３に当接しており、かつ他方の端部２６ｂは第１の端部３３に当接している。
そして、図１７（ａ）は、各樹脂フィルム３４、３５の厚さを１０μmとしたときの放熱シート５５のSEM像を基にして描いた図である。
図１７（ａ）に示すように、この場合もカーボンナノチューブ２６の一方の端部２６ａが第２の樹脂フィルム３５で覆われるに留まり、当該端部２６ａよりも上のカーボンナノチューブ２６は第２の樹脂フィルム３５から露出している。
また、図１７（ｂ）は、このときの放熱シート５５の模式断面図である。
図１７（ｂ）に示すように、この場合もカーボンナノチューブ２６の各端部２６ａ、２６ｂが各部品３３、４３に当接している。
一方、図１８（ａ）は、各樹脂フィルム３４、３５の厚さを２０μmとしたときの放熱シート５５のSEM像を基にして描いた図である。そして、図１８（ｂ）は、このときの放熱シート５５の模式断面図である。
図１８（ａ）に示すように、この場合は、端部２６ａよりも上の部分のカーボンナノチューブ２６が第２の樹脂フィルム３５で覆われる。
その結果、第２の樹脂フィルム３５によってカーボンナノチューブ２６の弾力性が損なわれ、各部品３３、４３の表面の凹凸にカーボンナノチューブ２６が追従するのが難しくなり、これらの部品３３、４３から放熱シート５５が離間するおそれが生じる。
また、図１８（ｂ）に示すように、この場合には第２の部品４３の表面に第２の樹脂フィルム３５が厚く存在する。そのため、カーボンナノチューブ２６の端部２６ａと第２の部品４３との間に第２の樹脂フィルム３５が残留し、放熱シート５５と第２の部品４３との間の熱抵抗が上昇してしまう。
以上の調査結果より、カーボンナノチューブ２６の弾力性を維持しつつ、その端部２６ａ、２６ｂと各部品３３、４３との間から各樹脂フィルム３４、３５を排除するには、各樹脂フィルム３４、３５の厚さを１０μm以下とするのが好ましいことが明らかとなった。
ところで、本実施形態では、前述のように図８（ｂ）の工程でカーボンナノチューブ２６の面密度を高めた。
本願発明者の調査によれば、このようにカーボンナノチューブ２６の面密度を高めることにより、面密度を高めない場合と比較して放熱シート５５の熱伝導度が６０％程度向上することが明らかとなった。
更に、カーボンナノチューブ２６の面密度を高めることで放熱シート５５の機械的強度が高まることが本願発明者の調査によって明らかとなった。
図１９〜図２０は、その調査結果について示す図である。
このうち、図１９（ａ）は、図８（ｂ）の工程を行わなかった放熱シート５５の模式断面図であり、図１９（ｂ）はその放熱シート５５のSEM像である。
図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、この場合にはカーボンナノチューブ２６の密度が疎となっているため、図１２の工程で各プレス板５１、５２から受ける押圧力によってカーボンナノチューブ２６が座屈してしまう。その結果、各カーボンナノチューブ２６の側面に軟化した第２の樹脂層３５が這い上がることができず、カーボンナノチューブ２６の端部２６ａと第２の部品４３との間に第２の樹脂層３５が残留してしまっている。
一方、図２０（ａ）は、本実施形態に従って図８（ｂ）の工程を行った放熱シート５５の模式断面図であり、図２０（ｂ）はその放熱シート５５のSEM像である。
図２０（ａ）、（ｂ）に示すように、この場合にはカーボンナノチューブ２６の密度が高められているため、図１２の工程で各プレス板５１、５２から受ける押圧力でカーボンナノチューブ２６が座屈しない程度にまで放熱シート５５の機械的強度が高められる。
しかも、カーボンナノチューブ２６が座屈しないことで、そのカーボンナノチューブ２６の側面を軟化した第２の樹脂層３５が這い上がり易くなり、端部２６ａと第２の部品４３との間に第２の樹脂層３５が残留し難くなることも明らかとなった。
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態は上記に限定されない。
例えば、上記では第１の部品３３としてヒートスプレッダを用い、第２の部品４３としてCPUを用いたが、放熱経路に位置する任意の部品を各部品３３、４３として用い、これらの部品を放熱シート５５を介して接続してもよい。
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 部品の上に樹脂フィルムを配する工程と、
前記樹脂フィルムを加熱して軟化させながら複数のカーボンナノチューブの端部を前記樹脂フィルムに押し付けて前記部品に当接させると共に、軟化した前記樹脂フィルムを前記カーボンナノチューブの側面に這い上がらせる工程と、
を有する電子装置の製造方法。
（付記２） 前記樹脂フィルムを加熱する工程の前における前記樹脂フィルムの厚さは２μm以上１０μm以下であることを特徴とする付記１に記載の電子装置の製造方法。
（付記３） 前記樹脂フィルムを加熱する工程の前に、前記複数のカーボンナノチューブの面密度を高める工程を更に有することを特徴とする付記１又は付記２に記載の電子装置の製造方法。
（付記４） 前記複数のカーボンナノチューブの面密度を高める工程は、
前記複数のカーボンナノチューブの各々の両端の一方に、自然長よりも伸展されたゴムシートを押し当てることにより、前記複数のカーボンナノチューブの各々を前記ゴムシートに固着する工程と、
前記カーボンナノチューブを前記ゴムシートに固着した後、前記ゴムシートを弛緩する工程とを有することを特徴とする付記３に記載の電子装置の製造方法。
（付記５） 前記樹脂フィルムは熱硬化性樹脂であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
（付記６） 前記樹脂フィルムを加熱する工程において、前記樹脂フィルムの融点以上の温度に前記樹脂フィルムを加熱することを特徴とする付記５に記載の電子装置の製造方法。
（付記７） 部品と、
前記部品に固着した樹脂フィルムと、
端部が前記樹脂フィルムを貫通して前記部品に当接した複数のカーボンナノチューブとを有し、
前記樹脂フィルムに、前記カーボンナノチューブの側面に沿って這い上がった這い上がり部が設けられた電子装置。
（付記８） 前記部品が相対するように二個設けられ、かつ前記樹脂フィルムが二枚設けられて、二枚の前記樹脂フィルムが二個の前記部品の各々に固着し、
二個の前記部品のうちの一方から他方に前記カーボンナノチューブが延びたことを特徴とする付記７に記載の電子装置。
（付記９） 前記端部を除いた前記カーボンナノチューブの中途部は、前記樹脂フィルムから露出していることを特徴とする付記７又は付記８に記載の電子装置。
（付記１０） 樹脂フィルムと、
端部が前記樹脂フィルムを貫通した複数のカーボンナノチューブとを有し、
前記樹脂フィルムに、前記カーボンナノチューブの側面に沿って這い上がった這い上がり部が設けられた放熱シート。
（付記１１） 前記樹脂フィルムが相対するように二枚設けられ、
前記カーボンナノチューブの両端のうちの一方が前記二枚の樹脂フィルムの一方を貫通し、
前記カーボンナノチューブの両端のうちの他方が前記二枚の樹脂フィルムの他方を貫通したことを特徴とする付記１０に記載の放熱シート。
１…シリコン基板、２…カーボンナノチューブ、２ａ…端部、３…放熱シート、４…ゴムシート、６…ヒートスプレッダ、７…樹脂、８…プレス板、２１…基板、２２…下地膜、２３…下地金属膜、２４…触媒金属膜、２５…金属粒、２６…カーボンナノチューブ、２６ａ、２６ｂ…端部、２６ｘ…中途部、３０…ゴムシート、３０ａ…表面、３１…ローラ、３２…クリップ、３３…第１の部品、３４…第１の樹脂フィルム、３４ｘ、３５ｘ…這い上がり部、３５…第２の樹脂フィルム、４１…配線基板、４２…はんだバンプ、４３…第２の部品、５１…第１のプレス板、５２…第２のプレス板、５５…放熱シート、５６…接着剤、５７…電子装置。

Claims (4)

  1. 部品の上に樹脂フィルムを配する工程と、
    前記樹脂フィルムを加熱して軟化させながら複数のカーボンナノチューブの端部を前記樹脂フィルムに押し付けて前記部品に当接させると共に、前記カーボンナノチューブの前記端部と前記部品の間に残る前記樹脂フィルムが低減するように前記軟化した前記樹脂フィルムを前記カーボンナノチューブの側面に這い上がらせる工程と、
    を有する電子装置の製造方法。
  2. 前記樹脂フィルムを加熱する工程の前に、前記複数のカーボンナノチューブの面密度を高める工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
  3. 部品と、
    前記部品に固着した樹脂フィルムと、
    端部が前記樹脂フィルムを貫通して前記部品に当接した複数のカーボンナノチューブとを有し、
    前記樹脂フィルムに、前記カーボンナノチューブの側面に沿って這い上がった這い上がり部が設けられて前記カーボンナノチューブの前記端部と前記部品の間に残る前記樹脂フィルムが低減されている電子装置。
  4. 前記端部を除いた前記カーボンナノチューブの中途部は、前記樹脂フィルムから露出していることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
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