JP6748408B2

JP6748408B2 - 放熱シートの製造方法

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Publication number: JP6748408B2
Application number: JP2015160866A
Authority: JP
Inventors: 真一廣瀬; 大雄近藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: JP2017041483A

Description

本発明は、放熱シート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。

そこで、インジウムシートに代わる放熱シートとして、複数のカーボンナノチューブを起毛させ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（８０W/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。

特開２００５−１５０３６２号公報特開２００６−１４７８０１号公報特開２００６−３０３２４０号公報特開２０１０−２６７７０６号公報特開２００４−２１８１４４号公報

但し、カーボンナノチューブを使用した放熱シートには熱伝導性を更に向上させるという点で改善の余地がある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、熱伝導性を向上させることが可能な放熱シート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、基板の上に下地金属膜を形成する工程と、前記下地金属膜上に触媒を設ける工程と、前記触媒上に複数のカーボンナノチューブを成長させる工程と、前記基板から前記複数のカーボンナノチューブを剥離する工程と、前記剥離の後、前記カーボンナノチューブを２２００℃以上２６００℃未満の温度で熱処理する工程とを有する放熱シートの製造方法が提供される。

以下の開示によれば、カーボンナノチューブを２２００℃以上の温度で熱処理するため、カーボンナノチューブの欠陥が減ってその熱伝導性が向上する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る放熱シートの製造途中の断面図（その１）である。図２（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る放熱シートの製造途中の断面図（その２）である。図３は、本実施形態に係る放熱シートの製造途中の断面図（その３）である。図４は、本実施形態においてカーボンナノチューブを熱処理する際の加熱プロファイルの一例を示すグラフである。図５（ａ）は、熱処理をした後の放熱シートにおいて、複数のカーボンナノチューブの一端付近をSEM(Scanning Electron Microscope)により撮影して得られた像であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）とは異なる部分の放熱シートをSEMにより撮影して得られた像である。図６（ａ）は、図５（ｂ）のA部を拡大して得られたSEM像であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）よりも倍率を上げて得られたSEM像である。図７（ａ）は、熱処理をした後の放熱シートにおいて、複数のカーボンナノチューブの他端付近をSEMにより撮影して得られた像であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）よりも倍率を上げて得られたSEM像である。図８（ａ）は、図７（ｂ）よりも倍率を上げた場合のSEM像であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）よりも更に倍率を上げた場合のSEM像である。図９は、放熱シートに対して上下から圧力を加えた後に、放熱シートをSEMにより観察して得られた断面像である。図１０は、熱処理によって放熱シートがどのくらい収縮するのかを調査して得られた図である。図１１は、カーボンナノチューブのラマンスペクトルを調査して得られた図である。図１２は、熱処理温度を変えながらラマンスペクトルを測定して得られた図である。図１３は、熱処理温度とG/D比との関係を調査して得られた図である。図１４は、カーボンナノチューブの熱伝導性について調査して得られた図である。図１５（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その１）である。図１６は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その２）である。図１７は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その３）である。図１８は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その１）である。図１９は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その２）である。図２０は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その３）である。図２１は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その４）である。図２２は、本実施形態の第１例に係る電子装置の製造途中の断面図（その５）である。

（本実施形態）
本実施形態では、以下のようにしてカーボンナノチューブの熱伝導性を改善する。

図１〜図３は、本実施形態に係る放熱シートの製造途中の断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、基板２０としてシリコン基板を用意し、その基板２０の表面を熱酸化することにより下地膜２１として厚さが３００nm程度の酸化シリコン膜を形成する。

基板２０はシリコン基板に限定されず、アルミナ（サファイア）基板、酸化マグネシウム基板、及びガラス基板のいずれかを基板２０として用いてもよい。

また、下地膜２１も酸化シリコン膜に限定されない。例えば、酸化アルミニウム膜や窒化シリコン膜も下地膜２１として形成し得る。

次に、図１（ｂ）に示すように、下地膜２１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２２とする。

下地金属膜２２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２２として形成してもよい。

次いで、下地金属膜２２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２３とする。

触媒金属膜２３の材料は鉄に限定されない。触媒金属膜２３は、コバルト、ニッケル、金、銀、及び白金、又はこれらの合金から形成し得る。

更に、触媒金属膜２３に代えて、触媒金属膜２３と同一の材料を含む金属微粒子を下地金属膜２２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直径が約３．８nm程度の直径のもののみが収集されて下地金属膜２２の上に供給される。

続いて、図２（ａ）に示すように、触媒金属膜２３の触媒作用を利用してホットフィラメントCVD(Chemical Vapor Deposition)法により複数のカーボンナノチューブ２５を成長させる。

カーボンナノチューブ２５の成長条件は特に限定されない。この例では、炭素の原料ガスとしてアセチレンガスを用い、そのアセチレンガスとアルゴンガスとの混合ガスを不図示の成長室に供給する。

その混合ガスの成長室内での圧力は１kPaであり、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℃程度とし、成長時間は２０分程度とする。

なお、下地金属膜２２と触媒金属膜２３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２４となる。そして、カーボンナノチューブ２５の一端２５ａがその金属粒２４に固着された状態で、下地膜２１の作用によって他端２５ｂが基板２０の法線方向nに沿って成長する。

なお、下地金属膜２２と触媒金属膜２３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２４となり、その金属粒２４の上にのみカーボンナノチューブ２５が成長する。また、カーボンナノチューブ２５の成長の方向は、下地膜２１の作用によって基板２０の法線方向nに沿った方向となる。

この成長条件によれば、カーボンナノチューブ２５の面密度は約１×１０¹¹本／cm²となり、各カーボンナノチューブ２５の直径は４nm〜８nmで平均直径は約６nmとなる。

また、各カーボンナノチューブ２５の成長レートは４μm／minとなり、各カーボンナノチューブ２５の一端２５ａから他端２５ｂまでの長さは８０μm程度となる。

なお、各カーボンナノチューブ２５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。

更に、カーボンナノチューブ２５の成膜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ガスとしてもよい。

次いで、図２（ｂ）に示すように、基板２０からカーボンナノチューブ２５の一端２５ａを機械的に剥離することにより、複数のカーボンナノチューブ２５を備えた放熱シート２９を得る。

次に、図３に示すように、不図示の治具の中に放熱シート２９を収容した後、その治具を超高温黒鉛炉に入れて、炉の中に設けられたヒータで各カーボンナノチューブ２５に対して熱処理をする。その熱処理の雰囲気は特に限定されないが、この例では真空ポンプにより超高温黒鉛炉内の残留ガスを予め排出した後、その超高温黒鉛炉内にアルゴンガスを充填することにより、アルゴンガスの雰囲気中で熱処理を行う。

これにより、炉内のヒータからの輻射熱だけでなく、高温のアルゴンガスによってもカーボンナノチューブ２５が加熱されることになり、カーボンナノチューブ２５を効率的に加熱することができる。

また、この熱処理の加熱プロファイルも特に限定されない。

図４は、加熱プロファイルの一例を示すグラフである。

図４に示すように、本実施形態では、９時間程度の長さの第１の期間T1において２℃／分の昇温速度で室温から２２００℃以上の温度、例えば２７００℃までカーボンナノチューブ２５を昇温する。

そして、第２の期間T2においてカーボンナノチューブ２５を２７００℃程度の一定温度に１時間〜３時間程度維持する。以下では、この一定温度のことを熱処理温度とも言う。

その後に、９時間程度の長さの第３の期間T3において２℃／分の降温速度でカーボンナノチューブ２５の温度を室温まで下げる。

以上により、本実施形態に係る放熱シート２９の基本構造が完成する。

上記した本実施形態によれば、図２（ｂ）のように基板２０からカーボンナノチューブ２５を機械的に剥離した後、図３のように各カーボンナノチューブ２５に対して熱処理を行う。本願発明者は、このように機械的な剥離と熱処理とを行うことで、カーボンナノチューブ２５の特性がどのようになるのかを調査した。以下に、その調査結果について説明する。

（ａ）外観
まず、カーボンナノチューブ２５の外観の調査結果について、図５〜図８を参照しながら説明する。

図５（ａ）は、上記のようにして熱処理をした後の放熱シート２９において、複数のカーボンナノチューブ２５の一端２５ａ付近をSEM(Scanning Electron Microscope)により撮影して得られた像である。

前述のように、カーボンナノチューブ２５の一端２５ａは、元々は基板２０に固着されており、図２（ｂ）の工程で基板２０から機械的に引き剥がされる。

図５（ａ）に示すように、複数のカーボンナノチューブ２５は屈曲しており、それぞれの一端２５ａは全て同じ方向Dに傾いている。これは、図２（ｂ）の工程においてカーボンナノチューブ２５を基板２０から引き剥がした際に一端２５ａが変形したためである。

なお、カーボンナノチューブ２５においてこのように屈曲している部分の長さは、一端２５ａから測って数μm〜数十μm程度である。また、図５（ａ）の例では、その傾きの方向Dは、基板２０の法線方向nに対して略垂直である。

一方、図５（ｂ）は、図５（ａ）とは異なる部分の放熱シート２９をSEMにより撮影して得られた像である。

図５（ｂ）においても、複数のカーボンナノチューブ２５の各々の一端２５ａは全て同じ方向Dに傾いている。

図６（ａ）は、図５（ｂ）のA部を拡大して得られたSEM像である。そして、図６（ｂ）は、図６（ａ）よりも倍率を上げて得られたSEM像である。

図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、一つ一つのカーボンナノチューブ２５の一端２５ａは全て同じ方向Dを向いている。

図５〜図６の結果から、図２（ｂ）のようにカーボンナノチューブ２５の一端２５ａを基板２０から機械的に引き剥がすと、全ての一端２５ａが同じ方向Dを向くことが明らかとなった。

一方、図７（ａ）は、上記のようにして熱処理した後の放熱シート２９において、複数のカーボンナノチューブ２５の他端２５ｂ付近をSEMにより撮影して得られた像である。

他端２５ｂは、図２（ａ）に示したように基板２０から成長したカーボンナノチューブ２５の先端である。

図７（ａ）に示すように、複数のカーボンナノチューブ２５の各々の他端２５ｂは、一端２５ａとは異なり様々な方向を向いている。

また、図７（ｂ）は図７（ａ）よりも倍率を上げて得られたSEM像である。そして、図８（ａ）は図７（ｂ）よりも倍率を上げた場合のSEM像であり、図８（ｂ）は図８（ａ）よりも更に倍率を上げた場合のSEM像である。

図７（ｂ）、図８（ａ）、及び図８（ｂ）に示すように、倍率を上げることで各々の他端２５ｂが様々な方向を向いていることが理解される。

（ｂ）機械的強度
次に、図３の工程で熱処理をした後の放熱シート２９の機械的強度の調査結果について、図９を参照しながら説明する。

図９は、その放熱シート２９に対して上下から圧力を加えた後に、放熱シート２９をSEMにより観察して得られた断面像である。その圧力は、電子部品やヒートスプレッダを放熱シート２９に圧着するアセンブリ工程において当該放熱シート２９に加わると想定される０．９MPaとした。

図９の点線円内に示すように、圧力を加えた後も複数のカーボンナノチューブ２５の各々の一端２５ａは同一方向に傾いている。

また、本願発明者が調査したところ、放熱シート２９の厚さTは圧力を加える前と略同じであった。

このことから、図３の工程で放熱シート２９を加熱することにより、当該放熱シート２９の機械的な強度が増し、アセンブリ工程における圧力で放熱シート２９が潰れて薄くなるのを防止できることが明らかとなった。

（ｃ）収縮率
本願発明者は、図３の熱処理によって放熱シート２９がどのくらい収縮するのかを調査した。

その調査結果を図１０に示す。

図１０の横軸は、図３の熱処理における熱処理温度を示す。また、図１０の縦軸は放熱シート２９の収縮率を示す。なお、収縮率は、熱処理前の放熱シート２９の平面視での面積S1と熱処理後の放熱シート２９の平面視での面積S2の比の百分率（100×S1／S2）である。

図１０に示すように、収縮率は１００％以上となっており、熱処理によって放熱シート２９が縮むことが明らかとなった。例えば、熱処理温度が２７００℃の場合には収縮率が４００％となっているので、この場合には熱処理によって放熱シート２９の面積が元の１／４になる。

更に、図１０の結果によれば、熱処理温度が高いほど収縮率が大きくなることも明らかとなった。

なお、本願発明者の調査によれば、このように収縮率が大きくなっても、熱処理の前後において放熱シート２９の厚さは殆ど変らないことが確認された。

（ｄ）結晶性
次に、カーボンナノチューブ２５の結晶性についての調査結果について説明する。

図１１は、カーボンナノチューブ２５のラマンスペクトルを調査して得られた図である。図１１の横軸は、入射光とストークス光の各々の波数の差で定義されるラマンシフトを示す。また、図１１の縦軸は、ストークス光の強度を任意単位で示す。

カーボンナノチューブ２５の結晶性の良否を推定する指標としてG/D比がある。G/D比は、ストークス光のうち１６００cm^-1付近のG-Bandと呼ばれるスペクトルの強度I_Gと、１３５０cm^-1付近のD-Bandと呼ばれるスペクトルの強度I_Dとの比（I_G／I_D）として定義される。

D-Bandは、カーボンナノチューブ２５に欠陥が発生してその結晶性が乱れた場合にその強度が強くなることが知られているため、G/D比が小さいほど結晶性が悪く、逆にG/D比が大きいほど結晶性が優れているということになる。

この調査では、図３の熱処理を行わなかったカーボンナノチューブ２５と、熱処理温度を２７００℃としてその熱処理を行ったカーボンナノチューブ２５の各々のラマンスペクトルを調べた。

なお、熱処理をした場合としなかった場合の各々のグラフが重ならないようにするため、図１１では二つのグラフを上下にずらしてある。これについては後述の図１２でも同様である。

図１１の結果によれば、熱処理をしない場合ではD-Bandの強度が強いのに対し、熱処理をした場合ではD-Bandの強度が弱くなっている。そして、熱処理をした場合では、熱処理をしない場合と比較してG/D比が８．８倍程度の値に高められている。

図１２は、図３の熱処理における熱処理温度を変えながら、前述のラマンスペクトルを測定して得られた図である。

図１２に示されるように、熱処理温度が高くなるほどD-Bandの強度が低くなる。

図１３は、図１２の結果を用いることにより、図３の熱処理における熱処理温度とG/D比との関係を調査して得られた図である。

図１３に示すように、熱処理温度の増加と共にG/D比も増大する。

G/D比が増大する起点となる温度は１８００℃であり、これよりも更に温度が増大して２２００℃になると、熱処理をしない場合と比較してG/D比が明確に増大してその値が４となる。

このことから、図３の熱処理温度を２２００℃以上の高温とすることにより、熱処理をしない場合と比較してカーボンナノチューブ２５のG/D比が明確に大きくなり、カーボンナノチューブ２５の結晶性が大幅に改善されることが明らかとなった。

また、前述のようにカーボンナノチューブ２５は多層カーボンナノチューブであるが、多層カーボンナノチューブは結晶性が悪くG/D比が小さいものが多いため、本実施形態のように２２００℃以上の温度で熱処理をしてその結晶性を改善する実益がある。

（ｅ）熱伝導性
次に、カーボンナノチューブ２５の熱伝導性についての調査結果について説明する。

図１４は、カーボンナノチューブ２５の熱伝導性について調査して得られた図であって、その横軸は図３の工程におけるカーボンナノチューブ２５の熱処理温度を示す。

また、図１４の縦軸は、カーボンナノチューブ２５をその一端２５ａ（図２（ｂ）参照）から加熱した場合における一端２５ａと他端２５ｂとの温度差ΔTを表す。その温度差ΔTが小さいほど、一端２５ａから他端２５ｂに速やかに熱が伝わり、カーボンナノチューブ２５の熱伝導性が良いということになる。

この調査では複数個のサンプルを使用し、その各々について熱処理前と熱処理後の温度差ΔTを測定した。

図１４に示すように、略全てのサンプルにおいて、熱処理前よりも熱処理後の方が温度差ΔTが減少している。最も減少の幅が大きいサンプルでは、熱処理後の温度差ΔTが熱処理前の６８％にまで減少している。

特に、熱処理温度を２２００℃以上とすると、それよりも低い温度で熱処理をしたサンプルと比較して熱処理後の温度差ΔTが減少している。

このことから、図３の熱処理における熱処理温度を２２００℃以上とすることにより、カーボンナノチューブ２５の熱伝導性が向上することが明らかとなった。これは、図１３のように熱処理温度を２２００℃以上とすることでカーボンナノチューブ２５の結晶性が改善され、熱がカーボンナノチューブ２５を伝わり易くなったためと考えられる。

また、図１４に示されるように、同一の熱処理温度上にある複数のサンプルの温度差ΔTが熱処理前にばらついていても、熱処理後にはそれらのサンプルの温度差ΔTのばらつきが熱処理前よりも小さくなっている。よって、前述のようにカーボンナノチューブ２５を熱処理することにより、そのカーボンナノチューブ２５の熱伝導性のばらつきが抑制されることも明らかとなった。

以上のように、本実施形態によれば、図３の熱処理における熱処理温度を２２００℃以上とすることでカーボンナノチューブ２５の結晶性が改善され、G/D比が４以上に高められる。その結果、カーボンナノチューブ２５に生じる温度差ΔTが減少し、カーボンナノチューブ２５の熱伝導性を高めることが可能となる。

（電子装置）
次に、上記した放熱シート２９を電子部品や放熱板に圧着するアセンブリ工程について説明する。そのアセンブリ工程では、以下のようにして放熱シート２９を備えた電子装置を製造する。

・第１例
図１５〜図１７は、第１例に係る電子装置の製造途中の断面図である。

まず、図１５（ａ）に示すように、放熱板３１として銅等を材料とするヒートスプレッダを用意し、その放熱板３１の表面に第１の熱可塑性樹脂３２を塗布する。その第１の熱可塑性樹脂３２としては、例えば、薄膜化したMicromelt 6239ホットメルト充填剤（ヘンケルジャパン社製）がある。そして、第１の熱可塑性樹脂３２を加熱して軟化させつつ、その第１の熱可塑性樹脂３２に前述の放熱シート２９を圧着する。

なお、点線円内に示すように、この時点ではカーボンナノチューブ２５の一端２５ａは第１の熱可塑性樹脂３２に僅かに埋め込まれているのみであり、当該一端２５ａと放熱板３１との間には第１の熱可塑性樹脂３２が介在している。

次いで、図１５（ｂ）に示すように、加熱により第２の熱可塑性樹脂３３を軟化させながら、その第２の熱可塑性樹脂３３を各カーボンナノチューブ２５の他端２５ｂに塗布する。第２の熱可塑性樹脂３３の材料は特に限定されないが、例えば薄膜化したMicromelt 6239ホットメルト充填剤（ヘンケルジャパン社製）を第２の熱可塑性樹脂３３として採用し得る。

これにより、点線円内に示すように、カーボンナノチューブ２５の他端２５ｂが、第２の熱可塑性樹脂３３によって覆われた状態となる。

続いて、図１６に示すように、電子部品３６が搭載された回路基板３５を用意し、電子部品３６に放熱シート２９を対向させる。なお、電子部品３６は例えばCPUであって、はんだバンプ３７を介して回路基板３５に接続される。

また、電子部品３６の内部に熱が籠るのを防止するために、電子部品３６は樹脂封止されておらず、シリコン基板等の半導体基板が電子部品３６の表面に露出している。なお、熱の籠りが問題にならない場合には、半導体基板を樹脂封止してなる電子部品３６を用いてもよい。

次に、図１７に示すように、各熱可塑性樹脂３２、３３を加熱して軟化させながら、電子部品３６と放熱板３１のそれぞれに放熱シート２９を圧着する。また、これと共に、シーラント３８で回路基板３５に放熱板３１を接着する。

本工程では、放熱板３１を介して放熱シート２９に圧力が加わる。その圧力の大きさは、カーボンナノチューブ２５の一端２５ａが第１の熱可塑性樹脂３２を突き抜け、かつ他端２５ｂが第２の熱可塑性樹脂３３を突き抜けるのに十分な大きさにするのが好ましい。これにより、点線円内に示すように、カーボンナノチューブ２５の一端２５ａが放熱板３１に当接し、かつ他端２５ｂが電子部品３６に当接することになる。

このように電子部品３６や放熱板３１に放熱シート２９を圧着しても、図９に示したように熱処理を経た放熱シート２９は機械的強度が高く薄くなり難くいため、放熱シート２９の厚さは圧着前と略同じとなる。

以上により、本例に係る電子装置４０の基本構造が完成する。

上記した本例によれば、図３の熱処理でG/D比が４以上に高められたカーボンナノチューブ２５を使用するため、放熱シート２９の熱伝導性が良好となる。その結果、電子部品３６で発生した熱が放熱シート２９を介して速やかに放熱板３１に伝わり、電子部品３６の冷却を促すことができる。

しかも、図９を参照して説明したように、アセンブリ工程における圧力を受けても放熱シート２９は薄くなり難いので、電子装置４０が完成した後でも放熱シート２９の厚さを維持できる。そのため、実使用下において発熱により電子部品３６が変形した場合でも、その変形に放熱シート２９が追従することができ、電子部品３６から放熱シート２９が離間してしまうのを防止できる。

・第２例
第１例では、図１７に示したように、第２の熱可塑性樹脂３３により電子部品３６に放熱シート２９を圧着した。

これに対し、本実施形態では、以下のように熱可塑性樹脂を用いずに電子部品３６に放熱シート２９を接続する。

図１８〜図２２は、本例に係る電子装置の製造途中の断面図である。なお、図１８〜図２２において、第１例で説明したのと同じ要素には第１例におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

まず、図１８に示すように、第１例の図１５（ａ）の工程を行うことにより、第１の熱可塑性樹脂３２を介して放熱板３１に放熱シート２９を圧着する。

第１例と同様に、この段階では、カーボンナノチューブ２５の一端２５ａは第１の熱可塑性樹脂３２に僅かに埋め込まれているのみであり、当該一端２５ａと放熱板３１との間には第１の熱可塑性樹脂３２が介在している。

次に、図１９に示す工程について説明する。

まず、下側プレス板４２と上側プレス板４３とを備えた加熱プレス機を用意し、これら下側プレス板４２と上側プレス板４３との間に放熱板３１を挟む。なお、下側プレス板４２の上には金属板４４が固着されており、その金属板４４にカーボンナノチューブ２５の他端２５ｂが当接する。

そして、この状態で第１の熱可塑性樹脂３２をその融点温度以上の１７０℃〜２００℃程度に加熱して軟化させつつ、下側プレス板４２と上側プレス板４３のそれぞれを上下から押圧する。

本工程で下側プレス板４２と上側プレス板４３に加える力は、カーボンナノチューブ２５の一端２５ａが第１の熱可塑性樹脂３２を突き抜けるのに十分な百数十Nとする。

これにより、点線円内に示すように、軟化した第１の熱可塑性樹脂３２にカーボンナノチューブ２５が埋め込まれ、その一端２５ａが放熱板３１に当接するようになる。

また、第１例と同様に、熱処理を経た放熱シート２９は機械的強度が高く薄くなり難くいため、このように放熱シート２９に圧力を加えても、放熱シート２９の厚さは圧力を加える前と略同じとなる。

そして、図２０に示すように、第１の熱可塑性樹脂３２を室温にまで冷ますことにより、第１の熱可塑性樹脂３２を介して放熱板３１に放熱シート２９を固着する。

ここまでの工程により、放熱シート２９と放熱板３１とを備えた放熱部品４５が完成する。

この後は、放熱部品４５に電子部品を接続する工程に移る。

まず、図２１に示すように、放熱部品４５の接続対象となる電子部品３６を用意する。第１例と同様に、その電子部品３６は、はんだバンプ３７を介して回路基板３５に接続される。

次に、図２２に示すように、回路基板３５に放熱板３１を押し付けることにより、カーボンナノチューブ２５の他端２５ｂを電子部品３６に当接させながら、シーラント３８で回路基板３５に放熱板３１を接着する。

ここまでの工程により、点線円内に示すようにカーボンナノチューブ２５の一端２５ａが放熱板３１に当接し、かつ他端２５ｂが電子部品３６に当接した構造が得られる。

以上により、本実施形態に係る電子装置５０の基本構造が完成する。

本例によれば、図２２に示したように、電子部品３６の上に熱可塑性樹脂が存在しない。そのため、電子部品３６の熱が放熱シート２９に伝わるのが熱可塑性樹脂で阻害されなくなり、電子部品３６の熱を放熱シート２９に速やかに伝えることが可能となる。

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）基板の上に複数のカーボンナノチューブを成長させる工程と、
前記基板から前記複数のカーボンナノチューブを剥離する工程と、
前記剥離の後、前記カーボンナノチューブを２２００℃以上の温度で熱処理する工程と、
を有することを特徴とする放熱シートの製造方法。

（付記２）前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであることを特徴とする付記１に記載の放熱シートの製造方法。

（付記３）前記熱処理をアルゴン雰囲気中で行うことを特徴とする付記１又は付記２に記載の放熱シートの製造方法。

（付記４）ラマンスペクトルに現れるG-Bandの強度とD-Bandの強度の比とが４以上の複数の多層カーボンナノチューブ、
を備えたことを特徴とする放熱シート。

（付記５）複数の前記多層カーボンナノチューブの各々の一端が同じ方向に傾いていることを特徴とする付記４に記載の放熱シート。

（付記６）放熱板と、
前記放熱板の表面に固着され、ラマンスペクトルに現れるG-Bandの強度とD-Bandの強度の比とが４以上の複数の多層カーボンナノチューブを備えた放熱シートと、
を有することを特徴とする放熱部品。

２０…基板、２１…下地膜、２２…下地金属膜、２３…触媒金属膜、２４…金属粒、２５…カーボンナノチューブ、２５ａ…一端、２５ｂ…他端、２９…放熱シート、３１…放熱板、３２…第１の熱可塑性樹脂、３３…第２の熱可塑性樹脂、３５…回路基板、３６…電子部品、３７…はんだバンプ、３８…シーラント、４０、５０…電子装置、４２…下側プレス板、４３…上側プレス板、４４…金属板、４５…放熱部品。

Claims

基板の上に下地金属膜を形成する工程と、
前記下地金属膜上に触媒を設ける工程と、
前記触媒上に複数のカーボンナノチューブを成長させる工程と、
前記基板から前記複数のカーボンナノチューブを剥離する工程と、
前記剥離の後、前記カーボンナノチューブを２２００℃以上２６００℃未満の温度で熱処理する工程と、
を有することを特徴とする放熱シートの製造方法。
前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の放熱シートの製造方法。
前記熱処理をアルゴン雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放熱シートの製造方法。
前記複数のカーボンナノチューブを成長させる工程において、前記下地金属膜および前記触媒が凝縮して複数の金属粒が形成され、前記複数のカーボンナノチューブの各々は前記複数の金属粒上に成長することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の放熱シートの製造方法。
前記下地金属膜は、アルミニウム、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、酸化チタン若しくは窒化チタン又はこれらの任意の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の放熱シートの製造方法。