JP2010021552A - 放熱構造体及びその製造方法 - Google Patents

放熱構造体及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010021552A
JP2010021552A JP2009164975A JP2009164975A JP2010021552A JP 2010021552 A JP2010021552 A JP 2010021552A JP 2009164975 A JP2009164975 A JP 2009164975A JP 2009164975 A JP2009164975 A JP 2009164975A JP 2010021552 A JP2010021552 A JP 2010021552A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon nanotube
nanotube array
fixed layer
heat dissipation
patterned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009164975A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5485603B2 (ja
Inventor
守善 ▲ハン▼
Feng-Yan Fan
Kaili Jiang
開利 姜
Choko Ryu
長洪 劉
Liang Liu
亮 劉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qinghua University
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Original Assignee
Qinghua University
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qinghua University, Hon Hai Precision Industry Co Ltd filed Critical Qinghua University
Publication of JP2010021552A publication Critical patent/JP2010021552A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5485603B2 publication Critical patent/JP5485603B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F2013/005Thermal joints
    • F28F2013/006Heat conductive materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/022Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being wires or pins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、放熱構造体及びその製造方法に関する。
【解決手段】発熱部材の表面に固定される放熱構造体であって、パターン化されたカーボンナノチューブアレイと、固定層と、を含み、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイは、前記固定層により前記発熱部材に固定されることを特徴とする放熱構造体。又、本発明は、放熱構造体の製造方法にも関する。
【選択図】図2

Description

本発明は、放熱構造体及びその製造方法に関し、特に、カーボンナノチューブによる放熱構造体及びその製造方法に関する。
最近、半導体チップの高集積化に伴って、電気部品の小型化の研究が進んでいるので、小型電気部品の放熱性をさらに高めることは益々注目されている。ここで、半導体集積プロセスにおいては、放熱という課題がある。
図1を参照すると、従来の放熱構造体100は、放熱器102と、熱界面材料層104と、を含む。前記放熱器102は、基材106と、前記基材106の表面に設置されるヒートシンク108と、を含む。前記熱界面材料層104は、前記放熱器102の基材106における前記ヒートシンク108が設置された表面の反対側の他の表面に設置され、放熱構造体100と半導体部品との間の放熱面積を増加することに用いられ、半導体部品と放熱構造体100との間の熱伝導特性を向上させる。従来の熱界面材料は、グラファイト、窒化ホウ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、銀又はその他の金属などのような高熱伝導率の粒子を重合体基材に分散して形成する複合材料である。前記複合材料において、その材質全体の熱伝導率が低い(約1W/mKである)ため、現在の半導体チップの高集積化に伴って向上する高放熱要求を満たすことができない。なお、熱界面材料が存在するので、半導体部品の小型化を達成し難い。又、従来のヒートシンクの材料は、金属、金属合金又は高熱伝導係数の粒子を重合体基材に分散して形成する複合材料であり、このような材料で製造されたヒートシンクも同様に熱伝導率が低いので、高放熱要求を満たすことができない。
カーボンナノチューブ(Carbon Nanotube,CNT)は、1991年に発見された新しい一次元ナノ材料として知られているものである(非特許文献1を参照)。カーボンナノチューブは、アスペクト比が大きく、その長さが直径の何千倍にもなり得て、強度が高く、その強度がスチールの100倍であるが、その重量はスチールのたった1/6であって、優れた靭性と柔軟性を有し、且つその軸方向に沿って極めて高い熱伝導率を有するため、潜在性が最も大きい熱界面材料として用いられる。米国物理学会から発表された非特許文献2によると、室温で「Z」字形(10,10)のカーボンナノチューブの熱伝導率が6600W/mKにも達することができるため、カーボンナノチューブの高い熱伝導性能を有効に利用して、熱伝導材料の製造に用いることができる。
従来技術において、カーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブの複合材料を熱界面材料として応用する。
Sumio Iijima、「Helical microtubules of graphitic carbon」、Nature、1991年、第354巻、第56頁 Savas Berber外、「Unusually High Thermal Conductivity of Carbon Nanotubes」、Phys.Rev.Lett、2000年、第84巻、第4613頁
しかし、熱界面材料におけるカーボンナノチューブは、配向せずに配列されているので、熱伝導の均一性が悪化し、カーボンナノチューブの軸方向での良好な熱伝導性能を十分に利用できず、熱伝導材料全体の熱伝導性能が低くなるという課題がある。
従って、本発明は、前記課題を解決するために、高い放熱効率及び小型化電子部品に適用する小さい体積を有し、且つさまざまな分野に応用することができる放熱構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
発熱部材の表面に固定される放熱構造体であって、パターン化されたカーボンナノチューブアレイと、固定層と、を含み、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイは、前記固定層により前記発熱部材に固定される。
前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイは、対向設置される第一端及び第二端を含み、前記第一端は、前記固定層に設置される。
前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの第一端は、前記発熱部材の表面に直接に接触する。
前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイは、互いに平行される複数のカーボンナノチューブを含み、前記カーボンナノチューブは、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの第一端から第二端に向かって延伸している。
前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの中の一部分のカーボンナノチューブにおける前記固定層から露出する部分が除去され、残りのカーボンナノチューブにおける前記固定層から露出する部分の長さが等しい。
前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの中の一部分のカーボンナノチューブにおける前記固定層から露出する部分が除去され、残りのカーボンナノチューブにおける前記固定層から露出する部分の長さが異なる。
前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイを構成するカーボンナノチューブにおける前記固定層から露出する部分の長さが異なる。
発熱部材を提供する第一ステップと、発熱部材の一つの表面に溶融状態の固定層を形成する第二ステップと、基材に対向設置される第一端及び第二端を有するカーボンナノチューブアレイを形成し、前記第二端が前記基材に連接する第三ステップと、前記カーボンナノチューブアレイの第一端を溶融状態の固定層に挿入してから、前記固定層を冷却して凝固させる第四ステップと、前記カーボンナノチューブアレイの基材を除去する第五ステップと、前記カーボンナノチューブアレイをパターン化して、前記発熱部材の表面に放熱構造体を形成する第六ステップと、を含む製造方法。
本発明の放熱構造体は、次の優れた点がある。第一に、前記放熱構造体を発熱部材の表面に直接に固定するため、熱界面材料を必要としなく、前記放熱構造体全体の体積を小さくして、電子部品の小型化に向けて適用することができ、且つさまざまな分野に応用することができる。第二に、前記放熱構造体のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブアレイを構成し、且つ前記カーボンナノチューブが前記発熱部材の表面に直交するため、カーボンナノチューブの軸方向での良好な熱伝導性能を十分に利用することができ、従って前記放熱構造体の放熱効率を向上させる。
従来の放熱構造体を示す図である。 本発明の実施例に係る発熱部材の表面に設置される放熱構造体を示す断面図。 図2に係る放熱構造体を示す上面図。 本発明の実施例に係る放熱構造体の製造方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る放熱構造体の製造プロセスのフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図2を参照すると、本発明の実施例に係わる放熱構造体10は、発熱部材12の表面18に設置され、パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16と、固定層14と、を含む。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16は、対向設置される第一端162及び第二端164を含む。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第一端162は、前記固定層14に設置され、前記固定層14により前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16を前記発熱部材12の表面18に固定させ、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第二端164は、前記固定層14から離れる方向へ延伸している。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第一端162は、前記固定層14を貫いて前記発熱部材12に直接接触することができ、従って放熱効率を向上させる。
前記固定層14の材料は、熱伝導材料であり、複合材料又は低融点を有する金属を含む。前記複合材料は、導電重合体複合材料、導電セラミックス複合材料又は他の導電複合材料(例えば、カーボンナノチューブを含むプラスチック)を含む。前記低融点を有する金属は、錫、インジウム、鉛、アンチモン、銀、ビスマス及びそのいずれか組合の合金又は混合物(例えば、錫鉛合金、インジウム錫合金、錫銀合金等である)を含む。前記固定層14の厚さに関して、厚すぎるとカーボンナノチューブの良好な熱伝導性能を十分に利用することができなく、薄すぎると前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の固定力が削がれ、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16を傾斜させる。本実施例において、前記固定層14の厚さは0.1mm〜1mmであることが好ましい。
前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16は、互いに平行する複数のカーボンナノチューブを含み、該カーボンナノチューブは、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第一端162から第二端164に向かって延伸し、且つ前記固定層14の表面18に直交する。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第一端162が前記固定層14に設置されるので、前記カーボンナノチューブの少なくとも一部分は、前記固定層14に設置され、前記カーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分をヒートシンクとして、前記発熱部材12からの熱量を放熱する。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16は、前記発熱部材12に基づいて予定のパターンを形成することができる。具体的に説明すると、第一に、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中の一部分のカーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分が除去され、残りのカーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分の長さが等しく、従って予定の平面パターン(例えば、円形、「+」字型、リング型等)を形成し、第二に、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16を構成するカーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分の長さが異なって、従って予定の立体パターンを形成し、第三に、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中の一部分のカーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分が除去され、残りのカーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分の長さが異なって、従って予定のパターンを形成する。本実施例において、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中の一部分のカーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分が除去され、残りのカーボンナノチューブの前記固定層14から露出する部分の長さが等しく、従って図3に示す「+」字チャンネルを形成する。
使用する時、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16が空気の対流を増加させるため、放熱効率を向上させる。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中のカーボンナノチューブの長さは、前記固定層14の厚さより大きい。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中のカーボンナノチューブの長さが0.5mm〜5mmであることが好ましい。本実施例において、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中のカーボンナノチューブの長さは、1mmである。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中のカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)、二層カーボンナノチューブ(DWCNT)、多層カーボンナノチューブ(MWCNT)又はそのいずれかの組合である。前記単層カーボンナノチューブの直径は、0.5nm〜100nmであり、前記二層カーボンナノチューブの直径は、1.0nm〜100nmであり、前記多層カーボンナノチューブの直径は、1.5nm〜100nmである。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の中のカーボンナノチューブの間の距離は、0.1nm〜5nmである。
前記発熱部材12の形状は、ある特定の形状に限定されるものではない。前記発熱部材12は、前記固定層14を設置することに用いられる表面18を有し、該表面18は、平面、凸面、凹面、平坦ではない面のいずれか一種である。前記放熱構造体10を前記発熱部材12の表面18に形成する時、前記発熱部材12を破壊しないように、前記発熱部材12の表面18の融点は、前記固定層14の融点より高い。前記発熱部材12は、マイクロ部品又は大型部品であることができ、本実施例において、前記発熱部材12は、マイクロ部品であることが好ましい。
図4と図5を参照すると、本実施例に係わる前記放熱構造体10の製造方法は、下記のようなステップを含む。
第一ステップ:表面18を有する発熱部材12を提供する。
前記発熱部材12の形状は、制限されず、前記固定層14を設置するための表面18を有すればよい。前記放熱構造体10を前記発熱部材12の表面18に形成する時、前記発熱部材12を破壊しないように、前記発熱部材12の表面18の融点は、前記固定層14の融点より高い。本実施例において、前記発熱部材12は、集積回路チップである。
第二ステップ:発熱部材12の表面に溶融状態の固定層14を形成する。
塗布又は印刷などの方法で溶融状態の固定層材料を前記発熱部材12の表面に設置して固定層14を形成する。前記固定層14は、熱伝導材料からなり、具体的に錫、インジウム、鉛、アンチモン、銀、ビスマス及びそのいずれか組合の合金又は混合物(例えば、錫鉛合金、インジウム錫合金、錫銀合金等である)のような低融点金属からなる。本実施例において、前記固定層14の材料として、錫であることが好ましい。
第三ステップ:基材20に対向設置される第一端及び第二端を有するカーボンナノチューブアレイ22を形成し、前記第二端が前記基材20に連接する。
前記カーボンナノチューブアレイ22の製造方法は、制限されず、本実施例において、化学気相堆積法を採用し、具体的に下記のようなステップ(a)〜(d)を含む。ステップ(a)では、平らな基材20を提供する。前記基材20は、ガラス、シリコン、酸化珪素、金属又は金属酸化物の中のいずれか一種である。本実施例において、酸化珪素基材を選択する。ステップ(b)では、前記基材20の表面に触媒層を均一に形成する。前記触媒層は、鉄、コバルト、ニッケル及びそのいずれか組合の合金の中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20を700℃〜900℃の空気で30分〜90分間もアニーリングする。ステップ(d)では、アニーリングされた基材20を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で500℃〜740℃の温度で加熱した後、前記反応炉にカーボンを含むガスを導入して、5分〜30分間も反応を行って、カーボンナノチューブアレイを生長させる。前記カーボンナノチューブアレイ22は、互いに平行し且つ前記基材20に垂直に生長された複数のカーボンナノチューブからなる。前記カーボンナノチューブアレイ22は、対向される第一端及び第二端を含み、前記第二端が前記基材20に連接固定される。前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブアレイ22の第一端から第二端に向かって延伸している。
本実施例において、前記カーボンを含むガスは、アセチレン、エチレン、メタンなどのような活性炭化水素から選択され、前記保護ガスは、窒素ガス又は不活性ガスなどから選択される。本実施例において、前記カーボンを含むガスは、アセチレンを採用し、前記保護ガスは、アルゴンガスを採用する。
前記カーボンナノチューブアレイの製造方法は、本実施例に限定されるものではなく、アーク放電堆積法又はレーザー蒸発法を採用してもよい。
第四ステップ:前記カーボンナノチューブアレイ22の第一端を溶融状態の固定層14に挿入してから、前記固定層14を冷却して凝固させる。
前記カーボンナノチューブアレイ22の第一端を溶融状態の固定層14に挿入し、且つその挿入深さは制限されず、実際の応用に応じて調整することができる。前記カーボンナノチューブアレイ22は、前記固定層14を貫いて前記発熱部材12に直接接触することができる。
前記カーボンナノチューブアレイ22を前記固定層14に順調に挿入するために、挿入する前に、前記固定層14が溶融状態になることにする。前記カーボンナノチューブアレイ22を前記固定層14に挿入してから、室温で前記溶融状態の固定層14を冷却して凝固させると前記カーボンナノチューブアレイ22の第一端が前記固定層14に固定され、前記固定層14により前記カーボンナノチューブアレイ22の中のカーボンナノチューブを前記発熱部材12の表面18に固定させる。前記カーボンナノチューブアレイ22の中のカーボンナノチューブと前記発熱部材12の表面18の間の角度は、90度である。
第五ステップ:前記カーボンナノチューブアレイ22の基材20を除去する。
機械研磨、化学エッチングなどの方法を採用して、前記カーボンナノチューブアレイ22の基材20を除去する。本実施例において、化学エッチング方式で前記基材20を除去する。具体的に下記のような工程を含む。
まず、前記基材20を溶解できるエッチング液を提供する。本実施例において、前記基材20が酸化珪素であるため、エッチング液は、塩酸液を選択する。
次に、前記カーボンナノチューブアレイ22の基材20をエッチング液に30分〜60分間浸す。本実施例において、前記基材20の材料が酸化珪素であって、前記カーボンナノチューブアレイ22の触媒の材料が金属であるため、浸す過程において、前記基材20及び前記触媒が前記酸性エッチング液に溶解され、従って前記カーボンナノチューブアレイ22の基材20を除去し、前記カーボンナノチューブアレイ22の第二端を前記基材20から脱離させて空気に露出される。
最後、アルコール、アセトンなどの有機溶剤で前記カーボンナノチューブアレイ22の第二端をクリーニングする。
第六ステップ:前記カーボンナノチューブアレイ22をパターン化して、前記発熱部材12の表面18に放熱構造体10を形成する。
10000〜100000W/mmのレーザービームを採用して800〜1500mm/sの速度で予定のパターンの跡によって前記カーボンナノチューブアレイ22を照射して、前記カーボンナノチューブアレイ22に予定のパターンを形成する。
レーザービームを採用して前記カーボンナノチューブアレイ22を照射する方法は、具体的に下記のような工程を含む。
まず、レーザー発生器を提供し、該レーザー発生器からのレーザービームの照射跡は、コンピュータプログラムで制御することができる。本実施例において、二酸化炭素レーザー発生器を採用する。
次に、前記カーボンナノチューブアレイ22に形成しようとするパターンを確定してから、該予定のパターンをコンピュータプログラムに入力して、前記レーザー発生器からのレーザービームが前記予定のパターンの跡に沿って前記カーボンナノチューブアレイ22を照射するように制御する。パターンを予定することにより大量生産を実現することができ、産業化生産に有利である。
最後、レーザー発生器をスタートして、一定のパワーのレーザービームを採用して一定の速度で前記カーボンナノチューブアレイ22の中の一部分のカーボンナノチューブを直接に照射して、パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16を形成する。レーザービームに照射された後、前記カーボンナノチューブがレーザービームの高エネルギーを吸収するため、前記固定層14から露出し且つ前記予定のパターンの跡に位置するカーボンナノチューブの全部又は一部分は、レーザービームにアブレーションされ、前記カーボンナノチューブアレイ22に予定のパターンを形成し、パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16を形成する。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16は、対向設置される第一端162及び第二端164を含む。前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第一端162は、前記固定層14に設置され、前記固定層14により前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16を発熱部材12の表面18に固定させ、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第二端164は、前記固定層14から離れる方向へ延伸している。
本実施例において、レーザービームのパワー密度は、70000〜80000W/mmであり、走査速度は、1000〜1200mm/sである。前記レーザービームのパワー密度と走査速度が大きいので、前記レーザービームでカーボンナノチューブを瞬間にエッチングすることができ、且つ前記固定層14を損壊しない。従って、前記固定層14の材料の融点に対して特別な要求がない。
本実施例において、レーザービーム固定し、コンピュータプログラムによって予定パターンの跡に沿ってカーボンナノチューブアレイ22を移動することにより、前記カーボンナノチューブアレイ22に予定のパターンを形成することができる。
前記カーボンナノチューブアレイ22をパターン化して、放熱構造体10の放熱空間を十分に利用することができる。
前記放熱構造体10を応用する時、前記発熱部材12からの熱量は、前記固定層14から前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16の第一端162に伝送して、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイ16から熱量を発散する。
本発明の放熱構造体は、次の優れた点がある。第一に、前記放熱構造体を発熱部材の表面に直接に固定するため、熱界面材料を必要としなく、前記放熱構造体全体の体積を小さくして、電子部品の小型化に向けて適用することができ、且つさまざまな分野に応用することができる。第二に、前記放熱構造体のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブアレイを構成し、且つ前記カーボンナノチューブが前記発熱部材の表面に直交するため、カーボンナノチューブの軸方向での良好な熱伝導性能を十分に利用することができ、従って前記放熱構造体の放熱効率を向上させる。第三に、前記カーボンナノチューブアレイの中のカーボンナノチューブをヒートシンクとする時、カーボンナノチューブの直径がとても小さい(数ナノ〜数十ナノである)ため、ヒートシンクとするカーボンナノチューブのアスペクト比が大きく、従って前記放熱構造体の放熱面積を増加して放熱効率を向上させる。第四に、前記放熱構造体の固定層は、溶融状態で前記発熱部材に直接的に接触するため、十分に接触することができ、従って前記放熱構造体の放熱面積を増加して放熱効率を向上させる。
100、10 放熱構造体
102 放熱器
104 熱界面材料層
106 基材
108 ヒートシンク
12 発熱部材
14 固定層
16 パターン化されたカーボンナノチューブアレイ
162 第一端
164 第二端
18 表面
20 基材
22 カーボンナノチューブアレイ

Claims (8)

  1. 発熱部材の表面に固定される放熱構造体であって、
    パターン化されたカーボンナノチューブアレイと、
    固定層と、
    を含み、
    前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイは、前記固定層により前記発熱部材に固定されることを特徴とする放熱構造体。
  2. 前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイは、対向設置される第一端及び第二端を含み、前記第一端は、前記固定層に設置されることを特徴とする請求項1に記載の放熱構造体。
  3. 前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの第一端は、前記発熱部材の表面に直接接触することを特徴とする請求項2に記載の放熱構造体。
  4. 前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイは、互いに平行な複数のカーボンナノチューブを含み、前記カーボンナノチューブは、前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの第一端から第二端に向かって延伸していることを特徴とする請求項2又は3に記載の放熱構造体。
  5. 前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの中の一部分のカーボンナノチューブの前記固定層から露出する部分が除去されており、残りのカーボンナノチューブの前記固定層から露出する部分の長さが等しいことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の放熱構造体。
  6. 前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイの中の一部分のカーボンナノチューブの前記固定層から露出する部分が除去されており、残りのカーボンナノチューブの前記固定層から露出する部分の長さが異なることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の放熱構造体。
  7. 前記パターン化されたカーボンナノチューブアレイを構成するカーボンナノチューブの前記固定層から露出する部分の長さが異なることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の放熱構造体。
  8. 発熱部材を提供する第一ステップと、
    発熱部材の一つの表面に溶融状態の固定層を形成する第二ステップと、
    基材に対向設置される第一端及び第二端を有するカーボンナノチューブアレイを形成し、前記第二端が前記基材に連接する第三ステップと、
    前記カーボンナノチューブアレイの第一端を溶融状態の固定層に挿入してから、前記固定層を冷却して凝固させる第四ステップと、
    前記カーボンナノチューブアレイの基材を除去する第五ステップと、
    前記カーボンナノチューブアレイをパターン化して、前記発熱部材の表面に放熱構造体を形成する第六ステップと、
    を含むことを特徴とする放熱構造体の製造方法。
JP2009164975A 2008-07-11 2009-07-13 放熱構造体の製造方法 Active JP5485603B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200810068460.2A CN101626674B (zh) 2008-07-11 2008-07-11 散热结构及其制备方法
CN200810068460.2 2008-07-11

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013079472A Division JP5795021B2 (ja) 2008-07-11 2013-04-05 放熱構造体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010021552A true JP2010021552A (ja) 2010-01-28
JP5485603B2 JP5485603B2 (ja) 2014-05-07

Family

ID=41504077

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009164975A Active JP5485603B2 (ja) 2008-07-11 2009-07-13 放熱構造体の製造方法
JP2013079472A Active JP5795021B2 (ja) 2008-07-11 2013-04-05 放熱構造体

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013079472A Active JP5795021B2 (ja) 2008-07-11 2013-04-05 放熱構造体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100006278A1 (ja)
JP (2) JP5485603B2 (ja)
CN (1) CN101626674B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015526904A (ja) * 2013-07-10 2015-09-10 ▲ホア▼▲ウェイ▼技術有限公司 熱界面パッド及びその製造方法並びに放熱システム
JP2016522996A (ja) * 2014-05-30 2016-08-04 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. 放熱構造及びその合成方法
JP2017224686A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007015710A2 (en) 2004-11-09 2007-02-08 Board Of Regents, The University Of Texas System The fabrication and application of nanofiber ribbons and sheets and twisted and non-twisted nanofiber yarns
CN101880035A (zh) 2010-06-29 2010-11-10 清华大学 碳纳米管结构
TWI442014B (zh) 2010-11-24 2014-06-21 Ind Tech Res Inst 散熱元件及散熱元件的處理方法
CN102538554A (zh) * 2010-12-28 2012-07-04 常州碳元科技发展有限公司 设置线状散热体的复合散热结构及其实现方法
CN102544343B (zh) * 2012-03-02 2014-03-05 杭州电子科技大学 一种提高led基板散热性能的方法
CN105003405B (zh) 2012-08-01 2019-07-23 德克萨斯州大学***董事会 卷曲和非卷曲加捻纳米纤维纱线及聚合物纤维扭转和拉伸驱动器
CN103668367B (zh) * 2013-12-06 2016-07-20 宁波微极电子科技有限公司 微纳结构阵列散热片的制造方法
CN105197875B (zh) 2014-06-19 2017-02-15 清华大学 图案化碳纳米管阵列的制备方法及碳纳米管器件
JP6589124B2 (ja) * 2015-04-09 2019-10-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 樹脂構造体とその構造体を用いた電子部品、電子機器
CN111407031B (zh) * 2019-01-04 2022-03-22 清华大学 利用散热片的布料,以及利用该布料的衣服和口罩
CN112358855B (zh) * 2020-10-26 2021-12-28 深圳烯湾科技有限公司 碳纳米管导热片及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362919A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Hitachi Zosen Corp カーボンナノチューブを用いた電子放出素子の製造方法
JP2005129406A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Hitachi Zosen Corp カーボンナノチューブの転写方法
JP2006290736A (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Kofukin Seimitsu Kogyo (Shenzhen) Yugenkoshi 熱伝導材料及びその製造方法
WO2008035742A1 (fr) * 2006-09-22 2008-03-27 International Business Machines Corporation Structure d'interface thermique et procédé de fabrication de celle-ci

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5507092A (en) * 1995-06-06 1996-04-16 Hisateru Akachi L-type heat sink
US5761041A (en) * 1996-06-25 1998-06-02 Sun Microsystems, Inc. Mechanical heat sink attachment
US6809229B2 (en) * 1999-01-12 2004-10-26 Hyperion Catalysis International, Inc. Method of using carbide and/or oxycarbide containing compositions
US6283812B1 (en) * 1999-01-25 2001-09-04 Agere Systems Guardian Corp. Process for fabricating article comprising aligned truncated carbon nanotubes
US6913075B1 (en) * 1999-06-14 2005-07-05 Energy Science Laboratories, Inc. Dendritic fiber material
US6504292B1 (en) * 1999-07-15 2003-01-07 Agere Systems Inc. Field emitting device comprising metallized nanostructures and method for making the same
US6490162B2 (en) * 2000-08-24 2002-12-03 International Rectifier Corporation Heatsink retainer
US6844054B2 (en) * 2001-04-30 2005-01-18 Thermo Composite, Llc Thermal management material, devices and methods therefor
US6965513B2 (en) * 2001-12-20 2005-11-15 Intel Corporation Carbon nanotube thermal interface structures
US20030173060A1 (en) * 2002-03-13 2003-09-18 Krassowski Daniel W. Heat sink with cooling channel
US6891724B2 (en) * 2002-06-12 2005-05-10 Intel Corporation Increasing thermal conductivity of thermal interface using carbon nanotubes and CVD
CN1301212C (zh) * 2002-09-17 2007-02-21 清华大学 一维纳米材料方向及形状调整方法
US7273095B2 (en) * 2003-03-11 2007-09-25 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Nanoengineered thermal materials based on carbon nanotube array composites
US6976532B2 (en) * 2003-06-26 2005-12-20 The Regents Of The University Of California Anisotropic thermal applications of composites of ceramics and carbon nanotubes
US6913070B2 (en) * 2003-09-03 2005-07-05 Chin Wen Wang Planar heat pipe structure
US20050116336A1 (en) * 2003-09-16 2005-06-02 Koila, Inc. Nano-composite materials for thermal management applications
US20050126766A1 (en) * 2003-09-16 2005-06-16 Koila,Inc. Nanostructure augmentation of surfaces for enhanced thermal transfer with improved contact
TWI253467B (en) * 2003-12-23 2006-04-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Thermal interface material and method for making same
CN100383213C (zh) * 2004-04-02 2008-04-23 清华大学 一种热界面材料及其制造方法
US7206203B2 (en) * 2004-06-22 2007-04-17 International Business Machines Corporation Electronic device cooling assembly and method employing elastic support material holding a plurality of thermally conductive pins
EP3181518A1 (en) * 2004-07-27 2017-06-21 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Aligned single-walled carbon nanotube bulk structure, production process and use
JP4167212B2 (ja) * 2004-10-05 2008-10-15 富士通株式会社 カーボンナノチューブ構造体、半導体装置、および半導体パッケージ
CN1959896B (zh) * 2005-11-04 2011-03-30 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 碳纳米管场发射体及其制备方法
CN1964028B (zh) * 2005-11-11 2010-08-18 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 散热器
US7545030B2 (en) * 2005-12-30 2009-06-09 Intel Corporation Article having metal impregnated within carbon nanotube array
KR100674144B1 (ko) * 2006-01-05 2007-01-29 한국과학기술원 탄소 나노 튜브를 이용한 상변화 메모리 및 이의 제조 방법
US7477517B2 (en) * 2007-01-29 2009-01-13 International Business Machines Corporation Integrated heat spreader and exchanger
US20100047564A1 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Snu R&Db Foundation Carbon nanotube composites
JP5571994B2 (ja) * 2010-03-30 2014-08-13 株式会社東芝 カーボンナノチューブ集合体、太陽電池、及び導波路及びカーボンナノチューブ集合体付き基板

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362919A (ja) * 2003-06-04 2004-12-24 Hitachi Zosen Corp カーボンナノチューブを用いた電子放出素子の製造方法
JP2005129406A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Hitachi Zosen Corp カーボンナノチューブの転写方法
JP2006290736A (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Kofukin Seimitsu Kogyo (Shenzhen) Yugenkoshi 熱伝導材料及びその製造方法
WO2008035742A1 (fr) * 2006-09-22 2008-03-27 International Business Machines Corporation Structure d'interface thermique et procédé de fabrication de celle-ci

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015526904A (ja) * 2013-07-10 2015-09-10 ▲ホア▼▲ウェイ▼技術有限公司 熱界面パッド及びその製造方法並びに放熱システム
JP2016522996A (ja) * 2014-05-30 2016-08-04 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. 放熱構造及びその合成方法
JP2017224686A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101626674B (zh) 2015-07-01
CN101626674A (zh) 2010-01-13
JP5485603B2 (ja) 2014-05-07
JP5795021B2 (ja) 2015-10-14
US20100006278A1 (en) 2010-01-14
JP2013168665A (ja) 2013-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5485603B2 (ja) 放熱構造体の製造方法
US7160620B2 (en) Thermal interface material and method for manufacturing same
CN100591613C (zh) 碳纳米管复合材料及其制造方法
US7253442B2 (en) Thermal interface material with carbon nanotubes
JP4653029B2 (ja) 熱伝導材料及びその製造方法
US8890312B2 (en) Heat dissipation structure with aligned carbon nanotube arrays and methods for manufacturing and use
JP4754995B2 (ja) 熱伝導材料及びその製造方法
JP4704899B2 (ja) 熱伝導材料の製造方法
JP5001387B2 (ja) 熱伝導構造体の製造方法
JP2011051888A (ja) カーボンナノチューブ放熱装置を製造するための構造体及び製造方法
US20060118791A1 (en) Thermal interface material and method for manufacturing same
US20100172101A1 (en) Thermal interface material and method for manufacturing the same
CN101048055A (zh) 先进的受热器和散热器
JP2011091106A (ja) 熱伝導部材及びその製造方法、放熱用部品、半導体パッケージ
JP2009267419A (ja) 熱界面材料の製造方法
EP3321958A1 (en) Thermal interface material, manufacturing method thereof, thermally conductive pad, and heat sink system
JP6202104B2 (ja) シート状構造体、これを用いた電子機器、シート状構造体の製造方法、及び電子機器の製造方法
US20110052871A1 (en) Heat dissipating material including carbon substrate with nanometer-order uneven structure and its manufacturing method
JP2010171200A (ja) 半導体パッケージ放熱用部品
JP2020043261A (ja) 放熱構造体、電子装置、及び放熱構造体の製造方法
JP2009256204A (ja) カーボンナノチューブの製造方法
TWI312380B (ja)
JP2013098245A (ja) 放熱シート及び該放熱シートの製造方法
TWI358988B (en) Heat conduction structure and method for making th
JP5634805B2 (ja) 金属含浸炭素系基板、これを含む放熱材料及び金属含浸炭素系基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120710

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120928

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20121211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130405

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20130415

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140220

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5485603

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250