JP5447117B2 - Manufacturing method of electronic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器の製造方法に係り、特に、発熱体と、放熱体と、発熱体と放熱体との間に設けられたサーマルインターフェイスマテリアルとを有する電子機器の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device, and more particularly, to a method for manufacturing an electronic device having a heating element, a radiator, and a thermal interface material provided between the heating element and the radiator.

サーバーやパーソナルコンピュータのCPU(Central Processing Unit:中央処理装置)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、これら電子部品は、半導体素子の直上に設けられた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。   Electronic components used in CPUs (Central Processing Units) of servers and personal computers are required to efficiently dissipate heat generated from semiconductor elements. For this reason, these electronic components have a structure in which a heat spreader made of a material having high thermal conductivity, such as copper, provided immediately above the semiconductor element is disposed.

この際、発熱源及びヒートスプレッダの表面には微細な凹凸が存在するため、互いをダイレクトに接触させても十分な接触面積を稼ぐことができず、接触界面が大きな熱抵抗となり、効率的に放熱を行うことができない。このため、接触熱抵抗を低減することを目的として、発熱源とヒートスプレッダとをサーマルインターフェイスマテリアル(TIM)を介して接続することが行われている。   At this time, since the surface of the heat generation source and the heat spreader has fine irregularities, a sufficient contact area cannot be obtained even if they are brought into direct contact with each other, and the contact interface has a large thermal resistance, thereby efficiently dissipating heat. Can not do. For this reason, for the purpose of reducing the contact thermal resistance, a heat source and a heat spreader are connected via a thermal interface material (TIM).

この目的のもと、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しうる特性が求められている。   For this purpose, in addition to being a material with high thermal conductivity, the thermal interface material itself is required to have characteristics that allow it to contact a large area against minute irregularities on the surface of the heat source and heat spreader. ing.

従来、サーマルインターフェイスマテリアルとしては、放熱グリースやフェイズチェンジマテリアル(PCM)、インジウムなどが用いられている。これらの材料が放熱材料として用いられる大きな特徴の一つは、電子機器の耐熱温度以下で流動性を有しているため、微細な凹凸に対して大きな接触面積を得ることが可能な点にある。   Conventionally, as the thermal interface material, heat dissipating grease, phase change material (PCM), indium or the like is used. One of the major characteristics that these materials are used as heat dissipation materials is that they have fluidity below the heat-resistant temperature of electronic equipment, so that a large contact area can be obtained with respect to fine irregularities. .

しかしながら、放熱グリースやフェイズチェンジマテリアルは、熱伝導率が1W/m・K〜5W/m・Kと低い。また、インジウムはレアメタルであることに加え、ITO関連での大幅な需要増加により価格が高騰しており、より安価な代替材料が待望されている。   However, thermal grease and phase change material have a low thermal conductivity of 1 W / m · K to 5 W / m · K. In addition, indium is a rare metal, and the price is soaring due to a significant increase in demand related to ITO, and a cheaper alternative material is expected.

このような背景から、放熱材料として、カーボンナノチューブに代表される炭素元素からなる線状構造体が注目されている。カーボンナノチューブは、その軸方向に非常に高い熱伝導度(1500W/m・K〜3000W/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。   From such a background, a linear structure made of a carbon element typified by carbon nanotube has attracted attention as a heat dissipation material. Carbon nanotubes not only have very high thermal conductivity (1500 W / m · K to 3000 W / m · K) in the axial direction, but also are excellent in flexibility and heat resistance, and have a high potential as a heat dissipation material. have.

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。   As a heat conductive sheet using carbon nanotubes, a heat conductive sheet in which carbon nanotubes are dispersed in a resin, or a heat conductive sheet in which a bundle of carbon nanotubes oriented and grown on a substrate is embedded with a resin or the like has been proposed.

特開2006−100572号公報JP 2006-100572 A

しかしながら、カーボンナノチューブを用いた従来の熱伝導シートでは、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。   However, the conventional thermal conductive sheet using carbon nanotubes cannot fully utilize the high thermal conductivity of carbon nanotubes.

本発明の目的は、発熱体と放熱体とを含む電子機器において、発熱体と放熱体とを熱伝導率の極めて高い放熱材料を介して容易に接合しうる電子機器の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electronic device that can easily join the heat generating body and the heat radiating member through a heat radiating material having extremely high thermal conductivity in an electronic device including the heat generating element and the heat radiating member. It is in.

実施形態の一観点によれば、第1の基体上に、熱可塑性樹脂層を形成する工程と、前記第1の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の複数の線状構造体を、前記熱可塑性樹脂層を用いて前記第1の基体上に転写する工程と、第2の基体上に、前記第1の基体上に転写した前記複数の線状構造体の端部が前記第2の基体に接するように前記第1の基体を載置する工程と、前記第1の基体と前記第2の基体との間に荷重をかけながら熱処理を行うことにより、前記熱可塑性樹脂層を融解して前記第1の基体と前記第2の基体との間に充填するとともに、前記複数の線状構造体の一方の端部を前記第1の基体に接触させ、前記複数の線状構造体の他方の端部を前記第2の基体に接触させる工程と、融解した前記熱可塑性樹脂層を固化し、前記第1の基体と前記第2の基体とを前記熱可塑性樹脂層により接着固定する工程とを有する電子機器の製造方法が提供される。   According to one aspect of the embodiment, a step of forming a thermoplastic resin layer on a first substrate, and a plurality of linear structures of carbon elements grown on a substrate different from the first substrate, The step of transferring onto the first substrate using the thermoplastic resin layer, and the ends of the plurality of linear structures transferred onto the first substrate on the second substrate are the second The thermoplastic resin layer is melted by placing the first substrate in contact with the substrate and performing heat treatment while applying a load between the first substrate and the second substrate. Then, filling between the first base and the second base, one end of the plurality of linear structures is brought into contact with the first base, and the plurality of linear structures A step of contacting the other end of the thermoplastic resin layer with the second base, solidifying the melted thermoplastic resin layer, Method of manufacturing an electronic device having a step of bonding and fixing is provided a substrate and said second substrate by said thermoplastic resin layer.

また、実施形態の他の観点によれば、第1の基体上に、第1の熱可塑性樹脂層を形成する工程と、前記第1の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の複数の線状構造体を、前記熱可塑性樹脂層を用いて前記第1の基体上に転写する工程と、第2の熱可塑性樹脂層を形成した第2の基体上に、前記第1の基板から剥離した側の前記複数の線状構造体の端部が前記第2の熱可塑性樹脂層に接するように前記第1の基体を載置する工程と、前記第1の基体と前記第2の基体との間に荷重をかけながら熱処理を行うことにより、前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を融解し、前記複数の線状構造体の一方の端部を前記前記第1の基体に接触させ、前記複数の線状構造体の他方の端部を前記第2の基体に接触させる工程と、融解した前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を固化し、前記第1の基体と前記複数の線状構造体とを前記第1の熱可塑性樹脂層により接着固定し、前記第2の基体と前記複数の線状構造体とを前記第2の熱可塑性樹脂層により接着固定する工程とを有する電子機器の製造方法が提供される。   According to another aspect of the embodiment, a step of forming a first thermoplastic resin layer on the first substrate, and a plurality of carbon elements grown on a substrate different from the first substrate. A step of transferring the linear structure onto the first substrate using the thermoplastic resin layer, and peeling from the first substrate on the second substrate on which the second thermoplastic resin layer is formed. Placing the first base such that ends of the plurality of linear structures on the side in contact with the second thermoplastic resin layer; and the first base and the second base The first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer are melted by applying a heat treatment while applying a load between the first and second linear structures, and one end of the plurality of linear structures is connected to the first Contacting the first substrate with the other end of the plurality of linear structures contacting the second substrate; Solidifying the first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer, and bonding and fixing the first base and the plurality of linear structures by the first thermoplastic resin layer; There is provided a method for manufacturing an electronic device, comprising a step of bonding and fixing the second base body and the plurality of linear structures with the second thermoplastic resin layer.

開示の電子機器の製造方法によれば、第1の基体と第2の基体とを、熱伝導率の極めて高い放熱材料を介して容易に接合することができる。これにより、第1の基体と第2の基体との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができ、放熱特性の優れた信頼性の高い高性能の電子機器を提供することができる。   According to the disclosed method for manufacturing an electronic device, the first base and the second base can be easily joined via a heat dissipation material having extremely high thermal conductivity. Thereby, the contact thermal resistance between the first base and the second base can be greatly reduced, and a highly reliable high-performance electronic device having excellent heat dissipation characteristics can be provided.

図1は、第1実施形態による電子機器の構造を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the electronic apparatus according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態による電子機器の具体的な構造の一例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a specific structure of the electronic device according to the first embodiment. 図3は、第1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。FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その1)である。FIG. 4 is a perspective view (No. 1) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その2)である。FIG. 5 is a perspective view (No. 2) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その3)である。FIG. 6 is a perspective view (No. 3) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その4)である。FIG. 7 is a perspective view (No. 4) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図8は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その5)である。FIG. 8 is a perspective view (No. 5) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図9は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その6)である。FIG. 9 is a perspective view (No. 6) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図10は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その7)である。FIG. 10 is a perspective view (No. 7) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図11は、第1実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その8)である。FIG. 11 is a perspective view (No. 8) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the first embodiment. 図12は、第2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。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electronic device according to the second embodiment. 図13は、第2実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その1)である。FIG. 13 is a perspective view (No. 1) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the second embodiment. 図14は、第2実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その2)である。FIG. 14 is a perspective view (No. 2) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the second embodiment. 図15は、第2実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その3)である。FIG. 15 is a perspective view (No. 3) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the second embodiment. 図16は、第2実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その4)である。FIG. 16 is a perspective view (No. 4) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the second embodiment. 図17は、第2実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図(その5)である。FIG. 17 is a perspective view (No. 5) showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the second embodiment. 図18は、第3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。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an electronic device according to the third embodiment. 図19は、第3実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図(その1)である。FIG. 19 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the third embodiment. 図20は、第3実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 20 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the third embodiment. 図32は、第3実施形態による電子機器の製造方法を示す工程断面図(その3)である。FIG. 32 is a process cross-sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the third embodiment.

[第1実施形態]
第1実施形態による電子機器及びその製造方法について図1乃至図11を用いて説明する。
[First Embodiment]
The electronic device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1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。図2は、本実施形態による電子機器の具体的な構造の一例を示す概略断面図である。図3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4乃至図11は、本実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the electronic apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a specific structure of the electronic apparatus according to the present embodiment. FIG. 3 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the present embodiment. 4 to 11 are perspective views showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による電子機器について図1及び図2を用いて説明する。   First, the electronic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態による電子機器は、図1に示すように、基体40,42と、基体40と基体42との間に設けられたサーマルインターフェイスマテリアル(以下、「TIM」という)10とを有している。基体40,42は、一方が発熱体であり、他方が放熱体である。TIM10は、基体40と基体42との間の熱伝導性を向上するための放熱材料である。   As shown in FIG. 1, the electronic apparatus according to the present embodiment includes bases 40 and 42 and a thermal interface material (hereinafter referred to as “TIM”) 10 provided between the base 40 and the base 42. Yes. One of the base bodies 40 and 42 is a heat generator, and the other is a heat radiator. The TIM 10 is a heat dissipation material for improving the thermal conductivity between the base body 40 and the base body 42.

図1に示す電子機器の具体的な構造の一例としては、例えば図2に示す電子機器が挙げられる。   As an example of a specific structure of the electronic device illustrated in FIG. 1, for example, the electronic device illustrated in FIG.

図2に示すように、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、TIM10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。なお、図では、TIM10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。   As shown in FIG. 2, a semiconductor element 54 such as a CPU is mounted on a circuit board 50 such as a multilayer wiring board. The semiconductor element 54 is electrically connected to the circuit board 50 through protruding electrodes 52 such as solder bumps. A heat spreader 58 for diffusing heat from the semiconductor element 54 is formed on the semiconductor element 54 so as to cover the semiconductor element 54. A TIM 10 is formed between the semiconductor element 54 and the heat spreader 58. The heat spreader 58 is bonded to the circuit board 50 with an organic sealant 60, for example. In the figure, the concavity and convexity of the opposing surfaces of the semiconductor element 54 and the heat spreader 58 are emphasized to facilitate understanding of the effect of the TIM 10.

図2の電子機器では、半導体素子54が発熱体としての一方の基体に該当し、ヒートスプレッダ58が放熱体としての他方の基体に該当する。   In the electronic device of FIG. 2, the semiconductor element 54 corresponds to one base as a heat generator, and the heat spreader 58 corresponds to the other base as a heat radiator.

TIM10は、図1に示すように、複数のカーボンナノチューブ12と、カーボンナノチューブ12の間隙に充填された熱可塑性樹脂の充填層14とを有するシート状の構造体である。カーボンナノチューブ12は、シートの膜厚方向、すなわちシートの表面と交差する方向に配向している。基体40,42との関係から言えば、カーボンナノチューブ12は、基体40,42の表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の端部は、基体40,42に直に接触されている。なお、カーボンナノチューブ12の少なくとも一方の端部に、必要に応じて、充填層14の材料よりも熱伝導率の高い材料の被膜16を更に設けるようにしてもよい。   As shown in FIG. 1, the TIM 10 is a sheet-like structure having a plurality of carbon nanotubes 12 and a thermoplastic resin filling layer 14 filled in the gaps between the carbon nanotubes 12. The carbon nanotubes 12 are oriented in the thickness direction of the sheet, that is, in the direction intersecting the surface of the sheet. Speaking from the relationship with the substrates 40 and 42, the carbon nanotubes 12 are oriented in a direction intersecting the surfaces of the substrates 40 and 42. The ends of the carbon nanotubes 12 are in direct contact with the bases 40 and 42. Note that a coating 16 made of a material having a higher thermal conductivity than the material of the filling layer 14 may be further provided on at least one end portion of the carbon nanotube 12 as necessary.

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/cm以上であることが望ましい。 The carbon nanotube 12 may be either a single-walled carbon nanotube or a multi-walled carbon nanotube. The surface density of the carbon nanotubes 12 is not particularly limited, but is preferably 1 × 10 10 pieces / cm 2 or more from the viewpoint of heat dissipation and electrical conductivity.

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。本実施形態のように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、カーボンナノチューブ12は、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。   The length of the carbon nanotube 12 is determined by the application of the carbon nanotube sheet 10 and is not particularly limited, but can be preferably set to a value of about 5 μm to 500 μm. When used as a thermal interface material as in the present embodiment, the carbon nanotubes 12 are preferably at least as long as to fill the irregularities on the surface of the heat generation source and the heat dissipation component.

上述のように、カーボンナノチューブ12の両端部は、基体40,42に直に接している。これにより、基体40と基体42との間の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TIM10は、放熱材料としてのみならず、導電材料としても利用可能である。また、カーボンナノチューブ12は、シートの膜厚方向に配向しているため、軸方向に非常に高い熱伝導率及び導電率を有するというカーボンナノチューブ12の特性をいかんなく発揮し、高い熱伝導率及び導電率を得ることができる。   As described above, both ends of the carbon nanotube 12 are in direct contact with the bases 40 and 42. Thereby, the heat conduction efficiency between the base 40 and the base 42 can be greatly increased. Further, since the carbon nanotubes 12 have conductivity, the carbon nanotubes 12 can be used as a wiring body that penetrates the sheet by exposing both ends of the carbon nanotubes 12. That is, the TIM 10 according to the present embodiment can be used not only as a heat dissipation material but also as a conductive material. Further, since the carbon nanotubes 12 are oriented in the film thickness direction of the sheet, the carbon nanotubes 12 exhibit the characteristics of the carbon nanotubes 12 that have very high thermal conductivity and conductivity in the axial direction, and have high thermal conductivity and Conductivity can be obtained.

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。なお、充填層14の具体的な構成材料については、後述する製造方法の説明の中で述べる。   The filling layer 14 is formed of a thermoplastic resin. The thermoplastic resin that forms the packed layer 14 reversibly changes between a liquid and a solid depending on the temperature, is a solid at room temperature, changes to a liquid state when heated, and exhibits adhesive properties when cooled. There is no particular limitation as long as it returns to a solid while developing. In addition, about the specific constituent material of the filled layer 14, it mentions in description of the manufacturing method mentioned later.

被膜16の構成材料は、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。なお、被膜16の具体的な構成材料や膜厚については、後述する製造方法の説明の中で述べる。   The constituent material of the coating film 16 is not particularly limited as long as it has a higher thermal conductivity than the constituent material of the filling layer 14. The specific constituent material and film thickness of the coating film 16 will be described in the description of the manufacturing method described later.

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12の基体40,42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と基体40,42との間の接触熱抵抗が低減され、TIM10の熱伝導性を高めることができる。TIM10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。   By providing the coating film 16 with high thermal conductivity, the contact area of the carbon nanotubes 12 with respect to the bases 40 and 42 can be increased as compared with the case where the coating film 16 is not provided. Thereby, the contact thermal resistance between the carbon nanotube 12 and the base | substrates 40 and 42 is reduced, and the thermal conductivity of TIM10 can be improved. When TIM 10 is also used as a conductive sheet, the conductivity can be increased.

なお、図1の例では、カーボンナノチューブ12の基体42側の端部に被膜16を設けた場合を示したが、カーボンナノチューブ12の基体40側の端部にも被膜を設けるようにしてもよい。カーボンナノチューブ12の基体40側の端部のみに被膜を形成するようにしてもよい。   In the example of FIG. 1, the coating 16 is provided at the end of the carbon nanotube 12 on the base 42 side. However, the coating may also be provided at the end of the carbon nanotube 12 on the base 40 side. . A film may be formed only on the end of the carbon nanotube 12 on the substrate 40 side.

次に、本実施形態による電子機器の製造方法について図3乃至図11を用いて説明する。   Next, the method for manufacturing the electronic apparatus according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

まず、カーボンナノチューブ12を成長するための土台として用いる基板30を用意する。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。   First, a substrate 30 used as a base for growing the carbon nanotubes 12 is prepared. As the substrate 30, a semiconductor substrate such as a silicon substrate, an insulating substrate such as an alumina (sapphire) substrate, an MgO substrate, or a glass substrate, a metal substrate, or the like can be used. In addition, a thin film may be formed on these substrates. For example, a silicon substrate having a silicon oxide film with a thickness of about 300 nm can be used.

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。或いは、少なくともカーボンナノチューブ12に接する部分が、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基板30を用いてもよい。   The substrate 30 is peeled off after the growth of the carbon nanotubes 12. For this purpose, it is desirable that the substrate 30 does not deteriorate at the growth temperature of the carbon nanotubes 12. Further, it is desirable that at least the surface in contact with the carbon nanotube 12 is formed of a material that can be easily peeled off from the carbon nanotube 12. Alternatively, a substrate 30 in which at least a portion in contact with the carbon nanotubes 12 is formed of a material that can be selectively etched with respect to the carbon nanotubes 12 may be used.

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3(a))。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。   Next, an Fe (iron) film of, eg, a 2.5 nm-thickness is formed on the substrate 30 by, eg, sputtering, to form an Fe catalytic metal film 32 (FIG. 3A). The catalytic metal film 32 is not necessarily formed on the entire surface of the substrate 30, and may be selectively formed on a predetermined region of the substrate 30 using, for example, a lift-off method.

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。   As the catalyst metal, in addition to Fe, Co (cobalt), Ni (nickel), Au (gold), Ag (silver), Pt (platinum), or an alloy containing at least one of these materials may be used. In addition to the metal film, metal fine particles prepared by controlling the size in advance using a differential mobility analyzer (DMA) or the like may be used as the catalyst. In this case, the metal species may be the same as in the case of the thin film.

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(チタンシリサイド)、Al(アルミニウム)、Al(酸化アルミニウム)、TiO(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。 In addition, as a base film of these catalyst metals, Mo (molybdenum), Ti (titanium), Hf (hafnium), Zr (zirconium), Nb (niobium), V (vanadium), TaN (tantalum nitride), TiSi x (titanium) Silicide), Al (aluminum), Al 2 O 3 (aluminum oxide), TiO x (titanium oxide), Ta (tantalum), W (tungsten), Cu (copper), Au (gold), Pt (platinum), Pd A film made of (palladium), TiN (titanium nitride), or an alloy containing at least one of these materials may be formed. For example, a stacked structure of Fe (2.5 nm) / Al (10 nm), a stacked structure of Co (2.6 nm) / TiN (5 nm), and the like can be applied. When metal fine particles are used, for example, a laminated structure such as Co (average diameter: 3.8 nm) / TiN (5 nm) can be applied.

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20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80μm(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。   Next, the carbon nanotubes 12 are grown on the substrate 30 by, for example, hot filament CVD using the catalytic metal film 32 as a catalyst. The growth conditions of the carbon nanotubes 12 are, for example, a mixed gas of acetylene and argon (partial pressure ratio 1: 9) as a source gas, a total gas pressure in the film forming chamber of 1 kPa, a hot filament temperature of 1000 ° C., and a growth time of 20 Minutes. Thereby, it is possible to grow multi-walled carbon nanotubes having a number of layers of 3 to 6 (average of about 4 layers), a diameter of 4 nm to 8 nm (average of 6 nm), and a length of 80 μm (growth rate: 4 μm / min). . The carbon nanotubes may be formed by other film forming methods such as a thermal CVD method and a remote plasma CVD method. The growing carbon nanotube may be a single-walled carbon nanotube. Moreover, as a carbon raw material, you may use hydrocarbons, such as methane and ethylene other than acetylene, alcohols, such as ethanol and methanol.

カーボンナノチューブ12の長さは、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。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。   The length of the carbon nanotube 12 is not particularly limited, but can preferably be set to a value of about 5 μm to 500 μm. When used as a thermal interface material, it is desirable that the length is at least as long as the unevenness on the surface of the heat source and the heat dissipation component is filled.

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3(b))。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/cm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。 Thus, a plurality of carbon nanotubes 12 oriented in the normal direction of the substrate 30 (vertical orientation) are formed on the substrate 30 (FIG. 3B). In the carbon nanotubes 12 formed under the above growth conditions, the surface density of the carbon nanotubes 12 was about 1 × 10 11 pieces / cm 2 . This corresponds to the carbon nanotubes 12 being formed on a region of approximately 10% of the surface area of the substrate 30.

なお、図3(b)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4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。   In FIG. 3B, the carbon nanotubes 12 are drawn in a simple cylindrical shape for simplification of the drawing. However, the carbon nanotubes 12 are not necessarily in a complete cylindrical shape due to growth variations in the initial stage of growth. The carbon nanotubes 12 are generally oriented in the film thickness direction of the sheet. For example, as shown in FIG. 4, the upper ends of the carbon nanotubes 12 are inclined with respect to the normal direction of the substrate 30. The length of the carbon nanotube 12 may vary.

次いで、必要に応じて、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3(c))。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。   Next, if necessary, Au (gold) with a film thickness of about 300 nm is deposited on the carbon nanotubes 12 by, for example, vapor deposition to form an Au coating 16 (FIG. 3C). The coating film 16 may be formed using another film forming method (for example, a sputtering method or the like) as long as it does not damage the carbon nanotubes 12.

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。TIM10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。   The material for forming the coating film 16 is not particularly limited as long as it has a higher thermal conductivity than the constituent material of the filling layer 14. When the TIM 10 is also used for electrical conduction, a conductive material such as a metal or an alloy can be applied. As a constituent material of the coating 16, for example, copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), or the like can be used. Moreover, the coating film 16 does not need to have a single layer structure, and may have a laminated structure of two layers or three or more layers such as a laminated structure of titanium (Ti) and gold (Au).

被膜16は、成長初期段階では、例えば図5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ようになる。これにより、被膜16は、例えば図6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がシートの表面に平行な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。   In the initial stage of growth, the film 16 is formed so as to cover the tip portions of the carbon nanotubes 12, for example, as shown in FIG. 5. As the growth film thickness increases, the coatings 16 formed on the tip portions of the adjacent carbon nanotubes 12 are connected to each other. Thereby, the coating film 16 is formed so as to bundle the tip portions of the plurality of carbon nanotubes 12 as shown in FIG. 6, for example. When the growth film thickness of the coating film 16 is further increased, the coating film 16 is completely connected in a two-dimensional direction parallel to the surface of the sheet, and becomes a complete film with no gap.

被膜16の膜厚は、充填層14を形成する際の充填材(熱可塑性樹脂)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。   The film thickness of the coating 16 is preferably set as appropriate according to the diameter and surface density of the carbon nanotubes 12 in consideration of the permeability of the filler (thermoplastic resin) when forming the filler layer 14.

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充填材の浸透性が低下するため、被膜16の上限膜厚は、充填材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。 For example, when the diameter of the carbon nanotube 12 is 10 nm and the surface density is 1 × 10 11 cm −2 , the gap between the adjacent carbon nanotubes 12 is approximately 50 nm. In this case, in order for the adjacent carbon nanotubes 12 to be connected by the coating film 16, it is desirable to form the coating film 16 having a thickness of at least half of the gap, that is, a thickness of about 25 nm or more. Further, if the coating film 16 is made too thick, the coating film 16 becomes a complete film without a gap, and the permeability of the filler is lowered. Therefore, the upper limit film thickness of the coating 16 is preferably set from the viewpoint of the permeability of the filler. . From these viewpoints, it is desirable that the film thickness of the coating film 16 is set to about 25 nm to 1000 nm in the carbon nanotube 12 under the above conditions.

なお、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6参照)。これにより、後工程で熱可塑性樹脂層44をカーボンナノチューブ12間に浸透させ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。また、横方向への熱の伝導も可能となる。   Note that the coating film 16 does not necessarily have a film thickness sufficient to connect adjacent carbon nanotubes 12 to each other, but this has an effect of bundling a plurality of carbon nanotubes 12 by the coating film 16 (FIG. 6). reference). Thereby, when making the thermoplastic resin layer 44 permeate | transmit between the carbon nanotubes 12 at a post process, it can suppress that the carbon nanotubes 12 dissociate. Also, heat conduction in the lateral direction is possible.

次いで、基体40,42の一方の表面上に、充填層14となる熱可塑性樹脂材料を塗布し、熱可塑性樹脂層44を形成する。ここでは、基体42の表面に熱可塑性樹脂層44を形成するものとする。熱可塑性樹脂層44の熱可塑性樹脂は、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。熱可塑性樹脂は、後述するリフローの際のカーボンナノチューブ12の頭出しの容易性の観点からは、融解時の粘度が低い材料ほど好ましい。   Next, a thermoplastic resin material to be the filling layer 14 is applied on one surface of the bases 40 and 42 to form the thermoplastic resin layer 44. Here, the thermoplastic resin layer 44 is formed on the surface of the base 42. The thermoplastic resin of the thermoplastic resin layer 44 reversibly changes between a liquid and a solid depending on the temperature, is a solid at room temperature, changes to a liquid state when heated, and has an adhesive property when cooled. There is no particular limitation as long as it returns to a solid while developing. From the viewpoint of easy cueing of the carbon nanotubes 12 during reflow, which will be described later, a thermoplastic resin having a lower viscosity at the time of melting is more preferable.

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」(融解温度:135℃〜145℃、融解時粘度:5.5Pa・s〜8.5Pa・s(225℃))等が挙げられる。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。また、低粘度の熱可塑性樹脂としては、日信化学工業株式会社製の「BW100」(融解時粘度:75mPa・s(150℃))等が挙げられる。   As a thermoplastic resin, the hot-melt resin shown below is mentioned, for example. As the polyamide-based hot melt resin, for example, “Micromelt 6239” manufactured by Henkel Japan Co., Ltd. (melting temperature: 135 ° C. to 145 ° C., melting viscosity: 5.5 Pa · s to 8.5 Pa · s (225 ° C.)), etc. Is mentioned. Examples of the polyester hot melt resin include “DH598B” (softening point temperature: 133 ° C.) manufactured by Nogawa Chemical Co., Ltd. Examples of the polyurethane hot melt resin include “DH722B” manufactured by Nogawa Chemical Co., Ltd. Examples of the polyolefin-based hot melt resin include “EP-90” (softening point temperature: 148 ° C.) manufactured by Matsumura Oil Co., Ltd. Examples of the ethylene copolymer hot melt resin include “DA574B” (softening point temperature: 105 ° C.) manufactured by Nogawa Chemical Co., Ltd. Examples of the SBR hot melt resin include “M-6250” (softening point temperature: 125 ° C.) manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd. Examples of the EVA hot melt resin include “3747” (softening point temperature: 104 ° C.) manufactured by Sumitomo 3M Limited. Examples of the butyl rubber hot melt resin include “M-6158” manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd. Examples of the low-viscosity thermoplastic resin include “BW100” (viscosity at melting: 75 mPa · s (150 ° C.)) manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.

充填層14を形成する熱可塑性樹脂は、TIM10の用途に応じて、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、TIM10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。TIM10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、熱可塑性樹脂のリフローについては、後述する。   The thermoplastic resin forming the filling layer 14 can be selected based on the melting temperature of the thermoplastic resin according to the use of the TIM 10. The lower limit of the melting temperature of the thermoplastic resin is desirably higher than the upper limit of the heat generation temperature during operation. This is because if the thermoplastic resin is dissolved during operation, the TIM 10 may be deformed and the carbon nanotubes 12 may lose the orientation. The upper limit value of the melting temperature of the thermoplastic resin is preferably lower than the lower limit value of the heat resistance temperature of the heating element and the heat dissipation element. The TIM 10 is desirably reflowed after being brought into contact with the heat radiating body and the heat generating body. However, if the melting temperature of the thermoplastic resin is higher than the heat resistant temperature, the TIM 10 performs reflow without damaging the heat generating body and / or the heat radiating body. This is because it becomes difficult. The reflow of the thermoplastic resin will be described later.

例えば、TIM10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。   For example, when the TIM 10 is used for heat dissipation of an electronic device such as a CPU, the upper limit of the heat generation temperature when the CPU is operating is about 125 ° C., and the melting temperature is about 250 ° C. A thermoplastic resin of about 125 ° C to 250 ° C is suitable. For example, when used for an application such as an exhaust system of an automobile engine, a thermoplastic resin having a melting temperature of about 600 ° C. to 900 ° C. is preferable in view of the fact that the heat generation temperature is about 500 ° C. to 800 ° C. depending on the part.

また、熱可塑性樹脂には、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、TIM10の全体としての熱伝導率を向上することができる。また、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、シート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。   Moreover, you may disperse and mix an additive with a thermoplastic resin as needed. As the additive, for example, a substance having high thermal conductivity or a substance having high conductivity can be considered. By dispersing and mixing an additive having high thermal conductivity in the filled layer 14 portion, the thermal conductivity of the filled layer 14 portion can be improved, and the overall thermal conductivity of the TIM 10 can be improved. Moreover, when using as an electroconductive sheet, an additive with high electroconductivity is disperse-mixed in the filling layer 14 part. Thereby, the electrical conductivity of the filling layer 14 part can be improved, and the electrical conductivity as the whole sheet | seat can be improved. As the material having high thermal conductivity, carbon nanotube, metal material, aluminum nitride, silica, alumina, graphite, fullerene, or the like can be used. As the highly conductive material, carbon nanotubes, metal materials, and the like can be applied.

ここでは、一例として、ヘンケルジャパン株式会社製の「Micromelt6239」により、厚さ100μmの熱可塑性樹脂層44を形成した場合について説明する。   Here, as an example, a case where a thermoplastic resin layer 44 having a thickness of 100 μm is formed using “Micromelt 6239” manufactured by Henkel Japan KK will be described.

熱可塑性樹脂層44の膜厚は、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。   The film thickness of the thermoplastic resin layer 44 is preferably about the same as the length of the carbon nanotube 12, for example, about 5 μm to 500 μm.

次いで、基板30に成長したカーボンナノチューブ12上に、熱可塑性樹脂層44とカーボンナノチューブ12とが対向するように、熱可塑性樹脂層44を形成した基体42を載置する(図7)。   Next, the base 42 on which the thermoplastic resin layer 44 is formed is placed on the carbon nanotubes 12 grown on the substrate 30 so that the thermoplastic resin layer 44 and the carbon nanotubes 12 face each other (FIG. 7).

次いで、基板30上に基体42を載置した状態で、例えば195℃の温度で加熱する。これにより、熱可塑性樹脂層44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、熱可塑性樹脂層44を、基板30の表面に達しない程度まで浸透させる(図8)。   Next, heating is performed at a temperature of, for example, 195 ° C. with the base 42 placed on the substrate 30. Thereby, the thermoplastic resin of the thermoplastic resin layer 44 is dissolved and gradually penetrates into the gaps between the carbon nanotubes 12. In this way, the thermoplastic resin layer 44 is permeated to the extent that it does not reach the surface of the substrate 30 (FIG. 8).

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層44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80μm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、熱可塑性樹脂層44が基板30に達しない程度まで浸透させることができる。   The thickness of the thermoplastic resin layer 44 penetrating into the gaps between the carbon nanotubes 12 can be controlled by the heat treatment time. For example, the carbon nanotubes 12 having a length of 80 μm grown under the above conditions can be permeated to such an extent that the thermoplastic resin layer 44 does not reach the substrate 30 by performing a heat treatment at 195 ° C. for 1 minute.

加熱時間は、熱可塑性樹脂層44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、熱可塑性樹脂層の膜厚等に応じて適宜設定することが望ましい。   The heating time depends on the length of the carbon nanotubes 12, the viscosity when the thermoplastic resin is melted, the thickness of the thermoplastic resin layer, etc. so that the thermoplastic resin layer 44 penetrates to the extent that it does not reach the surface of the substrate 30. It is desirable to set as appropriate.

なお、カーボンナノチューブ12の間隙に熱可塑性樹脂層44を浸透させるのは、カーボンナノチューブ12を基板30から剥離して基体42に転写する際に、カーボンナノチューブ12を熱可塑性樹脂層44によって保持するためである。また、熱可塑性樹脂層44が基板30に達しない程度まで浸透させるのは、カーボンナノチューブ12を基板30から剥離するのを容易にするためである。熱可塑性樹脂層44の浸透量は、これらを考慮したうえで適宜設定することが望ましい。   The reason why the thermoplastic resin layer 44 penetrates into the gap between the carbon nanotubes 12 is to hold the carbon nanotubes 12 by the thermoplastic resin layer 44 when the carbon nanotubes 12 are peeled off from the substrate 30 and transferred to the base 42. It is. The reason why the thermoplastic resin layer 44 penetrates to the extent that it does not reach the substrate 30 is to make it easy to peel the carbon nanotubes 12 from the substrate 30. It is desirable that the penetration amount of the thermoplastic resin layer 44 is appropriately set in consideration of these.

次いで、カーボンナノチューブ12の所定の位置まで熱可塑性樹脂層44を浸透させた後、室温まで冷却し、熱可塑性樹脂層44を固化する。   Next, the thermoplastic resin layer 44 is infiltrated to a predetermined position of the carbon nanotube 12, and then cooled to room temperature to solidify the thermoplastic resin layer 44.

次いで、カーボンナノチューブ12及び熱可塑性樹脂層44を、基体42とともに基板30から剥離する。この際、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を基板30から容易に剥離することができる。こうして、カーボンナノチューブ12を、基体42側に転写する(図9)。   Next, the carbon nanotubes 12 and the thermoplastic resin layer 44 are peeled from the substrate 30 together with the base 42. At this time, since the bonding between the carbon nanotubes 12 and the substrate 30 is weak, the carbon nanotubes 12 can be easily separated from the substrate 30. In this way, the carbon nanotubes 12 are transferred to the base 42 side (FIG. 9).

次いで、必要に応じて、基板30から剥離した側のカーボンナノチューブ12の端面上に、被膜16の形成方法と同様にして、被膜(図示せず)を形成する。   Next, if necessary, a film (not shown) is formed on the end surface of the carbon nanotube 12 on the side peeled from the substrate 30 in the same manner as the method for forming the film 16.

次いで、基体40上に、基体40とカーボンナノチューブ12とが対向するように、カーボンナノチューブ12を転写した基体42を載置する(図10)。   Next, the base 42 onto which the carbon nanotubes 12 are transferred is placed on the base 40 so that the base 40 and the carbon nanotubes 12 face each other (FIG. 10).

次いで、基体40と基体42との間に荷重をかけた状態で熱処理を行い、熱可塑性樹脂層44をリフローする。熱可塑性樹脂層44として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、例えば、荷重0.25MPaを加えた状態で、195℃、10分間の熱処理を行う。基体40と基体42との間に印加する荷重は、熱可塑性樹脂層44が、基体40及び基体42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、基体40と基体42との界面に介在する熱可塑性樹脂層44が融解して移動し、カーボンナノチューブ12の端部が基体40及び基体42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。   Next, heat treatment is performed in a state where a load is applied between the base body 40 and the base body 42, and the thermoplastic resin layer 44 is reflowed. When “Micromelt 6239” manufactured by Henkel Japan Co., Ltd. is used as the thermoplastic resin layer 44, for example, heat treatment is performed at 195 ° C. for 10 minutes with a load of 0.25 MPa. The load applied between the base body 40 and the base body 42 is a load range in which the thermoplastic resin layer 44 is deformed along the irregularities present on the surfaces of the base body 40 and the base body 42 to form a sufficient contact state. Good. The temperature and time of the heat treatment are such that the thermoplastic resin layer 44 interposed at the interface between the base 40 and the base 42 melts and moves, and the ends of the carbon nanotubes 12 are in direct contact with the base 40 and the base 42. What is necessary is just to select the range which becomes a surface state.

この熱処理により熱可塑性樹脂層44が液状融解し、基体40及び基体42の表面凹凸に沿って熱可塑性樹脂層44が変形する。また、カーボンナノチューブ12は、熱可塑性樹脂層44による拘束がゆるみ、その端部は基体40及び基体42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、基体40及び基体42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、基体40及び基体42に直に接するカーボンナノチューブ12が増加し、基体40と基体42との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。   By this heat treatment, the thermoplastic resin layer 44 is melted in liquid form, and the thermoplastic resin layer 44 is deformed along the surface irregularities of the base body 40 and the base body 42. Further, the carbon nanotube 12 is loosely restrained by the thermoplastic resin layer 44, and its end portion comes into direct contact with the base body 40 and the base body 42. At this time, since the carbon nanotube 12 is a flexible and flexible material, it can bend following the uneven shape of the base body 40 and the base body 42. Thereby, the carbon nanotubes 12 that are in direct contact with the base body 40 and the base body 42 are increased, and the contact thermal resistance between the base body 40 and the base body 42 can be greatly reduced.

カーボンナノチューブ12を基体40及び基体42に直に接しやすくするためには、熱可塑性樹脂層44の熱可塑性樹脂材料として、融解時の粘度がより低い熱可塑性樹脂材料を用いることが望ましい。低粘度の熱可塑性樹脂材料を用いることによりカーボンナノチューブ12の頭出しが容易となり、基体40及び基体42に対する接触面積を増加することができる。本実施形態による電子機器の製造方法では、予め基体42上に熱可塑性樹脂層44を形成しておき、この熱可塑性樹脂層44内にカーボンナノチューブ12を埋め込むため、カーボンナノチューブシートとして予めシート化しておく必要はない。このため、低粘度の熱可塑性樹脂材料を用いることによるシート化の困難性やハンドリング性の低下を生じることはない。   In order to facilitate the direct contact of the carbon nanotubes 12 with the base body 40 and the base body 42, it is desirable to use a thermoplastic resin material having a lower viscosity at the time of melting as the thermoplastic resin material of the thermoplastic resin layer 44. By using a low-viscosity thermoplastic resin material, cueing of the carbon nanotubes 12 can be facilitated, and the contact area with the base 40 and the base 42 can be increased. In the electronic device manufacturing method according to the present embodiment, the thermoplastic resin layer 44 is formed on the base 42 in advance, and the carbon nanotubes 12 are embedded in the thermoplastic resin layer 44. There is no need to keep it. For this reason, the difficulty of forming into a sheet and the handling property fall by using a low-viscosity thermoplastic resin material do not arise.

次いで、室温まで冷却し、融解した熱可塑性樹脂層44の熱可塑性樹脂材料を固化することにより、充填層14を形成する。これにより、基体40と基体42との間には、カーボンナノチューブ12と充填層14とを有するTIM10が形成される(図11)。充填層14の熱可塑性樹脂は固化する際に接着性を発現し、基体40と基体42とを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、TIM10と基体40及び基体42との間の低い接触熱抵抗を維持することができる。   Next, the filling layer 14 is formed by cooling to room temperature and solidifying the melted thermoplastic resin material of the thermoplastic resin layer 44. Thereby, the TIM 10 having the carbon nanotubes 12 and the filling layer 14 is formed between the base 40 and the base 42 (FIG. 11). The thermoplastic resin of the filling layer 14 exhibits adhesiveness when solidified, and the base 40 and the base 42 can be bonded and fixed. Thereby, even after cooling to room temperature, the low contact thermal resistance between the TIM 10 and the substrate 40 and the substrate 42 can be maintained.

こうして、基体40と基体42とがTIM10を介して接合された本実施形態の電子機器を完成する。   In this way, the electronic apparatus of the present embodiment in which the base body 40 and the base body 42 are joined via the TIM 10 is completed.

このように、本実施形態によれば、発熱体としての基体と放熱体としての基体とを、熱伝導率の極めて高いサーマルインターフェイスマテリアルを介して容易に接合することができる。これにより、放熱体と発熱体との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができ、放熱特性の優れた信頼性の高い高性能の電子機器を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the base body as the heating element and the base body as the heat dissipation body can be easily joined via the thermal interface material having extremely high thermal conductivity. Thereby, the contact thermal resistance between a heat radiator and a heat generating body can be reduced significantly, and a highly reliable high-performance electronic device having excellent heat radiation characteristics can be provided.

[第2実施形態]
第2実施形態による電子機器及びその製造方法について図12乃至図17を用いて説明する。図1乃至図11に示す第1実施形態による電子機器及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
[Second Embodiment]
The electronic device and the manufacturing method thereof according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those in the electronic apparatus and the manufacturing method thereof according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 11 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図12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13乃至図17は、本実施形態による電子機器の製造方法を示す斜視図である。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electronic apparatus according to the present embodiment. 13 to 17 are perspective views showing the method for manufacturing the electronic apparatus according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による電子機器について図12を用いて説明する。   First, the electronic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態による電子機器は、第1実施形態による電子機器と同様に、基体40,42と、基体40と基体42との間に設けられたTIM10とを有している。基体40,42は、一方が発熱体であり、他方が放熱体である。   Similar to the electronic device according to the first embodiment, the electronic device according to the present embodiment includes the bases 40 and 42 and the TIM 10 provided between the base 40 and the base 42. One of the base bodies 40 and 42 is a heat generator, and the other is a heat radiator.

TIM10は、複数のカーボンナノチューブ12と、カーボンナノチューブ12の一方の端部側に配置された熱可塑性樹脂の充填層14aと、カーボンナノチューブ12の他方の端部側に配置された熱可塑性樹脂の充填層14bとを有するシート状の構造体である。   The TIM 10 includes a plurality of carbon nanotubes 12, a thermoplastic resin filling layer 14 a disposed on one end side of the carbon nanotubes 12, and a thermoplastic resin filling disposed on the other end side of the carbon nanotubes 12. It is a sheet-like structure having the layer 14b.

カーボンナノチューブ12は、シートの膜厚方向、すなわちシートの表面と交差する方向に配向している。基体40,42との関係から言えば、カーボンナノチューブ12は、基体40,42の表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の端部は、基体40,42に直に接触されている。なお、カーボンナノチューブ12の少なくとも一方の端部に、必要に応じて、充填層14a,14bの材料よりも熱伝導率の高い材料の被膜16を更に設けるようにしてもよい。   The carbon nanotubes 12 are oriented in the thickness direction of the sheet, that is, in the direction intersecting the surface of the sheet. Speaking from the relationship with the substrates 40 and 42, the carbon nanotubes 12 are oriented in a direction intersecting the surfaces of the substrates 40 and 42. The ends of the carbon nanotubes 12 are in direct contact with the bases 40 and 42. Note that a coating 16 made of a material having a higher thermal conductivity than the material of the filling layers 14a and 14b may be further provided on at least one end of the carbon nanotube 12 as necessary.

カーボンナノチューブ12の一方の端部側に配置された充填層14aは、基体42に接しており、カーボンナノチューブ12と基体42とを接着している。また、カーボンナノチューブ12の他方の端部側に配置された充填層14bは、基体40に接しており、カーボンナノチューブ12と基体40とを接着している。これにより、基体40と基体42とは、TIM10によって接着されている。   The filling layer 14 a disposed on one end side of the carbon nanotube 12 is in contact with the base 42 and bonds the carbon nanotube 12 and the base 42. Further, the filling layer 14 b disposed on the other end side of the carbon nanotube 12 is in contact with the base 40, and bonds the carbon nanotube 12 and the base 40. Thereby, the base body 40 and the base body 42 are bonded by the TIM 10.

第1実施形態による電子機器では、基体40,42の間の空間を充填するように充填層14を形成したが、充填層14は、必ずしも基体40,42との間の空間を完全に充填する必要はない。充填層14は、本実施形態による電子機器のTIM10のように、少なくとも、基体40に接する部分と、基体42に接する部分に形成されていればよい。   In the electronic apparatus according to the first embodiment, the filling layer 14 is formed so as to fill the space between the bases 40 and 42, but the filling layer 14 does not necessarily completely fill the space between the bases 40 and 42. There is no need. The filling layer 14 may be formed at least in a portion in contact with the base 40 and a portion in contact with the base 42 as in the TIM 10 of the electronic apparatus according to the present embodiment.

次に、本実施形態による電子機器の製造方法について図13乃至図17を用いて説明する。   Next, the method for manufacturing the electronic apparatus according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

まず、第1実施形態と同様にして、基板30上に、カーボンナノチューブ12及び被膜16を形成する。   First, the carbon nanotubes 12 and the coating film 16 are formed on the substrate 30 as in the first embodiment.

次いで、基体40の表面上に、充填層14aとなる熱可塑性樹脂材料を塗布し、熱可塑性樹脂層44aを形成する。熱可塑性樹脂材料としては、第1実施形態の充填層14と同様の樹脂材料を適用することができる。   Next, a thermoplastic resin material to be the filling layer 14a is applied on the surface of the base body 40 to form a thermoplastic resin layer 44a. As the thermoplastic resin material, the same resin material as that of the filling layer 14 of the first embodiment can be applied.

熱可塑性樹脂層44aの膜厚は、少なくとも、カーボンナノチューブ12を基板30から剥離する際にカーボンナノチューブ12を基体42に固定するに十分な膜厚とする。カーボンナノチューブ12を基体42に固定する観点からは、例えば1μm程度以上の膜厚の熱可塑性樹脂層44aを形成することが望ましい。   The film thickness of the thermoplastic resin layer 44 a is set to a film thickness that is at least sufficient to fix the carbon nanotubes 12 to the base 42 when the carbon nanotubes 12 are peeled from the substrate 30. From the viewpoint of fixing the carbon nanotubes 12 to the base 42, it is desirable to form a thermoplastic resin layer 44a having a thickness of, for example, about 1 μm or more.

熱可塑性樹脂層44aの膜厚の上限は、基体40と基体42とを接合した際に余分な熱可塑性樹脂材料が多量に染み出すことのないように、適宜設定することが望ましい。例えば、後工程で基体40上に形成する熱可塑性樹脂層44bの膜厚との合計の膜厚が、カーボンナノチューブ12の長さと同程度、例えば5μm〜500μm程度となるように設定することが好適である。   The upper limit of the film thickness of the thermoplastic resin layer 44a is desirably set as appropriate so that excessive thermoplastic resin material does not bleed out when the base 40 and the base 42 are joined. For example, it is preferable that the total film thickness of the thermoplastic resin layer 44b formed on the substrate 40 in the subsequent process is set to be approximately the same as the length of the carbon nanotubes 12, for example, approximately 5 μm to 500 μm. It is.

次いで、基板30に成長したカーボンナノチューブ12上に、熱可塑性樹脂層44aとカーボンナノチューブ12とが対向するように、熱可塑性樹脂層44aを形成した基体42を載置する(図13)。   Next, the base body 42 on which the thermoplastic resin layer 44a is formed is placed on the carbon nanotubes 12 grown on the substrate 30 so that the thermoplastic resin layer 44a and the carbon nanotubes 12 face each other (FIG. 13).

次いで、基板30上に基体42を載置した状態で、例えば195℃の温度で加熱する。これにより、熱可塑性樹脂層44aの熱可塑性樹脂を溶解し、カーボンナノチューブ12の間隙に浸透させる。   Next, heating is performed at a temperature of, for example, 195 ° C. with the base 42 placed on the substrate 30. Thereby, the thermoplastic resin of the thermoplastic resin layer 44 a is dissolved and penetrated into the gaps of the carbon nanotubes 12.

次いで、カーボンナノチューブ12間に熱可塑性樹脂層44を浸透させた後、室温まで冷却し、熱可塑性樹脂層44aを固化する(図14)。これにより、カーボンナノチューブ12が熱可塑性樹脂層44aによって基体42に固定される。   Next, after the thermoplastic resin layer 44 is infiltrated between the carbon nanotubes 12, it is cooled to room temperature to solidify the thermoplastic resin layer 44a (FIG. 14). Thereby, the carbon nanotube 12 is fixed to the base body 42 by the thermoplastic resin layer 44a.

次いで、カーボンナノチューブ12及び熱可塑性樹脂層44aを、基体42とともに基板30から剥離する。この際、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を基板30から容易に剥離することができる。こうして、カーボンナノチューブ12を、基体42側に転写する(図15)。   Next, the carbon nanotubes 12 and the thermoplastic resin layer 44 a are peeled from the substrate 30 together with the base body 42. At this time, since the bonding between the carbon nanotubes 12 and the substrate 30 is weak, the carbon nanotubes 12 can be easily separated from the substrate 30. In this way, the carbon nanotubes 12 are transferred to the base 42 side (FIG. 15).

次いで、必要に応じて、基板30から剥離した側のカーボンナノチューブ12の端面上に、被膜16の形成方法と同様にして、被膜(図示せず)を形成する。   Next, if necessary, a film (not shown) is formed on the end surface of the carbon nanotube 12 on the side peeled from the substrate 30 in the same manner as the method for forming the film 16.

次いで、基体40上に、充填層14bとなる熱可塑性樹脂材料を塗布し、熱可塑性樹脂層44bを形成する。なお、熱可塑性樹脂材料としては、第1実施形態の充填層14と同様の樹脂材料を適用することができる。   Next, a thermoplastic resin material to be the filling layer 14b is applied on the base body 40 to form a thermoplastic resin layer 44b. In addition, as a thermoplastic resin material, the resin material similar to the filling layer 14 of 1st Embodiment is applicable.

熱可塑性樹脂層44bの膜厚は、少なくとも、カーボンナノチューブ12を基体40上に固定するに十分な膜厚とする。カーボンナノチューブ12を基体40に固定する観点からは、例えば1μm程度以上の膜厚の熱可塑性樹脂層44bを形成することが望ましい。   The film thickness of the thermoplastic resin layer 44 b is at least sufficient to fix the carbon nanotubes 12 on the substrate 40. From the viewpoint of fixing the carbon nanotubes 12 to the substrate 40, it is desirable to form the thermoplastic resin layer 44b having a thickness of, for example, about 1 μm or more.

熱可塑性樹脂層44bの膜厚の上限は、基体40と基体42とを接合した際に余分な熱可塑性樹脂材料が多量に染み出すことのないように、適宜設定することが望ましい。例えば、前述のように、熱可塑性樹脂層44aの膜厚との合計の膜厚が、カーボンナノチューブ12の長さと同程度、例えば5μm〜500μm程度となるように設定することが好適である。   The upper limit of the film thickness of the thermoplastic resin layer 44b is desirably set as appropriate so that a large amount of excess thermoplastic resin material does not ooze out when the substrate 40 and the substrate 42 are joined. For example, as described above, it is preferable that the total film thickness including the thermoplastic resin layer 44a is set to be approximately the same as the length of the carbon nanotubes 12, for example, approximately 5 μm to 500 μm.

次いで、基体40上に、熱可塑性樹脂層44bとカーボンナノチューブ12とが対向するように、カーボンナノチューブ12を転写した基体42を載置する(図16)。   Next, the base 42 onto which the carbon nanotubes 12 are transferred is placed on the base 40 so that the thermoplastic resin layer 44b and the carbon nanotubes 12 face each other (FIG. 16).

次いで、基体40と基体42との間に荷重をかけた状態で熱処理を行い、熱可塑性樹脂層44a,44bをリフローする。熱可塑性樹脂層44a,44bとして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、例えば、荷重0.25MPaを加えた状態で、195℃、10分間の熱処理を行う。このときの荷重は、熱可塑性樹脂層44a,44bが、基体40及び基体42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、基体40と基体42との界面に介在する熱可塑性樹脂層44が融解して移動し、カーボンナノチューブ12の端部が基体40及び基体42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。   Next, heat treatment is performed with a load applied between the base body 40 and the base body 42, and the thermoplastic resin layers 44a and 44b are reflowed. When “Micromelt 6239” manufactured by Henkel Japan Co., Ltd. is used as the thermoplastic resin layers 44a and 44b, for example, heat treatment is performed at 195 ° C. for 10 minutes with a load of 0.25 MPa. The load at this time may be a load range in which the thermoplastic resin layers 44a and 44b are deformed along the unevenness present on the surfaces of the base body 40 and the base body 42 to form a sufficient contact state. The temperature and time of the heat treatment are such that the thermoplastic resin layer 44 interposed at the interface between the base 40 and the base 42 melts and moves, and the ends of the carbon nanotubes 12 are in direct contact with the base 40 and the base 42. What is necessary is just to select the range which becomes a surface state.

この熱処理により熱可塑性樹脂層44a,44bは、液状融解する。これに伴い、カーボンナノチューブ12の基体40側の端部間に熱可塑性樹脂層44bが浸透し、カーボンナノチューブ12の当該端部は基体40に直に接するようになる。また、カーボンナノチューブ12の基体42側の端部では熱可塑性樹脂層44aによる拘束がゆるみ、当該端部は基体42に直に接するようになる。更には、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、基体40及び基体42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、基体40及び基体42に直に接するカーボンナノチューブ12が増加し、基体40と基体42との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。融解時の粘度がより低い熱可塑性樹脂を用いると更に効果が大きい。   By this heat treatment, the thermoplastic resin layers 44a and 44b are melted in a liquid state. Along with this, the thermoplastic resin layer 44b penetrates between the end portions of the carbon nanotubes 12 on the base 40 side, and the end portions of the carbon nanotubes 12 come into direct contact with the base body 40. In addition, the restraint by the thermoplastic resin layer 44a is loosened at the end of the carbon nanotube 12 on the base 42 side, and the end is in direct contact with the base 42. Furthermore, since the carbon nanotube 12 is a flexible and flexible material, the carbon nanotube 12 can be bent following the uneven shape of the base body 40 and the base body 42. Thereby, the carbon nanotubes 12 that are in direct contact with the base body 40 and the base body 42 are increased, and the contact thermal resistance between the base body 40 and the base body 42 can be greatly reduced. When a thermoplastic resin having a lower viscosity at the time of melting is used, the effect is further increased.

次いで、室温まで冷却し、熱可塑性樹脂44a,44bを固化することにより、充填層14a,14bを形成する。これにより、基体40と基体42との間には、カーボンナノチューブ12と充填層14a,14bとを有するTIM10が形成される(図17)。充填層14aの熱可塑性樹脂は、固化する際に接着性を発現し、基体42に接着固定される。また、充填層14bの熱可塑性樹脂は、固化する際に接着性を発現し、基体40に接着固定される。これにより、室温に冷却した後も、TIM10と基体40及び基体42との間の低い接触熱抵抗を維持することができる。   Next, the filled layers 14a and 14b are formed by cooling to room temperature and solidifying the thermoplastic resins 44a and 44b. As a result, the TIM 10 having the carbon nanotubes 12 and the filling layers 14a and 14b is formed between the base 40 and the base 42 (FIG. 17). The thermoplastic resin of the filling layer 14a exhibits adhesiveness when solidified, and is adhesively fixed to the base 42. In addition, the thermoplastic resin of the filling layer 14 b exhibits adhesiveness when solidified and is bonded and fixed to the substrate 40. Thereby, even after cooling to room temperature, the low contact thermal resistance between the TIM 10 and the substrate 40 and the substrate 42 can be maintained.

こうして、基体40と基体42とがTIM10を介して接合された本実施形態の電子機器を完成する。   In this way, the electronic apparatus of the present embodiment in which the base body 40 and the base body 42 are joined via the TIM 10 is completed.

なお、熱可塑性樹脂層44a,44bの合計膜厚がカーボンナノチューブ12の長さよりも厚い場合には、基体40と基体42とを接合する際、熱可塑性樹脂層44a,44bが一体となり、図1に示す第1実施形態による電子機器となる。   When the total film thickness of the thermoplastic resin layers 44a and 44b is thicker than the length of the carbon nanotube 12, the thermoplastic resin layers 44a and 44b are integrated when the base 40 and the base 42 are joined, and FIG. The electronic device according to the first embodiment shown in FIG.

このように、本実施形態によれば、発熱体としての基体と放熱体としての基体とを、熱伝導率の極めて高いサーマルインターフェイスマテリアルを介して容易に接合することができる。これにより、放熱体と発熱体との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができ、放熱特性の優れた信頼性の高い高性能の電子機器を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the base body as the heating element and the base body as the heat dissipation body can be easily joined via the thermal interface material having extremely high thermal conductivity. Thereby, the contact thermal resistance between a heat radiator and a heat generating body can be reduced significantly, and a highly reliable high-performance electronic device having excellent heat radiation characteristics can be provided.

[第3実施形態]
第3実施形態による電子機器及びその製造方法について図18乃至図21を用いて説明する。図1乃至図17に示す第1及び第2実施形態による電子機器及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
[Third Embodiment]
An electronic device and a manufacturing method thereof according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. Components similar to those of the electronic device and the manufacturing method thereof according to the first and second embodiments illustrated in FIGS. 1 to 17 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図18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19乃至図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。   FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electronic apparatus according to the present embodiment. 19 to 21 are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the electronic apparatus according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による電子機器について図18を用いて説明する。   First, the electronic apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態による電子機器は、第1実施形態による電子機器と同様、基体40,42と、基体40と基体42との間に設けられたTIM10とを有している。基体40,42は、一方が発熱体であり、他方が放熱体である。   Similar to the electronic device according to the first embodiment, the electronic device according to the present embodiment includes the bases 40 and 42 and the TIM 10 provided between the base 40 and the base 42. One of the base bodies 40 and 42 is a heat generator, and the other is a heat radiator.

TIM10は、基体42側の端部に被膜16aが形成された複数のカーボンナノチューブ12aと、基体40側の端部に被膜16bが形成された複数のカーボンナノチューブ12bと、カーボンナノチューブ12a,12bの間隙に充填された熱可塑性樹脂の充填層14とを有するシート状の構造体である。カーボンナノチューブ12a,12bは、シートの膜厚方向、すなわちシートの表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12a,12bの端部は、基体40,42に直に接触されている。   The TIM 10 includes a plurality of carbon nanotubes 12a having a coating film 16a formed at the end on the base 42 side, a plurality of carbon nanotubes 12b having a coating film 16b formed on the end on the base 40 side, and a gap between the carbon nanotubes 12a and 12b. It is a sheet-like structure which has the filling layer 14 of the thermoplastic resin with which it filled. The carbon nanotubes 12a and 12b are oriented in the thickness direction of the sheet, that is, in the direction intersecting the surface of the sheet. The ends of the carbon nanotubes 12a and 12b are in direct contact with the bases 40 and 42.

なお、図18に示す電子機器では、第1実施形態による電子機器と同様、基体40,42の間の空間を充填するように充填層14を形成しているが、充填層14は、必ずしも基体40,42との間の空間を完全に充填する必要はない。充填層14は、第2実施形態による電子機器のTIM10のように、少なくとも、基体40に接する部分と、基体42に接する部分に形成されていればよい。   In the electronic device shown in FIG. 18, as in the electronic device according to the first embodiment, the filling layer 14 is formed so as to fill the space between the substrates 40 and 42, but the filling layer 14 is not necessarily the substrate. The space between 40 and 42 need not be completely filled. The filling layer 14 may be formed at least in a portion in contact with the base 40 and a portion in contact with the base 42 as in the TIM 10 of the electronic apparatus according to the second embodiment.

また、カーボンナノチューブ12aの基体40側の端部及びカーボンナノチューブ12bの基体42側の端部には被膜を形成していないが、被膜16a,16bと同様の被膜を形成するようにしてもよい。   Further, although no coating is formed on the end of the carbon nanotube 12a on the base 40 side and the end of the carbon nanotube 12b on the base 42 side, a coating similar to the coatings 16a and 16b may be formed.

次に、本実施形態による電子機器の製造方法について図19乃至図21を用いて説明する。   Next, the method for manufacturing the electronic apparatus according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

まず、第1実施形態による電子機器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12a及び被膜16aを形成する。   First, the carbon nanotubes 12a and the coating film 16a are formed on the substrate 30 in the same manner as in the electronic device manufacturing method according to the first embodiment.

次いで、基体42の表面上に、充填層14となる熱可塑性樹脂材料を塗布し、熱可塑性樹脂層44aを形成する。熱可塑性樹脂材料としては、第1実施形態の充填層14と同様の樹脂材料を適用することができる。   Next, a thermoplastic resin material to be the filling layer 14 is applied on the surface of the base 42 to form a thermoplastic resin layer 44a. As the thermoplastic resin material, the same resin material as that of the filling layer 14 of the first embodiment can be applied.

熱可塑性樹脂層44aの膜厚は、少なくとも、カーボンナノチューブ12aを基板30から剥離する際にカーボンナノチューブ12aを基体42に固定するに十分な膜厚とする。熱可塑性樹脂層44aの膜厚の上限は、基体40と基体42とを接合した際に余分な熱可塑性樹脂材料の染み出し生じない膜厚とすることが望ましい。例えば、後工程で基体40上に形成する熱可塑性樹脂層44bの膜厚との合計が、カーボンナノチューブ12aの長さと同程度、例えば5μm〜500μm程度となるように設定することが好適である。   The film thickness of the thermoplastic resin layer 44 a is set to a film thickness that is at least sufficient to fix the carbon nanotubes 12 a to the base 42 when the carbon nanotubes 12 a are peeled from the substrate 30. The upper limit of the film thickness of the thermoplastic resin layer 44a is desirably a film thickness that does not cause excess thermoplastic resin material to ooze out when the substrate 40 and the substrate 42 are joined. For example, it is preferable that the total thickness of the thermoplastic resin layer 44b formed on the substrate 40 in the subsequent process is set to be approximately the same as the length of the carbon nanotubes 12a, for example, about 5 μm to 500 μm.

次いで、基板30に成長したカーボンナノチューブ12a上に、熱可塑性樹脂層44aとカーボンナノチューブ12aとが対向するように、熱可塑性樹脂層44aを形成した基体42を載置する(図19(a))。   Next, the base body 42 on which the thermoplastic resin layer 44a is formed is placed on the carbon nanotubes 12a grown on the substrate 30 so that the thermoplastic resin layer 44a and the carbon nanotubes 12a face each other (FIG. 19A). .

次いで、基板30上に基体42を載置した状態で、例えば195℃の温度で加熱する。これにより、熱可塑性樹脂層44aの熱可塑性樹脂を溶解し、カーボンナノチューブ12aの間隙に浸透させる。   Next, heating is performed at a temperature of, for example, 195 ° C. with the base 42 placed on the substrate 30. Thereby, the thermoplastic resin of the thermoplastic resin layer 44a is dissolved and penetrated into the gaps between the carbon nanotubes 12a.

次いで、カーボンナノチューブ12a間に熱可塑性樹脂層44aを浸透させた後、室温まで冷却し、熱可塑性樹脂層44aを固化する(図19(b))。これにより、カーボンナノチューブ12aが熱可塑性樹脂層44aによって基体42に固定される。   Next, the thermoplastic resin layer 44a is infiltrated between the carbon nanotubes 12a, and then cooled to room temperature to solidify the thermoplastic resin layer 44a (FIG. 19B). Thereby, the carbon nanotube 12a is fixed to the base body 42 by the thermoplastic resin layer 44a.

次いで、カーボンナノチューブ12a及び熱可塑性樹脂層44aを、基体42とともに基板30から剥離する。この際、カーボンナノチューブ12a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12aを基板30から容易に剥離することができる。こうして、カーボンナノチューブ12aを、基体42側に転写する(図20(a))。   Next, the carbon nanotubes 12 a and the thermoplastic resin layer 44 a are peeled from the substrate 30 together with the base 42. At this time, since the bonding between the carbon nanotubes 12a and the substrate 30 is weak, the carbon nanotubes 12a can be easily detached from the substrate 30. In this way, the carbon nanotubes 12a are transferred to the base 42 side (FIG. 20A).

次いで、必要に応じて、基板30から剥離した側のカーボンナノチューブ12aの端面上に、被膜16aの形成方法と同様にして、被膜(図示せず)を形成する。   Next, if necessary, a film (not shown) is formed on the end surface of the carbon nanotube 12a on the side peeled from the substrate 30 in the same manner as the method for forming the film 16a.

次いで、同様の手順により、熱可塑性樹脂層44bを形成した基体40に、被膜16bが形成されたカーボンナノチューブ12bを転写する(図20(b))。   Next, by the same procedure, the carbon nanotubes 12b on which the coating film 16b is formed are transferred to the base body 40 on which the thermoplastic resin layer 44b is formed (FIG. 20B).

次いで、カーボンナノチューブ12aが転写された基体42とカーボンナノチューブ12bが形成された基体42とを、カーボンナノチューブ12aとカーボンナノチューブ12bとが向き合うように重ね合わせる(図21(a))。   Next, the base body 42 to which the carbon nanotubes 12a are transferred and the base body 42 on which the carbon nanotubes 12b are formed are overlapped so that the carbon nanotubes 12a and the carbon nanotubes 12b face each other (FIG. 21A).

次いで、基体40と基体42との間に荷重をかけた状態で熱処理を行い、熱可塑性樹脂層44a,44bをリフローする。熱可塑性樹脂層44a,44bとして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、例えば、荷重0.25MPaを加えた状態で、195℃、10分間の熱処理を行う。このときの荷重は、熱可塑性樹脂層44a,44bが、基体40及び基体42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、基体40と基体42との界面に介在する熱可塑性樹脂層44が融解して移動し、カーボンナノチューブ12a,12bの端部が基体40及び基体42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。   Next, heat treatment is performed with a load applied between the base body 40 and the base body 42, and the thermoplastic resin layers 44a and 44b are reflowed. When “Micromelt 6239” manufactured by Henkel Japan Co., Ltd. is used as the thermoplastic resin layers 44a and 44b, for example, heat treatment is performed at 195 ° C. for 10 minutes with a load of 0.25 MPa. The load at this time may be a load range in which the thermoplastic resin layers 44a and 44b are deformed along the unevenness present on the surfaces of the base body 40 and the base body 42 to form a sufficient contact state. In addition, the temperature and time of the heat treatment are such that the thermoplastic resin layer 44 interposed at the interface between the base 40 and the base 42 melts and moves, and the ends of the carbon nanotubes 12a and 12b are directly connected to the base 40 and the base 42. What is necessary is just to select the range which becomes the surface state which touches.

この熱処理により熱可塑性樹脂層44a,44bが液状融解する。これに伴い、カーボンナノチューブ12a,12bは、熱可塑性樹脂層44a,44bによる拘束がゆるみ、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。また、カーボンナノチューブ12a,12bの端部は、基体40及び基体42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、基体40及び基体42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、基体40及び基体42に直に接するカーボンナノチューブ12が増加し、基体40と基体42との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。融解時の粘度がより低い熱可塑性樹脂を用いると更に効果が大きい。   By this heat treatment, the thermoplastic resin layers 44a and 44b are melted in a liquid state. Accordingly, the carbon nanotubes 12a and 12b are loosely restrained by the thermoplastic resin layers 44a and 44b, and the carbon nanotube 12a is inserted into the gap between the carbon nanotubes 12b, and the carbon nanotube 12b is inserted into the gap between the carbon nanotubes 12a. Further, the end portions of the carbon nanotubes 12 a and 12 b come into direct contact with the base body 40 and the base body 42. At this time, since the carbon nanotube 12 is a flexible and flexible material, it can bend following the uneven shape of the base body 40 and the base body 42. Thereby, the carbon nanotubes 12 that are in direct contact with the base body 40 and the base body 42 are increased, and the contact thermal resistance between the base body 40 and the base body 42 can be greatly reduced. When a thermoplastic resin having a lower viscosity at the time of melting is used, the effect is further increased.

次いで、室温まで冷却し、熱可塑性樹脂層44a,44bを固化することにより、充填層14を形成する。これにより、基体40と基体42との間には、カーボンナノチューブ12a,12bと充填層14とを有するTIM10が形成される(図21(b))。充填層14の熱可塑性樹脂は固化する際に接着性を発現し、基体40と基体42とを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、TIM10と基体40及び基体42との間の低い接触熱抵抗を維持することができる。   Next, the filling layer 14 is formed by cooling to room temperature and solidifying the thermoplastic resin layers 44a and 44b. Thereby, the TIM 10 having the carbon nanotubes 12a and 12b and the filling layer 14 is formed between the base 40 and the base 42 (FIG. 21B). The thermoplastic resin of the filling layer 14 exhibits adhesiveness when solidified, and the base 40 and the base 42 can be bonded and fixed. Thereby, even after cooling to room temperature, the low contact thermal resistance between the TIM 10 and the substrate 40 and the substrate 42 can be maintained.

熱可塑性樹脂層44a,44bの合計膜厚がカーボンナノチューブ12a,12bの長さよりも薄い場合には、第2実施形態の場合のように、基体42側に充填層14aが形成され、基体40側に充填層14bが形成される。   When the total film thickness of the thermoplastic resin layers 44a and 44b is thinner than the length of the carbon nanotubes 12a and 12b, the filling layer 14a is formed on the base 42 side as in the second embodiment, and the base 40 side The filling layer 14b is formed.

こうして、基体40と基体42とがTIM10を介して接合された本実施形態の電子機器を完成する。   In this way, the electronic apparatus of the present embodiment in which the base body 40 and the base body 42 are joined via the TIM 10 is completed.

TIM10の熱伝導性は、カーボンナノチューブの面密度によって大きく変化する。カーボンナノチューブの面密度は、主に成長条件によって律速されるが、本実施形態による電子機器の製造方法を用いることにより、成長条件を変化することなく、カーボンナノチューブの面密度を2倍にすることができる。これにより、TIMの熱伝導率、放熱性を大幅に向上することができる。   The thermal conductivity of the TIM 10 varies greatly depending on the surface density of the carbon nanotubes. Although the surface density of the carbon nanotubes is mainly determined by the growth conditions, the surface density of the carbon nanotubes is doubled without changing the growth conditions by using the method for manufacturing the electronic device according to the present embodiment. Can do. Thereby, the thermal conductivity and heat dissipation of TIM can be significantly improved.

このように、本実施形態によれば、発熱体としての基体と放熱体としての基体とを、熱伝導率の極めて高いサーマルインターフェイスマテリアルを介して容易に接合することができる。また、第1実施形態及び第2実施形態と比較して、カーボンナノチューブの面密度を2倍にすることができ、熱伝導率及び導電率を更に高めることができる。これにより、放熱体と発熱体との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができ、放熱特性の優れた信頼性の高い高性能の電子機器を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, the base body as the heating element and the base body as the heat dissipation body can be easily joined via the thermal interface material having extremely high thermal conductivity. Moreover, compared with 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the surface density of a carbon nanotube can be doubled, and thermal conductivity and electrical conductivity can further be improved. Thereby, the contact thermal resistance between a heat radiator and a heat generating body can be reduced significantly, and a highly reliable high-performance electronic device having excellent heat radiation characteristics can be provided.

[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。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

例えば、上記実施形態では、カーボンナノチューブを用いたサーマルインターフェイスマテリアルを示したが、カーボンナノチューブに代えて他の炭素元素の線状構造体を用いるようにしてもよい。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。   For example, in the above embodiment, the thermal interface material using carbon nanotubes is shown, but a linear structure of another carbon element may be used instead of the carbon nanotube. Examples of the carbon element linear structure include carbon nanowires, carbon rods, and carbon fibers in addition to carbon nanotubes. These linear structures are the same as the carbon nanotubes except that their sizes are different. The present invention can also be applied to a heat dissipation material using these linear structures.

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。   In addition, the constituent materials and manufacturing conditions described in the above embodiment are not limited to the descriptions, and can be appropriately changed according to the purpose and the like.

また、サーマルインターフェイスマテリアルの使用目的も、上記実施形態に記載のものに限定されるものではない。開示のサーマルインターフェイスマテリアルは、導電材料としてとしては、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。   Further, the purpose of use of the thermal interface material is not limited to that described in the above embodiment. The disclosed thermal interface material includes, for example, a CPU heat dissipation sheet, a radio communication base station high output amplifier, a radio communication terminal high output amplifier, an electric vehicle high output switch, a server, and a personal computer. Can be applied. Moreover, it is applicable to a vertical wiring sheet and various applications using the high allowable current density characteristic of carbon nanotubes.

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.

(付記1) 第1の基体上に、熱可塑性樹脂層を形成する工程と、
前記第1の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の複数の線状構造体を、前記熱可塑性樹脂層を用いて前記第1の基体上に転写する工程と、
第2の基体上に、前記第1の基体上に転写した前記複数の線状構造体の端部が前記第2の基体に接するように前記第1の基体を載置する工程と、
前記第1の基体と前記第2の基体との間に荷重をかけながら熱処理を行うことにより、前記熱可塑性樹脂層を融解して前記第1の基体と前記第2の基体との間に充填するとともに、前記複数の線状構造体の一方の端部を前記第1の基体に接触させ、前記複数の線状構造体の他方の端部を前記第2の基体に接触させる工程と、
融解した前記熱可塑性樹脂層を固化し、前記第1の基体と前記第2の基体とを前記熱可塑性樹脂層により接着固定する工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
(Additional remark 1) The process of forming a thermoplastic resin layer on a 1st base | substrate,
Transferring a plurality of carbon element linear structures grown on a substrate different from the first base onto the first base using the thermoplastic resin layer;
Placing the first substrate on the second substrate such that the ends of the plurality of linear structures transferred onto the first substrate are in contact with the second substrate;
The thermoplastic resin layer is melted and filled between the first base and the second base by performing a heat treatment while applying a load between the first base and the second base. And the step of bringing one end of the plurality of linear structures into contact with the first base and the other end of the plurality of linear structures in contact with the second base;
And a step of solidifying the melted thermoplastic resin layer and bonding and fixing the first base and the second base with the thermoplastic resin layer.

(付記2) 第1の基体上に、第1の熱可塑性樹脂層を形成する工程と、
前記第1の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の複数の線状構造体を、前記熱可塑性樹脂層を用いて前記第1の基体上に転写する工程と、
第2の熱可塑性樹脂層を形成した第2の基体上に、前記第1の基板から剥離した側の前記複数の線状構造体の端部が前記第2の熱可塑性樹脂層に接するように前記第1の基体を載置する工程と、
前記第1の基体と前記第2の基体との間に荷重をかけながら熱処理を行うことにより、前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を融解し、前記複数の線状構造体の一方の端部を前記前記第1の基体に接触させ、前記複数の線状構造体の他方の端部を前記第2の基体に接触させる工程と、
融解した前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を固化し、前記第1の基体と前記複数の線状構造体とを前記第1の熱可塑性樹脂層により接着固定し、前記第2の基体と前記複数の線状構造体とを前記第2の熱可塑性樹脂層により接着固定する工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
(Additional remark 2) The process of forming a 1st thermoplastic resin layer on a 1st base | substrate,
Transferring a plurality of carbon element linear structures grown on a substrate different from the first base onto the first base using the thermoplastic resin layer;
On the second base on which the second thermoplastic resin layer is formed, the ends of the plurality of linear structures on the side peeled from the first substrate are in contact with the second thermoplastic resin layer. Placing the first substrate;
By performing heat treatment while applying a load between the first base and the second base, the first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer are melted, and the plurality of lines Contacting one end of the linear structure with the first base, and contacting the other end of the plurality of linear structures with the second base;
The melted first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer are solidified, and the first base and the plurality of linear structures are bonded and fixed by the first thermoplastic resin layer. And a step of adhering and fixing the second base and the plurality of linear structures with the second thermoplastic resin layer.

(付記3) 付記2記載の電子機器の製造方法において、
前記第2の基体上に前記第1の基体を載置する工程の前に、
前記第2の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の他の複数の線状構造体を、前記第2の熱可塑性樹脂層を用いて前記第2の基体上に転写する工程と、
前記荷重をかけながら熱処理を行う工程では、前記他の複数の線状構造体の一方の端部を前記前記第2の基体に接触させ、前記他の複数の線状構造体の他方の端部を前記第1の基体に接触させ、
前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を固化する工程では、前記第1の基体と前記他の複数の線状構造体とを前記第1の熱可塑性樹脂層により接着固定し、前記第2の基体と前記他の複数の線状構造体とを前記第2の熱可塑性樹脂層により接着固定する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
(Additional remark 3) In the manufacturing method of the electronic device of Additional remark 2,
Before the step of placing the first substrate on the second substrate,
Transferring a plurality of other linear structures of carbon elements grown on a substrate different from the second substrate onto the second substrate using the second thermoplastic resin layer;
In the step of performing heat treatment while applying the load, one end of the other plurality of linear structures is brought into contact with the second base, and the other end of the other plurality of linear structures is In contact with the first substrate,
In the step of solidifying the first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer, the first base and the plurality of other linear structures are bonded to each other by the first thermoplastic resin layer. A method for manufacturing an electronic device, comprising: fixing and bonding and fixing the second base body and the plurality of other linear structures with the second thermoplastic resin layer.

(付記4) 付記2又は3記載の電子機器の製造方法において、
前記荷重をかけながら熱処理を行う工程では、融解した前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層により、前記第1の基体と前記第2の基体との間を充填する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
(Additional remark 4) In the manufacturing method of the electronic device of Additional remark 2 or 3,
In the step of performing the heat treatment while applying the load, the space between the first base and the second base is filled with the melted first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer. An electronic device manufacturing method characterized by the above.

(付記5) 付記1乃至4のいずれか1項に記載の電子機器の製造方法において、
前記複数の線状構造体を転写する工程は、
前記基板上に、前記複数の線状構造体を成長する工程と、
前記熱可塑性樹脂層を形成した前記第1の基体を、前記熱可塑性樹脂層が前記複数の線状構造体に接するように前記基板上に載置する工程と、
前記熱可塑性樹脂層を融解し、融解した前記熱可塑性樹脂層を前記複数の線状構造体の間隙に浸透させる工程と、
前記熱可塑性樹脂層を固化し、前記複数の線状構造体を前記熱可塑性樹脂層により前記第1の基体に固定する工程と、
前記基板を、前記第1の基体に固定した前記複数の線状構造体から剥離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。
(Appendix 5) In the method for manufacturing an electronic device according to any one of appendices 1 to 4,
The step of transferring the plurality of linear structures includes:
Growing the plurality of linear structures on the substrate;
Placing the first substrate on which the thermoplastic resin layer is formed on the substrate such that the thermoplastic resin layer is in contact with the plurality of linear structures;
Melting the thermoplastic resin layer, and infiltrating the melted thermoplastic resin layer into the gaps between the plurality of linear structures;
Solidifying the thermoplastic resin layer and fixing the plurality of linear structures to the first substrate by the thermoplastic resin layer;
And a step of peeling the substrate from the plurality of linear structures fixed to the first base. An electronic device manufacturing method comprising:

(付記6) 付記1乃至5のいずれか1項に記載の電子機器の製造方法において、
前記熱可塑性樹脂層を形成する熱可塑性樹脂材料は、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
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
(Appendix 6) In the method of manufacturing an electronic device according to any one of appendices 1 to 5,
The thermoplastic resin material forming the thermoplastic resin layer changes state between a liquid and a solid according to temperature, and exhibits an adhesive property when changing from a liquid to a solid. Manufacturing method.

(付記7) 付記1乃至6のいずれか1項に記載の電子機器の製造方法において、
前記複数の線状構造体を成長する工程では、前記基板の表面と交差する方向に配向した前記複数の線状構造体を成長する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
(Appendix 7) In the method of manufacturing an electronic device according to any one of appendices 1 to 6,
In the step of growing the plurality of linear structures, the plurality of linear structures oriented in a direction intersecting with the surface of the substrate are grown.

(付記8) 付記1乃至7のいずれか1項に記載の電子機器の製造方法において、
前記複数の線状構造体の端部上に、前記熱可塑性樹脂層よりも熱伝導率の高い被膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
(Appendix 8) In the method for manufacturing an electronic device according to any one of appendices 1 to 7,
The manufacturing method of the electronic device characterized by further including the process of forming the film whose heat conductivity is higher than the said thermoplastic resin layer on the edge part of these linear structures.

(付記9) 付記1乃至8のいずれか1項に記載の電子機器の製造方法において、
前記第1の基体及び前記第2の基体は、一方が発熱体であり、他方が放熱体である
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
(Appendix 9) In the method for manufacturing an electronic device according to any one of appendices 1 to 8,
One of the first base and the second base is a heat generator, and the other is a heat radiator.

10…TIM
12,12a,12b…カーボンナノチューブ
14,14a,14b…充填層
16,16a,16b…被膜
30…基板
32…触媒金属膜
40,42…基体
44,44a,44b…熱可塑性樹脂層
50…回路基板
52…突起状電極
54…半導体素子
58…ヒートスプレッダ
60…有機シーラント
10 ... TIM
12, 12a, 12b ... carbon nanotubes 14, 14a, 14b ... filled layers 16, 16a, 16b ... coating 30 ... substrate 32 ... catalytic metal films 40, 42 ... substrate 44, 44a, 44b ... thermoplastic resin layer 50 ... circuit board 52 ... Protruding electrode 54 ... Semiconductor element 58 ... Heat spreader 60 ... Organic sealant

Claims (6)

第1の基体上に、熱可塑性樹脂層を形成する工程と、
前記第1の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の複数の線状構造体を、前記熱可塑性樹脂層を用いて前記第1の基体上に転写する工程と、
第2の基体上に、前記第1の基体上に転写した前記複数の線状構造体の端部が前記第2の基体に接するように前記第1の基体を載置する工程と、
前記第1の基体と前記第2の基体との間に荷重をかけながら熱処理を行うことにより、前記熱可塑性樹脂層を融解して前記第1の基体と前記第2の基体との間に充填するとともに、前記複数の線状構造体の一方の端部を前記第1の基体に接触させ、前記複数の線状構造体の他方の端部を前記第2の基体に接触させる工程と、
融解した前記熱可塑性樹脂層を固化し、前記第1の基体と前記第2の基体とを前記熱可塑性樹脂層により接着固定する工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
Forming a thermoplastic resin layer on the first substrate;
Transferring a plurality of carbon element linear structures grown on a substrate different from the first base onto the first base using the thermoplastic resin layer;
Placing the first substrate on the second substrate such that the ends of the plurality of linear structures transferred onto the first substrate are in contact with the second substrate;
The thermoplastic resin layer is melted and filled between the first base and the second base by performing a heat treatment while applying a load between the first base and the second base. And the step of bringing one end of the plurality of linear structures into contact with the first base and the other end of the plurality of linear structures in contact with the second base;
And a step of solidifying the melted thermoplastic resin layer and bonding and fixing the first base and the second base with the thermoplastic resin layer.
第1の基体上に、第1の熱可塑性樹脂層を形成する工程と、
前記第1の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の複数の線状構造体を、前記熱可塑性樹脂層を用いて前記第1の基体上に転写する工程と、
第2の熱可塑性樹脂層を形成した第2の基体上に、前記第1の基板から剥離した側の前記複数の線状構造体の端部が前記第2の熱可塑性樹脂層に接するように前記第1の基体を載置する工程と、
前記第1の基体と前記第2の基体との間に荷重をかけながら熱処理を行うことにより、前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を融解し、前記複数の線状構造体の一方の端部を前記前記第1の基体に接触させ、前記複数の線状構造体の他方の端部を前記第2の基体に接触させる工程と、
融解した前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を固化し、前記第1の基体と前記複数の線状構造体とを前記第1の熱可塑性樹脂層により接着固定し、前記第2の基体と前記複数の線状構造体とを前記第2の熱可塑性樹脂層により接着固定する工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。
Forming a first thermoplastic resin layer on the first substrate;
Transferring a plurality of carbon element linear structures grown on a substrate different from the first base onto the first base using the thermoplastic resin layer;
On the second base on which the second thermoplastic resin layer is formed, the ends of the plurality of linear structures on the side peeled from the first substrate are in contact with the second thermoplastic resin layer. Placing the first substrate;
By performing heat treatment while applying a load between the first base and the second base, the first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer are melted, and the plurality of lines Contacting one end of the linear structure with the first base, and contacting the other end of the plurality of linear structures with the second base;
The melted first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer are solidified, and the first base and the plurality of linear structures are bonded and fixed by the first thermoplastic resin layer. And a step of adhering and fixing the second base and the plurality of linear structures with the second thermoplastic resin layer.
請求項2記載の電子機器の製造方法において、
前記第2の基体上に前記第1の基体を載置する工程の前に、
前記第2の基体とは異なる基板上に成長した炭素元素の他の複数の線状構造体を、前記第2の熱可塑性樹脂層を用いて前記第2の基体上に転写する工程と、
前記荷重をかけながら熱処理を行う工程では、前記他の複数の線状構造体の一方の端部を前記前記第2の基体に接触させ、前記他の複数の線状構造体の他方の端部を前記第1の基体に接触させ、
前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層を固化する工程では、前記第1の基体と前記他の複数の線状構造体とを前記第1の熱可塑性樹脂層により接着固定し、前記第2の基体と前記他の複数の線状構造体とを前記第2の熱可塑性樹脂層により接着固定する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
In the manufacturing method of the electronic device of Claim 2,
Before the step of placing the first substrate on the second substrate,
Transferring a plurality of other linear structures of carbon elements grown on a substrate different from the second substrate onto the second substrate using the second thermoplastic resin layer;
In the step of performing heat treatment while applying the load, one end of the other plurality of linear structures is brought into contact with the second base, and the other end of the other plurality of linear structures is In contact with the first substrate,
In the step of solidifying the first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer, the first base and the plurality of other linear structures are bonded to each other by the first thermoplastic resin layer. A method for manufacturing an electronic device, comprising: fixing and bonding and fixing the second base body and the plurality of other linear structures with the second thermoplastic resin layer.
請求項2又は3記載の電子機器の製造方法において、
前記荷重をかけながら熱処理を行う工程では、融解した前記第1の熱可塑性樹脂層及び前記第2の熱可塑性樹脂層により、前記第1の基体と前記第2の基体との間を充填する
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
In the manufacturing method of the electronic device of Claim 2 or 3,
In the step of performing the heat treatment while applying the load, the space between the first base and the second base is filled with the melted first thermoplastic resin layer and the second thermoplastic resin layer. An electronic device manufacturing method characterized by the above.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子機器の製造方法において、
前記複数の線状構造体を転写する工程は、
前記基板上に、前記複数の線状構造体を成長する工程と、
前記熱可塑性樹脂層を形成した前記第1の基体を、前記熱可塑性樹脂層が前記複数の線状構造体に接するように前記基板上に載置する工程と、
前記熱可塑性樹脂層を融解し、融解した前記熱可塑性樹脂層を前記複数の線状構造体の間隙に浸透させる工程と、
前記熱可塑性樹脂層を固化し、前記複数の線状構造体を前記熱可塑性樹脂層により前記第1の基体に固定する工程と、
前記基板を、前記第1の基体に固定した前記複数の線状構造体から剥離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。
In the manufacturing method of the electronic device of any one of Claims 1 thru | or 4,
The step of transferring the plurality of linear structures includes:
Growing the plurality of linear structures on the substrate;
Placing the first substrate on which the thermoplastic resin layer is formed on the substrate such that the thermoplastic resin layer is in contact with the plurality of linear structures;
Melting the thermoplastic resin layer, and infiltrating the melted thermoplastic resin layer into the gaps between the plurality of linear structures;
Solidifying the thermoplastic resin layer and fixing the plurality of linear structures to the first substrate by the thermoplastic resin layer;
And a step of peeling the substrate from the plurality of linear structures fixed to the first base. An electronic device manufacturing method comprising:
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電子機器の製造方法において、
前記第1の基体及び前記第2の基体は、一方が発熱体であり、他方が放熱体である
ことを特徴とする電子機器の製造方法。
In the manufacturing method of the electronic device of any one of Claims 1 thru | or 5,
One of the first base and the second base is a heat generator, and the other is a heat radiator.
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