片状结构体、使用了该片状结构体的电子设备、片状结构体的制造方法以及电子设备的制造方法技术

片状结构体具有：沿第一方向延伸的多个碳元素的线状结构体；将上述线状结构体的生长端即前端侧掩埋的相变材料；以及在上述线状结构体的根侧从上述相变材料露出而形成的多个聚集部，上述聚集部非定域性地分布在与上述第一方向正交的第二方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有碳元素的线状结构体的片状结构体和其制造方法、以及使用了片状结构体的电子设备。
技术介绍
在服务器、个人计算机的中央处理装置等所采用的电子设备中，为了提高性能，半导体元件的微细化加工不断发展，单位面积的发热量日趋增加。来自电子设备的散热成为切实的问题，采用了经由在半导体元件上设置的热界面材料(TIM：ThermalInterfaceMaterial)而配置了铜等高导热性的散热器的构造。对于热界面材料而言，除了其自身是具有较高的导热率的材料以外，还被要求与发热源以及散热器表面的微小的凹凸形状大面积接触的特性。从这样的背景来看，作为热界面材料，使用了由碳纳米管(CNT)代表的碳元素的线状结构体的导热片备受关注。碳纳米管不仅具有非常高的导热率(1500W/m·K)，还是柔软性、耐热性优异的材料，作为散热材料具有较高的潜力。作为使用了CNT的导热片，提出了一种利用树脂等来埋入在基板上取向生长的CNT束的导热片(例如，参照专利文献1)。另外，为了提高使用了CNT的散热片的界面的接合性，提出了一种使CNT的端部变形的构造(例如，参照专利文献2)、以及为了对CNT赋予机械强度而进行覆盖处理的构造(例如，参照专利文献3)。然而，在上述的现有的导热片中，碳纳米管所具有的较高的导热度未被充分灵活运用。例如，即使如专利文献2所记载那样使用将垂直取向的CNT的一端折弯成与片材面平行的方向的构造，若反流(reflow)时负载不足，则相变材料也残存在片界面。另一方面，若负载过多，则CNT散热片薄膜化而无法吸收发热体的翘曲，不能得到充分的散热特性。在专利文献3的构成中，通过用覆盖材料覆盖垂直取向的CNT，从而相邻的CNT隔着覆盖材料被捆成一束，外观上的纵横比变小而纵向弯曲应力被强化。然而，CNT的变形自由度被通过覆盖处理而实现的CNT间的捆束限制，CNT与发热体的接触以及CNT与散热体的接触受到阻碍。若与散热体和发热体的两个界面接触的CNT的根数被限制，则导热度降低，不能得到充分的散热性。此外，提出了一种通过将CNT的一部分浸渍到包括有机溶剂的树脂，之后使有机溶剂挥发，来使被树脂覆盖的CNT的生长端的密度与根侧的密度相比为高密度的构成(例如，参照专利文献4)。专利文献1：日本特开2009－164552号公报专利文献2：日本特开2011－204749号公报专利文献3：日本特开2012－199335号公报专利文献4：国际公开第WO2007/111107号
技术实现思路
本专利技术的课题在于，在具有碳元素的线状结构体的片状结构体中，提高机械强度和针对接合对象物的热接触性。在一个观点中，片状结构体具有：沿第一方向延伸的多个碳元素的线状结构体；将上述线状结构体的生长端即前端侧掩埋的相变材料；以及在上述线状结构体的根侧从上述相变材料露出而形成的多个聚集部，上述聚集部在与上述第一方向正交的第二方向非定域化地分布。在其它的观点中，提供一种片状结构体的制造方法。在该制造方法中，在基板上形成多个沿第一方向取向的碳元素的线状结构体，利用相变材料掩埋上述线状结构体的生长端即前端侧，以从上述相变材料露出了上述线状结构体的根侧的状态，从上述基板剥离上述线状结构体，使剥离出的上述线状结构体的上述根侧聚集(aggregating)。通过上述的构成和方法，能够提高具有碳元素的线状结构体的片状结构体的机械强度和针对接合对象物的热接触性。附图说明图1是表示实施方式的片状结构体的概略图和CNT根侧的自组织的聚集形态的图。图2是图1的片状结构体的制造工序图。图3是使用了图1的片状结构体的电子设备的概略结构图。图4是表示将实施方式的片状结构体与发热体的接合界面、和以往的片状结构体与发热体的接合界面进行比较的图。图5是对实施方式的片状结构体的效果进行说明的图。图6是对实施方式的片状结构体的效果进行说明的图。具体实施方式若观察在基板上生长的碳纳米管(CNT)，则在碳纳米管的生长端(以下称为“前端侧”)存在长度偏差，碳纳米管彼此缠绕。专利技术人们发现了如下的课题：若向碳纳米管的取向方向施加负载来使CNT散热片压缩变形，则碳纳米管产生各向异性的变形，碳纳米管与基板接触的端面(以下称为“根侧”)优先变形，前端侧难以变形。为了在使用了碳纳米管的导热片中得到较高的散热特性，有效的方法是不损伤碳纳米管1根1根的变形自由度地对于碳纳米管的垂直取向方向赋予机械强度，并且优先使存在长度偏差的碳纳米管的前端侧变形来增大与发热体的接触面积。鉴于此，在实施方式中，提供一种对存在长度偏差的碳纳米管的前端侧填充相变材料，使长度一致的碳纳米管的根侧从相变材料露出而聚集的片状结构体。通过将这样的片状结构体以碳纳米管的前端侧与发热体接触的方式配置于发热体与散热体之间，来实现散热效率较高的电子设备。即，在片状结构体的接合时相变材料熔融，碳纳米管的前端端跟随发热体表面的微小的凹凸而接触。另一方面，聚集的碳纳米管的根侧以比前端侧更高的屈曲应力支承散热体。由此，能够降低接触热阻力而提高发热体与散热体之间的导热效率。在以下的实施方式中，对这样的碳纳米管的片状结构体的构成和制造方法进行说明。图1(A)是实施方式的片状结构体10的示意图，图1(B)以及图1(C)是片状结构体10的CNT聚集部13的SEM(ScanningElectronMicroscope：扫描电子显微镜)图像。片状结构体10具有多个碳元素的线状结构体11、填充于线状结构体11的前端侧14的空隙的相变材料15、以及从相变材料15露出的线状结构体11的根侧的聚集部13。碳元素的线状结构体11例如是垂直取向的单层或者多层的碳纳米管11。作为碳元素的线状结构体11，除了同轴管状的纳米管以外，还可以使用在中空内具有碳链的碳纳米线、碳纳米杆。碳纳米管11的生长端即前端侧14被相变材料15填充。相变材料15通过热、光等外部刺激在固相与液相之间可逆地变化。作为相变材料15，例如能够使用丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯等热塑性树脂、或B阶段树脂、金属材料等。碳纳米管11的根侧具有一定的碳纳米管束12汇集成的聚集部13。聚集部13例如是图1(B)所示那样的蜂巢形状的聚集部13。碳纳米管11的根侧能够在以下的点与前端侧14区别：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片状结构体，其特征在于，具有：沿第一方向延伸的多个碳元素的线状结构体；将上述线状结构体的生长端即前端侧掩埋的相变材料；以及在上述线状结构体的根侧从上述相变材料露出而形成的多个聚集部，上述聚集部非定域性地分布在与上述第一方向正交的第二方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种片状结构体，其特征在于，具有：
沿第一方向延伸的多个碳元素的线状结构体；
将上述线状结构体的生长端即前端侧掩埋的相变材料；以及
在上述线状结构体的根侧从上述相变材料露出而形成的多个聚集
部，
上述聚集部非定域性地分布在与上述第一方向正交的第二方向。
2.根据权利要求1所述的片状结构体，其特征在于，
上述根侧处的上述片状结构体的屈曲应力大于上述前端侧处的屈
曲应力。
3.根据权利要求1所述的片状结构体，其特征在于，
上述多个聚集部的高度恒定。
4.根据权利要求1所述的片状结构体，其特征在于，
上述线状结构体的上述前端侧具有长度偏差。
5.根据权利要求1所述的片状结构体，其特征在于，
上述相变材料是热塑性树脂。
6.一种电子设备，其特征在于，具备：
发热体；
散热体；以及
配置于上述发热体与上述散热体之间的片状结构体，
上述片状结构体具有：
沿第一方向延伸的多个碳元素的线状结构体；以及
将上述线状结构体之间填充的相变材料，
上述片状结构体形成有多个聚集部，该聚集部是接近上述线状结构
体的根侧的线状结构体的集合体，
上述聚集部非定域性地分布在与上述第一方向正交的第二方向。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，
上述片状结构体被配置成上述线状结构体的前端侧与上述发热体
接触。
8.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，
上述线状结构体的前端侧以包括长度偏差的状态塑性变形。
9.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，
上述片状结构体被配置成上述聚集部与上述散热体相接。
10.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口佳孝，乘松正明，崎田幸惠，水野义博，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP