特許 5736270 放熱部品及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5736270

(24)【登録日】2015年4月24日

(45)【発行日】2015年6月17日

(54)【発明の名称】放熱部品及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25D 15/02 20060101AFI20150528BHJP

   H01L 23/373 20060101ALI20150528BHJP

   C25D 7/00 20060101ALI20150528BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20150528BHJP

   C01B 31/02 20060101ALI20150528BHJP

【ＦＩ】

   C25D15/02 Q

   H01L23/36 M

   C25D7/00 Q

   C25D15/02 F

   H05K7/20 D

   C01B31/02 101F

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-170156(P2011-170156)

(22)【出願日】2011年8月3日

(65)【公開番号】特開2012-82510(P2012-82510A)

(43)【公開日】2012年4月26日

【審査請求日】2014年6月25日

(31)【優先権主張番号】特願2010-205631(P2010-205631)

(32)【優先日】2010年9月14日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】諏訪 順之

(72)【発明者】

【氏名】川村 賢二

(72)【発明者】

【氏名】青木 周三

(72)【発明者】

【氏名】中沢 昌夫

【審査官】 阿川 寛樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−００９３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４９３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１５９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８５８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５４８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１４６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２０６１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８０４５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｄ １５／００− １５／０２

Ｃ２２Ｃ １８／００− ２０／０８

Ｈ０１Ｌ ２３／３４− ２３／４６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の金属からなる基材と、
前記基材上に形成された、第２の金属中に炭素材料であるカーボンナノチューブ又はカーボンナノファイバが分散された複合めっき層である第１めっき層と、
前記第１めっき層上に形成された第２めっき層と、を有し、
前記第１めっき層は、前記炭素材料の一部が前記第２の金属の表面から突出した複数の突出部を含み、
前記第２めっき層は、隣接する前記突出部間を充填せずに、前記突出部の表面及び前記第２の金属の表面を覆うように形成されている放熱部品。

【請求項2】

前記突出部の表面及び前記第２の金属の表面は第３の金属の層に覆われており、
前記第２めっき層は、隣接する前記突出部間を充填せずに、前記第３の金属の層を覆うように形成されている請求項１記載の放熱部品。

【請求項3】

前記第３の金属の層は、パラジウム（Ｐｄ）から構成されている請求項２記載の放熱部品。

【請求項4】

前記第２めっき層は、ニッケル（Ｎｉ）から構成されている請求項１乃至３の何れか一項記載の放熱部品。

【請求項5】

前記突出部を含む前記第１めっき層の表面は、表面処理が施されて親水化されている請求項１乃至４の何れか一項記載の放熱部品。

【請求項6】

第１の金属からなる基材上に、第２の金属中に炭素材料であるカーボンナノチューブ又はカーボンナノファイバが分散された複合めっき層である第１めっき層を、前記炭素材料の一部が前記第２の金属の表面から突出した複数の突出部を含むように形成する第１工程と、
前記第１めっき層上に、めっき法により、隣接する前記突出部間を充填せずに、前記突出部の表面及び前記第２の金属の表面を覆うように第２めっき層を形成する第２工程と、を有する放熱部品の製造方法。

【請求項7】

前記第２工程よりも前に、前記突出部の表面及び前記第２の金属の表面に第３の金属の層を形成する第３工程を更に有し、
前記第２工程では、隣接する前記突出部間を充填せずに、前記第３の金属の層を覆うように前記第２めっき層を形成する請求項６記載の放熱部品の製造方法。

【請求項8】

前記第３工程よりも前に酸浸漬工程を有し、前記第３工程と第２工程との間に還元処理工程を有する請求項７項記載の放熱部品の製造方法。

【請求項9】

前記第３の金属の層は、パラジウム（Ｐｄ）から構成されている請求項７又は８記載の放熱部品の製造方法。

【請求項10】

前記第２めっき層は、ニッケル（Ｎｉ）から構成されている請求項６乃至９の何れか一項記載の放熱部品の製造方法。

【請求項11】

前記第２工程よりも前に、前記突出部を含む前記第１めっき層の表面を親水化する表面処理を施す第４工程を更に有する請求項６乃至１０の何れか一項記載の放熱部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体素子等の発する熱を放熱する放熱部品及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等に使用される半導体素子は動作時に高温となるため、その熱を速やかに外部に放熱することは、半導体素子の性能を発揮する上で極めて重要である。

【0003】

そこで、従来より、半導体素子上にヒートスプレッダやヒートパイプ等の放熱部品を装着して、半導体素子が発する熱を外部に有効に放出する経路を確保することが行われている。又、ヒートスプレッダやヒートパイプ等の放熱部品の放熱性能（熱放射性）を向上する検討が行われており、特に、ヒートスプレッダやヒートパイプ等の表面に施すめっきについては様々な技術が開示されている。

【0004】

例えば、めっき液の組成を『水＋硫酸ニッケル＋塩化ニッケル＋ほう酸＋光沢剤＋界面活性剤＋カーボンナノファイバ』とし、界面活性剤をポリアクリル酸として作製した複合めっき層において、良好な放射率が得られることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

又、金属部品の表面に、カーボンナノファイバが分散された電解めっき液を用いた電解めっきによって形成されたカーボンナノファイバとめっき金属とからなる複合めっき皮膜層を形成し、複合めっき皮膜層の表面を形成するカーボンナノファイバの一部がめっき金属で覆われることなく露出するようにした放熱部品が開示されている。又、金属部品の表面に複合めっき皮膜層を形成した後、複合めっき皮膜層の表面から露出するカーボンナノファイバの量を増やすため、複合めっき皮膜層にエッチングを施して複合めっき皮膜層に含まれる金属を除去することが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

【0006】

又、金属源と、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ケッチェン、黒鉛類等の炭素の微粒子とを含有してなり、該微粒子の平均粒径が１μｍ以下であるめっき液を表面処理に使用することによって、低接触抵抗と異物付着防止性能とが両立することが開示されている。又、微粒子含有金属層の表面に炭素微粒子が露出していると、より効果的であり、微粒子含有金属層の表面側に金属めっきを施す場合でも、積層された金属めっき層の表面に炭素微粒子が露出するようにすることが好適である旨が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

【0007】

又、表面の少なくとも一部にめっき金属層が形成された多数本のカーボンナノチューブによって形成された塊状粒状物であって、該塊状粒状物を形成するカーボンナノチューブの各々は、その端部が前記塊状粒状物の外方に露出状態で突出することなく、前記めっき金属層によって相互に固着されていることを特徴とする塊状粒状物が開示されている（例えば、特許文献４参照）。

【0008】

このように、ヒートスプレッダやヒートパイプ等の表面に施すめっきについては様々な技術が開示されており、特に、カーボンナノファイバ等の炭素材料を用いたものが数多く開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６−２８６３６号公報

【特許文献2】特開２００５−８９８３６号公報

【特許文献3】特開２００６−１６９６０９号公報

【特許文献4】特開２００５−３２０５７９号公報

【特許文献5】特開２０１０−１９２６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、放熱部品の熱放射性を向上するためには、放熱部品を構成する金属部品の表面に存在するカーボンナノファイバ等の炭素材料を、より増大させることが必要である。

【0011】

しかしながら、特許文献１の技術では、カーボンナノファイバをめっき液により多く分散させたとしても、超音波振動の際に脱落するカーボンナノファイバが存在するため、熱放射性を十分に向上することは困難である。例えば、超音波振動により表面のカーボンナノファイバを完全に除去すると、除去しない場合に比べて、熱放射性が半減することが確認されている。

【0012】

又、特許文献２の技術では、複合めっき皮膜層の表面から露出するカーボンナノファイバの量を増やすため、複合めっき皮膜層にエッチングを施して複合めっき皮膜層に含まれる金属を除去しているが、実際にはエッチングの際に脱落するカーボンナノファイバが存在するため、複合めっき皮膜層の表面から露出するカーボンナノファイバの量を所望の通りに増やすことは困難である。

【0013】

又、特許文献３の技術では、微粒子含有金属層の表面、又は、微粒子含有金属層に金属めっき層を積層する場合には金属めっき層の表面に炭素微粒子を露出させている。従って、特許文献１や２の場合と同様に、表面の炭素微粒子が脱落する虞がある。又、開示のめっき液を用いると低接触抵抗と異物付着防止性能とを両立できるが、熱放射性が向上するか否かは明示されていない。又、炭素微粒子は親水性が悪いため、微粒子含有金属層に金属めっき層を積層することは困難であり、両層の間に密着不良が生じる虞がある。

【0014】

又、特許文献４の技術では、カーボンナノチューブの各々が金属めっき層により完全に覆われているため、熱放射性を十分に向上することは困難である。

【0015】

なお、めっきに関する技術とは異なるが、金属中にカーボンナノチューブが分散された複合めっき層を形成した後、複合めっき層を加熱して金属を溶融させ、毛細管現象を利用してカーボンナノチューブ表面を金属で覆う技術が知られている（例えば、特許文献５参照）。しかし、金属の融点は一般に高く、例えば、ニッケル（Ｎｉ）の融点は略１４５５℃、鉄（Ｆｅ）の融点は略１５３５℃、銅（Ｃｕ）の融点は略１０８４℃、アルミニウム（Ａｌ）の融点は略６６０℃である。従って、例えば、金属としてニッケル（Ｎｉ）を用いた場合、溶融させるためには略１４５５℃以上に加熱する必要がある。又、ベースとなる放熱板として溶融させる金属よりも高融点の部材を用いる必要がある。このように、この技術は、工程や部材に関する制約が多く、容易に実現することができない。

【0016】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、熱放射性を一層向上することが可能な放熱部品及びその製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本放熱部品は、第１の金属からなる基材と、前記基材上に形成された、第２の金属中に炭素材料であるカーボンナノチューブ又はカーボンナノファイバが分散された複合めっき層である第１めっき層と、前記第１めっき層上に形成された第２めっき層と、を有し、前記第１めっき層は、前記炭素材料の一部が前記第２の金属の表面から突出した複数の突出部を含み、前記第２めっき層は、隣接する前記突出部間を充填せずに、前記突出部の表面及び前記第２の金属の表面を覆うように形成されていることを要件とする。

【0018】

本放熱部品の製造方法は、第１の金属からなる基材上に、第２の金属中に炭素材料であるカーボンナノチューブ又はカーボンナノファイバが分散された複合めっき層である第１めっき層を、前記炭素材料の一部が前記第２の金属の表面から突出した複数の突出部を含むように形成する第１工程と、前記第１めっき層上に、めっき法により、隣接する前記突出部間を充填せずに、前記突出部の表面及び前記第２の金属の表面を覆うように第２めっき層を形成する第２工程と、を有することを要件とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、熱放射性を一層向上することが可能な放熱部品及びその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１の実施の形態に係る放熱部品を例示する断面模式図である。

【図2】図１の一部を拡大して例示する断面模式図である。

【図3】第１の実施の形態に係る放熱部品の製造工程を例示する図（その１）である。

【図4】第１の実施の形態に係る放熱部品の製造工程を例示する図（その２）である。

【図5A】放熱部品Ｗ（比較例）のＳＥＭ写真である。

【図5B】放熱部品１ＡのＳＥＭ写真である。

【図5C】図５Ｂを拡大したＳＥＭ写真である。

【図6】熱放射性の確認結果を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0022】

〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る放熱部品の構造］
まず、第１の実施の形態に係る放熱部品の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る放熱部品を例示する断面模式図である。図２は、図１の一部を拡大して例示する断面模式図である。図１及び図２を参照するに、放熱部品１は、基材１０と、第１めっき層２０と、触媒層２５と、第２めっき層３０と、を有する。但し、図１において、触媒層２５の図示は省略されている。

【0023】

基材１０は、第１めっき層２０、触媒層２５、及び第２めっき層３０が積層形成される部分である。基材１０は、熱伝導率が良好な金属から構成することが好ましく、具体的には、例えば銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、又はこれらの合金等を用いることができる。

【0024】

第１めっき層２０は、基材１０上に形成された、金属２２中にカーボンナノチューブ２１が分散された複合めっき層である。第１めっき層２０の厚さＴ_１は、は、例えば、１０〜２０μｍ程度とすることができる。カーボンナノチューブ２１は、基材１０の表面に対してランダムな方向に配されており、カーボンナノチューブ２１の一部は、金属２２の表面から突出している。

【0025】

以降、カーボンナノチューブ２１の金属２２の表面から突出している部分を、カーボンナノチューブ２１の突出部と称する。カーボンナノチューブ２１の突出部の金属２２の表面からの突出量Ｌは、カーボンナノチューブ２１ごとに異なるが、例えば、１０μｍ程度とすることができる。カーボンナノチューブ２１の突出部の投影面積は、第１めっき層２０の表面に対して３％以上とすることができる。

【0026】

カーボンナノチューブ２１の径は、例えば、１００〜３００ｎｍ程度とすることができる。カーボンナノチューブ２１の長さは、例えば、１０〜１５μｍ程度とすることができる。カーボンナノチューブ２１の本数は、例えば、数万本程度とすることができる。

【0027】

金属２２は、熱伝導率が良好で錆び難い金属から構成することが好ましく、具体的には、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。

【0028】

なお、カーボンナノチューブ２１に代えて、カーボンナノファイバ、グラファイト、カーボンブラック等の炭素材料を用いても構わない。又、これらの炭素材料が混合したものを用いても構わない。

【0029】

触媒層２５は、第１めっき層２０の表面（すなわち、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面）を覆うように形成されている。触媒層２５は、第２めっき層３０を形成する前に触媒として付与される触媒物質からなる層である。触媒層２５は隣接するカーボンナノチューブ２１の突出部間を充填しない程度の層厚に制御されている。

【0030】

触媒層２５の材料としては、例えば、パラジウム（Ｐｄ）を用いることができる。触媒層２５の材料として、銀（Ａｇ）やＳｎ／Ｐｄ（錫とパラジウムを混合したもの）等を用いても構わない。触媒層２５は、存在することにより所定の効果が得られ、特にその厚さは問題とならないが、触媒層２５の厚さＴ_２は、例えば、１０〜４０ｎｍ程度とすることができる。なお、触媒層２５は、本発明に係る第３の金属の層の代表的な一例である。

【0031】

第２めっき層３０は、触媒層２５の表面（すなわち、触媒層２５が形成されたカーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面）を覆うように形成されている。第２めっき層３０は、カーボンナノチューブ２１の突出部の脱落を防止するために設けられている。第２めっき層３０を、触媒層２５が形成されたカーボンナノチューブ２１の突出部全体を覆うように形成すると熱放射性が低下するので、第２めっき層３０は触媒層２５が形成された隣接するカーボンナノチューブ２１の突出部間を充填しない程度の層厚に制御されている。

【0032】

但し、触媒層２５及び第２めっき層３０は、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面に一様に付着しなくてもよい。例えば、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面に、触媒層２５を介さずに第２めっき層３０が直接形成されている部分が存在してもよい。部分的にこのような形態となったとしても、全体的にみれば触媒層２５が形成されたカーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面を覆うように第２めっき層３０が形成されているため、熱放射性の向上という所定の効果が得られるからである。

【0033】

なお、カーボンナノチューブ２１等の炭素材料は親水性が悪く、触媒層２５との密着不良を起こす虞があるため、触媒層２５は、所定の表面処理が施されて親水化された第１めっき層２０の表面上に形成されている。所定の表面処理については、後述する。

【0034】

第２めっき層３０は電解めっき法により形成されており、その材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。第２めっき層３０として電解めっき法により形成されたニッケル（Ｎｉ）を用いた場合、第２めっき層３０の厚さＴ_３は、０．５μｍ以上２μｍ以下とすることが好ましい。第２めっき層３０の厚さＴ_３が０．５μｍよりも薄いと、カーボンナノチューブ２１の脱落を防止することが困難となる。一方、第２めっき層３０の厚さＴ_３が２μｍよりも厚いと、熱放射性が低下する。

【0035】

第２めっき層３０を、電解めっき法により形成された銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）としても構わない。第２めっき層３０として電解めっき法により形成された銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）を用いた場合、第２めっき層３０の厚さＴ_３は、０．５μｍ以上２μｍ以下とすることが好ましい。第２めっき層３０の厚さＴ_３が０．５μｍよりも薄いと、カーボンナノチューブ２１の脱落を防止することが困難となる。一方、第２めっき層３０の厚さＴ_３が２μｍよりも厚いと、熱放射性が低下する。

【0036】

なお、放熱部品１は、例えば、ベーパーチャンバー、ヒートパイプ、ヒートスプレッダ、ＬＥＤの筺体等に適用することができる。つまり、放熱部品１の基材１０は半導体素子等の発熱体に取り付けられ、半導体素子等の発する熱を基材１０を介して第１めっき層２０の表面に迅速に伝達する。第２めっき層３０ではカーボンナノチューブ２１の一部が金属２２の表面から突出しており、カーボンナノチューブ２１の突出部は極薄の触媒層２５及び第２めっき層３０で覆われているため、カーボンナノチューブ２１の突出部からは、基材１０から伝熱された熱が直ちに放熱され、第１めっき層２０の熱放射性を更に向上できる。又、カーボンナノチューブ２１の突出部は極薄の触媒層２５及び第２めっき層３０で覆われているため、カーボンナノチューブ２１の突出部の脱落による熱放射性の低下を防止できる。

【0037】

［第１の実施の形態に係る放熱部品の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る放熱部品の製造方法につて説明する。図３及び図４は、第１の実施の形態に係る放熱部品の製造工程を例示する図である。始めに、図３に示す工程では、基材１０を準備する。基材１０は、熱伝導率が良好な金属から構成することが好ましく、具体的には、例えば銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、又はこれらの合金等を用いることができる。

【0038】

そして、準備した基材１０の表面に、金属２２中にカーボンナノチューブ２１が分散された電解めっき液を用いて電解めっきを施し、金属２２中にカーボンナノチューブ２１が分散された複合めっき層である第１めっき層２０を形成する。第１めっき層２０は、カーボンナノチューブ２１の一部が金属２２の表面から突出した複数の突出部を含むように形成する。

【0039】

第１めっき層２０の厚さＴ_１は、例えば、１０〜２０μｍ程度とすることができる。カーボンナノチューブ２１の突出部の金属２２の表面からの突出量Ｌは、カーボンナノチューブ２１ごとに異なるが、例えば、１０μｍ程度とすることができる。金属２２の表面から突出しているカーボンナノチューブ２１の投影面積は、第１めっき層２０の表面に対して３％以上とすることができる。なお、カーボンナノチューブ２１及び金属２２の詳細は、前述のとおりであるため、説明は省略する。

【0040】

図３に示す工程で用いる電解めっき液には、カーボンナノチューブ２１を分散する分散剤としてのポリアクリル酸が配合されていることが好ましい。又、光沢剤として、アルカンジオール化合物、アルケンジオール化合物又はアルキンジオール化合物が配合されていることが好ましい。特に、アルキンジオール分子中にオキシエチレン側鎖を有するアルキンジオールであって、このアルキンジオール化合物の分子量の少なくとも２０重量％をオキシエチレン側鎖が占める光沢剤を好適に用いることができる。このオキシエチレン側鎖が占める割合を８５重量％以下とすることが好ましい。

【0041】

更に、電解めっき液には、界面活性剤としてのケトン基、アルデヒド基又はカルボン酸基を有する有機化合物、カーボンモノオキサイド化合物、クマリン誘導体、アリルアルデヒドのスルホン化物、アリル基を有するスルホン化合物、アルキレンカルボキシエステル、アルキレンアルデヒド、アセチレン誘導体、ピリジウム化合物、アルカンスルホン化合物又はアゾ化合物が配合されていてもよい。かかる電解めっき液にカーボンナノチューブ２１を分散するには、予め分散剤溶液に浸漬して分散性を向上したカーボンナノチューブ２１を電解めっき液に混合することが好ましい。

【0042】

電解めっき液に混合するカーボンナノチューブ２１の混合量は、１００ｐｐｍ以上が好ましく、更に好ましくは５００ｐｐｍ以上、特に好ましくは１０００ｐｐｍ以上である。カーボンナノチューブ２１の混合量の上限は１重量％程度である。カーボンナノチューブ２１の混合量が１重量％を越えると、カーボンナノチューブ２１の分散が困難となる傾向にある。

【0043】

この様にカーボンナノチューブ２１が分散された電解めっき液を用いて電解めっきを施す際には、カーボンナノチューブ２１の分散状態を維持するため、電解めっき液を攪拌しつつ、電流密度を５Ａ／ｄｍ^２以下で施すことが好ましい。電流密度を５Ａ／ｄｍ^２を越える条件で電解めっきを施すと、形成される第１めっき層２０の表面が凹凸面になり易い傾向にある。

【0044】

更に、基材１０を直流電源（図示せず）の陰極に接続して電解めっき液の液面に対して垂直に載置し、基材１０の表面（電解めっきを施す面）の側方に直流電源（図示せず）の陽極に接続された陽極板（図示せず）を載置する。そして、基材１０と陽極板（図示せず）とを左右方向に遥動させつつ電解めっきを施すことによって、カーボンナノチューブ２１を基材１０の表面に均一に配設でき、かつ、カーボンナノチューブ２１の一部が金属２２の表面から突出した複数の突出部を含むように形成できる。

【0045】

次いで、触媒層２５を形成する前に、第１めっき層２０の表面に表面処理を施す。表面処理を施す理由は、カーボンナノチューブ２１は親水性が悪く、触媒層２５とカーボンナノチューブ２１の突出部との間で密着不良を起こす虞があるためである。第１めっき層２０の表面に表面処理を施すことによりカーボンナノチューブ２１の突出部は親水化するため、触媒層２５との密着性を大幅に向上することができる。表面処理には、例えば、２−アミノエタノール、ポリオキシエチレン−オクチルフェニルエーテルを主成分とする界面活性剤を用いると好適である。

【0046】

次いで、図４に示す工程では、表面処理が施された第１めっき層２０上に、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面を覆うように、触媒層２５を形成する。触媒層２５は隣接するカーボンナノチューブ２１の突出部間を充填しない程度の層厚に制御する。そして、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面を覆う触媒層２５及び金属２２の表面を覆う触媒層２５上に、電解めっき法により第２めっき層３０を形成する。第２めっき層３０は触媒層２５が形成された隣接するカーボンナノチューブ２１の突出部間を充填しない程度の層厚に制御する。

【0047】

触媒層２５の材料としては、例えば、パラジウム（Ｐｄ）を用いることができる。触媒層２５の材料として、銀（Ａｇ）やＳｎ／Ｐｄ（錫とパラジウムを混合したもの）等を用いても構わない。触媒層２５は、存在することにより所定の効果が得られ、特にその厚さは問題とならないが、触媒層２５の厚さＴ_２は、例えば、１０〜４０ｎｍ程度とすることができる。

【0048】

第２めっき層３０の材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。第２めっき層３０としてニッケル（Ｎｉ）を用いた場合、第２めっき層３０の厚さＴ_３は、０．５μｍ以上２μｍ以下とすることができる。第２めっき層３０の厚さＴ_３が０．５μｍよりも薄いと、カーボンナノチューブ２１の脱落を防止することが困難となる。一方、第２めっき層３０の厚さＴ_３が２μｍよりも厚いと、熱放射性が低下する。

【0049】

第２めっき層３０の材料として、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）を用いても構わない。第２めっき層３０として銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）を用いた場合、第２めっき層３０の厚さＴ_３は、０．５μｍ以上２μｍ以下とすることが好ましい。第２めっき層３０の厚さＴ_３が０．５μｍよりも薄いと、カーボンナノチューブ２１の脱落を防止することが困難となる。一方、第２めっき層３０の厚さＴ_３が２μｍよりも厚いと、熱放射性が低下する。

【0050】

図４に示す工程において、触媒層２５を形成する工程よりも前に、酸浸漬工程を設け、触媒層２５を形成する工程と第２めっき層３０を形成する工程（電解めっき工程）との間に、還元処理工程を設けてもよい。酸浸漬工程は、被めっき面を活性化させ、触媒層２５を付き易くする工程である。酸浸漬工程では、例えば、塩酸を主成分とする溶液を用いることができる。還元処理工程は、被めっき面に付与された触媒物質（触媒層２５を構成する物質）を還元して金属化する工程である。還元処理工程では、例えば、還元剤である次亜リン酸ナトリウムを主成分とする溶液を用いることができる。

【0051】

このように、図３及び図４の工程により、図１及び図２に示す放熱部品１を作製することができる。

【0052】

以上のように、第１の実施の形態によれば、基材１０上に、カーボンナノチューブ２１が基材１０の表面に対してランダムな方向に配されており、カーボンナノチューブ２１の一部が金属２２の表面から突出している第１めっき層２０を形成する。そして、第１めっき層２０の表面に所定の表面処理を施した後、第１めっき層２０上に隣接するカーボンナノチューブ２１の突出部間を充填しない程度の層厚で触媒層２５及び第２めっき層３０をこの順番で形成する。これにより、熱伝導率等の熱特性に優れたカーボンナノチューブ２１が、熱伝導率等の熱特性に優れた金属２２中に配されるため、基材１０の表面から第１めっき層２０の表面に熱を迅速に伝達することが可能となり、熱放射性を向上できる。

【0053】

又、カーボンナノチューブ２１の一部が金属２２の表面から突出しており、カーボンナノチューブ２１の突出部は極薄の触媒層２５及び第２めっき層３０で覆われている。これにより、カーボンナノチューブ２１の突出部からは、基材１０から伝熱された熱が直ちに放熱されるため、第１めっき層２０の熱放射性を更に向上できる。

【0054】

又、カーボンナノチューブ２１の突出部は極薄の触媒層２５及び第２めっき層３０で覆われているため、カーボンナノチューブ２１の突出部の脱落による熱放射性の低下を防止できる。

【0055】

〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態では、第２めっき層３０を電解めっき法により形成する例を示した。第１の実施の形態の変形例では、第２めっき層３０を無電解めっき法により形成する例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例において、第１の実施の形態と共通する部分についての説明は省略する。

【0056】

無電解めっき法により第２めっき層３０を形成するには、まず第１の実施の形態の図３と同様な工程を実施する。そして、触媒層２５を形成する前に、第１の実施の形態と同様に、第１めっき層２０の表面に表面処理を施す。

【0057】

次いで、表面処理が施された第１めっき層２０上に、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面を覆うように、触媒層２５を形成する。触媒層２５は隣接するカーボンナノチューブ２１の突出部間を充填しない程度の層厚に制御する。そして、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面を覆う触媒層２５及び金属２２の表面を覆う触媒層２５上に、無電解めっき法により第２めっき層３０を形成する。第２めっき層３０は触媒層２５が形成された隣接するカーボンナノチューブ２１の突出部間を充填しない程度の層厚に制御する。

【0058】

第２めっき層３０の材料としては、例えば、Ｎｉ−Ｐを用いることができる。第２めっき層３０としてＮｉ−Ｐを用いた場合、第２めっき層３０の厚さＴ_３は、０．５μｍ以上２μｍ以下とすることが好ましい。第２めっき層３０の厚さＴ_３が０．５μｍよりも薄いと、カーボンナノチューブ２１の脱落を防止することが困難となる。一方、第２めっき層３０の厚さＴ_３が２μｍよりも厚いと、熱放射性が低下する。

【0059】

この工程において、触媒層２５を形成する工程よりも前に、酸浸漬工程を設け、触媒層２５を形成する工程と第２めっき層３０を形成する工程（無電解めっき工程）との間に、還元処理工程を設けてもよい。酸浸漬工程は、被めっき面を活性化させ、触媒層２５を付き易くする工程である。酸浸漬工程では、例えば、硫酸水素ナトリウム及び硫酸を主成分とする溶液を用いることができる。還元処理工程は、被めっき面に付与された触媒物質（触媒層２５を構成する物質）を還元して金属化する工程である。還元処理工程では、例えば、還元剤であるジメチルアミンボランを主成分とする溶液を用いることができる。その後、前述の無電解めっき工程を行う。このように、無電解めっき法により第２めっき層３０を形成しても良い。

【0060】

以上のように、第１の実施の形態の変形例によれば、無電解めっき法により第２めっき層３０を形成しても第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

【0061】

［実施例１］
始めに、第１の実施の形態に係る製造方法で放熱部品１（放熱部品１Ａとする）を作製した。まず、基材１０として銅（Ｃｕ）を準備し、基材１０上に電解めっき法により金属２２中にカーボンナノチューブ２１が分散された複合めっき層である第１めっき層２０（層厚Ｔ_１＝１０μｍ）を形成した。なお、金属２２の材料としてはニッケル（Ｎｉ）を用いた。

【0062】

次に、第１めっき層２０上に前述の表面処理を施した後、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面を覆うように触媒層２５（層厚Ｔ_２＝１０〜４０ｎｍ）を形成した。なお、触媒層２５の材料としてはパラジウム（Ｐｄ）を用いた。この時点で、ＳＴＥＭ（Scanning Transmission Electron Microscope）により観察した結果、第１めっき層２０の表面に触媒層２５（パラジウム）が形成されていることが確認できた。

【0063】

次に、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面を覆う触媒層２５及び金属２２の表面を覆う触媒層２５上に、電解めっき法により第２めっき層３０（層厚Ｔ_３＝２μｍ）を形成した。なお、第２めっき層３０の材料としてはニッケル（Ｎｉ）を用いた。

【0064】

次に、比較例として、放熱部品１Ａと同様に第１めっき層２０を形成し、第１めっき層２０上に前述の表面処理を施した後、触媒層２５（パラジウム）を形成せずに、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面上に、直接電解めっき法により第２めっき層３０（層厚Ｔ_３＝２μｍ）を形成したサンプル（放熱部品Ｗ（比較例）とする）を作製した。なお、第２めっき層３０の材料としてはニッケル（Ｎｉ）を用いた。つまり、放熱部品Ｗ（比較例）は、触媒層２５（パラジウム）が形成されていない点のみが、放熱部品１Ａと相違している。

【0065】

サンプル作製後、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて、放熱部品１Ａ及び放熱部品Ｗ（比較例）のニッケル（Ｎｉ）の析出状態を観察した。その結果を、図５Ａ〜図５Ｃに示す。図５Ａは、放熱部品Ｗ（比較例）のカーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面のＳＥＭ写真（倍率：２０００倍）である。図５Ｂは、放熱部品１Ａのカーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面のＳＥＭ写真（倍率：２０００倍）である。図５Ｃは、図５Ｂを拡大したＳＥＭ写真（倍率：１００００倍）である。

【0066】

図５Ａから、触媒層２５（パラジウム）を形成していない放熱部品Ｗ（比較例）では、ニッケル（Ｎｉ）が団子状に析出していることがわかる。又、ニッケル（Ｎｉ）が付着せずにカーボンナノチューブ２１の突出部の表面が露出している箇所が多数存在している。

【0067】

一方、図５Ｂ及び図５Ｃから、触媒層２５（パラジウム）を形成した放熱部品１Ａでは、図５Ａの放熱部品Ｗ（比較例）と比較して、ニッケル（Ｎｉ）が遙かに均一に析出していることがわかる。又、ニッケル（Ｎｉ）が付着せずにカーボンナノチューブ２１の突出部の表面が露出している箇所は、ほとんど存在しないか、或いは、放熱部品Ｗ（比較例）と比較して遙かに少ない。

【0068】

このように、本実施例によれば、第２めっき層３０を形成する工程よりも前に、触媒層２５を形成する工程を設けることにより、第２めっき層３０を均一に析出できることが確認された。

【0069】

なお、実施例１では、電解めっき法により第２めっき層３０を形成した場合のニッケル（Ｎｉ）の析出状態を示したが、無電解めっき法により第２めっき層３０を形成した場合も、同様にニッケル（Ｎｉ）を均一に析出できることが確認されている。

【0070】

［実施例２］
次に、第１の実施の形態の変形例に係る製造方法で放熱部品１（放熱部品１Ｂとする）を作製した。まず、基材１０として銅（Ｃｕ）を準備し、基材１０上に電解めっき法により金属２２中にカーボンナノチューブ２１が分散された複合めっき層である第１めっき層２０（層厚Ｔ_１＝１０μｍ）を形成した。なお、金属２２の材料としてはニッケル（Ｎｉ）を用いた。次に、第１めっき層２０上に前述の表面処理を施した後、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面及び金属２２の表面を覆うように触媒層２５（層厚Ｔ_２＝１０〜４０ｎｍ）を形成した。そして、カーボンナノチューブ２１の突出部の表面を覆う触媒層２５及び金属２２の表面を覆う触媒層２５上に、無電解めっき法により第２めっき層３０（層厚Ｔ_３＝２μｍ）を形成した。なお、第２めっき層３０の材料としてはＮｉ−Ｐを用いた。

【0071】

次に、比較例として、銅（Ｃｕ）からなる基材１０のみのサンプル（放熱部品Ｘ（比較例）とする）と、銅（Ｃｕ）からなる基材１０上に層厚１０μｍの電解ニッケルめっき層（カーボンナノチューブは分散されていない）のみを形成したサンプル（放熱部品Ｙ（比較例）とする）を作製した。

【0072】

サンプル作製後、所定のブロックにヒータと温度計とサンプル（放熱部品１Ａ、放熱部品１Ｂ、放熱部品Ｘ（比較例）、及び放熱部品Ｙ（比較例）を順番に搭載）を取り付け、ヒータに一定電圧を６０分間印加したときの温度計の温度を測定した。その結果を、図６に示す。図６において、６０分経過後の温度上昇が小さいサンプルほど熱放射性が優れていることを示している。なお、放熱部品１Ａは実施例１で作製したものを用いた。

【0073】

図６に示すように、放熱部品Ｘ（比較例）及び放熱部品Ｙ（比較例）では、６０分経過時の温度は略９２℃であった。これに対して、第１の実施の形態に係る製造方法で製造した放熱部品１Ａでは、６０分経過時の温度は略８２℃であった。これは、放熱部品Ｘ（比較例）及び放熱部品Ｙ（比較例）に対して−１０℃であり、熱放射性が大幅に向上することが確認された。

【0074】

又、第１の実施の形態の変形例に係る製造方法で製造した放熱部品１Ｂでは、６０分経過時の温度は略８５℃であった。これは、放熱部品Ｘ（比較例）及び放熱部品Ｙ（比較例）に対して−７℃であり、熱放射性が大幅に向上することが確認された。

【0075】

このように、本実施例によれば、第１の実施の形態に係る製造方法で製造した放熱部品１Ａ、及び第１の実施の形態の変形例に係る製造方法で製造した放熱部品１Ｂでは、従来の放熱部品に対して熱放射性が大幅に向上することが確認された。

【0076】

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0077】

１ 放熱部品
１０ 基材
２０ 第１めっき層
２１ カーボンナノチューブ
２２ 金属
２５ 触媒層
３０ 第２めっき層
Ｌ 突出量
Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３ 厚さ

【図2】

【図3】

【図4】

【図6】

【図1】

【図5A】

【図5B】

【図5C】