JP2020131546A

JP2020131546A - Metal insert member, and metal resin composite molding

Info

Publication number: JP2020131546A
Application number: JP2019027791A
Authority: JP
Inventors: 俊彦幸; Toshihiko Saiwai
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-31
Also published as: WO2020171127A1

Abstract

To provide a metal insert member capable of efficiently and surely filling a resin, and a metal resin composite molding provided with the metal insert member.SOLUTION: A metal insert member 10 configuring a metal resin composite molding has a plurality of metal coils 11 in which a long metal base material is molded into a coil shape extended along the axial line X. The metal coils 11 are arranged in parallel. A plurality of through holes 15 extended in one direction are formed in parallel, and gaps 16 opening in the direction that crosses the extended direction of the through holes 15 are formed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、金属樹脂複合成形体を構成するインサート金属部材、このインサート金属部材を備えた金属樹脂複合成形体に関するものである。 The present invention relates to an insert metal member constituting a metal-resin composite molded body, and a metal-resin composite molded body provided with the insert metal member.

例えば、半導体素子等を備えた半導体装置等の電子・電気部品においては、半導体素子等の発熱体を冷却するために、各種冷却装置が配設されている。
ここで、半導体素子等の発熱体からの熱を効率的に放熱するために、半導体装置と冷却装置と間に、放熱シートが配設されることがある。 For example, in an electronic / electrical component such as a semiconductor device provided with a semiconductor element or the like, various cooling devices are arranged in order to cool a heating element such as the semiconductor element.
Here, in order to efficiently dissipate heat from a heating element such as a semiconductor element, a heat radiating sheet may be arranged between the semiconductor device and the cooling device.

この放熱シートとしては、例えば特許文献１，２に示すように、インサート金属部材に樹脂を充填した構造の金属樹脂複合成形体で構成されたものが提案されている。
これらの放熱シートは、樹脂によって密着性を確保するとともに、インサート金属部材によって熱伝導性を確保し、半導体装置等の電子・電気部品から冷却装置への伝熱を効率的に行うように構成されている。 As the heat radiating sheet, for example, as shown in Patent Documents 1 and 2, a sheet made of a metal-resin composite molded body having a structure in which a resin is filled in an insert metal member has been proposed.
These heat-dissipating sheets are configured to ensure adhesion with resin and heat conductivity with insert metal members to efficiently transfer heat from electronic and electrical components such as semiconductor devices to cooling devices. ing.

ここで、上述の金属樹脂複合成形体を構成する場合には、インサート金属部材に樹脂を十分に、かつ、確実に充填する必要がある。
そこで、例えば特許文献１においては、インサート金属部材となる金属繊維シートに、比較的流動性の高い熱伝導性接着剤を、含浸、充填、又は片面もしくは両面に積層して加工処理した構造としている。
また、特許文献２においては、インサート金属部材となる金属メッシュを通電加熱した状態で、樹脂を充填する方法が提案されている。 Here, when the above-mentioned metal-resin composite molded body is formed, it is necessary to sufficiently and surely fill the insert metal member with the resin.
Therefore, for example, in Patent Document 1, a metal fiber sheet to be an insert metal member is impregnated, filled, or laminated on one side or both sides with a heat conductive adhesive having relatively high fluidity to be processed. ..
Further, Patent Document 2 proposes a method of filling a metal mesh serving as an insert metal member with a resin while being energized and heated.

特開２０００−１０１００４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-101004 特開平０３−２２７６１２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 03-227612

ところで、特許文献１においては、インサート金属部材として金属繊維シートを用いているため、樹脂が充填される空間が比較的小さく、樹脂を十分に充填することは困難であった。また、比較的流動性の良い熱伝導性接着剤を用いる必要があり、樹脂組成を自由に選択することができなかった。
また、特許文献２においては、インサート金属部材である金属メッシュに通電加熱して樹脂を充填しているが、製造工程が複雑であるとともに、設計の自由度が低くなるといった問題があった。 By the way, in Patent Document 1, since the metal fiber sheet is used as the insert metal member, the space for filling the resin is relatively small, and it is difficult to sufficiently fill the resin. Further, it is necessary to use a heat conductive adhesive having relatively good fluidity, and the resin composition cannot be freely selected.
Further, in Patent Document 2, the metal mesh which is the insert metal member is energized and heated to fill the resin, but there is a problem that the manufacturing process is complicated and the degree of freedom in design is lowered.

本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、樹脂を効率良く、かつ、確実に充填することが可能なインサート金属部材、及び、このインサート金属部材を備えた金属樹脂複合成形体を提供することを目的としている。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and is an insert metal member capable of efficiently and reliably filling a resin, and a metal resin composite provided with the insert metal member. It is intended to provide a molded body.

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のインサート金属部材は、金属樹脂複合成形体を構成するインサート金属部材であって、長尺の金属基材が軸線に沿って延在するコイル状に成型された金属コイル体を複数有し、前記金属コイル体が並列に配置されており、一方向に延在する複数の貫通孔が並列して形成されているともに、前記貫通孔の延在方向に交差する方向に開口した空隙部が形成されていることを特徴としている。 In order to solve such a problem and achieve the above object, the insert metal member of the present invention is an insert metal member constituting a metal resin composite molded body, and a long metal base material is along the axis. It has a plurality of metal coil bodies formed in a coil shape extending in parallel, the metal coil bodies are arranged in parallel, and a plurality of through holes extending in one direction are formed in parallel. It is characterized in that a gap portion opened in a direction intersecting the extending direction of the through hole is formed.

この構成のインサート金属部材によれば、軸線に沿って延在するコイル状に成型された金属コイル体が並列に配置された構造とされ、一方向に延在する複数の貫通孔が並列するように形成されているので、この貫通孔を通じて樹脂をインサート金属部材の内部にまで充填することが可能となる。
また、前記貫通孔の延在方向に交差する方向に開口した空隙部が形成されているので、貫通孔に充填された樹脂が、前記空隙部から貫通孔と交差する方向にも充填されることになる。
よって、流動性の高い樹脂を選択することなく、かつ、インサート金属部材を加熱することなく、インサート金属部材に対して、樹脂を効率良く、かつ、確実に充填することが可能となる。 According to the insert metal member having this configuration, the metal coil bodies formed in a coil shape extending along the axis are arranged in parallel so that a plurality of through holes extending in one direction are arranged in parallel. Since it is formed in, it is possible to fill the inside of the insert metal member with the resin through the through hole.
Further, since the gap portion opened in the direction intersecting the extending direction of the through hole is formed, the resin filled in the through hole is also filled in the direction intersecting the through hole from the gap portion. become.
Therefore, it is possible to efficiently and reliably fill the insert metal member with the resin without selecting a resin having high fluidity and without heating the insert metal member.

ここで、本発明のインサート金属部材においては、並列する前記金属コイル体の前記軸線方向から見たときの前記金属基材が占める面積率が１０％以上８０％以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、並列する前記金属コイル体の前記軸線方向から見たときの前記金属基材が占める面積率が８０％以下とされているので、貫通孔を介して樹脂をさらに効率良く充填することが可能となる。一方、並列する前記金属コイル体の前記軸線方向から見たときの前記金属基材が占める面積率が１０％以上とされているので、インサート金属部材の強度を確保でき、かつ、熱伝導性を確保することが可能となる。 Here, in the insert metal member of the present invention, the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axial direction of the metal coil bodies in parallel is within the range of 10% or more and 80% or less. Is preferable.
In this case, since the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axial direction of the metal coil bodies in parallel is 80% or less, the resin can be filled more efficiently through the through holes. It will be possible. On the other hand, since the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axial direction of the metal coil bodies in parallel is 10% or more, the strength of the insert metal member can be ensured and the thermal conductivity can be improved. It becomes possible to secure.

また、本発明のインサート金属部材においては、前記金属コイル体の前記軸線に直交するとともに前記金属コイル体の並列方向に直交する方向から見たとき前記金属基材が占める面積率が１０％以上９５％以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記金属コイル体の前記軸線に直交するとともに前記金属コイル体の並列方向に直交する方向から見たとき前記金属基材が占める面積率が９５％以下とされているので、空隙部の面積が確保され、前記空隙部から貫通孔と交差する方向にさらに効率良く樹脂を充填することが可能となる。一方、前記金属コイル体の前記軸線に直交するとともに前記金属コイル体の並列方向に直交する方向から見たとき前記金属基材が占める面積率が１０％以上とされているので、インサート金属部材の強度を確保でき、かつ、熱伝導性を確保することが可能となる。 Further, in the insert metal member of the present invention, the area ratio occupied by the metal base material is 10% or more 95% when viewed from a direction orthogonal to the axis of the metal coil body and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body. It is preferably within the range of% or less.
In this case, the area ratio occupied by the metal base material is 95% or less when viewed from a direction orthogonal to the axis of the metal coil body and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body. The area is secured, and the resin can be filled more efficiently in the direction intersecting the through hole from the gap portion. On the other hand, since the area ratio occupied by the metal base material is 10% or more when viewed from a direction orthogonal to the axis of the metal coil body and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body, the insert metal member It is possible to secure the strength and the thermal conductivity.

さらに、本発明のインサート金属部材においては、前記金属基材の長手方向に直交する断面積が０．２ｍｍ^２以上５ｍｍ^２以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記金属基材の長手方向に直交する断面積が０．２ｍｍ^２以上とされているので、この金属基材からなる金属コイル体の熱伝導性が十分に確保されることになる。一方、前記金属基材の長手方向に直交する断面積が５ｍｍ^２以下とされているので、前記金属基材の加工性が確保され、金属コイル体を比較的容易に成形することが可能となる。 Further, in the insert metal member of the present invention, it is preferable that the cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the metal substrate is in the range of 0.2 mm ² or more 5 mm ² or less.
In this case, since the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction of the metal base material is 0.2 mm ² or more, the thermal conductivity of the metal coil body made of the metal base material is sufficiently ensured. On the other hand, since the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction of the metal base material is 5 mm ² or less, the workability of the metal base material is ensured and the metal coil body can be molded relatively easily. ..

また、本発明のインサート金属部材においては、前記金属コイル体は、前記軸線方向に直交する断面が矩形状となるように構成されていることが好ましい。
この場合、前記金属コイル体は、前記軸線方向に直交する断面が矩形状とされているので、隣接する金属コイル体との接触面積を確保することができ、金属コイル体の間の熱伝導性を向上させることができるとともに、インサート金属部材自体の強度を確保することが可能となる。 Further, in the insert metal member of the present invention, it is preferable that the metal coil body is configured so that the cross section orthogonal to the axial direction is rectangular.
In this case, since the metal coil body has a rectangular cross section orthogonal to the axial direction, a contact area with the adjacent metal coil body can be secured, and thermal conductivity between the metal coil bodies can be secured. It is possible to improve the strength of the insert metal member itself and to secure the strength of the insert metal member itself.

さらに、本発明のインサート金属部材においては、前記金属基材は、板条材とされていることが好ましい。
この場合、隣接する金属コイル体との接触面積を確保することができ、金属コイル体の間の熱伝導性を向上させることができるとともに、インサート金属部材自体の強度を確保することが可能となる。 Further, in the insert metal member of the present invention, it is preferable that the metal base material is a strip material.
In this case, the contact area with the adjacent metal coil body can be secured, the thermal conductivity between the metal coil bodies can be improved, and the strength of the insert metal member itself can be secured. ..

本発明の金属樹脂複合成形体は、上述のインサート金属部材と、このインサート金属部材に充填された樹脂部と、を備えていることを特徴としている。
この構成の金属樹脂複合成形体においては、上述のインサート金属部材を備えているので、樹脂が十分にかつ確実に充填されており、インサート金属部材と樹脂部とが強固に一体化している。また、インサート金属部材が、金属コイル体が並列に配列された構造とされているので、インサート金属部材が連続的に配置されており、熱伝導性に特に優れている。よって、電子・電気部品等の放熱シートとして特に適している。 The metal-resin composite molded body of the present invention is characterized by including the above-mentioned insert metal member and a resin portion filled in the insert metal member.
Since the metal-resin composite molded body having this configuration includes the above-mentioned insert metal member, the resin is sufficiently and surely filled, and the insert metal member and the resin portion are firmly integrated. Further, since the insert metal member has a structure in which the metal coil bodies are arranged in parallel, the insert metal member is continuously arranged, and the thermal conductivity is particularly excellent. Therefore, it is particularly suitable as a heat radiating sheet for electronic / electrical parts and the like.

本発明によれば、樹脂を効率良く、かつ、確実に充填することが可能なインサート金属部材、及び、このインサート金属部材を備えた金属樹脂複合成形体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an insert metal member capable of efficiently and surely filling a resin, and a metal resin composite molded body provided with the insert metal member.

本発明の実施形態であるインサート金属部材を備えた金属樹脂複合成形体の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the metal resin composite molded body provided with the insert metal member which is an embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるインサート金属部材の斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of the insert metal member which is an embodiment of this invention. 図２におけるＡ矢視図である。It is a view of arrow A in FIG. 図３におけるＢ矢視図である。It is a B arrow view in FIG. 本発明の実施形態であるインサート金属部材の製造方法を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the manufacturing method of the insert metal member which is embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態であるインサート金属部材の斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of the insert metal member which is another embodiment of this invention. 実施例において用いた試験装置の概略説明図である。It is the schematic explanatory drawing of the test apparatus used in an Example.

以下に、本発明の実施形態であるインサート金属部材、及び、インサート金属部材を備えた金属樹脂複合成形体について、添付した図面を参照して説明する。
本実施形態である金属樹脂複合成形体１は、例えば、電力制御用半導体装置等と冷却装置との間に配設される放熱シートとして用いられるものである。 Hereinafter, the insert metal member according to the embodiment of the present invention and the metal-resin composite molded body provided with the insert metal member will be described with reference to the attached drawings.
The metal-resin composite molded body 1 of the present embodiment is used, for example, as a heat radiating sheet disposed between a power control semiconductor device or the like and a cooling device.

図１に示すように、本実施形態である金属樹脂複合成形体１は、インサート金属部材１０と、このインサート金属部材１０に樹脂材料が充填されて構成された樹脂部５と、を備えた構造とされている。
ここで、樹脂部５を構成する樹脂材料については、特に限定はないが、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）といった樹脂材料を適用することができ、さらにガラスや炭素繊維といったフィラーを含んでいてもよい。 As shown in FIG. 1, the metal-resin composite molded body 1 of the present embodiment has a structure including an insert metal member 10 and a resin portion 5 formed by filling the insert metal member 10 with a resin material. It is said that.
Here, the resin material constituting the resin portion 5 is not particularly limited, but for example, resin materials such as PBT (polybutylene terephthalate) and PPS (polyphenylene sulfide) can be applied, and further, glass, carbon fiber, etc. It may contain a filler.

本実施形態であるインサート金属部材１０においては、熱伝導性に優れた金属からなる長尺の金属基材を軸線Ｘに沿って延在するコイル状に成型した金属コイル体１１が並列に配置された構造とされている。
なお、金属基材を構成する金属材料としては、例えば、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、鉄又は鉄合金等を適用することができる。本実施形態では、アルミニウムからなる金属基材を用いたものとされている。 In the insert metal member 10 of the present embodiment, a metal coil body 11 formed by molding a long metal base material made of a metal having excellent thermal conductivity into a coil extending along the axis X is arranged in parallel. It is said to have a structure.
As the metal material constituting the metal base material, for example, copper or a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy, iron or an iron alloy or the like can be applied. In this embodiment, a metal base material made of aluminum is used.

そして、本実施形態であるインサート金属部材１０においては、上述のように、金属コイル体１１が並列に配置された構造とされていることから、一方向に延在する複数の貫通孔１５が並列するように形成されている。また、金属コイル体１１における金属基材同士の隙間によって、貫通孔１５の延在方向に交差する方向に開口した空隙部１６が形成されている。 Since the insert metal member 10 of the present embodiment has a structure in which the metal coil bodies 11 are arranged in parallel as described above, a plurality of through holes 15 extending in one direction are arranged in parallel. It is formed to do. Further, a gap 16 opened in a direction intersecting the extending direction of the through hole 15 is formed by a gap between the metal base materials in the metal coil body 11.

本実施形態であるインサート金属部材１０においては、図３に示すように、金属コイル体１５は、軸線Ｘ方向に直交する断面が矩形状となるように構成されている。
また、本実施形態であるインサート金属部材１０においては、金属基材は、板条材とされている。なお、金属基材の厚さの下限は０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０.３ｍｍ以上であることがさらに好ましい。一方、金属基材の厚さの上限は１ｍｍ以下であることが好ましく、０．８ｍｍ以下であることがさらに好ましい。 In the insert metal member 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the metal coil body 15 is configured so that the cross section orthogonal to the axis X direction is rectangular.
Further, in the insert metal member 10 of the present embodiment, the metal base material is a strip material. The lower limit of the thickness of the metal base material is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.3 mm or more. On the other hand, the upper limit of the thickness of the metal base material is preferably 1 mm or less, and more preferably 0.8 mm or less.

ここで、本実施形態であるインサート金属部材１０においては、図３に示すように、並列する金属コイル体１１の軸線Ｘ方向から見たときの金属基材が占める面積率が１０％以上８０％以下の範囲内とされていることが好ましい。
並列する金属コイル体１１の軸線Ｘ方向から見たときの金属基材が占める面積率が１０％以上とすることで、インサート金属部材１０の強度を確保でき、かつ、熱伝導性を確保することが可能となる。一方、並列する金属コイル体１１の軸線Ｘ方向から見たときの金属基材が占める面積率を８０％以下とすることで、貫通孔１５の断面積が確保され、この貫通孔１５を介して樹脂を効率良く充填することが可能となる。
なお、並列する金属コイル体１１の軸線Ｘ方向から見たときの金属基材が占める面積率の下限は、１２％以上とすることがさらに好ましく、１５％以上とすることがより好ましい。一方、並列する金属コイル体１１の軸線Ｘ方向から見たときの金属基材が占める面積率の上限は、７０％以下とすることがさらに好ましく、６０％以下とすることがより好ましい。 Here, in the insert metal member 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axis X direction of the parallel metal coil bodies 11 is 10% or more and 80%. It is preferably within the following range.
By setting the area ratio occupied by the metal base material of the parallel metal coil bodies 11 when viewed from the axis X direction to 10% or more, the strength of the insert metal member 10 can be ensured and the thermal conductivity can be ensured. Is possible. On the other hand, by setting the area ratio occupied by the metal base material of the parallel metal coil bodies 11 when viewed from the axis X direction to 80% or less, the cross-sectional area of the through hole 15 is secured, and the cross-sectional area of the through hole 15 is secured through the through hole 15. It is possible to efficiently fill the resin.
The lower limit of the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axis X direction of the parallel metal coil bodies 11 is more preferably 12% or more, and even more preferably 15% or more. On the other hand, the upper limit of the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axis X direction of the parallel metal coil bodies 11 is more preferably 70% or less, and more preferably 60% or less.

また、本実施形態であるインサート金属部材１０においては、図４に示すように、金属コイル体１１の軸線Ｘに直交するとともに金属コイル体１１の並列方向に直交する方向から見たときの金属基材が占める面積率（図４においては、金属基材の軸線水平方向長さＰの合計が全体長さＬに対して占める割合）が１０％以上９５％以下の範囲内であることが好ましい。
金属コイル体１１の軸線Ｘに直交するとともに金属コイル体１１の並列方向に直交する方向から見たときの金属基材が占める面積率を１０％以上とすることにより、インサート金属部材１０の強度を確保でき、かつ、熱伝導性を確保することが可能となる。一方、金属コイル体１１の軸線Ｘに直交するとともに金属コイル体１１の並列方向に直交する方向から見たときの金属基材が占める面積率を９５％以下とすることにより、空隙部１６の面積が確保され、空隙部１６から貫通孔１５と交差する方向に効率良く樹脂を充填することが可能となる。
なお、金属コイル体１１の軸線Ｘに直交するとともに金属コイル体１１の並列方向に直交する方向から見たときの金属基材が占める面積率の下限は、１２％以上とすることがさらに好ましく、１５％以上とすることがより好ましい。一方、金属コイル体１１の軸線Ｘに直交するとともに金属コイル体１１の並列方向に直交する方向から見たときの金属基材が占める面積率の上限は、８０％以下とすることがさらに好ましく、７０％以下とすることがより好ましい。 Further, in the insert metal member 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the metal group is orthogonal to the axis X of the metal coil body 11 and is viewed from a direction orthogonal to the parallel direction of the metal coil body 11. The area ratio occupied by the material (in FIG. 4, the ratio of the total of the axial horizontal lengths P of the metal base material to the total length L) is preferably in the range of 10% or more and 95% or less.
The strength of the insert metal member 10 is increased by setting the area ratio occupied by the metal base material to 10% or more when viewed from a direction orthogonal to the axis X of the metal coil body 11 and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body 11. It is possible to secure and to secure thermal conductivity. On the other hand, the area of the gap 16 is defined by setting the area ratio occupied by the metal base material to 95% or less when viewed from a direction orthogonal to the axis X of the metal coil body 11 and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body 11. Is secured, and the resin can be efficiently filled in the direction intersecting the through hole 15 from the gap portion 16.
It is more preferable that the lower limit of the area ratio occupied by the metal base material when viewed from a direction orthogonal to the axis X of the metal coil body 11 and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body 11 is 12% or more. More preferably, it is 15% or more. On the other hand, the upper limit of the area ratio occupied by the metal base material when viewed from a direction orthogonal to the axis X of the metal coil body 11 and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body 11 is more preferably 80% or less. It is more preferably 70% or less.

さらに、本実施形態であるインサート金属部材１０においては、金属基材の長手方向に直交する断面積が０．２ｍｍ^２以上５ｍｍ^２以下の範囲内とされていることが好ましい。
金属基材の長手方向に直交する断面積を０．２ｍｍ^２以上とすることにより、この金属基材からなる金属コイル体１１の熱伝導性が十分に確保されることになる。一方、金属基材の長手方向に直交する断面積を５ｍｍ^２以下とすることにより、曲げ加工性が確保され、金属コイル体１１を比較的容易に成形することが可能となる。
なお、金属基材の長手方向に直交する断面積の下限は、０．５ｍｍ^２以上とすることがさらに好ましく、１ｍｍ^２以上とすることがより好ましい。一方、金属基材の長手方向に直交する断面積の上限は、４ｍｍ^２以下とすることがさらに好ましく、３ｍｍ^２以下とすることがより好ましい。 Further, in the insert metal member 10 is present embodiment, it is preferable that the cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the metal substrate is in the range of 0.2 mm ² or more 5 mm ² or less.
By setting the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction of the metal base material to 0.2 mm ² or more, the thermal conductivity of the metal coil body 11 made of this metal base material can be sufficiently ensured. On the other hand, by setting the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction of the metal base material to 5 mm ² or less, bending workability is ensured and the metal coil body 11 can be molded relatively easily.
The lower limit of the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction of the metal base material is more preferably 0.5 mm ² or more, and more preferably 1 mm ² or more. On the other hand, the upper limit of the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction of the metal base material is more preferably 4 mm ² or less, and more preferably 3 mm ² or less.

次に、本実施形態であるインサート金属部材の製造方法、及び、金属樹脂複合成形体の製造方法について、図５を用いて説明する。 Next, a method for manufacturing the insert metal member and a method for manufacturing the metal-resin composite molded body according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

（金属コイル体成形工程Ｓ０１）
まず、板条材からなる金属基材を軸線Ｘに沿って延在するコイル状に成型して、金属コイル体１１を成形する。本実施形態では、図３に示すように、軸線Ｘ方向に直交する断面が矩形状となるように構成されており、矩形断面を有する芯材に金属基材を巻き付けることによって、金属コイル体１１を成形している。
このとき、金属基材の幅と、巻き角度（平面視した際の軸線Ｘ方向と金属基材の延在方向とがなす角度）、ピッチにより、軸線Ｘ方向において金属基材が占める面積率を調整することができる。
ここで、巻き角度の下限は２０°以上とすることが好ましく、３０°以上とすることがさらに好ましい。一方、巻き角度の上限は８０°以下とすることが好ましく、７０°以下とすることがさらに好ましい。 (Metal coil body molding step S01)
First, the metal base material made of a strip material is molded into a coil shape extending along the axis X to form the metal coil body 11. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the cross section orthogonal to the axis X direction is configured to be rectangular, and the metal coil body 11 is formed by winding a metal base material around a core material having a rectangular cross section. Is being molded.
At this time, the area ratio occupied by the metal base material in the axis X direction is determined by the width of the metal base material, the winding angle (the angle formed by the axis X direction and the extension direction of the metal base material in a plan view), and the pitch. Can be adjusted.
Here, the lower limit of the winding angle is preferably 20 ° or more, and more preferably 30 ° or more. On the other hand, the upper limit of the winding angle is preferably 80 ° or less, and more preferably 70 ° or less.

（金属コイル体積層工程Ｓ０２）
次に、上述のようにして得られた複数の金属コイル体１１を、接合材を介して並列配置する。なお、接合材としては、例えばＡｌ−Ｓｉろう材等を用いることができる。 (Metal coil body laminating step S02)
Next, the plurality of metal coil bodies 11 obtained as described above are arranged in parallel via the bonding material. As the bonding material, for example, Al—Si brazing material or the like can be used.

（金属コイル体接合工程Ｓ０３）
次に、接合材を介して並列配置した複数の金属コイル体１１を接合する。このとき、不活性雰囲気下で加圧した状態で加熱し、金属コイル体１１同士の接合界面に液相を生じさせ、これを固化させることで、金属コイル体１１同士が接合される。
これにより、本実施形態であるインサート金属部材１０が製造される。 (Metal coil body joining step S03)
Next, a plurality of metal coil bodies 11 arranged in parallel via a joining material are joined. At this time, the metal coil bodies 11 are joined to each other by heating in a pressurized state in an inert atmosphere to generate a liquid phase at the joining interface between the metal coil bodies 11 and solidifying the liquid phase.
As a result, the insert metal member 10 according to the present embodiment is manufactured.

（インサート金属部材配置工程Ｓ０４）
次に、成形型の内部に、上述のインサート金属部材１０を配置する。このとき、樹脂の充填方向が貫通孔１５の延在方向となるように、インサート金属部材１０の配置方向を調整する。 (Insert metal member arrangement step S04)
Next, the above-mentioned insert metal member 10 is arranged inside the molding die. At this time, the arrangement direction of the insert metal member 10 is adjusted so that the filling direction of the resin is the extending direction of the through hole 15.

（樹脂充填工程Ｓ０５）
次に、成形型の内部に、樹脂を充填する。このとき、樹脂は、インサート金属部材１０の貫通孔１５を通じてインサート金属部材１０の内部に充填されるととともに、貫通孔１５の延在方向に交差する方向に開口した空隙部１６を通じて、貫通孔１５の延在方向に交差する方向に充填される。 (Resin filling step S05)
Next, the inside of the molding die is filled with resin. At this time, the resin is filled inside the insert metal member 10 through the through hole 15 of the insert metal member 10, and the through hole 15 is passed through the gap portion 16 opened in the direction intersecting the extending direction of the through hole 15. It is filled in the direction intersecting the extending direction of.

上述の製造方法により、インサート金属部材１０に樹脂が充填され、本実施形態である金属樹脂複合成形体１が製造される。 By the above-mentioned manufacturing method, the insert metal member 10 is filled with resin, and the metal-resin composite molded body 1 of the present embodiment is manufactured.

以上のような構成とされた本実施形態であるインサート金属部材１０によれば、軸線Ｘに沿って延在するコイル状に成型された複数の金属コイル体１１が並列に配置されることにより、一方向に延在する複数の貫通孔１５が並列するように形成されているので、この貫通孔１５を通じて樹脂をインサート金属部材１０の内部にまで充填することが可能となる。
また、金属コイル体１１における金属基材同士の間の隙間によって、貫通孔１５の延在方向に交差する方向に開口した空隙部１６が形成されているので、貫通孔１５に充填された樹脂は、空隙部１６から貫通孔１５と交差する方向にも充填されることになる。
よって、インサート金属部材１０に対して、樹脂を効率良く、かつ、確実に充填することが可能となる。このため、樹脂の組成を限定したり、インサート金属部材１０を加熱したりすることなく、容易に、金属樹脂複合成形体１を製造することができる。 According to the insert metal member 10 of the present embodiment having the above-described configuration, a plurality of coil-shaped metal coil bodies 11 extending along the axis X are arranged in parallel. Since a plurality of through holes 15 extending in one direction are formed in parallel, it is possible to fill the inside of the insert metal member 10 with the resin through the through holes 15.
Further, since the gap 16 between the metal base materials in the metal coil body 11 forms a gap 16 opened in the direction intersecting the extending direction of the through hole 15, the resin filled in the through hole 15 can be used. , It will be filled in the direction from the gap 16 to the through hole 15.
Therefore, it is possible to efficiently and surely fill the insert metal member 10 with the resin. Therefore, the metal resin composite molded body 1 can be easily manufactured without limiting the composition of the resin or heating the insert metal member 10.

また、本実施形態において、金属コイル体１１の軸線Ｘ方向から見たときの金属基材が占める面積率を１０％以上８０％以下の範囲内とした場合には、貫通孔15の断面積が確保され、貫通孔１５を介して樹脂をさらに効率良く充填することが可能となるとともに、インサート金属部材１０の強度を確保でき、かつ、金属樹脂複合成形体１の熱伝導性を確保することが可能となる。 Further, in the present embodiment, when the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axis X direction of the metal coil body 11 is within the range of 10% or more and 80% or less, the cross-sectional area of the through hole 15 is It is secured, the resin can be filled more efficiently through the through hole 15, the strength of the insert metal member 10 can be secured, and the thermal conductivity of the metal resin composite molded body 1 can be ensured. It will be possible.

さらに、本実施形態において、金属コイル体１１の軸線垂直方向において金属基材が占める面積率を１０％以上９５％以下の範囲内とした場合には、空隙部１６の面積が確保され、空隙部１６から貫通孔１５と交差する方向にさらに効率良く樹脂を充填することが可能となるとともに、インサート金属部材１０の強度を確保でき、かつ、金属樹脂複合成形体１の熱伝導性を確保することが可能となる。 Further, in the present embodiment, when the area ratio occupied by the metal base material in the direction perpendicular to the axis of the metal coil body 11 is within the range of 10% or more and 95% or less, the area of the gap portion 16 is secured and the gap portion is secured. It is possible to more efficiently fill the resin from 16 in the direction intersecting the through hole 15, secure the strength of the insert metal member 10, and secure the thermal conductivity of the metal resin composite molded body 1. Is possible.

さらに、本実施形態において、金属基材の長手方向に直交する断面積を、０．２ｍｍ^２以上５ｍｍ^２以下の範囲内とした場合には、金属コイル体１１の熱伝導性を十分に確保することが可能となるとともに、加工性が確保され、金属コイル体１１を比較的容易に成形することが可能となる。 Further, in the present embodiment, when the cross-sectional area orthogonal to the longitudinal direction of the metal base material is within the range of 0.2 mm ² or more and 5 mm ² or less, the thermal conductivity of the metal coil body 11 is sufficiently ensured. This makes it possible to ensure workability, and the metal coil body 11 can be formed relatively easily.

また、本実施形態においては、金属コイル体１１は、軸線Ｘ方向に直交する断面が矩形状となるように構成されているので、隣接する金属コイル体１１との接触面積を確保することができ、金属コイル体１１の間の熱伝導性を向上させることができるとともに、インサート金属部材１０自体の強度を確保することが可能となる。 Further, in the present embodiment, since the metal coil body 11 is configured so that the cross section orthogonal to the axis X direction is rectangular, it is possible to secure a contact area with the adjacent metal coil body 11. It is possible to improve the thermal conductivity between the metal coil bodies 11 and to secure the strength of the insert metal member 10 itself.

さらに、本実施形態においては、金属コイル体１１を構成する金属基材が、板条材とされているので、隣接する金属コイル体１１との接触面積を確保することができ、金属コイル体１１の間の熱伝導性を向上させることができるとともに、インサート金属部材１０自体の強度を確保することが可能となる。 Further, in the present embodiment, since the metal base material constituting the metal coil body 11 is made of a strip material, a contact area with the adjacent metal coil body 11 can be secured, and the metal coil body 11 can be secured. It is possible to improve the thermal conductivity between the insert metal members 10 and to secure the strength of the insert metal member 10 itself.

本実施形態である金属樹脂複合成形体１によれば、上述のインサート金属部材１０を備えているので、樹脂が十分にかつ確実に充填されており、インサート金属部材１０と樹脂部５とが強固に一体化している。また、インサート金属部材１０が、金属コイル体１１が並列に配列された構造とされているので、インサート金属部材１０が連続的に配置されており、熱伝導性に特に優れている。 According to the metal-resin composite molded body 1 of the present embodiment, since the above-mentioned insert metal member 10 is provided, the resin is sufficiently and surely filled, and the insert metal member 10 and the resin portion 5 are strong. Is integrated into. Further, since the insert metal member 10 has a structure in which the metal coil bodies 11 are arranged in parallel, the insert metal members 10 are continuously arranged and are particularly excellent in thermal conductivity.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、同じ方向に巻かれた金属コイル体同士を並列したものとして説明したが、これに限定されることはなく、図６に示すように、隣接する金属コイル体１１１が互いに逆方向に巻かれた構造のインサート金属部材１１０であってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the invention.
For example, in the present embodiment, the metal coil bodies wound in the same direction have been described as being arranged in parallel, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 6, adjacent metal coil bodies 111 are connected to each other. The insert metal member 110 having a structure wound in the opposite direction may be used.

また、本実施形態では、金属コイル体を構成する金属基材を板条材として説明したが、これに限定されることはなく、丸棒等からなる金属基材によって金属コイル体を構成してもよい。
さらに、本実施形態では、金属コイル体を、長手方向に直交する断面が矩形状となるように構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、断面が円形あるいは矩形以外の多角形形状とされていてもよい。 Further, in the present embodiment, the metal base material constituting the metal coil body has been described as a strip material, but the present invention is not limited to this, and the metal coil body is composed of a metal base material made of a round bar or the like. May be good.
Further, in the present embodiment, the metal coil body has been described as being configured so that the cross section orthogonal to the longitudinal direction is rectangular, but the present invention is not limited to this, and the cross section is circular or other than rectangular. It may have a rectangular shape.

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。 The results of the confirmation experiment conducted to confirm the effect of the present invention will be described below.

本発明例として、アルミニウム（Ａ１１００）かなる金属基材を軸線に沿って延在するコイル状に成型し、得られた複数の金属コイル体を並列して接合することによりインサート金属部材を得た。
なお、金属基材の板厚を０．５ｍｍ、板幅を４ｍｍとし、これを矩形断面の芯棒（幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍ）に巻き角度４５度で巻き付け、幅６ｍｍ，厚さ３ｍｍ，長さ１００ｍｍの金属コイル体を成形した。複数の金属コイル体を幅方向に並列させてＡｌ−Ｓｉろう材を用いて接合し、幅３０ｍｍ，厚さ３ｍｍ，長さ１００ｍｍのインサート金属部材を得た。なお、並列する金属コイル体の前記軸線方向から見たときの金属基材が占める面積率は４４．４％、金属コイル体の軸線に直交するとともに金属コイル体の並列方向に直交する方向から見たときの金属基材が占める面積率は６２．９％とされている。また、気孔率は、８４．３％となる。 As an example of the present invention, an insert metal member was obtained by molding a metal base material made of aluminum (A1100) into a coil shape extending along an axis and joining a plurality of obtained metal coil bodies in parallel. ..
The thickness of the metal base material is 0.5 mm, the width of the plate is 4 mm, and this is wound around a core rod (width 5 mm, thickness 5 mm) having a rectangular cross section at a winding angle of 45 degrees, width 6 mm, thickness 3 mm, length. A metal coil body having a length of 100 mm was formed. A plurality of metal coil bodies were arranged in parallel in the width direction and joined using an Al—Si brazing material to obtain an insert metal member having a width of 30 mm, a thickness of 3 mm, and a length of 100 mm. The area ratio of the metal base material when viewed from the axial direction of the metal coil bodies in parallel is 44.4%, which is orthogonal to the axis of the metal coil body and is orthogonal to the parallel direction of the metal coil body. The area ratio occupied by the metal base material at that time is 62.9%. The porosity is 84.3%.

比較例として、アルミニウム（Ａ１１００）からなる繊維材（φ３００μｍ）を焼結した多孔質体からなるインサート金属部材を準備した。このとき、気孔率を８５％となるように調整した。 As a comparative example, an insert metal member made of a porous body obtained by sintering a fiber material (φ300 μm) made of aluminum (A1100) was prepared. At this time, the porosity was adjusted to be 85%.

得られた本発明例及び比較例のインサート金属部材を、図７に示す評価装置５０のキャビティ５１内に配置した。このとき、本発明例のインサート金属部材は、キャビティ５１の長手方向に貫通孔が延在するように配置した。なお、キャビティ５１は、長さ１００ｍｍ，幅３０ｍｍ，厚さ３ｍｍとした。
図７に示す評価装置５０の液体供給部５２から一定の圧力（５０ｋＰａ）で標準粘度液（１２５００ｃＰ）を供給し、供給路５３を介してキャビティ５１内に標準粘度液を充填した。なお、キャビティ５１のうち供給路５３とは反対側の面には、キャビティ内５１のガスを抜くガス抜き穴５４が設けられている。 The obtained insert metal members of the examples of the present invention and the comparative examples were placed in the cavity 51 of the evaluation device 50 shown in FIG. At this time, the insert metal member of the example of the present invention was arranged so that the through hole extends in the longitudinal direction of the cavity 51. The cavity 51 had a length of 100 mm, a width of 30 mm, and a thickness of 3 mm.
A standard viscosity liquid (12500 cP) was supplied from the liquid supply unit 52 of the evaluation device 50 shown in FIG. 7 at a constant pressure (50 kPa), and the cavity 51 was filled with the standard viscosity liquid via the supply path 53. A gas vent hole 54 for venting the gas in the cavity 51 is provided on the surface of the cavity 51 opposite to the supply path 53.

そして、標準粘度液を供給開始から６０秒後において、キャビティ５１内に充填された標準粘度液の長さを評価した。また、キャビティ５１内を全て充填するまでの時間を評価した。評価結果を表１に示す。 Then, 60 seconds after the start of supply of the standard viscosity liquid, the length of the standard viscosity liquid filled in the cavity 51 was evaluated. In addition, the time required to completely fill the cavity 51 was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

アルミニウム繊維を焼結した多孔質体からなる比較例と比較して、本発明例のインサート金属部材においては、標準粘度液の充填が効率的に行われていることが確認される。
以上のことから、本発明例によれば、樹脂を効率良く、かつ、確実に充填することが可能なインサート金属部材を提供可能であることが確認された。 It is confirmed that the insert metal member of the example of the present invention is efficiently filled with the standard viscosity liquid as compared with the comparative example composed of a porous body obtained by sintering aluminum fibers.
From the above, it was confirmed that according to the example of the present invention, it is possible to provide an insert metal member capable of efficiently and surely filling the resin.

１金属樹脂複合成形体
５樹脂部５
１０インサート金属部材
１１金属コイル体
１５貫通孔
１６空隙部 1 Metal resin composite molded body 5 Resin part 5
10 Insert metal member 11 Metal coil body 15 Through hole 16 Void part

Claims

An insert metal member that constitutes a metal-resin composite molded body.
A long metal base material has a plurality of coil-shaped metal coil bodies extending along an axis, and the metal coil bodies are arranged in parallel.
An insert metal member characterized in that a plurality of through holes extending in one direction are formed in parallel, and a gap portion opened in a direction intersecting the extending direction of the through holes is formed.

The insert metal according to claim 1, wherein the area ratio occupied by the metal base material when viewed from the axial direction of the metal coil bodies in parallel is within the range of 10% or more and 80% or less. Element.

The area ratio occupied by the metal base material when viewed from a direction orthogonal to the axis of the metal coil body and orthogonal to the parallel direction of the metal coil body is within the range of 10% or more and 95% or less. The insert metal member according to claim 1 and 2.

Insert as claimed in any one of claims 3, wherein the cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction of the metal substrate, characterized in that there is a 0.2 mm ² or more 5 mm ² within the following ranges Metal member.

The insert metal member according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal coil body is configured so that the cross section orthogonal to the axial direction is rectangular.

The insert metal member according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal base material is a strip material.

A metal-resin composite molded body comprising the insert metal member according to any one of claims 1 to 6 and a resin portion filled in the insert metal member.