JPH0752793B2 - Electronic component storing case - Google Patents

Electronic component storing case

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JPH0752793B2
JPH0752793B2 JP27375888A JP27375888A JPH0752793B2 JP H0752793 B2 JPH0752793 B2 JP H0752793B2 JP 27375888 A JP27375888 A JP 27375888A JP 27375888 A JP27375888 A JP 27375888A JP H0752793 B2 JPH0752793 B2 JP H0752793B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波集積回路などの電子部品を収納するケース、特にモジュール・ケースに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION [Field of the Industrial] The present invention includes a case for housing an electronic component such as a microwave integrated circuit, and in particular the module case.

〔従来の技術〕 [Prior art]

第6図は、従来一般的に使われているケースの最も単純な形状のケースを示す図である。 6 is a diagram showing the simplest shape of the case of the case that are conventionally commonly used. 前記ケースは全体が同一の金属あるいはその他の材料で作られ、その代表的な材料には、アルミニウムがある。 Wherein the case entirely made of the same metal or other material, in a typical material, aluminum. 他の材料として、文献“Metal,Matrix Composites for Microduction Packagi As other material, literature "Metal, Matrix Composites for Microduction Packagi
ng Components"Electronic Packaging & Production, ng Components "Electronic Packaging & Production,
(AUGUST.1987)のP27〜P29のFig2に記載されている。 It is described in Fig2 of P27~P29 of (AUGUST.1987). K K
ovar(コバール)及びMetal matrix composite(メタル マトリクス コンポジット)などがある。 There is such ovar (Kovar) and Metal matrix composite (metal matrix composite).

ケースの材料の熱膨張率、熱伝導率は中に入れる電子部品、例えばマイクロ波帯の回路に用いるガリウム砒素製のモノリシック集積回路(以下MMICと称す)の熱膨張率、発熱量、及び最高動作温度等によって適切な値が選ばれる。 Thermal expansion coefficient of the case materials, electronic components placed in the thermal conductivity, for example, the thermal expansion coefficient of the monolithic integrated circuit manufactured by gallium arsenide for use in the circuit of the microwave band (hereinafter referred to as MMIC), heating value, and the maximum operating suitable values ​​is selected by a temperature or the like. さらにモジュールの重量を軽くするため、ケース材料の比重も材料選定上の重要な要素となる。 To further reduce the weight of the modules, the specific gravity of the casing material is also an important factor in material selection.

例えばアルミニウムは、モジュール・ケース材料として従来よく使われる。 For example, aluminum is conventionally often used as a module case material. なぜなら前記アルミニウムは比重が小さいので、ケースを軽量化できるとともに、前記アルミニウムは熱伝導率が大きいからである。 Because since the aluminum has a smaller specific gravity, it is possible to reduce the weight of the case, the aluminum is because a large thermal conductivity. しかし、前記アルミニウムの熱膨張率は、前記ケース内に収納される However, the thermal expansion coefficient of the aluminum is contained in said casing
MMIC等の電子部品の材料に使われるGaAsの熱膨張率と比べ数倍大きいので、前記アルミニウム板上に前記電子部品を取り付けた場合、温度変化が生じると前記電子部品が割れたりするなどの障害が発生する。 Since several times compared to the thermal expansion coefficient of GaAs used for the material of the electronic components of the MMIC such large, when fitted with the electronic component onto the aluminum plate, disorders such as cracked said electronic component and the temperature change occurs There occur.

また熱膨張率の点では、前記電子部品の材料であるGaAs The GaAs in terms of thermal expansion coefficient, which is a material of the electronic component
の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率である材料として前記コバールがあるが、前記コバールの比重は大きいので、 Although the material is substantially equal to the thermal expansion coefficient of the thermal expansion coefficient is said Kovar, since the specific gravity of the Kovar is large,
ケースの重量が大きくなる。 The weight of the case is increased. 又前記コバールの熱伝導率は小さいので、発熱の大きい高出力FET増幅器のような回路を前記コバール板の上に取り付けると、放熱効果が得られず前記FET増幅器回路に故障が発生する。 Since also the thermal conductivity of the Kovar is small, when mounting the circuit, such as a large high power FET amplifier fever over the Kovar plate, a failure occurs in the FET amplifier circuit is not obtained heat radiation effect.

近年これら3つの要素、すなわち比重、熱膨張率、及び熱伝導率のいずれも優れた材料として、前記の文献にある如き複合材料であるメタルマトリクスコンポジット(以下MMCと記す)等が開発されている。 Recently these three elements, i.e. the specific gravity, coefficient of thermal expansion, and as both a material excellent in thermal conductivity, such as a metal matrix composite (hereinafter referred to as MMC) has been developed a composite material such as in the literature . このMMCの1つにFRM(Fiber Reinforced Metal:繊維強化金属)がある。 One the FRM of the MMC (Fiber Reinforced Metal: fiber reinforced metal) is. ケース材料として使われる前記FRMの一つの例として、炭素繊維にアルミニウムを高圧凝固鋳造法により含浸させたものがある(以下FRM−(Al)と記す)。 One example of the FRM used as a case material, there is obtained by impregnating the aluminum by a high pressure solidification casting carbon fiber (hereinafter FRM- referred to as (Al)). このF The F
RM−(Al)の比重、熱伝導率、熱膨張率は、ケース材料として優れている。 The specific gravity of RM- (Al), the thermal conductivity, thermal expansion coefficient, is excellent as a case material. しかし、第6図の形状のケースを作る場合、炭素繊維の織布をケースの底面(1)と平行な面内に必要枚数重ね合せて、高圧凝固鋳造によりアルミニウムを含浸させて板材をつくる。 However, when making the case of the shape of FIG. 6, the superposed necessary number on the bottom (1) and parallel to the plane of the fabric the case of carbon fiber, making sheet impregnated with aluminum by a high pressure solidification casting. そして前記板材において、前記電子部品を収納するための部分を、機械加工により削りとりケースを形成しているため、第6表の側面部(2)の機械的強度は弱くなっている。 And in the plate, a portion for accommodating the electronic component, because it forms a casing and cutting by machining, the mechanical strength of the side surface portion of Table 6 (2) is weakened. このために、前記FRM−(Al)で作ったケースの側面部(2)の厚みtは、 Therefore, the thickness t of the side portion of the case made by the FRM- (Al) (2) is
厚くしなければならない。 It must be increased.

〔発明が解決しようとする課題〕 [Problems that the Invention is to Solve]

上記のような従来のモジュール・ケースは、上記の様に構成されているので、ケースの材料をアルミニウムにすると前記アルミニウムの熱膨張率は、収納する電子部品の材料であるGaAsの熱膨張率に比べて大きいので、前記電子部品が割れたりするなどの障害が発生する。 Conventional module case as described above, which is configured as described above, the case of the material thermal expansion coefficient of the aluminum to aluminum, the thermal expansion coefficient of GaAs is a material of the electronic component accommodating It is greater than, the disorders such as electronic components or cracking occurs. 又、ケースの材料をFRM−(Al)にすると、FRM−(Al)自体の価格が高価であると同時に、削り棄てられる部分もFRM Further, when the case material FRM- (Al), FRM- (Al) at the same time as the price itself is expensive, also the portion to be machined discarded FRM
−(Al)であるため、ケース全体の価格が高くなり、更にケースの側板部分の強度が弱くなるために側板部分を薄くできないなど、以上の様な問題があった。 - Because it is (Al), the price of the entire case is high, such as not being able to further reduce the side plate portion in the strength of the side plate portion of the case is weak, there is more such problems.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、熱膨張率が収納される電子部品の熱膨張率に近く、熱伝導率が大きく、更に加工性に優れ、価格の安いケースをつくることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, close to the coefficient of thermal expansion of the electronic component coefficient of thermal expansion is accommodated, high thermal conductivity, further excellent in workability, Price cheap case It aims to make.

〔課題を解決するための手段〕 [Means for Solving the Problems]

この発明に係る電子部品収納ケースは、少なくとも電子部品の取付けられる部分が電子部品とほぼ等しい熱膨張率を有した炭素繊維とアルミニウム金属との複合材料からなり、他の部分がアルミニウム金属からなるように一体化成形されたものであり、また、複合材料の表面に表面処理を行うためのアルミニウム金属層を設けたものである。 Electronic component accommodating case according to the invention, at least in part mounted with the electronic component is made from a composite material of carbon fiber and aluminum metal having substantially equal thermal expansion coefficient as the electronic component, so that the other portions are made of aluminum metal it is those integrated molded, also is provided with a layer of aluminum metal for performing the surface treatment on the surface of the composite material.

〔作用〕 [Action]

この発明においては、電子部品の取付けられる部分が電子部品とほぼ等しい熱膨張率を有した炭素繊維とアルミニウム金属との複合材料からなるので、ケースの熱膨張による電子部品の破損を防止することができ、また、他の部分が複合材料と一体化成形されたアルミニウム金属からなるので強度が優れており熱伝導性が良く、また、 In the present invention, since the portion attached with the electronic component is made of a composite material of carbon fiber and aluminum metal having substantially equal thermal expansion coefficient as the electronic component, it is possible to prevent damage to the electronic components due to thermal expansion of the case can also include other portions good heat conductivity and excellent strength since the aluminum metal which is integrally formed with the composite material, also,
複合材料の表面にアルミニウム金属層を設けたので、表面処理を行うことができる。 Since the aluminum metal layer provided on the surface of the composite material, it is possible to perform the surface treatment.

〔実施例〕 〔Example〕

第1図(a)(b)は、この発明の一実施例を示す最も単純な形状のケースを示す図である。 Figure 1 (a) (b) is a diagram showing the simplest shape of the case showing an embodiment of the present invention. 第1図において、(1)はF In Figure 1, (1) F
RM−(Al)で構成されたモジュール・ケースの底板面部分で、電子部品の取り付け面となる部分である。 In the bottom plate surface portion of the configured module case with RM- (Al), a portion to be a mounting surface of the electronic component. (2)はアルミニウム等の単一金属で構成した側板部分で、これら2つの部分(1)(2)は接合するのではなく、高圧凝固鋳造等により一体化成形で作られる。 (2) in the structure the side plate portions of a single metal such as aluminum, these two parts (1) (2) instead of joining is made by integrally molding by high pressure solidification casting or the like.

このケースの製造法の一例について説明する。 An example of a manufacturing method of the case will be described. 第2図の様に(3)は炭素繊維の織布、(4)はアルミニウムの板であり、第2図において、炭素繊維の織布(3)を必要枚数重ね合せ、その上下を高圧凝固鋳造の型となるアルミニウムの板(4)ではさみ、このアルミニウムと同質材料のアルミニウムをマトリックスとして、高圧凝固鋳造を行うと、FRMの上下にアルミニウム層のついた素材が出来る。 Woven fabric (3) is a carbon fiber as in FIG. 2, (4) is a plate of aluminum, in the second view, required number superimposing the fabric (3) of carbon fiber, high coagulating and below scissors a plate of aluminum serving as a mold for casting (4), the aluminum as a matrix of aluminum and homogeneous material, when the high pressure solidification casting, with a material capable of aluminum layer and below the FRM. この素材を第1図の如く底板面部分(1)のみがFRMとなる様に機械加工する。 The material only the bottom plate face portion as in FIG. 1 (1) is machined so as the FRM.

又、ケースの他の製造方法としては、第3図の様に(5) Further, as another method of manufacturing the case, as in FIG. 3 (5)
は電子部品収納ケースの型をとった鋳物であり、(6)は高温化された液状アルミニウムを注入するための注入口である。 Is a cast taken of the type of the electronic component storage case (6) is an inlet for injecting a liquid aluminum which is high temperature. 第3図において、電子部品収納ケースの型をとった鋳物(5)の(a)部に炭素繊維の織布(3)を必要枚数重ね合せ、注入口(6)より液状のアルミニウムを、前記電子部品収納ケースの型をとった鋳物(5)の(b)部にまで注入する。 In a third view, the electronic component storing mold took castings case (5) (a) section necessary number of fabric (3) of carbon fiber overlay, the liquid aluminum from inlet (6), wherein injected to the (b) portion of the casting taken the type of electronic component accommodating case (5). 最後に高圧凝固鋳造を行う。 Finally, perform a high-pressure coagulation casting.

このように複合材料のマトリクス金属と同じ金属をケースの側板部分(2)に用いることで、一体化成形は容易となる。 By using this way the same metal as the matrix metal of the composite material in case of the side plate portion (2), integrally molding is facilitated.

アルミニウムの熱膨張係数は約24×10 -6 /℃であり、前記モジュール・ケースの中に収納する電子部品の材料であるGaAsの熱膨張係数は約6×10 -6 /℃であり、前記アルミニウムの熱膨張係数は前記GaAsの熱膨張係数に比べると約4倍である。 Thermal expansion coefficient of aluminum is approximately 24 × 10 -6 / ℃, the thermal expansion coefficient of GaAs is a material of an electronic component to be accommodated in the module case is about 6 × 10 -6 / ℃, the thermal expansion coefficient of aluminum is about 4 times as compared to the thermal expansion coefficient of the GaAs. ここで熱膨張係数が小さいという事は、熱膨張率が小さいという事である。 Here the fact that the thermal expansion coefficient is small, it is possible that the thermal expansion coefficient is small. このため、モジュール・ケース全体をアルミニウムで作り、前記アルミニウム板上に直接、或るいはキャリア等を介してGaAsチップを取り付ける場合、温度変化が生じると、前記GaAs Therefore, making the entire module case of aluminum, directly onto the aluminum plate, if one Rui attaching the GaAs chip via a carrier or the like, when the temperature change occurs, the GaAs
チップに亀裂が入るなどの問題が生じる。 Problems such as cracking occurs in the chip. しかし、前記アルミニウムの場合、比重、熱伝導率とも他の金属に比べて非常に優れているので、これらの値を大幅に劣化させることなしに熱膨張率を小さくすれば、ケースに収納する電子部品との取り付け面の材料として望ましい材料となる。 However, if the aluminum, the specific gravity, so are very good as compared with the thermal conductivity to other metals, by reducing the coefficient of thermal expansion without greatly deteriorating these values, electrons housed in a case the desired material as the material of the mounting surface of the component. その材料の一つに従来から知られているFRM− It has been known as one of the material FRM-
(Al)がある。 There is a (Al). 炭素繊維に前記アルミニウムをマトリックスとしたFRM−(Al)は、炭素繊維の繊維方向の熱膨張係数は0.01位で非常に小さい。 FRM- was a matrix the aluminum to the carbon fiber (Al), the thermal expansion coefficient of the fiber direction of the carbon fibers is very small at 0.01 position. したがって、炭素繊維とアルミニウムの含有率を調整すると、GaAsチップの熱膨張係数に合わせることができる。 Therefore, by adjusting the content of the carbon fiber and aluminum, it can be matched to the thermal expansion coefficient of the GaAs chip. ところが、この場合のFRM−(Al)の炭素繊維の含有率は、体積比の50%前後にもなり、繊維と直角方向の引張り強さは、かなり劣化する。 However, the content of carbon fibers in this case FRM- (Al) also becomes about 50% of the volume ratio, the tensile strength of the fiber perpendicular direction is considerably degraded. このため第1図において、側板部分(2)はアルミニウムを用いる。 In Figure 1 for this, the side plate portion (2) is an aluminum. 前記アルミニウムはFRM−(Al)と比べ強度面が優れているし、前記述べたように、比重及び熱伝導率が優れているので、側板部分(2)の厚みtを薄く出来る。 Wherein to aluminum is excellent in strength surface compared to FRM- (Al), so that the mentioned, specific gravity and thermal conductivity is excellent, it can reduce the thickness t of the side plate portion (2). 一方、底板面部分(1)は、前記で述べた様に電子部品との熱膨張率の問題から前記FRM−(Al)を用いる。 On the other hand, the bottom plate face portion (1) uses the FRM- (Al) from the thermal expansion problems of the electronic component as described above.

さらに、FRMのコストのうち、炭素繊維の価格が占める割合が大きいので、底板面部分(1)のみに炭素繊維を入れることにより、ケース全体に入れるより、ケース全体の厚みと底板(1)の厚みの比率だけ、使用する炭素繊維が少くて済み価格が安価となる。 Furthermore, among the cost of the FRM, since a large proportion of the price of carbon fiber, by placing a carbon fiber only to the bottom plate surface portion (1), than put the whole case, the entire casing thickness and the bottom plate (1) only the ratio of the thickness, price requires less carbon fiber to be used is less expensive.

上記の実施例では、前記モジュール・ケースの底板面部分(1)において内側表面から外側表面までを、前記FRM− In the above embodiment, from the inner surface to the outer surface in the bottom plate surface portion of the module case (1), said FRM-
(Al)とした実施例であるが、第4図(a)(b)は底板面部分(1)の内側表面及び外側表面に底板面部分(1)の厚みと比べると、充分に薄い前記アルミニウム層(3a),(3b), Although an example in which the (Al), as compared with the thickness of the Figure 4 (a) (b) the bottom plate surface portion on the inner surface and an outer surface of the bottom plate face portion (1) (1), sufficiently thin the aluminum layer (3a), (3b),
(3c)が残るように加工した一例である。 (3c) is an example which is processed so remains. このようにすることにより、前記モジュール・ケースの外観(外から見える部分)は、すべてアルミニウムとなり、ケースにメッキする等、表面処理を行う場合、全てアルミニウムケースと同一に行なうことが出来る。 By doing so, the appearance of the module case (the portion visible from outside) are all made of aluminum, etc. to be plated in the case, when performing the surface treatment can be carried out all the same aluminum case. この場合の底板面部分(1)の熱膨張係数、いわゆる熱膨張率は、表面のアルミニウム層の厚さを底板面部分(1)の全体の厚さに比べて、充分に薄くしておけば、ほぼFRM−(Al)の熱膨張率に近い値を保っている。 Thermal expansion coefficient of the bottom plate surface portion of the case (1), the so-called coefficient of thermal expansion, than the thickness of the aluminum layer on the surface to the total thickness of the bottom plate face portion (1), if sufficiently thin , it is kept a value close to the thermal expansion coefficient of approximately FRM- (Al).

第5図(a)(b)は、第4図の実施例と同様、他の実施例である。 Figure 5 (a) (b) is similar to the embodiment of FIG. 4, which is another embodiment. 底板面部分(1)の全面に前記FRM−(Al)を入れず、部分的に前記FRM−(Al)を入れた場合の実施例である。 Wherein the entire surface of the bottom plate face portion (1) without putting FRM- the (Al), an embodiment in which was placed a part on the FRM- (Al). 底板面部分(1)をFRM−(Al)にする目的は、そこに取り付ける前記電子部品の熱膨張係数と同じにすることにより、温度変化があったとき、取り付ける前記電子部品に応力が発生して、破損或るいは応力の繰返しにより劣化することを防ぐことである。 The purpose of the bottom plate face portion (1) FRM- (Al), by the same as the thermal expansion coefficient of the electronic component mounting thereto, when a temperature change, stress on the electronic component mounting occurs Te, damaged some Rui is possible to prevent the deterioration by repeated stress. 従って第3図において、モジュール・ケースの底板面部分(1)に対して、前記電子部品の取り付け面積が小さい前記電子部品又は、 Thus, in Figure 3, to the bottom plate surface portion of the module case (1), the electronic component mounting area of ​​the electronic component is small or,
発熱量の少ない前記電子部品を取り付ける場合は、底板面部分(1)の全面を前記FRM−(Al)にする必要はない。 When installing a heating value less the electronic component does not have to the entire surface of the bottom plate face portion (1) to the FRM- (Al).
このようにする事により炭素繊維の使用量を、必要最小限にしてコスト低減を計った一実施例である。 The amount of the carbon fibers by this arrangement, an embodiment in which measure the cost reduction in the minimum necessary.

第1図,第4図,第5図の実施例、他の実施例において、側板部分(2)の材料としてアルミニウムを使用したが、比重が小さく、熱伝導性に優れた他の材料を使用してもよい。 Figure 1, using FIG. 4, an embodiment of FIG. 5, in another embodiment, instead of the aluminum as the material of the side plate portion (2), the specific gravity is small, other materials having excellent thermal conductivity it may be.

またケースの底板面部分(1)にFRM−(Al)を用いた例を説明したが、この複合材料FRM−(Al)は電子部品の熱膨張にもとづく熱応力を減少させるものであるから、電子部品が取り付けられる個所であれば底板面部分(1)に限らず、側板部分(2)の一部分に用いてもよい。 Also has been described an example using a FRM- (Al) in the bottom plate surface portion of the case (1), since this composite material FRM- (Al) are those reducing thermal stress based on the thermal expansion of the electronic component, is not limited to the bottom plate surface portions if the location where the electronic component is mounted (1) may be used in a portion of the side plate portion (2).

〔発明の効果〕 〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、電子部品の取付けられる部分が電子部品とほぼ等しい熱膨張率を有した炭素繊維とアルミニウム金属との複合材料からなるので、ケースの熱膨張による電子部品の破損を防止することができ、導電性の低下も少なく加工性も良好であり、また、 According to the present invention as described above, the portion which is attached the electronic component is made of a composite material of carbon fiber and aluminum metal having substantially equal thermal expansion coefficient as the electronic component, breakage of the electronic component due to thermal expansion of the case it is possible to prevent a decrease in conductivity even less workability is good, also,
他の部分が複合材料と一体化成形されたアルミニウム金属からなるので強度が優れており熱伝導性が良いため肉厚を薄くすることができるとともに、炭素繊維の使用量を少なくできるのでコスト低減を図ることができ、さらに、複合材料の表面にアルミニウム金属層を設けたので、ケース全体の表面処理を容易に行うことができる。 With other parts can be reduced in thickness for good thermal conductivity and excellent strength since the aluminum metal which is integrally formed with the composite material, the cost reduction because it reduces the amount of carbon fibers it can be achieved, furthermore, since the aluminum metal layer provided on the surface of the composite material, the surface treatment of the entire case can be easily performed.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図(a)(b)は、この発明の一実施例による電子部品収納ケースの斜視図及び断面図、第2図,第3図は、それぞれこの発明のケースの製造方法に関する説明図、第4 Figure 1 (a) (b) is a perspective view and a sectional view of the electronic component accommodating case according to an embodiment of the present invention, FIG. 2, FIG. 3 is an explanatory diagram for the manufacturing method of the case of the invention, respectively, 4th
図(a)(b),第5図(a)(b)はそれぞれこの発明の他の実施例を示す斜視図及び断面図、第6図は従来のケースを示す斜視図である。 Figure (a) (b), FIG. 5 (a) (b) a perspective view and a sectional view showing another embodiment of the invention, respectively, FIG. 6 is a perspective view showing a conventional case. (1)はケースの底板面部分、(2)はケースの側板部分である。 (1) the bottom plate surface portion of the case, (2) is a side plate portion of the case. なお図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。 Note in the figure, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.

フロントページの続き (72)発明者 奥村 光弘 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社材料研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−18099(JP,A) 特開 昭61−150299(JP,A) Of the front page Continued (72) inventor Amagasaki, Hyogo Prefecture Tsukaguchihon-cho, 8-chome Mitsuhiro Okumura No. 1 No. 1 Mitsubishi Electric Co., Ltd. material the laboratory (56) Reference Patent Sho 62-18099 (JP, A) JP Akira 61-150299 (JP, A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】電子部品を収納するケースにおいて、少なくとも前記電子部品の取付けられる部分が前記電子部品とほぼ等しい熱膨張率を有した炭素繊維とアルミニウム金属との複合材料からなり、他の部分が前記アルミニウム金属からなるように一体化成形されたことを特徴とする電子部品収納ケース。 1. A case for accommodating the electronic component, made from a composite material of carbon fiber and aluminum metal having a portion attached with at least the electronic component substantially equal thermal expansion coefficient as the electronic component, the other element electronic component housing case, characterized in that it is integrally formed so that from the aluminum metal.
  2. 【請求項2】前記複合材料の表面に表面処理を行うための前記アルミニウム金属層を設けたことを特徴とする請求項1記載の電子部品収納ケース。 2. The electronic component accommodating case according to claim 1, characterized by providing the aluminum metal layer for performing surface treatment on the surface of the composite material.
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