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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet einer Elektronikkomponenten-Befestigungsstruktur, die für eine Boardfahrzeug-Leistungsumwandlungsvorrichtung verwendet wird.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In einem Fahrzeug, das einen Elektromotor als eine Energiequelle verwendet, wird der Elektromotor mit Energie von einer Batterie betrieben, sodass eine Leistungsumwandlungsvorrichtung wie beispielsweise ein Inverter oder ein Konverter an dem Fahrzeug angebracht ist. In einem Betriebsschaltkreis für die Leistungsumwandlungsvorrichtung ist ein Boardfahrzeug-Leistungsmodul aufgenommen und führt, dadurch dass dieses Element betrieben wird, eine nötige Leistung zu, sodass ein Stromsensor, der einen an den Elektromotor ausgegebenen Strom detektiert, an der Leistungsumwandlungsvorrichtung angebracht ist.
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Als diese Art von an der Leistungsumwandlungsvorrichtung angebrachter Stromsensor ist ein Stromsensor bekannt, der durch Einbinden eines Stromdurchlauf-Leitungselements mit einem Kern mit einem Spalt ausgebildet ist, der in einem Umfangsabschnitt davon ausgebildet ist und dann in dem Spalt eines Hallelements (Magnetismus-Detektionselement) angeordnet ist, das die Dichte von magnetischen Flüssen detektiert, die in dem Spalt erzeugt werden, einen Strom detektiert, der in Reaktion auf die Dichte der magnetischen Flüsse in dem Hallelement fließt (beispielsweise PTL 1).
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Ebenso ist es in dieser Art von Stromsensoren notwendig ein Hallelement in einem Spaltabschnitt zu installieren, der in einem Kern vorgesehen ist, der einen Magnetismus aufnimmt, sodass der Stromsensor nicht die Struktur annimmt, bei der das Hallelement auf einem Trägermaterial angebracht ist, sondern die Struktur, bei der das Hallelement in dem Spaltabschnitt des Kerns angeordnet ist, unter Verwendung eines Leitungstyp-Pakets mit dem darin eingebundenen Hallelement-Harz (beispielsweise PTL 2).
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- PTL 1 JP-A-2016-109601
- PTL 2 JP-A-2018-072295
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Allerdings weisen die bis hierhin bekannten Technologien die nachstehende Art von Problem auf.
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Eine Miniaturisierung und eine hohe Vibrationswiderstandsfähigkeit wurde bis heute für die Leistungsumwandlungsvorrichtung gefordert. Daher ist in einer bis heute bekannten Art von Struktur, in der ein Leitungstyp-Paket mit einem darin eingebundenen Hallelement auf einem Trägermaterial angebracht ist, wobei die Größe eines Sensorabschnitts aufgrund der Sicherstellung des Isolationsabstand von einem freiliegenden Abstand einer Leitung zunimmt oder ein mit einem Schaltungsträgermaterial verbundene Leitungspfadabschnitt eine geringe Stärke aufweist, sodass eine Vibrationswiderstandsstärke nicht ausreichend ist und eine Vibration, die erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug, an dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung angebracht ist, läuft, eine Detektionsgenauigkeit beeinflussen kann, was es schwierig macht eine Miniaturisierung und eine höhere Vibrationswiderstandsfähigkeit zu erzielen, die für die Leistungsumwandlungsvorrichtung notwendig sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Anmeldung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es eine Elektronikkomponenten-Befestigungsstruktur und eine Stromdetektionsvorrichtung bereitzustellen, die eine Antwort auf die Notwendigkeit zur Miniaturisierung und einer hohen Vibrationsleistungsfähigkeit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung bieten.
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Eine Elektronikkomponenten-Befestigungsstruktur, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, an der eine elektronische Komponente zu befestigen ist, die aus einem Hauptkörperabschnitt mit einem darin eingebundenen Halbleiterelementharz und einer Vielzahl von Verbindungsanschlüssen gebildet ist, die, wenn diese mit dem Halbleiterelement verbunden sind, derart ausgebildet sind, dass diese aus dem Hauptkörperabschnitt hervorstehen, umfasst ein Halteelement, dass aus einem isolierenden Material gebildet ist und aus einem Aufnahmeabschnitt gebildet ist, der den Hauptkörperabschnitt aufnimmt, einem Schutzabschnitt, der die Vielzahl von Verbindungsanschlüssen umgibt, und einem Paar von Vorsprungsabschnitten, die nach oben von den entsprechenden Mittelabschnitten eines Teils der Seitenwände des Schutzabschnitts hervorstehen; und ein Schaltungsträgermaterial, an dem elektronische Komponenten zwischen zu verbinden sind, wobei das Paar von Vorsprungsabschnitten des Halteelements in das Schaltungsträgermaterial eingreifen (eingerastet sind), und die Vielzahl von Verbindungsanschlüssen des Halbleiterelements an das Schaltungsträgermaterial angelötet (Löt-verbunden) sind.
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Gemäß der Elektronikkomponenten-Befestigungsstruktur, die in der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, kann die elektronische Komponente, in der das Halbleiterelement-Harz eingebundenen ist, zuverlässig an dem Schaltungsträgermaterial befestigt werden kann, und eine Miniaturisierung und eine hohe Vibrationswiderstandsfähigkeit kann erzielt werden. Das vorstehende und andere Objekte, Merkmale und vorteilhafte Effekte der vorliegenden Anmeldung werden aus der detaillierten Beschreibung in den nachstehenden Ausführungsformen und der Beschreibung in den beiliegenden Figuren deutlicher werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine entwickelte perspektivische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung zeigt, die eine Elektronikkomponenten Befestigungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform annimmt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Hauptabschnittkonfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung in 1 zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Hauptabschnittkonfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung in 1 zeigt.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Stromdetektionsvorrichtung zeigt, die ein Hauptabschnitt der Leistungsumwandlungsvorrichtung in 1 ist.
- 5 ist eine perspektivische Ansicht der Stromdetektionsvorrichtung in 4, wie von der anderen Seite gesehen.
- 6 ist eine Schnittansicht, die eine detaillierte Konfiguration der Stromdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine detaillierte Konfiguration eines Stromdetektionsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 8 ist eine Frontansicht von 7.
- 9 ist eine entwickelte perspektivische Ansicht, die den Stromdetektionsabschnitt in 7 zeigt.
- 10 ist eine Ansicht, die in einem Abschnitt die Stromdetektionsvorrichtung in 5 zeigt.
- 11 ist eine Draufsicht, die eine Hauptabschnittkonfiguration der Stromdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt
- 12A und 12B stellen eine Frontansicht und eine seitliche Schrittansicht dar, die eine Hauptabschnittkonfiguration einer Stromdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend wird eine Beschreibung gegeben, unter Verwendung der Figuren, der Ausführungsformen in der vorliegenden Anmeldung. In den einzelnen Figuren werden identische oder äquivalente Abschnitte mit identischen Bezugszeichen beschrieben.
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1 ist eine entwickelte perspektivische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung zeigt, die eine Elektronikkomponenten-Befestigungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform annimmt, und die 2 und 3 sind perspektivische Ansichten, die jeweils einen Hauptabschnitt der Leistungsumwandlungsvorrichtung in 1 zeigen. In den Figuren ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 ausgebildet, die einen oberen und einen unteren Fall 1a und 1b umfasst, die das gesamte Leistungsmodul 2 aufnehmen, das Leistung erzeugt, um damit einen elektrischen Motor anzutreiben, ein Schaltungsträgermaterial 3, an dem das Leistungsmodul und andere elektronische Komponenten zwischen zu verbinden sind und somit ein Steuerschaltkreis für das Leistungsmodul 2 gebildet ist, eine Stromdetektionsvorrichtung 4, die einen Ausgangsstrom von dem Leistungsmodul 2 detektiert, und ein Kühlelement 5, das mit einem daran angebrachten Leistungsmodul 2 durch das Leistungsmodul 2 erzeugte Wärme abstrahlt.
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Ebenso sind die 4 und 5 perspektivische Ansichten, die den Umriss der Stromdetektionsvorrichtung 4 in 1 zeigen, wie jeweils von vorne und von hinten davon gesehen. In den Figuren ist die Stromdetektionsvorrichtung 4 aus einem Leitungselement 6 wie beispielsweise einer Bus-Schiene gebildet, die eine elektrische Rotationsmaschine und einen Inverter elektrisch verbindet (die Leistungsumwandlungsvorrichtung), die einen Antriebsstrom an die elektrische Rotationsmaschine zuführt und die Rotation der elektrischen Rotationsmaschine steuert, einem Kern 7, der benachbart zu dem Leitungselement 6 angeordnet ist, um das Leitungselement 6 zu umgeben, und einen Stromdetektionsabschnitt 8, der in einem Aussparungsabschnitt 7a angeordnet ist, der in einem Abschnitt des Kerns 7 vorgesehen ist, einen magnetischen Fluss detektiert, der durch den Aussparungsabschnitt 7a in Reaktion auf einen durch das Leitungselement 6 fließenden Strom fließt, und den magnetischen Fluss in einen Strom umwandelt. Ebenso sind die Verbindungsanschlüsse einer elektronischen Komponente in dem Stromdetektionsabschnitt 8 mit dem Schaltungsträgermaterial 3 durch Löten verbunden. Weiterhin, wie in 6 gezeigt, sind das Leitungselement 6 und der Kern 7 integral geformt und durch ein Harz 9 befestigt, und das Schaltungsträgermaterial 3 ist an einem oberen Oberflächenabschnitt des Harz 9 angebracht.
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Hierbei, wie in den 7 und 8 gezeigt, ist der Stromdetektionsabschnitt 8 aus einem Hall-IC 10, der eine elektronische Komponente für eine Magnetismusdetektion ist, und einem Halteelement 11 gebildet, das den Hall-IC 10 hält.
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Ebenso, wie in 9 gezeigt, weist der Hall-IC 10 einen Hauptkörperabschnitt 1a auf, der mit einem darin eingebundenen Halbleiterelement mit einem isolierenden Harz in einer flachen Plattenform ausgebildet ist und eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b, die mit dem Halbleiterelement verbunden sind, derart ausgebildet sind, dass diese von dem Hauptkörperabschnitt 10a hervorstehen.
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Andererseits ist das Halteelement 11, das aus einem isolierenden Material gebildet ist, aus einem Aufnahmeabschnitt 11a, das vorne und oben offen ist, und darin eine Ausnehmung ausgebildet hat, in der der Hauptkörperabschnitt 10a des Hall-IC 10 aufzunehmen ist, und einem Schutzabschnitt 11b ausgebildet, der sich von rechts und links von dem oberen Ende des Aufnahmeelement 11a erstreckt und nach oben verläuft, und die Verbindungsanschlüsse 10b des Hall-IC 10 in drei Richtungen umgibt.
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Weiter ist das Aufnahmeelement 11a mit einem Vorsprung 11c versehen, der nach innen von einer oben-unten Position auf der Innenseite der Ausnehmung hervorsteht, also ebene Abschnitte 11b an jedem der oberen Enden von den Ecken des Schutzabschnitts 11b ausgebildet sind, und weiter ein paar von Vorsprungsabschnitt 11e ausgebildet sind, die nach oben von jeweils einem der entsprechenden Mittelabschnitte eines Paares von Seitenwänden des Schutzabschnitts 11b hervorstehen. Das Paar von Schutzabschnitten 11b ist an entsprechenden Positionen vorgesehen, wobei die das Paar von Vorsprungsabschnitten 11e bildende Linie senkrecht zu der Richtung einer Ausrichtung der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b des Hall-IC 10 ist.
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Wenn der Stromdetektionsabschnitt 8 bei dieser Art von Konfiguration montiert wird, wird zuerst der Hauptkörperabschnitt 10a des Hall-IC 10 in das Aufnahmeelement 11a des Halteelements 11 eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Breite des Abschnitts der Ausnehmung mit dem Vorsprung 11c, der in dem Aufnahmeelement 11a vorgesehen ist, derart vorab ausgebildet, dass diese etwas kleiner als die Dicke des Hauptkörperabschnitt 10a ist, was bedeutet, dass der Hauptkörperabschnitt 10a in die Ausnehmung mit Druck eingepresst wird, und dadurch der Hauptkörperabschnitt 10a und die Ausnehmung mechanisch miteinander verbunden werden können, wie in den 7 und 8 gezeigt. Ebenso sind die Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b des Hall-IC 10 in den drei Richtungen durch den Schutzabschnitt 11b des Halteelements 11 umgeben und es kann verhindert werden, dass die Verbindungsanschlüsse 10b durch Zusammenstoßen mit einem anderen Element zerstört werden.
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Als Nächstes werden der Hall-IC 10 und das Halteelement 11 auf das Schaltungsträgermaterial 3 darübergelegt (aufgelegt) und die Verbindungsanschlüsse 10b des Hall-IC 10 werden in deren entsprechenden Verbindungsöffnungen eingeführt, die in dem Schaltungsträgermaterial 3 vorgesehen sind, zusammen mit den Vorsprungsabschnitten 11e des Halteelements 11 werden diese in deren entsprechenden Einpass-Öffnungen mit Druck eingepasst, wobei das Schaltungsträgermaterial 3 auf den ebenen Abschnitten 11d des Halteelements 11 darübergelegt wird. Danach werden die Verbindungsanschlüsse 10b des Hall-IC 10 an das Schaltungsträgermaterial 3 festgelötet.
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Auf diese Weise greifen die Vorsprung- und ebenen Abschnitte 11b und 11d des Halteelements 11 in das Schaltungsträgermaterial 3 ein und die Verbindungsanschlüsse 10b des Hall-IC 10 werden festgelötet, wodurch ermöglicht wird, dass das Halteelement 11 und der Hall-IC 10 zuverlässig an dem Schaltungsträgermaterial 3 befestigt wird, wie in 10 gezeigt.
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Als Nächstes werden der Kern 7 und das Leitungselement 6 mit einer dazwischen beibehaltenen Positionsbeziehung in einem mit dem Harz 9 geformt, wie in 6 gezeigt, und nachdem der Hauptkörperabschnitt 10a des Hall-IC 10 in den Ausnehmungsabschnitt 7a des Kerns 7 eingeführt ist, wird das Schaltungsträgermaterial 3 an der oberen Oberfläche des Harz 9 angebracht und schließlich in den Gehäusen 1a, 1b befestigt, wodurch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 hergestellt ist.
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Wie in der obigen Weise werden das Paar von Vorsprungsabschnitten 11e des Halteelements 11 in deren entsprechenden Positionen vorgesehen, wobei die Linie dazwischen senkrecht zu der Richtung einer Ausrichtung der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b des Hall-IC 10 ist und das Paar von Vorsprungsabschnitten 11e in das Schaltungsträgermaterial 3 eingepresst ist, wobei diese zusammen mit der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b in das Schaltungsträgermaterial 3 durch Löten befestigt sind, wodurch ermöglicht wird, dass der Hall-IC 10 zuverlässig selbst bei Vibrationen gehalten wird, die bei einem Fahrzeug auftreten, wobei die Vorrichtung 100 daran befestigt ist, praktisch, wenn dieses läuft, im Ergebnis davon ist es möglich eine Verschiebung relativ zu dem Kern 7 zu reduzieren und ist es möglich eine Spannung zu reduzieren, die in den Verbindungsanschlüssen 10b des Hall-IC 10 erzeugt wird, was eine Verbesserung in einer Stromdetektionsgenauigkeit und einer Vibrationswiderstandsstärke ermöglicht.
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Weiterhin sind die ebenen Abschnitte 11b, die an das Schaltungsträgermaterial 3 angrenzen sollen, in entsprechenden Abschnitten des Halteelements 11 in der Umgebung des Paares von Vorsprungsabschnitten 11e vorgesehen und dadurch wird nicht nur das Management von Montage-Spielräumen erleichtert, wenn die Vorsprungsabschnitte 11e montiert werden, was nicht nur zu einer Verbesserung in einer Produktivität beiträgt, sondern auch die Anzahl von Halteabschnitten, mit denen eine relative Verschiebung zwischen dem Schaltungsträgermaterial 3 und im Halteelement 11 gegenüber einer Vibration verhindert wird, zunimmt, somit wird ein Beitrag ebenso zu einer Verbesserung eines Vibrationswiderstands ermöglicht.
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Ebenso tritt eine Zugstreben-Schnittmarkierung in einem unteren Endabschnitt des Hall-IC 10 aufgrund des Schneiden der Zugstrebe bei dem Herstellungsprozess des Hall-IC 10, allerdings wird die untere Endseite des Hall-IC 10 durch das Halteelement 11 umgriffen, das aus einem isolierenden Harz gebildet ist, wie in 6 gezeigt, wodurch ermöglicht wird, dass eine Isolation von dem Leitungselement 6 sichergestellt wird, durch das eine hohe Leistung hindurchfließt, und es möglich ist das Hall-IC 10 und das Leitungselement 6 in einem näheren Abstand zueinander zu bringen und es möglich ist den Stromdetektionsabschnitt 8 zu miniaturisieren.
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Zusätzlich erstreckt sich der Verbindungsanschluss des Leistungsmodul 2, an dem das Leitungselement 6 verbunden ist, durch das ein Strom fließt, und die Verbindungsanschlüsse des Hall-IC 10 in derselben Richtung und können beide dadurch mit demselben Schaltungsträgermaterial 3 verbunden werden, was eine Rationalisierung des Herstellungsprozesses zum Löt-Verbinden des Verbindungsanschlusses des Leistungsmoduls und der Verbindungsanschlüsse 10b des Hall-IC 10 mit dem Schaltungsträgermaterial 3 ermöglicht. Folglich kann die Stromdetektionsvorrichtung 4 bei geringen Kosten gebildet werden.
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Ebenso wird angenommen, wie in 11 gezeigt, dass ein Abstand X zwischen einem der Paare von Vorsprungsabschnitten 11e des Halteelements 11 und die Ausrichtung der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b des Hall-IC 10 größer als ein Abstand Y zwischen benachbarten Anschlüssen der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b des Hall-IC 10 ist, und es dadurch möglich ist ein Problem zu verhindern, dass ein Überprüfen in einem elektrischen und mechanischen Verbindungsabschnitt auftritt, wenn gelötet wird, oder dass ein Harzabschnitt des Halteelements 11 aufgrund der Hitze des Lötzins schmilzt.
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Zweite Ausführungsform
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12A und 12B stellen eine Frontansicht und eine seitliche Schnittansicht dar, die eine Hauptabschnittkonfiguration einer Stromdetektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen.
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In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist eine Konfiguration angenommen, sodass das Paar von Vorsprungsabschnitten 11e des Halteelements 11 in das Schaltungsträgermaterial 3 eingepasst sind, allerdings ist in der zweiten Ausführungsform eine Stahlplatte in dem Halteelement 11 durch Einfügen gebildet, die Vorsprungsabschnitte 11e bildet, sodass das Halteelement 11 fester an dem Schaltungsträgermaterial 3 durch Löten der Vorsprungsabschnitte 11e an das Schaltungsträgermaterial 3 befestigt werden kann.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde eine Beschreibung gegeben, wobei die Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b des Hall-IC 10 in einer linearen Weise angeordnet sind, allerdings können dieselben vorteilhaften Effekte erhalten werden, selbst mit einem Hall-IC 10, wobei eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen 10b schwankend in der Richtung angeordnet sind, die senkrecht zu einer virtuellen Linie ist, die das Paar von Vorsprungsabschnitten 11e verbindet.
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Ebenso ist eine Beschreibung gegeben, wobei das Hall-IC 10 befestigt ist, allerdings können Ausführungsformen auf den Fall angewendet werden, bei dem eine elektronische Leitungstyp-Komponente befestigt wird, in der ein Halbleiterelement eingebunden ist.
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Obwohl die vorliegende Anmeldung oben in Bezug auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Umsetzungen beschrieben ist sollte verstanden werden, dass verschiedene Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, nicht in deren Anwendbarkeit auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt sind, mit der diese beschrieben sind, sondern stattdessen alleine oder in verschiedenen Kombinationen auf eine oder mehrere der Ausführungsformen angewendet werden kann.
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Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht beispielhaft angeführt sind, erdacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eines der Merkmalskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder entfernt werden. Zumindest eine der Merkmalskomponenten, die in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben sind, können ausgewählt und mit der Merkmalskomponente kombiniert werden, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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