JP2020014003A - Electronic equipment and heat spreader - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電子機器および熱拡散体に関する。 The present invention relates to an electronic device and a heat spreader.
「電子機器」は、パーソナルコンピュータや、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置等として多種多様のものが知られている。
このような電子機器は、「電子素子を含む実装部品」を実装された回路基板を、筐体により保持した構造のものが多い。
回路基板に実装される実装部品には、例えば、演算処理チップ等「使用により発熱」する発熱性の電子素子が含まれる。
発熱性の電子素子は動作時に発熱するので、発生する熱を適切に処理しないと、素子自体が高温となって、素子自体の機能を妨げたり、素子周辺の実装部品の機能に影響したりする。
Various types of “electronic devices” are known as imaging devices such as personal computers, digital cameras, and video cameras.
Many of such electronic devices have a structure in which a circuit board on which “a mounting component including an electronic element” is mounted is held by a housing.
The mounting components mounted on the circuit board include, for example, heat-generating electronic elements that generate heat when used, such as arithmetic processing chips.
Since heat-generating electronic elements generate heat during operation, if the generated heat is not properly processed, the elements themselves will become high temperature, hindering the functions of the elements themselves, or affecting the functions of mounted components around the elements. .
発熱性の電子素子で発生する熱を処理する方法としては「発生した熱を熱伝導手段により外部に導熱して放熱する」ものが知られている(特許文献1、2)。
As a method of treating heat generated in a heat-producing electronic element, there is known a method of “conducting the generated heat to the outside by a heat conducting means and radiating the heat” (
この発明は、電子素子で発生する熱の処理を行う機能を付与した新規な電子機器の実現を課題とする。 An object of the present invention is to realize a novel electronic device having a function of processing heat generated in an electronic element.
この発明の電子機器は、発熱性の電子素子を含む実装部品を実装された回路基板と、該回路基板を内部に保持する筐体と、該筐体内に前記回路基板とともに保持される熱拡散体とを有し、前記熱拡散体は、液状もしくはクリーム状の導熱媒質を変形自在なパック容器内に密封してなり、前記回路基板の前記発熱性の電子素子およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する構成である。 An electronic device according to an aspect of the invention includes a circuit board on which a mounting component including a heat-generating electronic element is mounted, a housing that holds the circuit board, and a heat spreader that is held in the housing together with the circuit board. Wherein the heat spreader is formed by sealing a liquid or cream-like heat transfer medium in a deformable pack container, so that the heat generating electronic element of the circuit board and the three-dimensional shape of the peripheral area thereof are formed. It is a configuration that deforms following the image.
この発明によれば、電子素子で発生する熱の処理を行う機能を付与した新規な電子機器を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a novel electronic device provided with a function of processing heat generated in an electronic element.
以下、実施の形態を説明する。
図1は、撮像装置1の外観を示す図である。
符号2Aで示す部分は「撮像部に含まれるレンズの1つ」である。
Hereinafter, embodiments will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of the
The portion indicated by
符号3は「筐体」を示す。筐体3は、筐体部分3Aと筐体部分3Bとによりなる。
図2は、撮像装置1に搭載される回路基板4と、この回路基板4に実装された実装部品51、52,53、54、55等を示す。これら実装部品は、演算処理チップ5A、5Bを含む。演算処理チップ5A、5Bは、以下「演算処理チップ5A等」とも言い、実装部品51〜55等は「実装部品51等」とも言う。
FIG. 2 shows the
演算処理チップ5A等を含む実装部品51等は、回路基板4の実装面に対して凸部となり、回路基板4の実装面上に「3次元的な凹凸形状」をなしている。
図3は、筐体3から筐体部分3Aを取り外した状態を示している。筐体部分3Bには、レンズ2A等を含む撮像部と回路基板4が組み込まれ、ねじで固定されている。
The
FIG. 3 shows a state where the
図2、図3に示した回路基板4に実装された演算処理チップ5A等は、撮像装置1の動作時、即ち、撮影時には発熱し、撮影が長時間に及ぶと高温になる。
従って、演算処理チップ5A等で発生する熱の処理が必要となる。
The
Therefore, it is necessary to process heat generated in the
この「熱の処理」は、以下に説明する「熱拡散体」により行われる。 This “heat treatment” is performed by a “heat diffuser” described below.
図4は、熱拡散体6を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the
熱拡散体6は、平面図としてみると図4の如き形状を有する。この形状は、回路基板4を組み込まれた筐体部分における「熱拡散体6を配置すべき部分」の状態に応じて定められている。
The
熱拡散体6は、図5に示すように、導熱媒質9をパック容器8内に密封してなる。導熱媒質9は、パック容器8内を限界まで満たすのではなく余裕をもって充填され、内部の満たされていない部分は脱気される。図5において符号10で示す部分は、脱気されてパック容器8の「両面内側が張り付いた状態」を示し、この部分には導熱媒質9は無い。
As shown in FIG. 5, the
導熱媒質9を充填後、図5に符号7で示す部分を熱溶着で固着し、内部を密封する。
After the
図5(b)は、図5(a)のA−A断面図であり、導熱媒質9を充填されている部分は厚みがあり、脱気された部分10では薄くなっている。
FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5A. The portion filled with the
導熱媒質9は、液状もしくはクリーム状であるが、説明中の例では「クリーム状」であるとする。
「クリーム状の導熱媒質」は、液体のような流動性はないが、機械的な外力が作用すると、外力に從って自在に変形する。イメージとしては「化粧品のクリーム」に近い。
The
The “cream-like heat transfer medium” does not have fluidity like a liquid, but is freely deformed according to external force when a mechanical external force acts. The image is close to "cosmetic cream".
パック容器8は変形自在であり、説明中の例では「薄いポリエチレン製」である。パック容器8を構成するポリエチレンの厚さは、例えば、0.01mm〜0.05mmが好ましく、説明中の例では0.03mmである。
The
導熱媒質9はクリーム状で、機械的な外力が作用すると、外力に從って自在に変形し、パック容器8はポリエチレン製であるから「軟質で変形自在」である。
The heat-conducting
即ち、熱拡散体6は、外力の作用により容易に変形する。
That is, the
図6は、回路基板4上に熱拡散体6を載置した状態を示している。図6(a)は斜視図、(b)は(a)のB−B断面図である。
FIG. 6 shows a state where the
図6に示す状態において、熱拡散体6は未だ変形しておらず、板状の形態で載置されており、図6(b)においては、熱拡散体6の「図で下方の面」が、演算処理チップ5Aに接触している。勿論、熱拡散体6の下方の面は、図3に示す演算処理チップ5Bや回路基板4に実装された他の実装部品51等にも接触している。
In the state shown in FIG. 6, the
図7は、図6の如く回路基板上に載置された熱拡散体6の、回路基板4と反対側の面に別の回路基板11を配置した状態を示す。図7(a)は斜視図、(b)は(a)のC−C断面図である。
FIG. 7 shows a state in which another
回路基板11を組み込む際に、回路基板11が熱拡散体6を「厚み方向」に押圧する。
When the
この押圧力が「外力として作用」することにより、熱拡散体6のパック容器内のクリーム状の導熱媒質9がパック容器8内で移動する。パック容器は変形自在であるので、自身も変形しつつ内部の導熱媒質9の移動を許す。
When this pressing force “acts as an external force”, the cream-like
パック容器内における導熱媒体9の移動に従い、熱拡散体6は自在に変形し、図7(b)に示すように、回路基板4の発熱性の電子素子である演算処理チップ5A等およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する。
As the
熱拡散体6は、図7(b)に示すように、演算処理チップ5A等のみならず、回路基板4の表面部分にも接触する。なお、熱拡散体6は、回路基板11に実装された他の実装部品による凹凸構造の3次元形状にも倣って変形する。
As shown in FIG. 7B, the
このように、熱拡散体6が、演算処理チップ5A等およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形するので、熱拡散体6は、発熱により温度上昇する部分に面接触し、温度上昇する部分からの熱が有効に熱拡散体6に伝導され、熱拡散体6の全体に拡散される。
As described above, since the
従って、発熱により温度上昇する部分で「熱が局所化」することが有効に防止され、演算処理チップ5A等が「高温に達するまでの時間」を有効に延長させることができ、電子機器は、長時間連続して稼働可能となる。
Therefore, "localization of heat" is effectively prevented in a portion where the temperature rises due to heat generation, and the "time until the temperature reaches a high temperature" of the
なお、図7において符号12は、回路基板4と11とを連結するコネクタを示す。
In FIG. 7,
上に「電子機器」の例として説明した「撮像装置」につき補足する。
この撮像装置は、全天球型の撮像装置であり、図1において、レンズ2Aを示した「撮像部」は、図6や図7に示すように、レンズ2Aとともにレンズ2Bを有し、これらレンズ2A、2Bは、2系統の光学系にそれぞれ含まれている。
The supplementary description of the “imaging device” described above as an example of the “electronic device” is added.
This imaging apparatus is a spherical imaging apparatus. In FIG. 1, an “imaging unit” showing a
レンズ2A、2Bを含む光学系のそれぞれは「画角180度以上の広角レンズ」であり、これら広角レンズにより結像される画像を撮像部で取得し、得られる画像を連結することにより全天球画像が得られる。
Each of the optical systems including the
図7に即して上に説明した実施の形態では、熱拡散体6は、発熱する演算処理チップ5A等に直接接触しているが、図8に示す形態例のように、発熱する演算処理チップ5A等と熱拡散体6との間に、シート状の熱伝導体7を介在させてもよい。
In the embodiment described above with reference to FIG. 7, the
このようにすると、演算処理チップ5A等に、熱拡散体6を直接接触させられない場合でも、熱伝導体7により熱を熱拡散体6へ確実に導熱することが可能となる。
In this way, even when the
シート状の熱伝導体7としては、アルミシートやグラファイトシート等を好適に利用できる。 As the sheet-like heat conductor 7, an aluminum sheet, a graphite sheet, or the like can be suitably used.
更に、シート状の熱伝導体7のサイズを「演算処理チップ5A等よりも大きく」すると、演算処理チップ5A等の発熱量を広範囲に拡散可能となり、熱拡散体6に「より好適」に熱を伝達できる。
Further, when the size of the sheet-shaped heat conductor 7 is “larger than the
熱拡散体につき補足する。
熱拡散体6は、上記の如く、発熱により温度上昇する部分に直接もしくは熱伝導体を介して面接触し、温度上昇する部分からの熱を有効に吸収し、熱拡散体全体に拡散する。
Supplement about heat spreader.
As described above, the
従って、熱拡散体6を構成する導熱媒質、パック容器は、熱伝導率が高いことが好ましく、また「熱拡散体6としての熱容量」も大きいことが好ましい。
Therefore, it is preferable that the heat transfer medium and the pack container constituting the
パック容器の材料については、上に「0.03mmの厚さのポリエチレン」を例示したが、これに限らず、変形自在な軟質のもので、導熱媒質に対する化学的耐性を持ち、耐熱性のあるものであれば適宜に用いることができる。 As for the material of the pack container, "polyethylene having a thickness of 0.03 mm" has been exemplified above, but the material is not limited thereto, and is a deformable soft material having chemical resistance to a heat transfer medium and heat resistance. Any material can be used as appropriate.
導熱媒質は上に例示したクリーム状のものに限らず、液状のものでもよい。液状の導熱媒質を用いると、熱拡散体を基板上に載置しただけでも、自重により「基板上の3次元形状」にならって変形する。 The heat transfer medium is not limited to the cream-like medium described above, but may be a liquid one. When a liquid heat conducting medium is used, even if the heat spreader is simply placed on the substrate, the heat diffuser is deformed according to the “three-dimensional shape on the substrate” by its own weight.
また、液状の導熱媒質は、対流によっても熱伝導が生じるので、温度上昇する部分から吸熱した熱を効率よく、熱拡散体全体に拡散することができる。 In addition, since the liquid heat transfer medium also generates heat conduction by convection, heat absorbed from a portion where the temperature rises can be efficiently diffused throughout the heat spreader.
液状の導熱媒質としては、アルコールや水、グリセリン等を好適に用いることができ、またヒドロゾル、オルガノゾル、アルコゾル等の各種のゾル溶液を用いることもできる。 As the liquid heat transfer medium, alcohol, water, glycerin and the like can be suitably used, and various sol solutions such as hydrosol, organosol and alcosol can also be used.
この発明の熱拡散体は、変形自在であるから「基板上の3次元形状にならって変形」させるのに、大きな外力は不要である。從って、変形に際して電子素子等に過大な機械力が作用することが無く、電子素子等を損傷することが無い。 Since the heat spreader of the present invention is freely deformable, a large external force is not required for "deformation following the three-dimensional shape on the substrate". Therefore, no excessive mechanical force acts on the electronic element or the like during the deformation, and the electronic element or the like is not damaged.
また、導熱媒質がパック容器に密封されているので、修理時の作業性が良い。即ち、修理時に導熱媒質をパック容器ごと容易に取り出すことができる。 Also, since the heat transfer medium is sealed in the pack container, workability during repair is good. That is, the heat transfer medium can be easily taken out together with the pack container at the time of repair.
熱拡散体は、基板上の3次元形状にならって変形し、導熱媒質はパック容器の隅々まで行きわたるので、電子機器内に「充填可能な最大量の導熱媒質」を充填出来る。 The heat spreader is deformed following the three-dimensional shape on the substrate, and the heat transfer medium spreads to every corner of the pack container, so that “the maximum amount of heat transfer medium that can be filled” can be filled in the electronic device.
熱拡散体は、電子機器内に組み込まれると、回路基板の3次元形状にならって変形するが、一旦、組み込まれて変形した後は、さらなる変形は生じない。從って、一旦組み込まれたあとの「変形性」は要求されない。 When the heat spreader is incorporated in the electronic device, it deforms according to the three-dimensional shape of the circuit board, but once incorporated and deformed, no further deformation occurs. Therefore, "deformability" once incorporated is not required.
上に説明した実施の形態の具体例では、クリーム状の導熱媒質として「複数種の材料により構成され、時間経過とともに固形化」するものを用いた。により、時間経過とともに固形化」するものを用いた。 In the specific example of the embodiment described above, a creamy heat transfer medium that is “constituted by a plurality of types of materials and solidified over time” is used. Therefore, those which "solidify over time" were used.
即ち、Polymatech Groupの製品:CGW−3(商品名)を導熱媒質として用いた。該導熱媒質は、シリコーンと酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムに添加剤を加えた2種のグリース状物質の混合物である。 That is, a product of Polymertech Group: CGW-3 (trade name) was used as a heat transfer medium. The heat transfer medium is a mixture of two kinds of grease-like substances obtained by adding additives to silicone, aluminum oxide, and aluminum hydroxide.
これらの2種のグリース状物質を、物質A、物質Bとすると、これらは「粘度」が異なり、物質Aの粘度は490、物質Bの粘度は420である。 Assuming that these two grease-like substances are substance A and substance B, they have different “viscosity”. The viscosity of substance A is 490 and the viscosity of substance B is 420.
物質Aと物質Bとは混合比1:1で混合され、混合後の粘度は470である。 The substance A and the substance B are mixed at a mixing ratio of 1: 1, and the viscosity after mixing is 470.
物質Aと物質Bの混合による導熱媒質は、混合後、5時間ほどで硬化し固形化する。 The heat transfer medium obtained by mixing the substance A and the substance B hardens and solidifies in about 5 hours after the mixing.
このように、固形化した後も、熱伝導率等の熱的性質は変化しない。 Thus, even after solidification, thermal properties such as thermal conductivity do not change.
勿論、混合後、クリーム状の状態でパック容器に密封し、回路基板上への装備を行う。 Of course, after mixing, it is sealed in a pack container in a creamy state and mounted on a circuit board.
このように固形化する導熱媒質を用いると「万が一パック容器が破損」したような場合に、導熱媒質が筐体内に漏れ出すことが無い。 The use of the solidified heat transfer medium prevents the heat transfer medium from leaking into the housing in the event that "the pack container is damaged".
上記導熱媒質の熱伝導率は、クリーム状でも固形化した状態でも3W/mKであり、これは「水」の熱伝導率の6倍程度で導熱性が高い。 The heat conductivity of the heat transfer medium is 3 W / mK in both a creamy state and a solidified state, which is about six times the heat conductivity of "water" and has high heat conductivity.
以上に説明したように、この発明によれば、以下の如き電子機器および熱拡散体を実現できる。 As described above, according to the present invention, the following electronic device and heat diffuser can be realized.
[1]
発熱性の電子素子5A等を含む実装部品を実装された回路基板4、11と、該回路基板4、11を内部に保持する筐体3と、該筐体内に前記回路基板とともに保持される熱拡散体6とを有し、前記熱拡散体6は、液状もしくはクリーム状の導熱媒質9を変形自在なパック容器8内に密封してなり、前記回路基板の前記発熱性の電子素子5A等およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する構成である電子機器1。
[1]
[2]
[1]記載の電子機器であって、熱拡散体6が、少なくとも発熱性の電子素子5A等に直接接触する電子機器。
[2]
The electronic device according to [1], wherein the
[3]
[1]記載の電子機器であって、熱拡散体6が、少なくとも発熱性の電子素子5A等に、シート状の熱伝導体7を介して接触する電子機器。
[3]
[1] The electronic device according to [1], wherein the
[4]
液状もしくはクリーム状の導熱媒質9を変形自在なパック容器8内に密封してなり、発熱性の物品およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する構成である熱拡散体6。
[4]
A
[5]
[4]記載の熱拡散体であって、パック容器8内に密封された導熱媒質9が液状である熱拡散体。
[5]
[4] The heat spreader according to [4], wherein the
[6]
[4]記載の熱拡散体であって、パック容器8内に密封された導熱媒質9がクリーム状である熱拡散体。
[6]
[4] The heat spreader according to [4], wherein the
[7]
[6]記載の熱拡散体であって、クリーム状の導熱媒体が、複数種の材料により構成され、時間経過とともに固形化する熱拡散体。
[7]
[6] The heat diffuser according to [6], wherein the cream-like heat transfer medium is made of a plurality of types of materials, and solidifies with time.
[8]
[4]ないし[7]の何れか1に記載の熱拡散体であって、[1]ないし[3]の何れか1に記載の電子機器に使用される熱拡散体。
[8]
The heat diffuser according to any one of [4] to [7], which is used in the electronic device according to any one of [1] to [3].
[9]
レンズ2A、2Bを含む撮像部を有し、撮像装置1として構成される[1]〜[3]の何れか1に記載の電子機器。
[9]
The electronic device according to any one of [1] to [3], including an imaging
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and unless otherwise specified in the above description, the invention described in the claims. Various modifications and changes are possible within the scope of the spirit of the present invention.
例えば、上述の放熱パック6の開口部7を「ファスナー付(ジップロック)のもの」にして開閉ができるようにしてもよく、このようにすると、導熱媒質の充填後の密封が容易であり、また、導熱媒質の交換も容易である。
For example, the opening 7 of the
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。 The effects described in the embodiments of the present invention merely enumerate preferable effects resulting from the invention, and the effects according to the invention are not limited to those described in the embodiments.
1 撮像装置
3A、3B 筐体部分(筐体を構成する。)
4、11 回路基板
5A、5B、5C 演算処理チップ(発熱性の電子素子)
6 熱拡散体
8 パック容器
9 導熱媒質
1 Imaging device
3A, 3B Housing part (constituting a housing)
4,11 circuit board
5A, 5B, 5C arithmetic processing chip (heat-generating electronic element)
6 Thermal diffuser
8 pack container
9 Heat transfer medium
この発明の電子機器は、2系統の光学系に含まれる2つのレンズを有する撮像部を有し、撮像装置として構成される電子機器であって、発熱性の電子素子を含む実装部品を実装された1又は2枚の回路基板と、該回路基板を内部に保持する筐体と、該筐体内に前記回路基板とともに保持される熱拡散体とを有し、前記2つのレンズは、前記回路基板の両面側に1つずつ設けられ、前記熱拡散体は、導熱媒質を変形自在なパック容器内に充填してなり、前記回路基板の前記発熱性の電子素子およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する構成であり、前記2つのレンズの間に位置するように配置される。 An electronic device according to an embodiment of the present invention includes an imaging unit having two lenses included in two systems of optical systems, is an electronic device configured as an imaging device, and has a mounting component including a heat-generating electronic element mounted thereon. One or two circuit boards, a housing for holding the circuit boards therein, and a heat spreader held in the housing together with the circuit boards, wherein the two lenses are mounted on the circuit board. The heat diffusion medium is filled in a deformable pack container, and the heat diffusion medium is formed in a three-dimensional shape of the heat-generating electronic element of the circuit board and the peripheral area thereof. configuration der to follow deformation is, is arranged so as to be positioned between the two lenses.
[1]
2系統の光学系に含まれる2つのレンズ2A、2Bを有する撮像部を有し、撮像装置1として構成される電子機器であって、発熱性の電子素子5A等を含む実装部品を実装された回路基板4、11と、該回路基板を内部に保持する筐体3と、該筐体内に前記回路基板とともに保持される熱拡散体6とを有し、前記2つのレンズ2A、2Bは、前記回路基板の両面側に1つずつ設けられ、前記熱拡散体6は、導熱媒質9を変形自在なパック容器8内に充填してなり、前記回路基板の前記発熱性の電子素子5Aおよびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する構成であり、前記2つのレンズ2A、2Bの間に位置するように配置される。
[1]
An electronic apparatus having an imaging unit having two
[4]
[1]ないし[3]の何れか1に記載の電子機器における熱拡散体として使用される熱拡散体であって、液状もしくはクリーム状の導熱媒質9を変形自在なパック容器8内に充填してなり、発熱性の物品およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する構成である熱拡散体6。
[4]
A heat spreader used as a heat spreader in the electronic device according to any one of [1] to [3], wherein a liquid or cream-like heat
Claims (9)
前記熱拡散体は、液状もしくはクリーム状の導熱媒質を変形自在なパック容器内に密封してなり、前記回路基板の前記発熱性の電子素子およびその周辺領域の3次元形状に倣って変形する構成である電子機器。 A circuit board mounted with mounting components including a heat-generating electronic element, a housing holding the circuit board inside, and a heat spreader held together with the circuit board in the housing,
The heat spreader is configured such that a liquid or cream-like heat conductive medium is hermetically sealed in a deformable pack container, and is deformed according to the three-dimensional shape of the heat-generating electronic element of the circuit board and its peripheral region. Is an electronic device.
熱拡散体が、少なくとも発熱性の電子素子に直接接触する電子機器。 The electronic device according to claim 1,
An electronic device in which the heat spreader is in direct contact with at least the heat-producing electronic element.
熱拡散体が、少なくとも発熱性の電子素子に、シート状の熱伝導体を介して接触する電子機器。 The electronic device according to claim 1,
An electronic device in which a heat diffuser contacts at least an exothermic electronic element via a sheet-like heat conductor.
パック容器内に密封された導熱媒質が液状である熱拡散体。 The heat spreader according to claim 4, wherein
A heat diffuser in which the heat transfer medium sealed in the pack container is liquid.
パック容器内に密封された導熱媒質がクリーム状である熱拡散体。 The heat spreader according to claim 4, wherein
A heat spreader in which a heat conductive medium sealed in a pack container is cream-like.
クリーム状の導熱媒体が、複数種の材料により構成され、時間経過とともに固形化する熱拡散体。 The heat spreader according to claim 6, wherein
A heat spreader in which a cream-like heat transfer medium is composed of multiple types of materials and solidifies over time.
請求項1ないし3の何れか1項に記載の電子機器における熱拡散体として使用される熱拡散体。 The heat spreader according to any one of claims 4 to 6, wherein
A heat spreader used as a heat spreader in the electronic device according to claim 1.
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