JP5952425B2 - 電子部品収納用容器および電子装置 - Google Patents
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Description
本発明は電子部品を収納するための電子部品収納用容器および電子装置に関し、特に電子部品収納用容器の側壁に取り付けられる入出力端子の形状に特徴を有する電子部品収納用容器および電子装置に関するものである。
従来の電子部品収納用容器(以下、単に容器またはパッケージともいう)の例を図8に示す。従来のパッケージは、高周波用半導体素子,LD(レーザダイオード),PD(フォトダイオード)等の光半導体素子を収納する。パッケージは、基体101と、基体101の上面に接合された枠体102と、枠体102に取り付けられた入出力端子103とを備えている。
枠体102は、基体101の上側主面に載置部101aを囲繞するように銀(Ag)ロウ等のロウ材で接合される。枠体102は、Fe(鉄)−Ni(ニッケル)−Co(コバルト)合金やFe−Ni合金等の金属材料から形成される。
枠体102の一側部には複数の貫通孔102aが形成されている。枠体102の外側には、入出力端子103が接合されている。入出力端子103は、セラミックスから成る平板103aと、平板103aに接合されたピン端子104とから成る。平板103aには、枠体102の貫通孔102aよりも小さい開口を有する複数の貫通穴103bが形成されている。貫通穴103bは、貫通孔102aと同じ間隔で、平板103aの両主面間を貫通するように形成されている。貫通穴103bの開口の周囲にはメタライズ金属層が形成されている。
そして、複数の貫通穴103bには、複数のピン端子104が、それぞれ複数の貫通穴103bに挿通されて、平板103aのメタライズ金属層にロウ付けされている。ピン端子104は、金属製である。ピン端子104は、貫通穴103bとともに、枠体102の貫通孔102aも挿通して取り付けられる。
ピン端子104は、外部電気回路との高周波信号の入出力を行なう機能を有する。ピン端子104の枠体102の外側の部位は、外部配線にそのままロウ付等で接合される。ピン端子104の枠体102の内側の部位には、電子部品(図示せず)と電気的に接続するためのボンディングワイヤ等が接合される。
そして、電子部品は基体101の載置部101aに固定され、電子部品の電極はボンディングワイヤ等を介してピン端子104に接続される。次に、枠体102の上面に蓋体(図示せず)を接合することによって、容器内部に、電子部品を気密に収容する。これによって、最終製品としての電子装置が完成する。
従来のパッケージにおいて、例えば、ピン端子104の先端にボンディングワイヤ等を接合する際に、ピン端子104の先端に横方向の力が加わり、ピン端子104の平板103aとのロウ付け部にモーメントが加わる。このモーメントによって、ピン端子104のロウ付けが平板103aから外れてしまう場合がある。そして、ピン端子104のロウ付け部において容器の気密性が破れてしまう場合があるという問題があった。
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものである。その目的は、入出力端子の取り付け部において接合信頼性を向上し、気密性を保ちやすい電子部品収納用容器および電子装置を提供することにある。
本発明の一実施形態に係る電子部品収納用容器は、容器体と、絶縁部材と、ピン端子と、環状部材とを備える。容器体は、底板およびこの底板の中央部を取り囲む側壁から成る。底板および側壁に囲まれた凹部の内側には電子部品が収容される。絶縁部材は、前記側壁に設けられた貫通孔を塞ぐようにしてこの貫通孔の開口の周囲に接合される。ピン端子は、外周面に突出する鍔部を有する。ピン端子は、前記絶縁部材を貫通して前記鍔部が前記絶縁部材に接合される。環状部材は、前記絶縁部材の前記鍔部が接合された面と反対側において、前記ピン端子に通されて前記ピン端子の外周面および前記絶縁部材に接合される。
上記電子部品収納用容器において、前記絶縁部材とこの絶縁部材を貫通している部分の前記ピン端子の外周面との間に空隙を設けてもよい。
また、上記電子部品収納用容器において、前記環状部材の外周の大きさは前記鍔部の外周の大きさよりも小さくされてもよい。
また、上記電子部品収納用容器において、前記環状部材は前記側壁の前記貫通孔の内側に配置され、前記貫通孔の外側に出ていなくてもよい。
また、上記電子部品収納用容器において、前記環状部材と前記側壁の前記貫通孔の内面との間に空隙があってもよい。
また、上記電子部品収納用容器において、前記鍔部と前記絶縁部材とを接合する接合材および前記環状部材と前記絶縁部材とを接合する接合材が、前記絶縁部材内に突き通された前記ピン端子の外周面を経て連続していてもよい。
また、上記電子部品収納用容器において、前記環状部材は多角形状であり、前記環状部材の角部が前記絶縁部材に接合されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記いずれかの電子部品収納用容器と、前記凹部の内側に収容され、前記ピン端子に電気的に接続された電子部品とを備えたものである。
本発明の電子部品収納用容器は、外周面に突出する鍔部を有し、絶縁部材を貫通して鍔部が絶縁部材に接合されたピン端子と、絶縁部材の鍔部が接合された面と反対側において、ピン端子に通されてピン端子の外周面および絶縁部材に接合された環状部材とを備えたものである。ピン端子と絶縁部材との接合強度が向上し、電子部品収納用容器の気密性が向上する。また、ピン端子の先端に力が加わり、絶縁部材との接合部にモーメントが生じても、鍔部が接合された絶縁部材の反対側に環状部材が接合されており、鍔部や環状部材が絶縁部材から剥がれ難い。よって、ピン端子の取付部から気密が破れ難い。
上記電子部品収納用容器において、絶縁部材とこの絶縁部材を貫通している部分のピン端子の外周面との間に空隙がある場合、ピン端子の外周面と絶縁部材との間の熱膨張差による応力や、その他の応力が生じないようにできる。
また、環状部材の外周の大きさが鍔部の外周の大きさよりも小さいと、絶縁部材の鍔部が接合された面に鍔部から加えられる力の位置と、その反対側の面で環状部材から加えられる力の位置とが異なることになる。よって、絶縁部材にクラックが生じ難くなる。
また、環状部材が側壁の貫通孔の内側に配置され、貫通孔の外側に出ていない場合、側壁の内側に突出するピン端子の先端をすべてボンディングワイヤが接続される領域等に用いることができる。側壁の内側に環状部材を固定する領域を確保する必要が無いので、その分、電子部品収納用容器を小型にすることができる。
また、環状部材と側壁の貫通孔の内面との間に空隙があると、環状部材と側壁との間で熱膨張や熱収縮による応力が生じないようにできる。その結果、絶縁部材にクラックが生じたりすることがなく、電子部品収納用容器の気密性が向上する。
また、鍔部と絶縁部材とを接合する接合材および環状部材と絶縁部材とを接合する接合材が、絶縁部材内に突き通されたピン端子の外周面を経て連続していると、鍔部と環状部材とを同時に接合可能な生産効率の高いものとできる。
また、環状部材が多角形状であり、環状部材の角部が前記絶縁部材に接合されていると、環状部材の辺と絶縁部材との間で気体を流出入させることができ、絶縁部材と鍔部および環状部材によって設けられる空隙が密閉されない。空隙内の気体が膨張・収縮することによって環状部材の接合部に応力が集中することがなく、電子部品収納用容器の気密性を保ちやすくすることができる。
本発明の一実施形態に係る電子装置は、上記いずれかの電子部品収納用容器と、凹部の内側に収容され、ピン端子に電気的に接続された電子部品とを備えたので、ピン端子部分から気密性が破れにくい信頼性の高い電子装置を提供できる。
本発明の電子部品収納用容器について以下に詳細に説明する。図1A,図1Bは本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の例を示す。図1Aは入出力端子が取り付けられた側から見た斜視図である。図1Bはその裏側から見た斜視図である。また、図2A,図2Bは図1A,図1Bに示すパッケージに用いられている入出力端子の拡大図である。図2Aは入出力端子を図1Aと同じ方向から見た斜視図である。図2Bは入出力端子を図1Bと同じ方向から見た斜視図である。図3は、図2Aの入出力端子の分解斜視図である。図4は、図1A,図1Bの断面A−Aにおける断面図である。
図1A,図1Bに示すように、本発明の電子部品収納用容器は容器体を備える。容器体は、底板1と、底板1の中央部を取り囲んで底板外周部に設けられている側壁2とから成る。側壁2には入出力端子3が接合されている。
底板1は、その上側主面に半導体素子等の電子部品が載置される四角形等の板形状のものである。この底板1は、Fe−Ni−Co合金,Cu(銅)−W(タングステン)等の金属材料、またはAl2O3(酸化アルミニウム),AlN(窒化アルミニウム),3Al2O3・2SiO2(ムライト)等を焼結させたセラミックス(焼結体)から成る。金属材料から成る場合、例えば、Fe−Ni−Co合金のインゴット(塊)に圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。セラミックスから成る場合、その原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合してペースト状となし、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートとする。しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを複数枚積層し焼成することによって底板1が作製される。
なお、底板1が金属材料から成る場合、その表面に耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5〜9μmのNi層と厚さ0.5〜5μmのAu層をメッキ法により順次被着しておくのがよい。底板1を酸化腐蝕し難くするとともに、ロウ付け等の接合性に優れたものとすることができる。一方、底板1がセラミックスから成る場合、電子部品を載置する部分等にメタライズ層を形成しておき、その表面に、厚さ0.5〜9μmのNi層と厚さ0.5〜5μmのAu層をメッキ法により順次被着しておくのがよい。底板1に電子部品等を半田付け等によって強固に接着固定することができる。
図1A,図1Bに示すように、側壁2は、底板1の中央部を囲繞するように取着される。側壁2は、側部に貫通孔2aが形成された平面視形状が四角枠状等の多角形枠状のものである。この側壁2は例えばFe−Ni−Co合金等から成る。Fe−Ni−Co合金のインゴットをプレス加工等により所定の枠状となすことによって製作される。または、底板1と一体に金属インゴットを切削したりして作製してもよい。底板1と側壁2とで囲まれる凹部は、その内側に電子部品を収容する。
図2A,図2Bに入出力端子3を示す。入出力端子3は、ピン端子4,絶縁部材5,環状部材6を接合して組み立てた組立体である。また、図3は入出力端子の分解斜視図である。これらの図から解るように、入出力端子3は、外周面に鍔部4aを有するピン端子4と、鍔部4aが接合される一方主面およびその裏側の他方主面を有する環状の絶縁部材5と、絶縁部材5の他方主面に取り付けられる環状部材6とから成る。ピン端子4の鍔部4aと環状部材6とは絶縁部材5を間に挟んで絶縁部材5に接合される。環状部材6は絶縁部材5とピン端子4の外周面の両方に接合される。
図3に示すように、絶縁部材5は、環状の部材である。絶縁部材5は、両主面間を貫通するように貫通穴5aが形成されたAl2O3,AlN,3Al2O3・2SiO2等を焼結したセラミックス等から成る。貫通穴5aの両面開口の周辺には金属層5bが形成されている。図3では見えていない絶縁部材5の裏面側には、図2Bから判るように、開口周辺の金属層5bとは別に、外周に沿った外側面にも金属層5cが形成されている。図3に示すように、絶縁部材5は円環状で貫通穴5aは円形または楕円形とされる。絶縁部材5の外周および貫通穴5aは多角形状であってもよい。
絶縁部材5は、樹脂やガラス等の絶縁材を成形したものでもよい。なお、金属層5b,5cを形成すると、絶縁部材5にロウ付けによってピン端子4等を接合するのに好適であるが、例えば樹脂接着剤等で接合する場合には必ずしも金属層5b,5cを形成する必要はない。
貫通穴5aの内径は、ピン端子4の太さよりも大きいものとしておくとよい。これによって絶縁部材5を貫通しているピン端子4部分と絶縁部材5との間に空隙が設けられる。空隙は、絶縁部材5とピン端子4とを隔てる。したがって、ピン端子4と絶縁部材5との間に熱応力が生じたり、摩擦力が生じたりすることがない。また、空隙部分において、鍔部4aおよび環状部材6は絶縁部材5に接合されない。この接合されない空隙に位置する鍔部4aおよび環状部材6の部分を変形しやすくできるので、ピン端子4に生じるモーメントによる応力を緩和することができる。これにより、ピン端子4の取付部から気密が破れ難いものとすることができる。
ピン端子4は、例えばFe−Ni−Co合金,Fe−Ni合金,Cu合金,Cu等からなる金属製の棒状部材で、図に示すように四角柱状の他、多角柱状、円柱状等の形状を有する。また、ピン端子4の長さ方向の途中の外周面に鍔部4aが形成されている。鍔部4aは、切削加工や,ヘッダ加工,冷間鍛造等によって所定の形状に製作される。鍔部4aは、絶縁部材5の金属層5bにロウ付け等によって接合される。鍔部4aの形状は、貫通穴5aを塞ぎ、ピン端子4を保持可能な程度の大きさであればよく、円形の他、絶縁部材5の形状と合わせて多角形状としてもよい。なお、ピン端子4の側壁2の内側となる先端部は、ボンディングワイヤ等による接続を容易とするため、平たく潰して形成しておくのが好ましい。ピン端子4は基板上に形成されるメッキ配線等に比べ、大電力信号に対応したものとするのが容易である。
環状部材6は、例えばFe−Ni−Co合金,Fe−Ni合金,Cu合金,Cu等からなる金属製の平たい環状のもので、中央にピン端子4を貫通させるための孔6aが設けられている。孔6aはピン端子4の外周面の形状に合わせて設けられる。また、外周面が側壁2の貫通孔2a内に収まる大きさとしておくのがよい。環状部材6の外周の大きさが貫通孔2aの内径より小さいと、環状部材6と貫通孔2aの内面との間に空隙が設けられる。
このように、環状部材6が貫通孔2a内に収まる大きさとし、さらに空隙を設けると、環状部材6と側壁2とがそれぞれ熱膨張や熱収縮することに伴って、環状部材6と側壁2との間で熱歪が生じない。その結果、環状部材6と側壁2とに生じる変形が絶縁部材5に影響し、絶縁部材5にクラックが生じたり、絶縁部材5から環状部材6が剥離したりし難くなる。よって、電子部品収納用容器の気密性が向上する。また、側壁2が金属製である場合、空隙によってピン端子4を絶縁することができる。なお、外周の大きさとは、環状部材6または鍔部4aが円形の場合はその直径、楕円形であれば長径、多角形状であればその外接円の直径を意味する。
環状部材6の外周の大きさは、絶縁部材5の貫通穴5aよりも大きく形成されており、貫通穴5aの開口周囲に接合可能である。しかし、環状部材6の外周の大きさは鍔部4aの外周の大きさよりも小さくしておくのがよい。ピン端子4の先端に力が加わり、絶縁部材5との接合部にモーメントが生じたとき、鍔部4aの外周位置が環状部材6の外周位置よりも外側となり、鍔部4aによるモーメント力および環状部材6によるモーメント力が絶縁部材5の表裏の異なる位置に加わることになる。よって、絶縁部材5に生じる応力が集中しないようにでき、絶縁部材5にクラックを生じ難くすることができる。その結果、電子部品収納用容器の気密性が向上する。
環状部材6が多角形状である場合、図6Aに示すように、環状部材6の角部で絶縁部材5に接合するのがよい。さらに、図6Bに示すように、環状部材6の角と角の間の辺部で空隙5dが形成され、貫通穴5aの開口が環状部材6によって覆われないようにするのがよい。これにより、絶縁部材5と鍔部4aおよび環状部材6によって形成される空間が空隙5dによって開放された状態になるので、空隙内の気体が膨張することによって環状部材6等に圧力が加わることはない。その結果、環状部材6が絶縁部材5から剥がされ難くすることができる。また、ピン端子4および環状部材6を接合する接合材7による気密封止が破れ難くなる。環状部材6は、多角形状である他、アステロイドや内サイクロイド、星型等の角部が外側に突き出した多角形状としてもよい。
また、環状部材6の厚みは、貫通孔2aの長さ、すなわち側壁2の厚みよりも薄いものとするのがよい。これによって、環状部材6は貫通孔2a内に収容され、貫通孔2aの外側に出てこない。したがって、側壁の内側におけるボンディングワイヤの接続作業等に環状部材6が干渉することがない。また、側壁2の内側において環状部材6を固定する領域を確保する必要がない。したがって、その分、側壁2の貫通孔2aの内側に突出するピン端子4の長さを短くできる。その結果、電子部品収納容器は、小型にすることができる。
そして、ピン端子4を絶縁部材5および環状部材6に通した後に鍔部4aと金属層5bおよび環状部材6と裏面側にある金属層5bとを接合材7を介して接合し、入出力端子3を組み立てる。接合材7として、樹脂接着剤を用いてもよいが、接合力および気密封止性の点で、銀ロウ,銅ロウ,燐銅ロウ等のロウ材7を用いて接合するのがよい。
接合は、金属層5bの形状と同様に成形したロウ材のプリフォームを準備し、これを鍔部4aと絶縁部材5および環状部材6と絶縁部材5で挟むように配置した後、所定の温度で加熱、冷却することによって行なわれる。
なお、ロウ付けの際、ロウ材の量および温度を適度に調整することによって、鍔部4aと絶縁部材5とを接合するロウ材7および環状部材6と絶縁部材5とを接合するロウ材7がピン端子4の表面を伝わって流れ、図5に示すように、接合材7がピン端子4の外周面を経て連続し、一体になるようにするのがよい。なお、図5は、入出力端子3の接合部を拡大した断面図で、図4に示すB部に相当する部分の要部拡大図である。これによって、鍔部4aと環状部材6とを絶縁部材5に同時に接合し、生産効率の高い入出力端子3とできる。また、接合力の強いものとできる。
ピン端子4は、鍔部4aで絶縁部材5に接合される。一方、絶縁部材5の裏面側には環状部材6がピン端子4の外周面および絶縁部材5に接合される。このように、絶縁部材5を鍔部4aおよび環状部材6で挟むように接合しているので、ピン端子4の先端にボンディングワイヤ等を接合処理するとき等に力が加わり、絶縁部材5との接合部にモーメントが生じても、鍔部4aが外れにくくなり、ピン端子4の取付部から気密が破れ難いものとすることができる。
入出力端子3を組み立てた後、図1,図4に示すように電子部品収納用容器を組み立てる。ピン端子4の先端を側壁2の貫通孔2aに挿入し、絶縁部材5で貫通孔2aを塞ぐようにして金属層5cをロウ材7によって開口周囲に接合する。側壁2には、取り付けられる入出力端子3と同数の貫通孔2aが設けられており、それぞれの貫通孔2aの開口周囲に入出力端子3の絶縁部材5が接合される。貫通孔2aの形状は、円形,長円形,楕円形,四角形等の多角形、その他種々の形状と為しえるが、絶縁部材5で貫通孔2aを封止可能な形状とされる。絶縁部材5および貫通孔2aを縦長の楕円形または多角形とすることによって、入出力端子3の取付密度を大きくすることができる。
また、図7A,図7Bに示すように、絶縁部材5を複数の貫通穴5aを有する一枚の連続したものとし、それぞれの貫通穴5aにピン端子4および環状部材6を固定した入出力端子3としてもよい。側壁2には、この絶縁部材5を取り付ける一つの大きな貫通孔2aが設けられている。そして、絶縁部材5を、貫通孔2aを塞ぐように、貫通孔2aの開口周囲に接合する。
このように一枚の絶縁部材5を用いる入出力端子3とすることによって、電子部品収納用容器の組み立て作業を簡略化することができる。さらには、隣接するピン端子4の間に側壁2が介在しないことから、絶縁部材5と側壁2との間で生じる、熱膨張差に起因する応力を抑制することができ、絶縁部材5のクラックを抑制できる。
ピン端子4の側壁2外側の部位は、外部電気回路に半田等で接合され、ピン端子4は電気信号の入出力を行なう機能を担う。半田付けを容易にするため、ピン端子4には、その表面に耐蝕性に優れかつ半田との濡れ性に優れる金属、例えば厚さ0.5〜9μmのNi層と厚さ0.5〜5μmのAu層をメッキ法により順次被着しておくのがよい。その他、底板1や側壁2等の金属部分にも防錆処理として適宜Auメッキ等が施される。
このようにして作製された電子部品収納用容器は、凹部の内側に電子部品が収容され、電子部品の端子とピン端子4の先端とが電気的に接続されることによって、電子装置として機能する。
例えば、底板1の上面等に電子部品を接着固定し、電子部品の電極をボンディングワイヤ等を介してピン端子4に接続する。次に、側壁2の上面に側壁2の内側を塞ぐように蓋体を接合し、底板1と側壁2と入出力端子3と蓋体とから成る容器内部に、電子部品を気密に収容する。
電子部品が光半導体素子等の場合には、側壁2に光ファイバ固定部材を設けておき、ここに光ファイバの一端を挿通させるとともに、これを半田等の接着剤やレーザ溶接によって接合し、光ファイバを側壁2に固定することによって、光半導体素子を収納した光半導体装置となる。
そして、本発明の電子部品収納用容器を用いることにより、気密信頼性が高く、多数の信号を入出力できる入出力端子3を備えた多機能な電子装置となる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、入出力端子3の絶縁部材5は、ガラスや樹脂等のセラミックス以外の絶縁体から成っていてもよい。
また、上記実施形態では入出力端子3を側壁2の外側から接合したが、側壁2の内側に接合してもよい。また、図7に示す入出力端子3において、ピン端子4の鍔部4aを容器の内側になるように接合し、環状部材6を容器の外側に接合してもよい。これにより、容器外側のピン端子の先端を外部電気回路に半田等で接合する際に、ピン端子の先端に力が加わり、絶縁部材との接合部にモーメントが生じても、鍔部が接合された絶縁部材の反対側に環状部材が接合されており、鍔部や環状部材が絶縁部材から剥がれ難い。よって、ピン端子の取付部から気密が破れ難い。
本発明のパッケージは、電子部品として信号処理用の高周波半導体素子、レーザダイオードや受光素子等の光半導体素子、圧電振動子その他各種の電子部品を搭載する電子部品収納用容器として用いることが可能である。
1:底板
2:側壁
2a:貫通孔
3:入出力端子
4:ピン端子
4a:鍔部
5:絶縁部材
5a:貫通穴
6:環状部材
2:側壁
2a:貫通孔
3:入出力端子
4:ピン端子
4a:鍔部
5:絶縁部材
5a:貫通穴
6:環状部材
Claims (8)
- 底板および該底板の中央部を取り囲む側壁から成る凹部の内側に電子部品が収容される容器体と、前記側壁に設けられた貫通孔を塞ぐようにして該貫通孔の開口の周囲に接合された絶縁部材と、外周面に突出する鍔部を有し、前記絶縁部材を貫通して前記鍔部が前記絶縁部材に接合されたピン端子と、前記絶縁部材の前記鍔部が接合された面と反対側において、前記ピン端子に通されて前記ピン端子の外周面および前記絶縁部材に接合された環状部材とを備えた電子部品収納用容器。
- 前記絶縁部材と該絶縁部材を貫通している部分の前記ピン端子の外周面との間に空隙があることを特徴とする請求項1記載の電子部品収納用容器。
- 前記環状部材の外周の大きさは前記鍔部の外周の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項1または2記載の電子部品収納用容器。
- 前記環状部材は前記側壁の前記貫通孔の内側に配置され、前記貫通孔の外側に出ていないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子部品収納用容器。
- 前記環状部材と前記側壁の前記貫通孔の内面との間に空隙があることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子部品収納用容器。
- 前記鍔部と前記絶縁部材とを接合する接合材および前記環状部材と前記絶縁部材とを接合する接合材が、前記絶縁部材内に突き通された前記ピン端子の外周面を経て連続していることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電子部品収納用容器。
- 前記環状部材は多角形状であり、前記環状部材の角部が前記絶縁部材に接合されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子部品収納用容器。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の電子部品収納用容器と、前記凹部の内側に収容され、前記ピン端子に電気的に接続された電子部品とを備えた電子装置。
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