WO2021100506A1 - 電子部品 - Google Patents

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cover portion
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井上 和則
慎太郎 大塚
幸一郎 川崎
中西 秀文
雅和 新
正宏 福島
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株式会社村田製作所
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/05Holders; Supports
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    • H03H9/1064Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices
    • H03H9/1071Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the SAW device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
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    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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    • H03H9/05Holders; Supports
    • H03H9/058Holders; Supports for surface acoustic wave devices
    • H03H9/059Holders; Supports for surface acoustic wave devices consisting of mounting pads or bumps

Definitions

  • the present disclosure relates to an electronic component, and more specifically, to a structure of an electronic component having a WLP (Wafer Level Package) structure and a functional element formed in a hollow space.
  • WLP Wafer Level Package
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 5849130 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-135264 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-207524 (Patent Document 3) have a WLP structure on a piezoelectric substrate.
  • a surface acoustic wave (SAW) device in which a comb-shaped (IDT: Interdigital Transducer) electrode is arranged is disclosed.
  • IDT Interdigital Transducer
  • a protective layer for enhancing insulation and / or moisture resistance may be provided on the upper surface of the cover portion forming the hollow space.
  • connection electrode for connecting a functional element (IDT electrode) arranged in a hollow space and an external device.
  • a connection electrode is generally formed by forming a through hole in a protective layer, a cover portion, and a support for supporting the cover portion, and filling the through hole with a metal conductor. .. At this time, if peeling or the like occurs between the protective layer and the cover portion and the adhesion of the interface is lowered, the protective characteristics of the protective layer may be deteriorated.
  • the present disclosure has been made to solve such a problem, and an object thereof is to improve the adhesion of a protective layer formed on an electronic component in which a functional element is arranged in a hollow space. It is to suppress the deterioration of the protective property.
  • the electronic component according to the present disclosure includes a substrate, a functional element formed on the substrate, a support, a cover portion, and a protective layer covering the cover portion.
  • the support is arranged on the substrate around the region where the functional element is formed.
  • the cover portion is arranged to face the substrate and is supported by a support.
  • a hollow space is formed by the substrate, the support, and the cover portion.
  • the functional element is formed inside the hollow space. In the support, if the surface opposite to the surface on the substrate side is the first surface, a part of the protective layer is in contact with the first surface of the support without passing through the cover portion.
  • the protective layer includes a region in which the cover portion is arranged between the protective layer and the support, and a region in direct contact with the support.
  • FIG. 1 is a plan view of the electronic component 100 according to the embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. It is a cross-sectional view along.
  • the electronic component 100 includes a substrate 110, a functional element 120, a support 140, a cover portion 150, a protective layer 160, and a connection electrode 170 formed in the support 140. And.
  • the case where the electronic component 100 is a surface acoustic wave (SAW) device will be described. Therefore, a case where a piezoelectric substrate is used as the substrate 110 and an IDT electrode is included as the functional element 120 will be described as an example.
  • the substrate 110 may be referred to as a "piezoelectric substrate 110".
  • the electronic component 100 is formed in a substantially rectangular shape when viewed in a plan view from the normal direction of the substrate 110.
  • the normal direction of the substrate 110 is defined as the Z axis
  • the direction along one side when viewed in a plan view is defined as the X axis
  • the direction along the side orthogonal to the X axis is defined as the Y axis.
  • the positive direction of the Z axis may be referred to as the upper surface side
  • the negative direction may be referred to as the lower surface side.
  • the piezoelectric substrate 110 is made of, for example, a piezoelectric single crystal material such as lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), alumina, silicon (Si), and sapphire, or LiTaO 3 or LiNbO 3. It is formed of a piezoelectric laminated material.
  • a plurality of functional elements 120 are arranged on the upper surface 111 of the piezoelectric substrate 110.
  • the functional element 120 is formed by using, for example, a single metal composed of at least one of aluminum, copper, silver, gold, titanium, tungsten, platinum, chromium, nickel, and molybdenum, or an electrode material such as an alloy containing these as main components.
  • a pair of IDT electrodes is included.
  • a surface acoustic wave (SAW) resonator is formed by the piezoelectric substrate 110 and the functional element (IDT electrode) 120.
  • SAW surface acoustic wave
  • a wiring electrode 130 is formed between the functional elements 120 and for electrically connecting the functional element 120 and the connection electrode 170. ..
  • the support 140 is formed in a wall shape surrounding the functional element 120, and projects in the positive direction of the Z axis from the upper surface 111 of the piezoelectric substrate 110.
  • the support 140 is formed of an insulating resin such as epoxy or polyimide.
  • the cover portion 150 is supported by the support 140 and is arranged so as to face the upper surface 111 of the piezoelectric substrate 110.
  • the cover portion 150 is formed of, for example, an insulating resin material containing epoxy, polyimide, acrylic, urethane or the like as a main component. Further, the cover portion 150 may use a part of metal in addition to the above resin.
  • the hollow space 190 is formed by the piezoelectric substrate 110, the support 140, and the cover portion 150.
  • the functional element 120 is arranged in the hollow space 190.
  • a protective layer 160 is formed on the upper surface side of the cover portion 150 (the surface opposite to the hollow space 190) so as to cover the cover portion 150.
  • the protective layer 160 is arranged to improve the insulation, moisture resistance, and pressure resistance of the electronic component 100.
  • the protective layer 160 is formed of an insulating resin such as epoxy or polyimide.
  • connection electrode 170 is formed by filling or plating a conductive member such as copper in the through holes (through holes) formed in the support 140, the cover portion 150, and the protective layer 160.
  • the connection electrode 170 is electrically connected to the functional element 120 via the wiring electrode 130. Further, the connection electrode 170 is also electrically connected to the terminal electrode 175 arranged on the upper surface side of the support 140.
  • the terminal electrode 175 is electrically connected to an external device or mounting board (not shown) by using a connecting member such as a solder ball 180. Further, the rewiring layer 165 may be formed between the cover portion 150 and the protective layer 160.
  • FIG. 5 is a plan view of the cover portion 150 with the protective layer 160 removed.
  • the cover portion 150 is formed in a substantially rectangular shape as a whole when viewed in a plan view from the Z-axis direction.
  • a plurality of notches 200 are formed at the outer peripheral end of the cover portion 150.
  • the protective layer 160 covers the portion where the cutout portion 200 is formed, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 2 and 4. It is directly connected to the first surface 141 of the support 140 without going through the portion 150. That is, the protective layer 160 has a region where the cover portion 150 is arranged between the cover portion 140 and the support 140 as shown in the cross-sectional view of FIG. 3 and a region which is in direct contact with the support 140 as shown in the cross-sectional views of FIGS. 2 and 4. And is included.
  • the protective layer 160 and the support 140 are preferably made of the same material in order to improve the adhesion.
  • the cutout portion 200 passes through the center SP of the piezoelectric substrate 110 and is line-symmetric with respect to the virtual line CL1 parallel to one side of the piezoelectric substrate 110. Formed in position.
  • the notch 200 is formed at a position that is point-symmetric with respect to the center SP of the piezoelectric substrate 110.
  • connection electrode is formed by filling the through holes formed in the protective layer, the cover portion and the support with the conductive member.
  • a mechanical or thermal load is applied to the interface of these laminated structures when processing through holes, filling conductive members, or heating solder balls to mount electronic components on a mounting substrate or the like. May cause peeling at the interface.
  • moisture may infiltrate into the hollow space from the peeled portion and cause corrosion of the functional element, or the electrical characteristics may be deteriorated due to the deterioration of the insulating property.
  • a plurality of cutouts 200 are formed on the outer peripheral end faces of the cover portion 150, and the protective layer 160 is formed in the cutouts 200. Is directly connected to the first surface 141 of the support 140 without going through the cover portion 150. Therefore, even if a part of the interface between the cover portion 150 and the protective layer 160 is peeled off, the protective layer 160 can be directly connected to the support 140 to form the protective layer 160, the cover portion 150, and the entire support 140. The degree of adhesion can be maintained. Further, when the notch portion 200 is formed, the contact area between the protective layer 160 and the cover portion 150 is widened by the side surface portion of the notch portion 200.
  • the degree of adhesion between the protective layer 160 and the cover portion 150 is higher than that in the case where the cutout portion 200 is not provided.
  • the protective layer 160 when the protective layer 160 is connected to the piezoelectric substrate 110, stress concentration may occur at the interface between the protective layer 160 and the piezoelectric substrate 110, and the piezoelectric substrate 110 may be cracked. However, in the present embodiment, since the protective layer 160 is not connected to the piezoelectric substrate 110, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the piezoelectric substrate 110.
  • the protective layer 160 is likely to be peeled off when the connection electrode 170 is formed and when the electronic component 100 is mounted. That is, peeling is likely to occur near the connection electrode 170. Therefore, it is desirable that the notch portion 200 is formed at a position close to the connection electrode 170.
  • the corners of the electronic component 100 are likely to be mechanically contacted from the outside, which increases the possibility of peeling. Therefore, it is preferable to form the notch 200 at the corner of the electronic component 100.
  • the electronic component is a surface acoustic wave (SAW) device
  • SAW surface acoustic wave
  • a hollow space is formed inside the component and functional elements are arranged in the hollow space.
  • the structure of the present disclosure can be applied to electronic components other than SAW devices.
  • it may be a Bulk Acoustic Wave (BAW) device, or it may be a MEMS device in which a small sensor or actuator is formed.
  • BAW Bulk Acoustic Wave

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Abstract

電子部品(100)は、基板(110)と、基板(110)上に形成された機能素子(120)と、支持体(140)と、カバー部(150)と、カバー部(150)を覆う保護層(160)とを備える。支持体(140)は、基板(110)上において、機能素子(120)が形成された領域の周囲に配置されている。カバー部(150)は、基板(110)に対向して配置され、支持体(140)によって支持される。基板(110)、支持体(140)およびカバー部(150)によって、中空空間(190)が形成される。機能素子(120)は、中空空間(190)の内部に形成される。支持体(140)において、基板(110)側の面と反対の面を第1面(141)とすると、保護層(160)の一部はカバー部(150)を介さずに支持体(140)の第1面(141)に接している。

Description

電子部品
 本開示は、電子部品に関し、より特定的には、WLP(Wafer Level Package)構造を有し、中空空間に機能素子が形成された電子部品の構造に関する。
 特許第5849130号公報(特許文献1)、特開2013-135264号公報(特許文献2)、および特開2018-207524号公報(特許文献3)には、WLP構造を有し、圧電基板上に櫛歯状(IDT:Interdigital Transducer)電極が配置された弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)装置が開示されている。このような弾性波装置においては、圧電基板上でIDT電極が励振できるようにするために、装置内に中空空間が形成される。
 また、中空空間を形成するカバー部の上面には、絶縁性および/または防湿性を高めるための保護層(絶縁層,封止膜)が設けられる場合がある。
特許第5849130号公報 特開2013-135264号公報 特開2018-207524号公報
 上述の特許文献に記載された弾性波装置のような電子部品においては、中空空間に配置された機能素子(IDT電極)と外部機器とを接続するための接続電極が必要となる。このような接続電極は、一般的には、保護層、カバー部、およびカバー部を支持するための支持体に貫通孔を形成し、当該貫通孔内に金属導体を充填することによって形成される。このとき、保護層とカバー部との間に剥離等が発生して界面の密着性が低下すると、当該保護層の保護特性が低下するおそれがある。
 本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、中空空間内に機能素子が配置された電子部品に形成される保護層の密着性を向上させて、保護特性の低下を抑制することである。
 本開示に係る電子部品は、基板と、基板上に形成された機能素子と、支持体と、カバー部と、カバー部を覆う保護層とを備える。支持体は、基板上において、機能素子が形成された領域の周囲に配置されている。カバー部は、基板に対向して配置され、支持体によって支持される。基板、支持体およびカバー部によって、中空空間が形成される。機能素子は、中空空間の内部に形成される。支持体において、基板側の面と反対の面を第1面とすると、保護層の一部はカバー部を介さずに支持体の第1面に接している。
 本開示に係る電子部品によれば、カバー部を覆う保護層の一部は、カバー部を介さずに支持体に直接接続される。すなわち、保護層は、支持体との間にカバー部が配置される領域と、支持体と直接接する領域とを含んでいる。このような構成とすることによって、保護層がカバー部のみと接する構成よりも保護層の密着性を高めることができる。これによって、保護層による保護特性の低下を抑制することができる。
実施の形態に係る電子部品の平面図である。 図1の線II-IIに沿った断面図である。 図1の線III-IIIに沿った断面図である。 図1の線IV-IVに沿った断面図である。 実施の形態に係る電子部品のカバー部の平面図である。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 図1は、実施の形態に係る電子部品100の平面図である。また、図2は図1における線II-IIに沿った断面図であり、図3は図1における線III-IIIに沿った断面図である、さらに、図4は図1における線IV-IVに沿った断面図である。
 図1~図4を参照して、電子部品100は、基板110と、機能素子120と、支持体140と、カバー部150と、保護層160と、支持体140内に形成された接続電極170とを備える。なお、本実施の形態においては、電子部品100が弾性表面波(SAW)デバイスの場合について説明する。そのため、基板110として圧電性基板が使用され、機能素子120としてIDT電極を含む場合を例として説明する。以下、基板110を「圧電性基板110」と称する場合がある。
 電子部品100は、基板110の法線方向から平面視した場合に、略矩形状に形成されている。各図において、基板110の法線方向をZ軸、平面視したときの一方の辺に沿った方向をX軸、X軸に直交する辺に沿った方向をY軸とする。また、各図において、Z軸の正方向を上面側、負方向を下面側と称する場合がある。
 圧電性基板110は、たとえば、タンタル酸リチウム(LiTaO)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、アルミナ、シリコン(Si)、およびサファイアのような圧電単結晶材料、あるいは、LiTaOまたはLiNbOからなる圧電積層材料により形成される。圧電性基板110の上面111には、複数の機能素子120が配置されている。機能素子120として、たとえばアルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、クロム、ニッケル、モリブデンの少なくとも一種からなる単体金属、またはこれらを主成分とする合金などの電極材を用いて形成された一対のIDT電極が含まれる。圧電性基板110と機能素子(IDT電極)120とによって弾性表面波(SAW)共振子が形成される。
 圧電性基板110において機能素子120が形成される上面111には、機能素子120同士の間、および、機能素子120と接続電極170とを電気的に接続するための配線電極130が形成されている。
 支持体140は、機能素子120の周囲を囲む壁状に形成されており、圧電性基板110の上面111からZ軸の正方向に突出している。支持体140は、エポキシあるいはポリイミドなどの絶縁性の樹脂で形成される。
 カバー部150は、支持体140によって支持され、圧電性基板110の上面111に対向して配置される。カバー部150は、たとえば、エポキシ、ポリイミド、アクリル、ウレタン等を主成分とした絶縁性の樹脂材料により形成されている。また、カバー部150は、上記樹脂の他に一部金属を用いてもよい。圧電性基板110、支持体140およびカバー部150によって中空空間190が形成される。機能素子120は、当該中空空間190内に配置されている。
 カバー部150の上面側(中空空間190とは反対の面)には、当該カバー部150を覆うように保護層160が形成されている。保護層160は、電子部品100の絶縁性、耐湿性および耐圧性を向上させるために配置される。保護層160は、エポキシあるいはポリイミドなどの絶縁性の樹脂で形成される。
 接続電極170は、支持体140、カバー部150および保護層160に形成された貫通孔(スルーホール)内に、銅などの導電部材が充填あるいはめっきされることによって形成される。接続電極170は、配線電極130を介して機能素子120と電気的に接続されている。また、接続電極170は、支持体140の上面側に配置された端子電極175とも電気的に接続される。端子電極175は、はんだボール180のような接続部材を用いて、図示しない外部機器あるいは実装基板に電気的に接続される。また、カバー部150と保護層160との間に、再配線層165が形成されていてもよい。
 図5は、保護層160を取り除いた状態のカバー部150の平面図である。カバー部150は、Z軸方向から平面視した場合に、全体として略矩形状の形成されている。カバー部150の外周端部には、複数の切欠部200が形成されている。支持体140において基板110側の面と反対の面を第1面141とすると、この切欠部200が形成された部分においては、図2および図4の断面図のように、保護層160がカバー部150を介さずに支持体140の第1面141に直接接続されている。すなわち、保護層160は、図3の断面図のように支持体140との間にカバー部150が配置される領域と、図2および図4の断面図のように支持体140と直接接する領域とを含んでいる。なお、保護層160および支持体140は、密着性を向上させるために、同じ材料で形成することが好ましい。
 切欠部200は、カバー部150をZ軸方向から平面視した場合に、圧電性基板110の中心SPを通り、圧電性基板110の一方の辺に平行な仮想線CL1に対して線対称となる位置に形成される。それに代えてあるいはそれに加えて、切欠部200は、圧電性基板110の中心SPに対して点対称となる位置に形成される。このように切欠部200を対称配置することによって、保護層160とカバー部150あるいは支持体140との間の密着度の対称性が向上するため、密着度の違いによる歪み等によって剥離が生じることを抑制できる。
 上記のような電子部品においては、中空空間に配置された機能素子は、接続電極を介して外部機器と電気的に接続される。上述のように、接続電極は、保護層、カバー部および支持体に形成された貫通孔に導電部材が充填されることによって形成される。貫通孔を加工する際、導電部材を充填する際、あるいは、はんだボールを加熱して実装基板等に電子部品を実装する際に、これらの積層構造の界面に機械的あるいは熱的負荷が加わることによって、当該界面に剥離が生じる場合がある。特に保護層が剥離すると、剥離箇所から中空空間内に水分が浸入して機能素子の腐食の要因となったり、絶縁性が低下することによって電気的特性が低下したりする可能性がある。
 本実施の形態に係る電子部品100においては、図5で示したように、カバー部150の外周端面に複数の切欠部200が形成されており、当該切欠部200の部分においては、保護層160がカバー部150を介さずに支持体140の第1面141に直接接続されている。そのため、仮にカバー部150と保護層160との界面の一部に剥離が生じた場合でも、保護層160は、支持体140との直接接続によって、保護層160、カバー部150および支持体140全体として密着度を維持することができる。さらに、切欠部200が形成されている場合、保護層160とカバー部150との接触面積が切欠部200の側面部分によって広くなる。また、保護層160を形成する際の硬化収縮のために、保護層160をカバー部150に押さえつける方向の力が切欠部200に働く。そのため、切欠部200がない場合に比べて、保護層160とカバー部150との間の密着度が高くなる。
 また、保護層160を圧電性基板110と接続させた場合、保護層160と圧電性基板110との界面で応力集中が生じて、圧電性基板110にクラックが生じるおそれがある。しかしながら、本実施の形態においては、保護層160は、圧電性基板110には接続されていないため、圧電性基板110のクラック発生を抑制することができる。
 なお、保護層160の剥離は、上述のように、接続電極170を形成する場面および電子部品100の実装の場面で生じやすい。すなわち、接続電極170付近において剥離が生じやすい。そのため、切欠部200は、接続電極170に近接した位置に形成することが望ましい。
 また、電子部品100の角部についても、外部からの機械的な接触が発生しやすく、そのため剥離が生じる可能性も高くなる。したがって、電子部品100の角部に切欠部200を形成することが好ましい。
 なお、上記の説明においては、電子部品が表面弾性波(SAW)デバイスである場合を例として説明したが、部品内部に中空空間が形成され、当該中空空間内に機能素子が配置される構成であればSAWデバイス以外の電子部品にも本開示の構造が適用可能である。たとえば、バルク弾性波(Bulk Acoustic Wave:BAW)デバイスであってもよいし、小型のセンサあるいはアクチュエータが形成されたMEMSデバイスであってもよい。
 今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 100 電子部品、110 基板、111 上面、120 機能素子、130 配線電極、140 支持体、141 第1面、150 カバー部、160 保護層、165 再配線層、170 接続電極、175 端子電極、180 はんだボール、190 中空空間、200 切欠部。

Claims (9)

  1.  基板と、
     前記基板上に形成された機能素子と、
     前記基板上において、前記機能素子が形成された領域の周囲に配置された支持体と、
     前記基板に対向して配置され、前記支持体によって支持されるカバー部と、
     前記カバー部を覆う保護層とを備え、
     前記基板、前記支持体および前記カバー部によって、中空空間が形成され、
     前記機能素子は、前記中空空間の内部に形成されており、
     前記支持体において、前記基板側の面と反対の面を第1面とすると、
     前記保護層の一部は、前記カバー部を介さずに前記支持体の前記第1面に接している、電子部品。
  2.  前記カバー部の外周端部には複数の切欠部が形成されており、各切欠部において前記保護層と前記支持体とが接触している、請求項1に記載の電子部品。
  3.  前記保護層、前記カバー部および前記支持体を貫通し、外部機器と前記機能素子とを電気的に接続するための接続電極をさらに備え、
     前記複数の切欠部は、前記接続電極に近接した位置に形成される、請求項2に記載の電子部品。
  4.  前記基板の法線方向から前記電子部品を平面視した場合に、前記複数の切欠部は、前記カバー部の角部に形成される、請求項2に記載の電子部品。
  5.  前記基板の法線方向から前記電子部品を平面視した場合に、
      前記基板は矩形状に形成されており、
      前記複数の切欠部は、前記基板の中心を通り前記基板の一方の辺に平行な仮想線に対して線対称の位置に形成されている、請求項2~4のいずれか1項に記載の電子部品。
  6.  前記基板の法線方向から前記電子部品を平面視した場合に、
      前記基板は矩形状に形成されており、
      前記複数の切欠部は、前記基板の中心に対して点対称の位置に形成されている、請求項2~4のいずれか1項に記載の電子部品。
  7.  前記保護層と前記支持体とは、同じ材料で形成されている、請求項1~6のいずれか1項に記載の電子部品。
  8.  前記カバー部と前記保護層との間に形成された再配線層をさらに備える、請求項1~7のいずれか1項に記載の電子部品。
  9.  前記基板は圧電性基板であり、
     前記機能素子は、IDT(Inter Digital Transducer)電極を含み、
     前記圧電性基板と前記IDT電極により弾性表面波共振子が形成される、請求項1~8のいずれか1項に記載の電子部品。
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