JP2006060967A - 接続体、電子部品の接続構造、及び電子部品装置 - Google Patents

接続体、電子部品の接続構造、及び電子部品装置 Download PDF

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修 一倉
Akira Terajima
彰 寺島
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Abstract


【課題】 複数のコンデンサ等の電子部品を並列化及び/又は直列化するとともに、接続構造部分のコンパクト化とともに、低インダクタンス化を実現する。
【解決手段】 複数の電子部品(コンデンサ41〜44)の端子間を接続する接続体(6)である。2以上の電子部品の端子を接続する少なくとも2以上のバスバー(311、312、321、322、331、332、341、342)と、前記バスバー間に介在させた絶縁部材(絶縁紙50)とからなる第1の接続体(6a)と、前記第1の接続体に絶縁部材を介在させて積層され、前記第1の接続体と同一構成の第2の接続体(6b)とからなる接続体であり、この接続体を用いた接続構造、この接続構造を用いた電子部品装置である。
【選択図】 図2

Description

本発明は、複数の電解コンデンサ等の電子部品の接続に関し、特に、インダクタンスを低減した接続体、電子部品の接続構造、及び電子部品装置に関する。
直流電力の交流電力への電力変換等に用いられるコンデンサ装置では、複数のコンデンサの並列回路や直並列回路が用いられるが、その際、コンデンサ側の接続部に発生するインダクタンスが問題となる。このインダクタンスは、接続部に流れる大電流とその電流によって発生する磁界とから形成され、従来、斯かるインダクタンスの低減のため、各種の対策が講じられている。
斯かるコンデンサの接続に関する先行技術にに関し、特許文献1〜6が存在しており、特許文献1には、端子側を向き合わせることによりコンデンサ列を対向配置し、複数の並列接続導体を用いてコンデンサ列毎に複数のコンデンサを並列化する構成が開示されている。
また、特許文献2には、板状の3枚の導体を積層させて近接させることにより並行配置し、この複数の導体を用いて2つのコンデンサを直列接続する構成が開示され、各コンデンサの端子に流れる電流の向きを反対方向にすることにより、各電流によって生じる磁界を相殺し、インダクタンスを低減させている。
また、特許文献3には、2枚の導体板を積層配置し、これら2枚の導体板を用いて複数のコンデンサを並列接続する構成が開示されている。
また、特許文献4には、2枚の導体板を積層配置し、これら2枚の導体板を用いて複数のコンデンサを並列接続する構成が開示されている。
また、特許文献5には、2枚のバスバーを積層し、各バスバーから突出させた接続部を用いてコンデンサの端子側に接続することにより、バスバー間でコンデンサを並列接続する構成が開示されている。
また、特許文献6には、複数の平滑コンデンサの端子側に基板を接続して各平滑コンデンサを並列化する構成が開示されている。
実開昭63−89227号公報 特開平3−289346号公報 特開平3−285570号公報 特開平9−205778号公報 特開2003−319665号公報 特開2000−60145号公報
ところで、複数の電解コンデンサを並列化して大容量化することや、バスバーによる低インダクタンス化を実現することは公知であり、また、各端子に流れる電流を逆方向にし、各電流によって生じる磁界を相殺することにより、低インダクタンス化することも公知である。
しかしながら、特許文献1では、電流の向きが一方のコンデンサの並列接続体は共に同一方向であり、対向するコンデンサの並列接続体と逆方向となりインダクタンスが低減されるが、コンデンサの並列接続体は共に同一方向であるためインダクタンスの低減効果は低い。また、特許文献2では、2つのコンデンサの並列化を開示しているすぎない。また、特許文献3、5では、各コンデンサを並列化する導体が隣接しているものの、各導体に孤立した部分が存在しているため、この部分ではインダクタンスの低減を図ることができない。また、特許文献4では、並列化されるコンデンサに対して配線構造体が立体的であるため、装置全体に対する占める割合が大きくなる。また、特許文献6では、各コンデンサを並列化する基板における接続導体の構成が不明である。
そこで、本発明は、複数のコンデンサ等の電子部品を並列化及び/又は直列化するとともに、接続構造部分のコンパクト化とともに、低インダクタンス化を実現した接続体、電子部品の接続構造、及び電子部品装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の接続体は、複数の電子部品の端子間を接続する接続体であって、2以上の電子部品の端子を接続する少なくとも2以上のバスバーと、積層されるバスバー間に介在させた絶縁部材とからなる第1の接続体と、前記第1の接続体に絶縁部材を介在させて積層され、前記第1の接続体と同一構成の第2の接続体とからなる構成である。
斯かる構成とすれば、接続体を構成する第1の接続体と同一構成の第2の接続体を積層し、電子部品に二重の回路を構成することで、各接続体のバスバー間で逆向きに電流が流れる面積が大幅に増加し、これにより磁界の相殺効果が高まり、低インダクタンス化が図られる。
上記目的を達成するため、本発明の接続体において、前記第1の接続体は、2以上の電子部品の第1の端子に接続される第1のバスバーと、この第1のバスバーに接続されていない2以上の電子部品の第2の端子に接続される第2のバスバーと、前記第1のバスバーに第1の端子を接続した電子部品の第2の端子と、前記第2のバスバーに第2の端子を接続した電子部品の第1の端子とに接続される第3のバスバーと、前記第1のバスバーに第1の端子を接続した電子部品の第2の端子と、前記第2のバスバーに第2の端子を接続した電子部品の第1の端子とに接続されるバスバーであって、前記第3のバスバーとは接続されていない第4のバスバーと、積層されるバスバー間に介在された絶縁部材とからなる構成としてもよい。
斯かる構成とすれば、接続体を構成する第1の接続体を、第1〜第4のバスバーと複数のコンデンサ等の電子部品との電気的な接続により、複数の電子部品の直並列化が可能であるとともに、接続部分をコンパクト化でき、かつ電子部品に二重の回路を構成して、各接続体のバスバー間で逆向きに電流が流れる面積が大幅に増加させることができ、その結果、磁界の相殺効果が向上されて、低インダクタンス化が図られる。
上記目的を達成するためには、前記バスバーと前記電子部品の端子との非接続部分に前記バスバーに前記端子を通過させる貫通部を備えた構成としてもよい。
上記目的を達成するため、本発明の電子部品の接続構造は、複数の電子部品の端子間接続に用いられる電子部品の接続構造であって、複数の電子部品からなる電子部品群と、この電子部品群とともに設置され、2以上の電子部品の端子を接続する少なくとも2以上のバスバーと、前記バスバー間に介在させた絶縁部材とからなる第1の接続体と、前記第1の接続体に絶縁部材を介在させて積層され、前記第1の接続体と同一構成の第2の接続体とを備えた構成である。
斯かる構成とすれば、第1及び第2の接続体のと電子部品群を構成する電子部品との電気的な接続により、複数の電子部品の直並列化が可能であり、接続構造部分のコンパクト化とともに、低インダクタンス化が図られた電子部品の接続構造が得られる。
上記目的を達成するため、本発明の電子部品装置は、複数の電子部品からなる電子部品群と、この電子部品群を設置する筐体と、前記電子部品群とともに設置され、2以上の電子部品の端子を接続する少なくとも2以上のバスバーと、前記バスバー間に介在させた絶縁部材とからなる第1の接続体と、前記第1の接続体に絶縁部材を介在させて積層され、前記第1の接続体と同一構成の第2の接続体とを備えた構成である。
この電子部品装置では、既述の接続構造を備えたことにより、低インダクタンス化され、且つ、コンパクト化されたコンデンサユニット等が構成される。
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
(1) 請求項1に係る本発明の接続体によれば、接続体を構成する第1の接続体と同一構成の第2の接続体を積層し、電子部品に二重の回路を構成することができ、各接続体のバスバー間で逆向きに電流が流れる面積を大幅に増加させることができるので、磁界の相殺効果が高まり、低インダクタンス化を図ることができる。
(2) 請求項2に係る本発明の接続体によれば、接続体を構成する第1の接続体を、第1〜第4のバスバーと複数のコンデンサなどの電子部品との電気的な接続により、複数の電子部品の直並列化が可能であるとともに接続部分のコンパクト化を図ることができ、かつ電子部品に二重の回路を構成して、各接続体のバスバー間で逆向きに電流の流れる面積を大幅に増加させることができるので、磁界の相殺効果を向上させることができ、低インダクタンス化を図ることができる。
(3) 本発明の電子部品の接続構造によれば、複数の電子部品の直列化、並列化又は直並列化を容易にしかもコンパクトに行えるとともに、各バスバーにおける逆方向に電流が流れる面積が増え、低インダクタンス化を図ることができる。
(4) 本発明の電子部品装置によれば、複数の電子部品の並列化、直列化又は直並列化を実現するとともに、接続構造の簡略化及びコンパクト化を実現し、低インダクタンス化を図ったコンデンサ装置等の電子部品装置を提供することができる。
第1の実施形態
本発明の接続体、電子部品の接続構造及び電子部品装置の第1の実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。図1は接続体、コンデンサの接続構造及びコンデンサ装置を示す斜視図、図2はその分解斜視図、図3はコンデンサの接続構成を示す図、図4はコンデンサ装置の構成を示す回路図である。
この電子部品装置としてのコンデンサユニット2は、複数の電子部品又は電子部品群として例えば、4個のコンデンサ41、42、43、44からなるコンデンサ群4、接続体6及び接続構造8等を備えている。接続体6は、図2に示すように、第1及び第2の接続体6a、6bを備えている。各コンデンサ41〜44には、それぞれ第1の端子として陽極端子10、第2の端子として陰極端子12が備えられている。接続体6a、6bは、これら陽極端子10及び陰極端子12にコンデンサ41〜44を直列化及び並列化する接続手段である。この実施形態では、接続すべき電子部品であるコンデンサ41〜44として円柱状のものが用いられており、各コンデンサ41〜44は並行に配置するとともに、陽極端子10及び陰極端子12を同一方向に揃えて配置している。従って、接続体6は、斯かるコンデンサ41〜44の配置形態に対応しており、各コンデンサ41〜44の各陽極端子10及び陰極端子12側を覆う平坦部14と、この平坦部14を例えば、コンデンサ44の側面側に屈曲させた屈曲部16とを備えたL字形であり、屈曲部16にはコンデンサユニット2から突出する接続端部18が形成されている。換言すれば、斯かる接続体6の使用により、コンデンサ41〜44は、既述の配置形態に必然的に収められることになる。
また、接続体6の接続端部18にはコンデンサユニット2の陽極側の共通接続部20、陰極側の共通接続部22が形成されている。また、各接続体6を貫通させた陽極端子10及び陰極端子12に抵抗体24の各端子部26が固定及び接続手段として例えば、ビス28によって固定され、各コンデンサ41〜44に各端子部26及びビス28を通して各抵抗体24が並列に接続されている。
そして、接続体6は既述の通り、接続体6a、6bから構成される導体部材と絶縁部材との多層積層体であって、図2に示すように、複数の第1のバスバーとして2枚のバスバー311、312、複数の第2のバスバーとして2枚のバスバー321、322、複数の第3のバスバーとして2枚のバスバー331、332、複数の第4のバスバーとして2枚のバスバー341、342、バスバー間に介挿された絶縁紙50を備えており、この実施形態ではバスバー331、341は長手方向に絶縁間隔52を設けて同一層に配置され、また、バスバー332、342は長手方向に絶縁間隔54を設けて同一層に配置され、5枚の絶縁紙50と6層8枚のバスバー構成となっている。なお、各バスバー311、321、331、341が既述の第1の接続体6a、各バスバー312、322、332、342が既述の第2の接続体6bを構成している。また、多層積層体を構成する各バスバー311、312、321、322の幅W1 及び全長L1 に対し、絶縁紙50の幅W2 及び全長L2 が大きく設定され、各バスバー311、312、321、322の縁部を越えて絶縁紙50を突出させることにより(図1)、多層積層体のバスバー間の絶縁が絶縁紙50によって十分に確保されている。
各バスバー311、312、321、322、331、332、341、342には、コンデンサ41〜44の陽極端子10又は陰極端子12に対応する位置に、接続孔56、貫通孔58が形成されており、接続孔56はビス28に接触させて電気的な接続を確立するための小孔であり、貫通孔58はビス28、陽極端子10又は陰極端子12と所定の絶縁間隔が得られる程度の径を持つ透孔である。同様に、絶縁紙50には、各バスバー311、312、321、322、331、332、341、342の各接続孔56又は各貫通孔58の位置に対応して透孔60が形成されている。
そこで、バスバー311、312は、コンデンサ41、43の陽極端子10に接続されて各陽極端子10間を短絡し、バスバー321、322は、コンデンサ42、44の陰極端子12に接続されて各陰極端子12間を短絡し、バスバー331、332は、コンデンサ41の陰極端子12とコンデンサ42の陽極端子10とに接続されて、これら陰極端子12及び陽極端子10間を短絡し、また、バスバー341、342は、コンデンサ43の陰極端子12とコンデンサ44の陽極端子10とに接続されて、これら陰極端子12及び陽極端子10間を短絡する。
斯かる構成によれば、図3に示すように、8枚6層のバスバー311、312、321、322、331、332、341、342及び5枚の絶縁紙50からなる接続体6によってコンデンサ41〜44の直並列化が実現されている。そして、この接続体6を用いた接続構造8によれば、図4に示すように、コンデンサ41、42の直列回路と、コンデンサ43、44の直列回路との並列回路が構成され、コンデンサ41、43の陽極端子10は2枚のバスバー311、312で直結され、コンデンサ42、44の陰極端子12は2枚のバスバー321、322で直結され、コンデンサ41の陰極端子12とコンデンサ42の陽極端子10は2枚のバスバー331、332で直結され、また、コンデンサ43の陰極端子12とコンデンサ44の陽極端子10は2枚のバスバー341、342で直結されている。
ここで、コンデンサ41〜44の静電容量のそれぞれをC1 、C2 、C3 、C4 とすると、合成静電容量Csは、
Cs=(C1 +C2 )・(C3 +C4 )/(C1 +C2 +C3 +C4
・・・(1)
となる。式(1) において、C1 =C2 =C3 =C4 ≡Cとすると、合成静電容量Csは、 Cs=4C2 /4C=C ・・・(2)
となる。
また、斯かる接続体6の構成及び接続構造8を備えたことから、共通接続部20、22に接続された図示しないドライバを通して所定の電流が各バスバー311、312、321、322、331、332、341、342を通じてコンデンサ41〜44に流れるので、各バスバー311、312、321、322、331、332、341、342に流れる電流の向きを矢印Iで表示すれば、隣接する電流の向きが反対方向となる面積が大幅に増大し、各電流によって発生する磁界が相殺されるので、インダクタンスの発生が抑制され、低インダクタンス化が図られる。また、各バスバー311、312、321、322、331、332、341、342は、各コンデンサ41〜44に二重の回路を構成しているので、並列化されたバスバー311と312、321と322、331と332、341と342により、低抵抗化が図られている。
第2の実施形態
本発明の第2の実施形態について、図5及び図6を参照して説明する。図5はコンデンサの接続構成を示す図、図6はコンデンサ装置の構成を示す回路図である。この実施形態において、第1の実施形態(図3)と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第1の実施形態では、第3のバスバー331、332と第4のバスバー341、342とを絶縁間隔52、54を設けて独立した構成としたが、この実施形態では、コンデンサ41、42の陰極端子12とコンデンサ43、44の陽極端子10とを直列に接続する共通の接続部材として複数の第5のバスバー351、352を設置したものである。
斯かる構成とすれば、図6に示すように、コンデンサ41、42の並列回路と、コンデンサ43、44の並列回路とを直列回路として構成することができる。この場合、コンデンサ41〜44の静電容量のそれぞれをC1 、C2 、C3 、C4 とすると、合成静電容量Csは、
Cs=C1 ・C2 /(C1 +C2 )+C3 ・C4 /(C3 +C4
・・・(3)
となる。式(3) において、C1 =C2 =C3 =C4 ≡Cとすると、合成静電容量Csは、 Cs=(C2 /2C)+(C2 /2C)=4C2 /4C=C
・・・(4)
となり、第1の実施形態と同様の合成静電容量となる。
そして、この実施形態においても、斯かる接続体6の構成及び接続構造8を備えたことから、共通接続部20、22に接続された図示しないドライバを通して所定の電流が各バスバー311、312、321、322、351、352を通じてコンデンサ41〜44に流れるので、各バスバー311、312、321、322、351、352に流れる電流の向きが反対方向となる面積が大幅に増大し、各電流によって発生する磁界が相殺されるので、インダクタンスの発生が抑制され、低インダクタンス化が図られる。また、各バスバー311、312、321、322、351、352は、各コンデンサ41〜44に二重の回路を構成しているので、並列化されたバスバー311と312、321と322、351と352により、低抵抗化が図られている。なお、各バスバー311、321、351が既述の第1の接続体6a、各バスバー312、322、352が既述の第2の接続体6bを構成している。
第3の実施形態
本発明の第3の実施形態について、図7及び図8を参照して説明する。図7はコンデンサの接続構成を示す図、図8はコンデンサ装置の構成を示す分解斜視図である。この実施形態において、第1の実施形態(図1)と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態では、接続体6を積層基板62で構成したものである。この積層基板62は、絶縁紙50に相当する絶縁部材を合成樹脂等の絶縁層で構成し、バスバー311、312、321、322、331、332、341、342又は351、352を導体パターンで構成したものである。なお、各バスバー311、321、331、341又は351が既述の第1の接続体6a、各バスバー312、322、332、342又は352が既述の第2の接続体6bを構成している。
この実施形態では、既述の実施形態の接続体6の平坦部14を積層基板62で構成し、屈曲部16を陽極側の導体板64、陰極側の導体板66及び絶縁紙68を接合して構成し、導体板64、66と積層基板62とをはんだ付け等の接続手段で接続、固定したものである。
斯かる構成としても、既述の実施形態と同様に、接続部分の低インダクタンス化、コンパクト化を図ることができ、共通接続部20、22によりドライバ等の外部回路と接続することができる。
第4の実施形態
本発明の第4の実施形態について、図9を参照して説明する。図9はコンデンサ装置の構成を示す斜視図である。この実施形態において、第1〜第3の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
電子部品装置としてのコンデンサ装置70は、絶縁材料で成形されたケース72が用いられ、その内部に既述のコンデンサユニット2(図7)が収納されるとともに、ケース72の内部に立設された固定壁74及び仕切壁76に跨がってコンデンサユニット2を覆うカバー78が固定手段として例えば、複数のビス80によって固定されている。斯かるコンデンサ装置70によれば、電源等の蓄電装置として構成することができる。
第5の実施形態
本発明の第5の実施形態について、図10を参照して説明する。図10はコンデンサ装置の構成を示す回路図である。この実施形態において、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
第1の実施形態(図4)では、コンデンサ41、42を直列化するとともに、コンデンサ43、44を直列化した構成としたが、第5の実施形態のように、コンデンサ41、42の直列回路、コンデンサ43、44の直列回路に複数の第6のバスバー361、362を付加してコンデンサ41と43、コンデンサ42と44を並列化する構成としてもよい。
次に、本発明に係る接続体、電子部品の接続構造及び電子部品装置の上記実施形態について、変形例を列挙して説明する。
(1) 上記実施形態では、コンデンサ群4は4個のコンデンサ41〜44で構成したが、3以下又は5以上のコンデンサを用いて構成してもよい。
(2) 上記実施形態では、バスバーを8枚6層構造又は6枚6層構造としたが、7層以上の多層構造としてもよい。
(3) 上記実施形態では、極性を持つ電子部品として電解コンデンサを例示したが、フィルムコンデンサ等の電解コンデンサ以外のコンデンサ、抵抗、電池等の電子部品を用いてもよい。極性を有しない抵抗やフィルムコンデンサを用いても、本発明によれば、インダクタンスの低減効果が得られる。
(4) 既述の実施形態1〜5では、コンデンサ群の直並列接続について例示したが、これに限らず、コンデンサ群を並列接続したものにも適用できる。例えば、コンデンサ群の第1の端子に接続される第1のバスバーと、このコンデンサ群の第2の端子に接続される第2のバスバーとを、間に絶縁部材を介在させて積層し、この接続体と同一構成からなる接続体を絶縁部材を介在して積層し、コンデンサ群に二重の回路を構成して、第1のバスバー、第2のバスバー、第1のバスバーと並立する第1のバスバー’、第2のバスバーと並立する第2のバスバー’の隣接するバスバー間で逆向きに電流の流れる面積を増加させれば、同様に、磁界の相殺効果が高められ、接続構造の低インダクタンス化を図ることができる。
以上述べたように、本発明の最も好ましい実施形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は、発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であり、斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。
本発明によれば、複数のコンデンサの直並列接続に関し、コンデンサの配置と接続構造の簡略化とともに、接続部の低インダクタンス化を図ることができ、有用である。
本発明の第1の実施形態に係る接続体、コンデンサの接続構造及びコンデンサ装置を示す斜視図である。 接続体、コンデンサの接続構造及びコンデンサ装置を示す分解斜視図である。 コンデンサの接続構成を示す図である。 コンデンサ装置の構成を示す回路図である。 本発明の第2の実施形態に係るコンデンサの接続構成を示す図である。 コンデンサ装置の構成を示す回路図である。 本発明の第3の実施形態に係るコンデンサの接続構成を示す図である。 コンデンサ装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の第4の実施形態に係るコンデンサ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第5の実施形態に係るコンデンサ装置の構成を示す回路図である。
符号の説明
2 コンデンサユニット(電子部品装置)
4 コンデンサ群
41、42、43、44 コンデンサ(電子部品)
6 接続体
6a 第1の接続体
6b 第2の接続体
8 接続構造
10 陽極端子(第1の端子)
12 陰極端子(第2の端子)
311、312 第1のバスバー
321、322 第2のバスバー
331、332 第3のバスバー
341、342 第4のバスバー
50 絶縁紙(絶縁部材)
58 貫通孔(貫通部)

Claims (5)

  1. 複数の電子部品の端子間を接続する接続体であって、
    2以上の電子部品の端子を接続する少なくとも2以上のバスバーと、
    積層されるバスバー間に介在させた絶縁部材とからなる第1の接続体と、
    前記第1の接続体に絶縁部材を介在させて積層され、前記第1の接続体と同一構成の第2の接続体と、
    からなる接続体。
  2. 前記第1の接続体は、
    2以上の電子部品の第1の端子に接続される第1のバスバーと、
    この第1のバスバーに接続されていない2以上の電子部品の第2の端子に接続される第2のバスバーと、
    前記第1のバスバーに第1の端子を接続した電子部品の第2の端子と、前記第2のバスバーに第2の端子を接続した電子部品の第1の端子とに接続される第3のバスバーと、
    前記第1のバスバーに第1の端子を接続した電子部品の第2の端子と、前記第2のバスバーに第2の端子を接続した電子部品の第1の端子とに接続されるバスバーであって、前記第3のバスバーとは接続されていない第4のバスバーと、
    積層されるバスバー間に介在された絶縁部材と、
    からなる請求項1記載の接続体。
  3. 前記バスバーと前記電子部品の端子との非接続部分に前記バスバーに前記端子を通過させる貫通部を備えた請求項1又は2記載の接続体。
  4. 複数の電子部品の端子間接続に用いられる電子部品の接続構造であって、
    複数の電子部品からなる電子部品群と、
    この電子部品群とともに設置され、
    2以上の電子部品の端子を接続する少なくとも2以上のバスバーと、
    前記バスバー間に介在させた絶縁部材とからなる第1の接続体と、
    前記第1の接続体に絶縁部材を介在させて積層され、前記第1の接続体と同一構成の第2の接続体と、
    を備えた電子部品の接続構造。
  5. 複数の電子部品からなる電子部品群と、
    この電子部品群を設置する筐体と、
    前記電子部品群とともに設置され、2以上の電子部品の端子を接続する少なくとも2以上のバスバーと、
    前記バスバー間に介在させた絶縁部材とからなる第1の接続体と、
    前記第1の接続体に絶縁部材を介在させて積層され、前記第1の接続体と同一構成の第2の接続体と、
    を備えた電子部品装置。
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