JP6099438B2 - Light emitting device and method for manufacturing light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、発光デバイス及び発光デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the light emitting device .
発光デバイスには種々のものがあるが、近年、発光ダイオード等の発光素子を基板上に実装し、封止樹脂で封止したいわゆる電子部品パッケージの形態の発光デバイスが広く利用されている。特に近年、発光ダイオード照明の普及に伴い発光ダイオード(以下LED)を含む半導体素子を用いた光源の高電力、高輝度での使用が検討され、それに付随して高放熱性、高静電耐圧性が検討されるようになった。 There are various types of light emitting devices. Recently, light emitting devices in the form of so-called electronic component packages in which a light emitting element such as a light emitting diode is mounted on a substrate and sealed with a sealing resin are widely used. In particular, in recent years, with the widespread use of light-emitting diode illumination, the use of light sources using semiconductor elements including light-emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) with high power and high brightness has been studied, and associated with this, high heat dissipation and high electrostatic withstand voltage properties. Began to be considered.
特許文献1には、アルミニウム基材の上面に酸化絶縁層を、酸化絶縁層の上に配線層をそれぞれ形成した基板と、基板上の配線層と電気接続されたLED素子を実装した半導体装置について記載されている。金属であるアルミニウムは熱伝導性が高いうえ、酸化絶縁層を基板の上下に形成することによって絶縁耐圧も有する。
しかしながら、特許文献1に記載の基板は、基板の上下面にのみ酸化絶縁層を形成し、側面は金属面がむき出しであるため、半導体装置を実装した際に、基板切断時に発生する金属のバリが半導体装置を実装された部材と接触することによって基板下面の酸化絶縁層による絶縁の効果を無意味なものとしてしまうため、静電耐圧の低下を引き起こすことがわかった。すなわち、厳密な製造管理を必要とする問題があることがわかった。
また実装後には、ほこり等によってむきだしのアルミニウム機材と半導体装置が実装された部材の間で直接導電できる環境となる場合もあり、やはり基板下面の酸化絶縁層による絶縁の効果を無意味なものとしてしまうため、静電耐圧の低下を引き起こすことがわかった。すなわち、ほこりの有無などの環境にも十分配慮する必要があり、実装の汎用性に欠ける点で問題があることがわかった。
However, the substrate described in
In addition, after mounting, there may be an environment where direct conduction between the exposed aluminum material and the member on which the semiconductor device is mounted due to dust, etc., and the effect of insulation by the oxide insulating layer on the lower surface of the substrate is also meaningless. Therefore, it was found that the electrostatic withstand voltage is reduced. In other words, it was necessary to give due consideration to the environment such as the presence or absence of dust, and it was found that there was a problem in that the versatility of mounting was lacking.
また、上記問題への対策として基板側面を絶縁酸化させることも検討されたが、1枚の大きな機材の上に絶縁層、配線層を形成し、LEDを実装した後に切断する、所謂「集合工法」で製造した場合、LEDを実装した装置に熱酸化や陽極酸化を行うことは、発光装置として製品不良を増やすリスクを抱える。「集合工法」を用いず、基板を切断してから基板表面をすべて酸化し、その後基板1つずつに配線、LED実装を行うと集合工法に比べて生産に大きな手間がかかる。 In addition, as a countermeasure to the above problem, it has been considered to insulatively oxidize the side surface of the substrate. However, a so-called “collecting method” in which an insulating layer and a wiring layer are formed on one large piece of equipment, and the LED is mounted and then cut. In the case of manufacturing with "", performing thermal oxidation or anodizing on an LED mounted device has a risk of increasing product defects as a light emitting device. Without using the “aggregate construction method”, if the substrate is cut and then the entire surface of the substrate is oxidized, and then wiring and LED mounting are performed for each substrate, it takes a lot of work compared to the aggregate construction method.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体発光デバイスにおいて、より製造が容易な構造によって基板側面の絶縁を確保することができる半導体発光デバイスを提供することである。 This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to provide the semiconductor light-emitting device which can ensure the insulation of a board | substrate side surface with a structure with easier manufacture in a semiconductor light-emitting device.
上記課題を解決すべく本出願において開示される発明の概要は以下のとおりである。
(1)上下面のみ酸化絶縁された金属または半導体で、上面に発光素子を備えた複数の基板を、それぞれ離間して配置する第一の工程と、複数の基板の側面の全ての面を覆うように白色の絶縁性樹脂を充填し、絶縁性樹脂を硬化して絶縁性樹脂層を形成し、複数の基板を接続する第二の工程と、絶縁性樹脂層の上端と接すると共に発光素子を覆うように、接続された複数の基板の上に透光性樹脂を充填し、透光性樹脂を硬化して透光性樹脂層を形成する第三の工程と、絶縁性樹脂層と透光性樹脂層が同一面を形成するように、絶縁性樹脂層と透光性樹脂層を切断して半導体発光デバイスを個片化する第四の工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光デバイスの製造方法。
(2)上下面が酸化絶縁された金属または半導体からなる基板と、基板の上面に実装された発光素子と、発光素子の発光面を覆う透光性樹脂層と、を備えた半導体発光デバイスにおいて、基板の全ての側面が絶縁性樹脂層で覆われており、絶縁性樹脂層の上端は発光素子の下面よりも下に位置し、基板上面と対向する透光性樹脂層の下面は、絶縁性樹脂層の上端と接することを特徴とする半導体発光デバイス。
(3)(2)において、絶縁性樹脂層は、さらに白色顔料を含むことを特徴とする半導体発光デバイス。
(4)(2)において、絶縁性樹脂層は、さらに蛍光体を含むことを特徴とする半導体発光デバイス。
(5)(2)から(4)において、基板は、下面の端部に嵌合部をさらに形成したことを特徴とする半導体発光デバイス。
(6)(2)から(5)において、基板は、上面にさらにセラミックインク層が配置されていることを特徴とする半導体発光デバイス。
The outline of the invention disclosed in the present application to solve the above problems is as follows.
(1) A first step in which a plurality of substrates each having a light emitting element on the upper surface thereof are separated from each other by a metal or semiconductor that is oxidized and insulated only on the upper and lower surfaces, and covers all surfaces of the side surfaces of the plurality of substrates. In this way, a white insulating resin is filled, the insulating resin is cured to form an insulating resin layer, a second step of connecting a plurality of substrates, and the light emitting element is in contact with the upper end of the insulating resin layer A third step of filling a translucent resin on a plurality of connected substrates so as to cover and curing the translucent resin to form a translucent resin layer; an insulating resin layer; A semiconductor light emitting device comprising: a fourth step of cutting the insulating resin layer and the translucent resin layer into individual pieces so that the conductive resin layer forms the same surface; Device manufacturing method.
(2) In a semiconductor light emitting device comprising: a substrate made of a metal or semiconductor whose upper and lower surfaces are oxidized and insulated; a light emitting element mounted on the upper surface of the substrate; and a translucent resin layer covering the light emitting surface of the light emitting element. , all sides of the substrate are covered with an insulating resin layer, the upper end of the insulating resin layer is located below the lower surface of the light emitting element, the lower surface of the upper surface of the substrate opposite to the light-transmitting resin layer, the insulating A semiconductor light-emitting device that is in contact with the upper end of the conductive resin layer.
(3) Oite (2), an insulating resin layer, a semiconductor light - emitting devices according to further comprising a white pigment.
(4) Oite in (2), an insulating resin layer, a semiconductor light - emitting devices, characterized by further comprising a phosphor.
(5) In the (2) (4), the substrate is a semiconductor light - emitting devices, characterized by further forming the fitting portion on the lower surface of the end portion.
( 6 ) In the semiconductor light emitting device according to (2) to ( 5 ), a ceramic ink layer is further disposed on the upper surface of the substrate.
上記(1)乃至(6)によれば、半導体発光デバイスにおいて、基板側面を容易に絶縁でき、基板側面の金属表面に由来する静電耐圧低下を防止することができる。また、バリも絶縁性樹脂層によって覆い尽くすことが出来るため、バリが指に刺さる等の怪我の防止もできる。
According to said (1) thru | or ( 6 ), in a semiconductor light-emitting device, the board | substrate side surface can be insulated easily and the electrostatic withstand voltage fall resulting from the metal surface of a board | substrate side surface can be prevented. Moreover, since the burr can be covered with the insulating resin layer, it is possible to prevent injuries such as the burr being stuck in the finger.
特に上記(3)によれば、絶縁性樹脂層が白色であることによって光をロスなく上面へ反射することができるため、絶縁性樹脂層を伝って光が基板底面側へ誘導されることを防ぐことができる。
In particular, according to the above ( 3 ), since the insulating resin layer is white, light can be reflected to the upper surface without loss, so that the light is guided to the bottom surface side of the substrate through the insulating resin layer. Can be prevented.
また、特に上記(4)によれば、絶縁性樹脂層に含まれる蛍光体の効果によって、色味の変更や補正が可能であるとともに、絶縁性樹脂層を伝って光が基板底面側へ誘導されることを防ぐことができる。
In particular, according to the above ( 4 ), the color can be changed or corrected by the effect of the phosphor contained in the insulating resin layer, and light is guided to the bottom surface side of the substrate through the insulating resin layer. Can be prevented.
また、特に上記(5)によれば、切断面の面積を少なくなり、また、半導体発光デバイスが実装された部材と酸化絶縁されていない金属表面との距離が離れるため、直接伝導に対する危険をさらに低減することができる。
In particular, according to the above ( 5 ), the area of the cut surface is reduced, and the distance between the member on which the semiconductor light emitting device is mounted and the metal surface that is not oxidized and insulated is further increased. Can be reduced.
また、特に上記(6)によれば、セラミックインク層が基板上に配置されていることによって、より光の反射率が高まることで、さらに光をロスなく上面へ反射できることで、光の利用効率をさらに高めることができる。 In particular, according to the above ( 6 ), since the ceramic ink layer is disposed on the substrate, the reflectance of light is further increased, so that the light can be reflected to the upper surface without loss, so that the light utilization efficiency is improved. Can be further enhanced.
以下、本発明の第1の実施形態を図1を参照して説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体発光デバイス半導体発光デバイス10の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor
半導体発光デバイス10は、基板1の上面に基板電極5が形成され、LED素子7がかかる基板電極5上にバンプ6を介して、LED素子7に形成されたLED電極12と電気的に接続するよう実装されている構造を有している。基板の全ての側面には、全面にわたって絶縁性樹脂が配置されている。基板1の上面にはさらにセラミックインク層9が配置され、セラミックインク層9と絶縁性樹脂層8によって形成される面は、いわゆる封止樹
脂として機能する透光性樹脂層11によって覆われている。
In the semiconductor
基板1は、金属機材2に上面酸化絶縁層3と下面酸化絶縁層4が形成されてなる。金属機材2は熱伝導性が良く、表面を酸化した際に絶縁性を有するとともに透明化し、表面で乱反射することによって白色に見えるようになるアルミニウムや、チタンが好ましい。熱伝導性が良く、LED素子7から発せられる熱を効果的に逃がすことができると共に、上下両面の酸化絶縁層によって絶縁耐圧の確保することができ、さらにLED素子7のLED電極12側に向かい進む光線を前面側に反射することにより光線の利用効率を高める効果に寄与するからである。また、金属部材2は、金属の代わりに半導体部材を用いてもよく、面を酸化した際に絶縁性を有するとともに透明化し、表面で乱反射することによって白色に見えるようになるシリコンが好ましい。図1では基板1上にセラミックインク層9を形成することによって、さらに反射率を向上させている。セラミックインクとは、例えば無機バインダとして機能するシリカゾル、オルガノポリシロキサン等に白色無機微粒子である酸化チタン等のフィラーを分散又は混合させた、白色無機レジストを指す。
The
基板電極5は、金属、例えば、ニッケル上に金メッキを形成したものであり、基板1上に各種回路パターンを作成する通常の手法により形成される。この基板電極5とLED素子7上に形成されたLED電極12を、バンプ6を介してフリップチップボンディングにて接続されている。その際、バンプ6は金であることが望ましい。基板電極5の金と共晶結合することが可能であるためである。
The
LED素子7は、P層、中間層、N層によって構成された半導体発光素子であり、基板1上の基板電極5からバンプ6、LED電極12を介して印加された電力に応じて発光する素子である。
The
透光性樹脂層11は、LED素子7の少なくとも発光面を覆い、LED素子7や基板電極5を封止する。LED素子7から出射した光線は、透光性樹脂層11を通って半導体発光デバイス10の上面側および側面側に取り出されるため、透光性樹脂層11は光線を透過する性質を有している。なお、透光性樹脂層11は必ずしも無色透明である必要はなく、必要に応じて、光線を散乱するための散乱構造や、LED素子7から出射した光線の色を変換するための色変換構造を含んでいてよい。光散乱構造としては、ガラスあるいはポリスチレン製のビーズを用いてよい。また、色変換構造としては、各種蛍光体粒子を含んでいてよい。透光性樹脂層11自体の材質、すなわち、母材の材質は特に限定されないが、透明な合成樹脂であることが好ましく、本実施形態では、シリコン系樹脂を用いている。また、透光性樹脂層11の一部は、少なくとも基板1の上面に配置されたセラミックインク層9、もしくはセラミックインク層9と共に同一面を形成する絶縁性樹脂層8と接している。
The
絶縁性樹脂層8は、基板1の側面と直接接しており、基板1の全ての側面を隙間なく覆う。これにより、基板側面すべてが絶縁性を有することとなるため、基板側面に由来する静電耐圧の低下を防ぐことができると同時に、触った際にバリが指に刺さる等の怪我の防止につながる。
The insulating
絶縁性樹脂層8は、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂など絶縁性を有する樹脂であればどのような樹脂を用いても構わないが、透明、もしくは白色であることが好ましい。絶縁性樹脂層8が白色であれば、LED素子7より発せられた光をロスなく反射することが出来るため、発光効率低下防止につながる。また、絶縁性樹脂層8が透明であれば、酸化チタン等白色粒子を混入させることで白色にすることも可能であるし、また、白色粒子の代わりに蛍光体粒子を混入させることで色味の補正や光の色に意図的に変化をつけることも可能である。
The insulating
絶縁性樹脂層8の厚さは、基板の材質を考慮し、発生しうる大きさのバリを覆い尽くせる程度であって、設計上必要となる絶縁性を確保できる厚さである必要がある。
The thickness of the insulating
そして、透光性樹脂層11と絶縁性樹脂層8は、可能な限り界面の親和性が高く、両者が互いに強固に接着する材質であることが望ましい。また、絶縁性樹脂層8は基板1とも強固に接着する材質であることが望ましい。これにより、透光性樹脂層8は透光性樹脂層11と基板1の側面において強固に接着することから、透光性樹脂層11と基板1との界面における剥離が防止される。なお、ここで言う接着強さの定義及び測定方法は特に限定されないが、例えば、JIS K 6849乃至6856に規定される各種接着強さを用いてよい。本実施形態では、JIS K 6849に規定される引張り接着強さを接着強さとして用いるものとする。
The
本実施形態の説明においては、発光半導体素子としてLED素子7を用いて説明したが、LED素子に限らずレーザーダイオード素子や有機エレクトロルミネッセンスであってもよい。
In the description of the present embodiment, the
続いて、本発明の第一の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法を説明する。 Then, the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device which concerns on 1st embodiment of this invention is demonstrated.
本発明に係る発光デバイスを製造するに当たっては、次にあげる工程(ステップ)が必要である。
工程A:基板を用意する工程
工程B:基板を固定し、半導体発光素子を実装する工程
工程C:基板に絶縁性樹脂を充てんするための充てんスペースを形成する工程
工程D:充てんスペースに絶縁性樹脂を充てんする工程
工程E:互いに連結している各発光デバイスを分離し、個別化する工程
以下、上述の第一の実施形態に即して本発明に係る発光デバイスの具体的な製造方法を図2を用いて例示的に記述する。
In manufacturing the light emitting device according to the present invention, the following steps are required.
Process A: Process for preparing a board Process B: Process for fixing a board and mounting a semiconductor light emitting element Process C: Process for forming a filling space for filling an insulating resin on the board
Step D: Step of filling the filling space with insulating resin
Step E: Step of separating and individualizing each light emitting device connected to each other Hereinafter, a specific method for manufacturing a light emitting device according to the present invention will be described with reference to FIG. Described by way of example.
まず、図2に示した工程ST1を用いて、集合基板17を用意し、用意した集合基板17を固定し、半導体発光素子を実装する工程を説明する。上述の工程A、Bに相当する。集合基板17は、大きな金属板の上下面を陽極酸化や熱酸化等の公知の方法にて絶縁酸化膜を形成し、適当な大きさに切断したものである。集合基板12には、公知のプロセスにより、上面酸化膜3上に複数の半導体発光素子が実装できるように基板電極5が形成され、上面酸化絶縁膜3上の基板電極5以外の領域にセラミックインクを塗布し焼成することによってセラミックインク層9が形成される。その後、集合基板17は粘着性を有するダイシングシート13に固定し、基板電極17上にバンプ6を形成したうえで、基板電極5と半導体発光素子であるLED素子7をバンプ6を介してフリップチップによって接続される。なお、ダイシングシート13は紫外線照射することによって粘着性を喪失するものを使用することが好ましく、本製造方法でも紫外線照射によって粘着性を喪失するダイシングシートを使用しているとして説明する。
First, the process of preparing the
次に、図2に示した工程ST2を用いて、集合基板を各基板1に分離することで充てんスペース14を形成する工程について説明する。上述の工程Cに相当する。この充てんスペース14は、例えばダイシング等を用いた機械加工によって一度各基板ごとに分断されるように切断することによって形成されるが、ダイシングシート13までは切断しないため、それぞれ分断された基板1がバラバラになることはなく、充てんスペース14は保持される。
Next, the process of forming the filling
次に、図2に示した工程ST3を用いて、それぞれの基板1の間に設けられた充てんス
ペース14に絶縁性樹脂を充てんする工程と、LED素子を封止する工程を説明する。上述の工程Dに相当する。充てんスペース14に絶縁性樹脂を充てんするために、ダイシングシート13に固定された各基板1を、ダイシングシート13を下にしてダイシングシート13ごと型枠15の底部に配置する。型枠15は、絶縁性樹脂の充てんだけではなく透光性樹脂を用いたLED素子7の封止にも用いることができるため、ダイシングシート13の底面からLED素子7の上面の高さよりも、型枠15内部の深さが深いことが好ましい。そして、熱硬化する特性を有する絶縁性樹脂を、セラミックインク9の高さにて硬化されるように充てんして熱を加えて硬化させ、絶縁性樹脂層8を形成する。その後に、熱硬化する特性を有する透光性樹脂を、LED素子7を覆って硬化されるよう充てんし熱を加えて硬化させ、透光性樹脂層11を形成する。なお、本製造方法ではLED素子7を封止する工程まで説明を行ったが、完成した半導体発光デバイス10の使用方法において透光性樹脂11によるLED素子7の封止を必要としない場合には、LED素子7を封止する必要はない。
最後に、図2に示した工程ST4を用いて、互いに連結している各半導体発光デバイス10を分離し、個別化する工程について説明する。工程Eに相当する。型枠から取り出し、各基板1を連結している絶縁性樹脂層8を絶縁性樹脂層8の幅よりも薄い刃を持つ例えばダイシング等を用いた機械加工によって各半導体発光デバイス10に分断されるように切断する。その際、各半導体発光デバイス10の基板1の側面には、均等に絶縁性樹脂層8が残るように、充てんスペース作成時と同じ中心線を有するように切断することが望ましい。そして、ダイシングシート13の基板を固定していない面方向からダイシングシートに紫外線18を照射することによって各半導体発光デバイス10は分離、個別化される。
Next, the step of filling the filling
Finally, the process of separating and individualizing the semiconductor
次に、以下、本発明の第2の実施形態を図3を参照して説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
本実施形態は、第一の実施形態の構成に加え、基板1の底面端部に嵌合部19を基板底面の全周に形成したことにある。嵌合部19を形成することによって、表面積が大きくなるため、絶縁性樹脂層8をより剥がれ難くすることができる。また、基板1を切断した際にできる金属表面の露出する表面積を減らせると同時に、半導体発光デバイス10を、下面酸化絶縁層4を実装面として他部材に実装した際には、金属表面の露出する領域と他部材との距離も増えるため、静電耐圧に対する信頼性がより高くなる。
In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a
続いて、第2の実施形態に係る半導体発光デバイスの製造方法を説明する。 Then, the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device concerning 2nd Embodiment is demonstrated.
第一の実施形態の製造方法の工程ST1における集合基板17の用意に加え、絶縁酸化膜を形成する前に、半導体発光素子を実装する面と反対の面に、充てんスペース作成時や最後に分離する際に切断する中心線と同一中心線となるようにハーフダイシングする。その際、充てんスペースの幅よりも広く幅を取る必要がある。その他の製造方法は第一の実施形態の製造方法と同じ方法で製造することができる。
In addition to preparing the
1 基板
2 金属機材
3 上面酸化絶縁層
4 下面酸化絶縁層
5 基板電極
6 バンプ
7 LED素子
8 絶縁性樹脂
9 セラミックインク層、
10 半導体発光デバイス
11 透光性樹脂、
12 LED電極
13 ダイシングシート、
14 充てんスペース、
15 型枠、
16 紫外光
17 集合基板
18 紫外線
19 嵌合部
DESCRIPTION OF
10 Semiconductor
12
14 Filling space,
15 formwork,
16
Claims (6)
前記複数の基板の側面の全ての面を覆うように白色の絶縁性樹脂を充填し、該絶縁性樹脂を硬化して絶縁性樹脂層を形成し、前記複数の基板を接続する第二の工程と、
前記絶縁性樹脂層の上端と接すると共に前記発光素子を覆うように、接続された前記複数の基板の上に透光性樹脂を充填し、該透光性樹脂を硬化して透光性樹脂層を形成する第三の工程と、
前記絶縁性樹脂層と前記透光性樹脂層が同一面を形成するように、前記絶縁性樹脂層と前記透光性樹脂層を切断して半導体発光デバイスを個片化する第四の工程と、を備えたことを特徴とする半導体発光デバイスの製造方法。 A first step of disposing a plurality of substrates each provided with a light emitting element on the upper surface thereof in a metal or semiconductor that is oxidized and insulated only on the upper and lower surfaces;
A second step of filling the white insulating resin so as to cover all of the side surfaces of the plurality of substrates, curing the insulating resin to form an insulating resin layer, and connecting the plurality of substrates When,
The plurality of connected substrates are filled with a translucent resin so as to be in contact with the upper end of the insulating resin layer and cover the light emitting element, and the translucent resin is cured to translucent resin layer. A third step of forming
A fourth step of cutting the insulating resin layer and the translucent resin layer into individual pieces by cutting the insulating resin layer and the translucent resin layer so that the insulating resin layer and the translucent resin layer form the same surface; The manufacturing method of the semiconductor light-emitting device characterized by the above-mentioned.
前記基板の上面に実装された発光素子と、
前記発光素子の発光面を覆う透光性樹脂層と、を備えた半導体発光デバイスにおいて、
基板の全ての側面が絶縁性樹脂層で覆われており、
前記絶縁性樹脂層の上端は前記発光素子の下面よりも下に位置し、
前記基板上面と対向する前記透光性樹脂層の下面は、前記絶縁性樹脂層の上端と接することを特徴とする半導体発光デバイス。 A substrate made of a metal or semiconductor whose upper and lower surfaces are oxidized and insulated; and
A light emitting device mounted on the upper surface of the substrate;
In a semiconductor light emitting device comprising a translucent resin layer covering a light emitting surface of the light emitting element,
All sides of the substrate have we covered with an insulating resin layer,
The upper end of the insulating resin layer is located below the lower surface of the light emitting element,
A semiconductor light emitting device , wherein a lower surface of the translucent resin layer facing an upper surface of the substrate is in contact with an upper end of the insulating resin layer .
いずれかに記載の半導体発光デバイス。 The substrate is a semiconductor light emitting device according to claims 2 to one of the 4, characterized in that further to form a fitting portion on the lower surface of the end portion.
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