JPWO2016194048A1 - 半導体装置、及び、半導体装置の実装方法 - Google Patents

半導体装置、及び、半導体装置の実装方法 Download PDF

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Abstract

半導体装置は、平面視で弧状に形成された内周面と平面視で弧状に形成された外周面とを有する半環状の装置本体を備える。装置本体の周方向の一端側の第1の端面と他端側の第2の端面とに、装置本体をベース部に固定するためのネジが挿入される切欠き部が形成される。

Description

この発明は、半導体装置、及び、半導体装置の実装方法に関する。
従来、電動モータ等を制御する半導体装置として、制御対象に取り付けられるものがある。
例えば特許文献1には、平面視台形状に形成された複数の半導体装置を、円柱状に形成された電動モータ(ベース部)に対して個別に取り付けると共に、円環状に配列する構成が記載されている。
特開2013−188027号公報
ところで、特許文献1の構成において、複数の半導体装置をベース部に対して個別にネジ止めする場合、複数の半導体装置をベース部に取り付けるためのネジの数が多くなってしまう。このため、半導体装置をベース部に取り付けるための作業工数が多くなり、コストが高くなってしまう。
本発明の一態様は、二つの半導体装置を少数のネジによってベース部に取り付けられるようにして、コストの削減を図ることが可能な半導体装置、及び、半導体装置の実装方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様としての半導体装置は、平面視で弧状に形成された内周面と平面視で弧状に形成された外周面とを有する半環状の装置本体を備え、前記装置本体の周方向の一端側の第1の端面と他端側の第2の端面とに、前記装置本体をベース部に固定するためのネジが挿入される切欠き部が形成される。
本発明の一態様によれば、二つの半導体装置が、これらの装置本体で環状を成すように配置された状態では、二つの装置本体の互いに向かい合う切欠き部に共通のネジを挿入することができる。これにより、二つの半導体装置を共通のネジでベース部に固定することが可能となる。すなわち、二つの半導体装置をベース部に固定するためのネジの数を減らすことができる。したがって、二つの半導体装置をベース部に取り付けるための作業工数を減らし、コストの削減を図ることができる。
また、上記のように二つの半導体装置を配置した状態で、二つの装置本体の互いに向かい合う切欠き部に共通のネジを挿入できるため、共通のネジを基準として二つの半導体装置を相互に位置決めすることもできる。
本発明の第一実施形態に係る半導体装置を採用した電動モータの斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る半導体装置を採用した電動モータの平面図である。 本発明の第一実施形態に係る半導体装置の平面図である。 本発明の第二実施形態に係る二つの半導体装置の平面図である。 本発明の第二実施形態に係る二つの半導体装置の一部を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る二つの半導体装置のネジ止め部を図5のVI矢視方向から見た図である。 本発明の第三実施形態に係る二つの半導体装置の平面図である。 本発明の第四実施形態に係る二つの半導体装置の平面図である。 本発明の第四実施形態に係る二つの半導体装置のネジ止め部の断面図である。
〔第一実施形態〕
以下、図1〜図3を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
本実施形態に係る半導体装置10は、車両の電動パワーステアリング装置等で用いられる電動モータ1の制御回路を構成している。この半導体装置10の用途や機能は一例であり、半導体装置10の用途や機能はこれに限るものではない。
半導体装置10は、図1,図2に示すように、略同一形状のもの二つが対になって用いられる。これらの対を成す半導体装置10は、略円柱状の電動モータ1の軸方向の一端側に設けられたベース部1Aに複数のネジ11によって締結固定される。本実施形態では、各半導体装置10は同様の制御回路を構成している。例えば、一方の半導体装置10の制御回路は通常時に使用されるメインの制御回路として用いられ、他方の半導体装置10は一方の半導体装置10の制御回路に不都合が生じたとき等に使用されるバックアップ用の制御回路として用いられる。
なお、以下では説明の便宜上、電動モータ1の軸方向のうちの半導体装置10の取り付けられる側を上と呼び、半導体装置10についても軸方向の同側を上と呼ぶものとする。
半導体装置10は、装置本体13と、複数の接続端子12と、を備える。
装置本体13は、平面視で半円環状(半環状)に形成されている。また、装置本体13は、所定の厚みを有する板状に形成されている。装置本体13は、電動モータ1の制御回路を構成する半導体素子や回路基板(いずれも不図示)を、モールド樹脂等の封止材で封止して構成されている。
複数の接続端子12は、装置本体13の外周縁部(外周面13o)に取り付けられ、装置本体13の周方向に互いに間隔をあけて配列されている。接続端子12は、金属等の導電性を有する材料からなり、装置本体13内の半導体素子や回路基板を外部の別の装置や電源等に接続するものである。各接続端子12は、装置本体13の径方向外側に突出した後に上方側に向かってL字状に屈曲するリードである。各接続端子12のL字状の屈曲部と、その屈曲部から上方に向かって突出する先端部とは、装置本体13の径方向外側において外部に露出している。
本実施形態において、装置本体13の内周面13iと外周面13oは、互いに同心となる円弧状(弧状)に形成されている。なお、本明細書において、半導体装置10についての周方向は、平面視で装置本体13の描く半円の弧に沿う方向を意味する。また、装置本体13の内周面13iは、平面視で装置本体13の径方向内側に位置される周方向に沿う面を意味する。また、装置本体13の外周面13oは、平面視で装置本体13の径方向外側に位置される周方向に沿う面を意味する。
装置本体13は、周方向の一端側の第1の端面13e−1と、周方向の他端側の第2の端面13e−2と、を有している。装置本体13の内周面13iと外周面13oは、装置本体13の周方向の各端部において、第1の端面13e−1と第2の端面13e−2によって互いにつながっている。
図3に示すように、装置本体13の第1の端面13e−1、第2の端面13e−2のうち、外周面13oに隣接する径方向外側の各角部付近には、第1の切欠き部14A(切欠き部)が形成されている。第1の切欠き部14Aは、第1の端面13e−1や第2の端面13e−2に平行な直線部aと、直線部aの径方向内側の端部から第1の端面13e−1や第2の端面13e−2に向かって弧状に湾曲する湾曲部bを有している。
また、装置本体13の第1の端面13e−1、第2の端面13e−2のうち、内周面13iに隣接する径方向内側の各角部付近には、第2の切欠き部14B(切欠き部)が形成されている。第2の切欠き部14Bは、第1の切欠き部14Aと同様に、第1の端面13e−1や第2の端面13e−2に平行な直線部aと、直線部aの径方向外側の端部から第1の端面13e−1や第2の端面13e−2に向かって弧状に湾曲する湾曲部bを有している。
図1に示すように、半導体装置10を電動モータ1のベース部1Aに取り付けるときには、装置本体13の第1の切欠き部14A及び第2の切欠き部14Bにそれぞれ締結用のネジ11の軸部11aが挿入される。ネジ11の軸部11aをベース部1Aに所定量以上締め込むことにより、ネジ11の頭部11bが装置本体13の第1の切欠き部14Aや第2の切欠き部14Bの縁部を上方側から押さえ込む。
ここで、装置本体13の第1の端面13e−1に形成される第1の切欠き部14Aと、第2の端面13e−2に形成される第1の切欠き部14Aとは、装置本体13の内周面13iや外周面13oの曲率中心(弧中心)から互いに等しい距離となる位置に配置されている。同様に、装置本体13の第1の端面13e−1に形成される第2の切欠き部14Bと、第2の端面13e−2に形成される第2の切欠き部14Bとは、装置本体13の内周面13iや外周面13oの曲率中心(弧中心)から互いに等しい距離となる位置に配置されている。
また、図3に示すように、装置本体13の外周面13oには、複数(図示例では二つ)の外周切欠き部15A,15Bが互いに周方向に離間して形成されている。各外周切欠き部15A,15Bには、装置本体13をベース部1Aに固定するためのネジ11の軸部11aが挿入される(図1参照)。外周切欠き部15A,15Bは、装置本体13の外周面13oから径方向内側に向かって略U字状に窪んで形成されている。装置本体13の外周面13oにおいて、第1の端面13e−1との角部から一方の外周切欠き部15Aまでの距離と、第2の端面13e−2との角部から他方の外周切欠き部15Bまでの距離とは、互いに等しい。
対を成す二つの半導体装置10は、以下のようにして電動モータ1のベース部1Aに取り付けられる。
二つの半導体装置10は、最初に、一方の装置本体13の第1の端面13e−1と他方の装置本体13の第2の端面13e−2を対向させ、かつ一方の装置本体13の第2の端面13e−2と他方の装置本体13の第1の端面13e−1を対向させた状態で、電動モータ1のベース部1A上に円環状に配置される。このとき、二つの半導体装置10の、第1の切欠き部14A同士が互いに対向するとともに、第2の切欠き部14B同士が互いに対向する。また、このとき、各半導体装置10は、第1の切欠き部14Aと第2の切欠き部14Bと外周切欠き部15A,15Bとが、ベース部1A上の対応するネジ穴(不図示)上に位置するように配置される。
なお、本実施形態の場合、二つの半導体装置10を合わせた円環形状部の外径は、例えば、電動モータ1の外径と同等であっても良いし、電動モータ1の外径以下であっても良い。
次に、二つの半導体装置10の第1の切欠き部14Aの間、及び、第2の切欠き部14Bの間にネジ11の軸部11aが挿入され、各ネジ11の軸部11aがベース部1A上の対応するネジ穴に締め込まれる。これにより、二つの半導体装置10の夫々の第1の切欠き部14Aの縁部と第2の切欠き部14Bの縁部が共通のネジ11によってベース部1Aに押し付けられて固定される。
また、これと前後して各半導体装置10の外周切欠き部15A,15Bにネジ11の軸部11aが挿入され、各ネジ11の軸部11aがベース部1A上の対応するネジ穴に締め込まれる。これにより、二つの半導体装置10の各外周切欠き部15A,15Bの縁部がネジ11によってベース部1Aに押し付けられて固定される。
この結果、二つの半導体装置10は、両者の間に配置される4本のネジ11と、各外周面13oに配置される計4本のネジ11によってベース部1Aに固定される。
以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置10によれば、装置本体13の第1の端面13e−1と第2の端面13e−2にそれぞれ第1の切欠き部14Aと第2の切欠き部14Bが形成されている。このため、対を成す二つの半導体装置10の装置本体13が全体で円環状を成すように配置された状態では、二つの装置本体13の相互に対向する第1の切欠き部14A間,第2の切欠き部14B間にそれぞれ共通のネジ11を挿入することができる。したがって、本実施形態に係る半導体装置10を採用した場合には、二つの半導体装置10をベース部1Aに取り付けるときの部品点数を削減することができるとともに、取付作業工数も削減することができる。この結果、製造コストの削減を図ることができる。
また、本実施形態に係る半導体装置10の場合、二つの半導体装置10の装置本体13が円環状を成すように配置された状態において、互いに向かい合う切欠き部間(第1の切欠き部14A間,第2の切欠き部14B間)にそれぞれ共通のネジ11を挿入できるため、ベース部1Aに固定される共通のネジ11を基準として二つの半導体装置10を相互に位置決めすることもできる。なお、第1の切欠き部14Aと第2の切欠き部14Bは、主にその湾曲部bにおいて、ネジ11の軸部11aに当接する。
また、本実施形態に係る半導体装置10によれば、第1の端面13e−1と第2の端面13e−2に形成される二つの第1の切欠き部14A同士,二つの第2の切欠き部14B同士が、装置本体13の曲率中心から等距離となるように配置されている。このため、同一形状の二つの半導体装置10を、共通のネジ11を用いてベース部1Aに取り付けることができる。
また、本実施形態に係る半導体装置10の場合、装置本体13の第1の端面13e−1と第2の端面13e−2に形成される各切欠き部(第1の切欠き部14A,第2の切欠き部14B)が装置本体13の外周面13oに隣接する部分と内周面13iに隣接する部分に形成されている。このため、ネジ11による固定部分が装置本体13内で半導体素子や回路基板等の部品を実装するスペースを圧迫しにくい。したがって、この構造を採用することにより、装置本体13内における部品の配置設計の自由度を高めることができる。
なお、本実施形態においては、装置本体13の第1の端面13e−1と第2の端面13e−2の外周面13oに隣接する部分と内周面13iに隣接する部分に切欠き部が設けられているが、外周面13oに隣接する部分と内周面13iに隣接する部分のいずれか一方にのみ切欠き部を設けるようにしても良い。ただし、本実施形態のように第1の端面13e−1、第2の端面13e−2のうち、外周面13oに隣接する部分と内周面13iに隣接する部分の両方に切欠き部を設けるようにした場合には、装置本体13の締結バランスが径方向において良好になる。
さらに、本実施形態に係る半導体装置10においては、装置本体13の外周面13oに、外周切欠き部15A,15Bが設けられ、これらの外周切欠き部15A,15Bにネジ11の軸部11aが挿入されて、装置本体13の外周縁部がネジ11によってベース部1Aに締結固定されるようになっている。このため、二つの半導体装置10の装置本体13を対向させてベース部1Aに取り付ける際に、装置本体13の第1の端面13e−1や第2の端面13e−2から離反する方向への位置ずれやベース部1Aからの浮き上がりを規制することができるとともに、装置本体13の固定バランスを高めることもできる。
また、本実施形態においては、半導体装置10の装置本体13が半円環状に形成され、二つの半導体装置10が円環状を成すようにして、円柱状の電動モータ1のベース部1Aに取り付けられるようになっている。このため、電動モータ1に二つの半導体装置10を取り付けた状態において、両者を併せたモジュール全体の形状を単純な円柱形状とすることができる。したがって、この構成を採用することにより、電動モータ1を使用する機器の所定の箇所にモジュールを容易に組み付けることができる。
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について、図4〜図6を参照して第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図4において、接続端子12(図1〜図3参照)は省略している。
図4〜図6に示すように、本実施形態に係る半導体装置110では、第一実施形態と同様に装置本体13が平面視で半円環状に形成され、装置本体13の第1の端面13e−1、第2の端面13e−2に第1の切欠き部14Aと第2の切欠き部14Bが形成されるとともに、外周面13oに外周切欠き部15A,15Bが形成されている。ただし、第1の端面13e−1と第2の端面13e−2には、二つの半導体装置110の装置本体13を対向配置するときに相互に係合される第1の凹凸係合部18aと第2の凹凸係合部18bが設けられている。
第1の端面13e−1に設けられる第1の凹凸係合部18aは、厚み方向の上半部が下半部に対して周方向に突出する形状に形成されている。第1の凹凸係合部18aは、第1の端面13e−1のうち、第1の切欠き部14A、第2の切欠き部14Bが形成される部位には形成されていない。
また、第2の端面13e−2に設けられる第2の凹凸係合部18bは、厚み方向の下半部が上半部に対して周方向に突出する形状に形成されている。第2の凹凸係合部18bは、第2の端面13e−2のうち、第1の切欠き部14A、第2の切欠き部14Bが形成される部位には形成されていない。
二つの半導体装置110の装置本体13を対向配置する場合には、一方の装置本体13の第1の端面13e−1の第1の凹凸係合部18aの上半部が、他方の装置本体13の第2の端面13e−2の第2の凹凸係合部18bの下半部に厚み方向(上下方向)で重なる。
本実施形態に係る半導体装置110によれば、基本的な構成が第一実施形態と同様であるため、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態に係る半導体装置110によれば、第1の端面13e−1に第1の凹凸係合部18aが設けられるとともに、第2の端面13e−2に第2の凹凸係合部18bが設けられている。このため、二つの半導体装置110の装置本体13を対向配置するときに、両者の第1の凹凸係合部18aと第2の凹凸係合部18bを相互に係合することができる。これにより、一方の半導体装置110と他方の半導体装置110の位置ずれを防止することができる。特に、本実施形態では、第1の凹凸係合部18aの上半部と第2の凹凸係合部18bの下半部とが厚み方向で重なるため、二つの半導体装置110の厚み方向(上下方向)の位置ずれを防止することができる。したがって、本実施形態に係る半導体装置110を採用した場合には、ベース部1Aに対して二つの半導体装置110を容易に、かつ正確に取り付けることができる。
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態について、図7を参照して第一、第二実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第一、第二実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、図7において、接続端子12(図1〜図3参照)は省略している。
図7に示すように、本実施形態に係る半導体装置210では、第一,第二実施形態と同様に装置本体213が平面視で半円環状に形成されているが、装置本体213の第1の端面213e−1と第2の端面213e−2には、それぞれ一つの切欠き部214が設けられている。切欠き部214は、第1の端面213e−1と第2の端面213e−2の径方向の各中央において平面視半円状に形成されている。二つの半導体装置210の装置本体213が全体で円環状を成すように、二つの装置本体213を相互に対向させてベース部に取り付けるときには、第一実施形態と同様に、一方の半導体装置210と他方の半導体装置210の二つの切欠き部214同士を対向させ、対向する切欠き部214間に締結用のネジの軸部を挿入すれば良い。
また、装置本体213の外周面13oの周方向の中央位置には一つの外周切欠き部15が形成されている。外周切欠き部15は径方向内側に向かってU字状に窪んで形成されている。外周切欠き部15には締結用のネジの軸部が挿入される。
本実施形態に係る半導体装置210によれば、基本構成が第一実施形態と同様であるため、第一実施形態と同様の基本的な効果を奏する。
また、本実施形態に係る半導体装置210によれば、装置本体213の第1の端面213e−1と第2の端面213e−2の各中央に切欠き部214が設けられ、装置本体213の外周面13oの中央に一つの外周切欠き部15が設けられている。このため、二つの半導体装置210を相互に対向させてベース部に取り付けるときに、合計4本のネジのみによって二つの半導体装置210を締結固定することができる。したがって、本実施形態に係る半導体装置210を用いることにより、部品点数と取付作業工数を削減して、さらになる製造コストの削減を図ることができる。
〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態について、図8,図9を参照して第三実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第三実施形態と共通する構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図8,図9に示すように、本実施形態に係る半導体装置310は、第三実施形態と同様の基本構造とされている。ただし、装置本体213の上面のうち、第1の端面213e−1と第2の端面213e−2に形成される切欠き部214の上面側の周縁には、アース導体20が設けられている。アース導体20は、例えば、半導体装置310の内部の制御回路の低電圧部に接続されている。
二つの半導体装置310を円環状に配置してベース部1Aに取り付ける場合には、第三実施形態と同様に二つの半導体装置310の対向する切欠き部214間にネジ11の軸部11aを挿入し、そのネジ11を締め込むことによって二つの半導体装置310をベース部1Aに締結固定する。この実施形態の場合、ネジ11は導電性を有する金属によって形成されている。上述のようにしてネジ11を締め込むと、ネジ11の頭部11bが切欠き部214の周縁のアース導体20に接触する一方で、ネジ11の軸部11aがベース部の金属部分に締め込まれる。この結果、半導体装置310の内部の制御回路がベース部1Aにアースされる。
本実施形態に係る半導体装置310は、第三実施形態と同様の効果を得ることができるうえ、ネジ11を利用して内部の回路を容易にアースすることができる。ここで説明した第四実施形態に係る半導体装置310の構成は、前述した第一,第二実施形態に係る半導体装置10,110にも適用可能である。
以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記の各実施形態においては、半導体装置の装置本体の外周面と内周面が円弧状に形成されているが、装置本体の外周面と内周面のいずれか一方、若しくは、両方が多角形状や楕円形状であっても良い。
また、上記の各実施形態においては、装置本体の第1の端面に形成される切欠き部と第2の端面に形成される切欠き部とが、装置本体の弧中心から等しい距離となる位置に配置されているが、平面視で互いに面対称となる二つの装置本体を用いるようにすれば、第1の端面に形成する切欠き部と第2の端面に形成する切欠き部との位置関係は任意である。
さらに、上記の各実施形態では、平面視で内周面と外周面が互いに同心になるように装置本体が形成されているが、平面視で互いに面対称となる二つの装置本体を用いる場合には、装置本体の内周面と外周面とは互い偏心しても良い。
1A ベース部
10,110,210,310 半導体装置
11 ネジ
13 装置本体
13e−1,213e−1 第1の端面
13e−2,213e−2 第2の端面
14A 第1の切欠き部(切欠き部)
14B 第2の切欠き部(切欠き部)
15 外周切欠き部
18a 第1の凹凸係合部(凹凸係合部)
18b 第2の凹凸係合部(凹凸係合部)
20 アース導体
214 切欠き部
【0002】
、前記切欠き部は、前記第1の端面または前記第2の端面に平行な直線部と、前記直線部の径方向内側の端部から前記第1の端面または前記第2の端面に向かって弧状に湾曲する湾曲部とを有している。
発明の効果
[0007]
本発明の一態様によれば、二つの半導体装置が、これらの装置本体で環状を成すように配置された状態では、二つの装置本体の互いに向かい合う切欠き部に共通のネジを挿入することができる。これにより、二つの半導体装置を共通のネジでベース部に固定することが可能となる。すなわち、二つの半導体装置をベース部に固定するためのネジの数を減らすことができる。したがって、二つの半導体装置をベース部に取り付けるための作業工数を減らし、コストの削減を図ることができる。
また、上記のように二つの半導体装置を配置した状態で、二つの装置本体の互いに向かい合う切欠き部に共通のネジを挿入できるため、共通のネジを基準として二つの半導体装置を相互に位置決めすることもできる。
図面の簡単な説明
[0008]
[図1]本発明の第一実施形態に係る半導体装置を採用した電動モータの斜視図である。
[図2]本発明の第一実施形態に係る半導体装置を採用した電動モータの平面図である。
[図3]本発明の第一実施形態に係る半導体装置の平面図である。
[図4]本発明の第二実施形態に係る二つの半導体装置の平面図である。
[図5]本発明の第二実施形態に係る二つの半導体装置の一部を示す斜視図である。
[図6]本発明の第二実施形態に係る二つの半導体装置のネジ止め部を図5のVI矢視方向から見た図である。
[図7]本発明の第三実施形態に係る二つの半導体装置の平面図である。
[図8]本発明の第四実施形態に係る二つの半導体装置の平面図である。
[図9]本発明の第四実施形態に係る二つの半導体装置のネジ止め部の断面図である。
発明を実施するための形態

Claims (7)

  1. 平面視で弧状に形成された内周面と平面視で弧状に形成された外周面とを有する半環状の装置本体を備え、
    前記装置本体の周方向の一端側の第1の端面と他端側の第2の端面とに、前記装置本体をベース部に固定するためのネジが挿入される切欠き部が形成されている、半導体装置。
  2. 前記内周面と前記外周面とが平面視で互いに同心の弧状に形成され、
    前記第1の端面の前記切欠き部と前記第2の端面の前記切欠き部とは、前記装置本体の弧中心から互いに等しい距離となる位置に配置されている、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1の端面の前記切欠き部と前記第2の端面の前記切欠き部とは、前記外周面に隣接する部分及び前記内周面に隣接する部分の少なくともいずれか一方に形成されている、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記装置本体の外周面には、前記装置本体を前記ベース部に固定するためのネジが挿入される外周切欠き部が形成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。
  5. 前記装置本体の前記第1の端面と前記第2の端面には凹凸係合部が設けられている、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置。
  6. 前記装置本体の前記切欠き部の縁部にアース導体が設けられ、
    導電性を有する前記ネジが、前記アース導体に接触するように前記切欠き部に挿入される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置を二つ用意し、
    二つの前記装置本体が、全体で環状をなすように、二つの前記半導体装置を前記ベース部上に配置し、
    前記二つの半導体装置の互いに対向する前記切欠き部に前記ネジを挿入し、前記ネジを前記ベース部に締め込む、半導体装置の実装方法。
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