(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の同一面上に形成されたコプレナ構造の信号線及びグランド線と、
前記基板上を封止する封止手段とを備える封止構造であって、
前記封止手段が接合手段を介して前記信号線及びグランド線と接する部分において、前記信号線及びグランド線のうちの少なくともグランド線に切欠部を設けたことを特徴とする封止構造。
【請求項２】
前記切欠部の幅が、
前記封止手段が接合手段を介して前記基板上に接する部分の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の封止構造。
【請求項３】
前記切欠部の幅が、
前記封止手段が接合手段を介して前記基板上に接する部分の幅以上であることを特徴とする請求項１に記載の封止構造。
【請求項４】
前記切欠部が、少なくとも１以上の四角形の切欠部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の封止構造。
【請求項５】
前記切欠部が、少なくとも１以上の円を含む楕円の切欠部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の封止構造。
【請求項６】
前記接合手段が、封着ガラスを用いることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の封止構造。
【請求項７】
前記グランド線を切り欠いた後のグランド線の残し幅が１５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の封止構造。
【請求項８】
前記封止手段により気密部分が形成され、
該気密部分の内部に可動機構を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の封止構造。
【請求項９】
前記基板が、セラミック、シリコン、ガラス、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのうちのいずれか１つを成分として含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の封止構造。
【請求項１０】
電気的な開閉を行う可動機構を備えた開閉器において、請求項１から９のいずれか１項に記載の封止構造により形成される気密部分の内部に、前記可動機構が設けられていることを特徴とする開閉器。
【請求項１１】
上記請求項１から９のいずれか１項に記載の封止構造を用い、基板の材料としてセラミック、シリコン、ガラス、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのうちのいずれか１つを成分として含んでいることを特徴とするパッケージ。
【請求項１２】
計測回路と、該計測回路から延びて測定対象物にいたる測定用信号線とを備えた計測装置において、前記測定用信号線の途中に請求項１０に記載の開閉器が設けられていることを特徴とする計測装置。
【請求項１３】
無線回路と、該無線回路に接続されたアンテナとを備えた無線機において、前記無線回路と前記アンテナの間に請求項１０に記載の開閉器が設けられていることを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、封止構造、リレーやスイッチ等の開閉器、パッケージ、計測装置及び無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、封着ガラスを用いた封止構造は非常に一般的であり、大型のものではブラウン管やＰＤＰ、小型のものではＳＡＷデバイスや水晶デバイスなどの素子が挙げられる。封止を行うことにより配線の汚染・腐食を防ぐことが出来るため、封止信頼性は非常に重要な問題となっている。
【０００３】
また通信技術の発達と共に高周波信号が使用されてきている。そのため近年では高周波素子を封着する必要性が生じてきた。高周波素子の伝送構造として、マイクロストリップ線、コプレナなどが挙げられるが、サイズの小型化が見込めることや配線間の結合が小さいことからコプレナ構造が用いられることが多い。
【０００４】
また、封止された空間内にある素子の駆動・制御の必要性から、封止された空間の内外を結ぶ配線は必要不可欠である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。前述のような素子は封止がされていることから、ハンドリングが容易であるためにこのままリードフレームに素子を実装したり、回路基板などへ実装をすることが可能である。
【０００６】
ところが半導体素子をこれらのような線膨張係数の違う材料に実装する場合、非常に大きな応力が発生する。
【０００７】
以下、封止構造を備えもった素子をリードフレームに実装した場合を例にとり説明する。図２６に、リードフレームに実装された素子の側面図を示す。また図２７に、図２６のＡ方向を手前とした上面図を示す。
【０００８】
図２６に示されるように、素子は、ガラス基板２６０１上に形成された、金属配線２６０５と、封着ガラス２６０２を介してガラス基板２６０１に接合されたガラスキャップ２６０３とから構成される。
【０００９】
また封着ガラス２６０２の一部は金属配線２６０５上をまたがっている。
【００１０】
この素子は金属薄板を材料とするリードフレーム２６０４上に接着剤２６０６を介して実装され、周囲を樹脂（図示せず）によって充填されることで、リードフレームに実装された形態となっている。
【００１１】
ところがリードフレーム２６０４に素子を実装した場合、図２６中の矢印が示すような応力が発生する。
【００１２】
この応力は素子の構成材料であるガラスと金属薄板の線膨張係数の違いによって発生する。
【００１３】
この応力により、封止が破壊される場合もある。また、実装後に気密が保たれている場合でも、熱履歴や曲げ応力など実装後に外力を加えた場合に封止が破壊される。
【００１４】
これはガラス基板２６０１と接着剤２６０６、及びリードフレーム２６０４と接着剤２６０６のそれぞれの接合強度に比較して、封着ガラスと金属配線の接合強度が弱く、この界面で剥離がおこるためである。これは、図２８に示したような高周波信号を扱う素子でも同様である。図２８は、高周波信号を扱う素子の上部概略図である。
【００１５】
図２８に示される素子は、基板２８０１上の信号線（金属配線）２８０２の両側に高周波信号のグランド線２８０５が形成されている。そして、信号線２８０２、グランド線２８０５上をまたぐように基板２８０１上に塗布されている封着ガラス２８０３を介して図示しないガラスキャップにより封止される。
【００１６】
応力による封止の破壊に対する対策として、封着ガラスと基板とが接触する面積を大きくして接合強度を向上させる必要がある。その一例として、図２９のように配線２９０１の幅を狭くすることが考えられる。図２９は、封着ガラスと基板との間の接合強度を向上させるための従来の素子の一例を示す概略図である。
【００１７】
さらに、応力による封止の破壊に対する他の対策として、図３０に示されるように、ガラス基板３００１を大きくする場合もある。図３０は、封着ガラスと基板との間の接合強度を向上させるための従来の素子の一例を示す概略図である。
【００１８】
図３０においては、基板３００１を大きくすることにより例えば図２７に示される素子と比べて、基板３００１と封着ガラス３００２との接触している面積が大きくなっている。
【００１９】
このように封着ガラスと基板が接触する面積を大きくするには、前述のように（１）素子（ガラス基板）の面積を大きくするまたは（２）配線の幅を狭くする、ことが考えられる。しかしながら、（１）素子のサイズを増加させることは好ましくない。とりわけ半導体プロセスで作製するデバイスである場合、素子のサイズがコストに大きく寄与するため問題となる（図３０）。
【００２０】
また、（２）配線の幅を狭くした場合、１．素子が静電アクチュエータであり、配線がアクチュエータの電極である場合、静電引力の低下を招き、必要な力を得ることが出来なくなる。
【００２１】
２．素子が高周波信号を扱うものであり、配線がコプレナウエーブガイドの高周波信号グランド線である場合、高周波信号の伝達ロスが増すため好ましくない（図３１）。
【００２２】
図３１は、配線の幅を狭くした場合の、従来の素子の一例の概略図である。図３１に示される素子は、グランド線３１０４の幅が、例えば図２８に示される素子のグランド線２８０５に比べて狭くなっている。
【００２３】
また、図３１において、３１０１はガラス基板、３１０２は封着ガラス、３１０５は信号線である。
【００２４】
図３１に示されるような素子の場合に、伝達ロスが増える理由は２つある。第１の理由は、グランド線の面積が減少することによって、グランド線の配線抵抗が増加することにより、信号損失が増加する（抵抗損）ことである。
【００２５】
第２の理由は、グランド線の面積が減少することにより、不要な電磁放射が増えることである（放射損）。
【００２６】
図３２にグランド配線幅を細くした場合の電気力線図を示し、図３３に、グランド配線が十分太く、グランド線面積が十分敷設されている場合の電気力線図を示す。
【００２７】
図３２及び３３において、実線は信号線３２０２及び３３０２からグランド線３２０１及び３３０１にきちんと終端している電気力線であり、点線は放射としてエネルギーロスが発生しているものである。
【００２８】
図３２に示されるように、グランド線面積を減らすことにより、グランド線に終端できる電気力線が減るため、このことにより伝播エネルギーの放射が増大し、インサーションロスの増大が発生する。
【００２９】
３．素子が信号を取り扱うものであり、配線が信号線である場合、配線が細くなることで抵抗が増加し、とりわけ開閉器のような素子では好ましくない。これは、更に高周波信号を扱う素子である場合、配線抵抗に起因した抵抗損が発生するため問題となる。
【００３０】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、被封止対象物の特性の劣化を軽減しつつ、接合強度を向上させることが可能な封止構造、開閉器、パッケージ、計測装置及び無線機を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る封止構造は、基板と、該基板の同一面上に形成されたコプレナ構造の信号線及びグランド線と、前記基板上を封止する封止手段とを備える封止構造であって、前記封止手段が接合手段を介して前記信号線及びグランド線と接する部分において、前記信号線及びグランド線のうちの少なくともグランド線に切欠部を設けたことを特徴とする。
【００３２】
また、本発明に係る封止構造は、前記切欠部の幅が、前記封止手段が接合手段を介して前記基板上に接する部分の幅よりも狭いことを特徴とする。
【００３３】
また、本発明に係る封止構造は、前記切欠部の幅が、前記封止手段が接合手段を介して前記基板上に接する部分の幅以上であることを特徴とする。
【００３４】
また、本発明に係る封止構造は、前記切欠部が、少なくとも１以上の四角形の切欠部を備えることを特徴とする。
【００３５】
また、本発明に係る封止構造は、前記切欠部が、少なくとも１以上の円を含む楕円の切欠部を備えることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明に係る封止構造は、前記接合手段が、封着ガラスを用いることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明に係る封止構造は、前記グランド線を切り欠いた後のグランド線の残し幅が１５０μｍ以上であることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明に係る封止構造は、前記封止手段により気密部分が形成され、該気密部分の内部に可動機構を備えることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明に係る封止構造は、前記基板が、セラミック、シリコン、ガラス、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのうちのいずれか１つを成分として含んでいることを特徴とする。
【００４２】
さらに、本発明に係る開閉器は、電気的な開閉を行う可動機構を備えた開閉器において、上記の封止構造により形成される気密部分の内部に、前記可動機構が設けられていることを特徴とする。
【００４３】
さらに、本発明に係るパッケージは、上記の封止構造を用い、基板の材料としてセラミック、シリコン、ガラス、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムのうちのいずれか１つを成分として含んでいることを特徴とする。
【００４４】
さらに、本発明に係る計測装置は、計測回路と、該計測回路から延びて測定対象物にいたる測定用信号線とを備えた計測装置において、前記測定用信号線の途中に上記載の開閉器が設けられていることを特徴とする。
【００４５】
さらに、本発明に係る無線機は、無線回路と、該無線回路に接続されたアンテナとを備えた無線機において、前記無線回路と前記アンテナの間に上記の開閉器が設けられていることを特徴とする。
【００４６】
ここで、本発明において、電流を流すための配線には、一時的に電流を流れ、その後、電流の流れが停止する場合の配線も含む。
【００４７】
すなわち、アクチュエータに電圧を印加した場合には、電圧印加直後には電流が流れるものの、電荷がチャージされた後には電流は流れないが、本発明の配線には、このようなアクチュエータに使用される配線も含む。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００４９】
また、以下の図面において、既述の図面に記載された部材と同様の部材には同じ番号を付す。
【００５０】
（封止構造の第１の実施形態）
まず、本発明に係る封止構造の第１の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明に係る封止構造の第１の実施形態の斜視図であり、図２は、図１に示される封止構造の上面概略図である。
【００５１】
図１の（ａ）に示されるように、本発明に係る封止構造の第１の実施形態は、基板１０１に、封止手段１０５を取り付ける（封止する）構造となっている。図１において、部分１０７は、封止手段１０５が接合手段１０３を介して基板１０１と接する部分である。
【００５２】
封止手段１０５は、図１の（ｂ）に示されるように、その内部にキャビティ１０６を備え、封止手段１０５が基板１０１に封止されることにより、気密構造が実現される。
【００５３】
ここで、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示される封止手段１０５の概略図である。図１の（ａ）の方向Ａから見ると、図１の（ｂ）に示されるように封止手段１０５は、枡形状となっている。
【００５４】
ただし、本発明に使用される封止手段は、図１の（ｂ）に示されるような枡形状に限定されるものではない。
【００５５】
また、本発明の封止には、図１に示されるような枡形状の封止手段１０５が使用される場合に限定されるものではない。すなわち、図１に示される封止構造はあくまで本発明の一例であり、封止手段１０５の形状としても種々のものを想定することができる。
【００５６】
そして、図２に示されるように、基板１０１には配線１０２が形成されており、基板１０１と封止手段１０５とは接合手段１０３、例えば封着ガラスを介して接合される。例えば、パイレックスガラス基板などの耐熱性の低い材料を用いている場合、封着ガラスとして鉛ガラスなどの低融点ガラスを使用すれば、接合温度を低くできるため、熱による特性の低下がなくなり良い。
【００５７】
この配線１０２は金属配線であって、グランド線、信号線などであって良い、また、配線１０２がグランド線となる場合、例えば高周波信号のグランド線や、ＤＣ信号や低周波信号のグランド線となったりする。
【００５８】
そして、配線１０２に、切欠部１０４を設けることにより、接合強度が強い封着ガラス１０３と基板１０１が接触する面積を大きくする。そのため、図１に示される封止構造では、切欠部を設けない封止構造に比べて接合強度が向上する。
【００５９】
これにより、基板１０１の面積を大きくしたり、配線の幅を狭くすることなく、接合強度を向上させることができる。
【００６０】
ここで、本明細書における封止とは、例えば図１に示されるように、開口が形成されていない基板上に、ガラスキャップのようなフタ等の封止手段をかぶせることにより、当該ガラスキャップの内部に例えば気密部分を形成する場合（気密部分が形成されないとしても良い）のみならず、例えば開口部にフタなどの封止手段をかぶせることにより、開口部を閉口する場合も含む。
【００６１】
したがって、封止手段とは、基板上に気密部を形成するフタなどの気密部形成手段や開口を覆うフタ等を含み、基板上に覆い被さるものとしての意義を有するものである。
【００６２】
また、本明細書中において被封止対象とは、封止手段により封止される対象及びこの封止される対象を部分として含む対象のことをいう。
【００６３】
（封止構造の第２の実施形態）
次に、本発明に係る封止構造の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
【００６４】
本発明に係る封止構造の第２の実施形態の全体構造は、前述の従来技術の図２６で示した封止構造の全体構造と略同様である。
【００６５】
すなわち、本発明に係る封止構造の第２の実施形態の構造は、図２６に示されるように、リードフレーム上に接着剤を介して素子（本実施形態では高周波信号素子）が形成されている。
【００６６】
そして、本実施形態の素子は、図２６に示されるように、ガラス基板上に、金属配線と、封着ガラスによりガラス基板に接合されたガラスキャップとを備える。
【００６７】
また、図３に、本発明に係る封止構造の第２の実施形態が適用される、高周波信号素子の上部概略図を示す。
【００６８】
図３に示される素子は、ガラス基板３０１にスパッタリングまたは蒸着等で金属薄膜を構成し、パターニングすることによって信号線３０２、グランド線３０４が形成される。これら、信号線３０２、グランド線３０４が金属配線を形成する。ただし、図３に示される図では、ガラスキャップを省略している。
【００６９】
図３に示されるように、本発明に係る封止構造の第２の実施形態は高周波信号素子に適用される封止構造となっている。
【００７０】
グランド線３０４のうち、封着ガラス３０３と重なる部分には、切欠部３０５が設けられている。これは前述の図１における説明の通り、接合強度を向上させるためである。
【００７１】
すなわち、ガラス基板３０１と封着ガラス３０３との間の接合強度は、グランド線３０４と封着ガラス３０３との間の接合強度よりも高いため、切欠部３０５を設けることにより切欠部３０５が無い場合の素子の構造よりも、接合強度を向上させることができる。
【００７２】
ここで、切欠部の大きさと封止歩留りの関係を図４を参照して説明する。図４に、基板のガラスサイズが３．０×２．０ｍｍ、ガラスキャップのサイズが２．０×２．０ｍｍ、封着ガラスの幅が２５０μｍ、グランド線の幅が６００μｍの場合における切欠部の面積と封止歩留りの関係のグラフを示す。
【００７３】
図４に示されるグラフは、素子を板厚０．２ｍｍのリードフレーム（材料Ｃｕ）に導電性接着剤（１５０℃キュア）でダイボンドしたあとの結果である。また配線材料としてはＲｕを用いている。
【００７４】
図４に示されるグラフの横軸におけるガラスの占有比率とは、基板上に塗布されている封着ガラスの面積（ガラスキャップとの接合面積）のうち、封着ガラスと基板が直接接触している面積の割合を示している。
【００７５】
すなわち切欠部の面積が大きくなればその割合も大きくなる。そしてグラフの縦軸は封止歩留りをあらわしている。
【００７６】
前述の従来技術における図２８に示される切欠部がない場合のガラス占有率は６０％であり、歩留りは５０％という結果が得られた。
【００７７】
この図２８に示される従来技術の場合、気密もれは、ガラス基板が１５０℃でリードフレームに固定されたあと室温に戻り、この線膨張係数の差により素子に応力がかかり、封着ガラス部分から剥離するため発生するものである。
【００７８】
次に、図５に示される封止構造により検証を行った。図５は、幅方向２５０μｍ（図５のｂ方向）、長さ方向４００μｍ（図５のａ方向）の切欠部５０１を有する封止構造を示す概略図である。
【００７９】
図５に示される封止構造では、前述のガラスの占有比率が７０％となった。そして、図５に示される封止構造では、図４に示されるように封止歩留りは、試験条件として評価数１００のうちの１００％に向上することができた。
【００８０】
以上結果を鑑みて、接合エリアのうち封着ガラスがガラス基板と直接接している割合は７０％以上必要であると考えられる。
【００８１】
言い換えれば配線と封着ガラスが接触している面積比率を４０％から３０％に下げた場合、十分な封止性を実現できたといえる。
【００８２】
さらに、図６に、封着ガラスとガラス基板とが直接接触している面積（ガラスの占有比率）と強度の関係を確認した実験結果のグラフを示す。
【００８３】
このグラフからわかるように、ガラス基板と封着ガラスの接合強度が配線と封着ガラスの接合強度の約２．５倍あり、線膨張に起因した素子にかかる力Ｐ１に対して封着ガラスとガラス基板の強度Ｐ２が勝ったためである。
【００８４】
ここで、上記実施形態では、リードフレーム（材料Ｃｕ）とガラス基板とで実施形態を説明している。しかし、上述のＰ１とＰ２はそれぞれ以下のような関係があるため、本実施形態で上げた材料、各ディメンジョンに限定するものではなく、使用する材料、各ディメンジョンによって、Ｐ１＜Ｐ２とできる適切な切り欠き量を設定すれば、同様の効果を得ることができることは言うまでも無い。
【００８５】
以下に挙げている式は厳密なものではなく、温度差によって応力が発生するということを概念的に示したものである。
【００８６】
また、以下の式のΔｔであるが、ここで例に挙げているリードフレームにダイボンドした後に常温に戻したときの温度差に限定するものではなく、その他の例としてダイボンドした後の素子を高温にさらしたときに逆に発生する応力にも同様の式が適用できる。
【００８７】
Ｐ１∝（β１−β２）×Δｔ×α・・・式１
β１：材料１の線膨張係数（上述の例ではＣｕ）、β２：材料２の線膨張係数（上述の例ではガラス基板）、
Δｔ：熱履歴によりかかる温度差、α：各材料の剛性で変わる定数（剛性が上がればαは小さくなる）
【００８８】
Ｐ２∝（Ａ１×Ｓ１）＋（Ａ２×Ｓ２）・・・式２
Ａ１：封着ガラスと配線の単位面積あたりの接合力
Ｓ１：封着ガラスと配線の接着面積
Ａ２：封着ガラスと材料２（上述の例ではガラス基板）の単位面積あたりの接合力
Ｓ２：封着ガラスと材料２（上述の例ではガラス基板）の接着面積
また熱応力に起因しない外力Ｐ３が素子に加えられた場合、
Ｐ１＋Ｐ３＜Ｐ２
となるような切り欠きを設定すれば同様の効果を得られることは言うまでも無い。
【００８９】
以上のように、本発明に係る封止構造の第２の実施形態によれば、被封止対象の特性の低下を軽減しつつ、ガラスキャップなどの封止手段と基板との間の接合力を向上させることができる。
【００９０】
（封止構造の第３の実施形態）
次に、本発明に係る封止構造の第３の実施形態について説明する。本発明に係る封止構造の第３の実施形態の構造は、前述の第２の実施形態の構造と略同様である。
【００９１】
本発明に係る封止構造の第３の実施形態が前述の本発明に係る封止構造の第２の実施形態と異なる点は、切欠部の幅である。
【００９２】
前述の第２の実施形態の説明では、切欠部の幅について特に限定はしなかった。
【００９３】
しかし、切欠部の幅は封着ガラスの幅と同程度であるのが望ましいが、必要な強度が得られるなら図７のように封着ガラスの幅よりも狭くとも良い。図７は、本発明に係る封止構造の第３の実施形態の概略図である。
【００９４】
ただし、図７に示される図では、封着ガラスの部分は省略している。
【００９５】
図７に示される構造では、基板７０１上に信号線７０２、グランド線７０４が形成されている。
【００９６】
そして、グランド線７０４には、ガラス封着部が形成される部分に切欠部７０５が形成されている。そして、切欠部７０５の幅ｌは、封着ガラスの幅Ｌよりも狭くなっている。
【００９７】
このように、本実施形態の封止構造では、切欠部７０５の幅が封着ガラスの部分の幅よりも狭いが、それでも封止手段とガラス基板７０１とが直接接する面積を増加させることができるため、前述の第２の実施形態と同様に、被封止対象の特性を低下させることなく、基板と封止手段との間の接合力を向上させることができる。また、封止手段より切欠部７０５が覆われるので、切欠部７０５のエッジからグランド線７０４が剥離するのを防止できる効果もある。
【００９８】
（封止構造の第４の実施形態及び第５の実施形態）
次に、本発明に係る封止構造の第４の実施形態及び第５の実施形態について図８及び図９を参照して説明する。
【００９９】
本発明に係る封止構造の第４の実施形態及び第５の実施形態の構造は、前述の本発明に係る封止構造の第２の実施形態の構造と略同様であるが、切欠部の形状が異なる。
【０１００】
すなわち、切欠部は、抵抗値など金属配線の性能や素子全体の性能として十分なものが得られるなら、図８や図９のように封着ガラスの幅以上、又は、封着ガラスの幅より十分に大きく取っても良い。図８は、本発明に係る封止構造の第４の実施形態の概略図であり、図９は、本発明に係る封止構造の第５の実施形態の概略図である。
【０１０１】
図８に示されるように、切欠部８０１の幅は、封着ガラス８０２の幅よりも十分に大きく形成されている。
【０１０２】
また、図９に示されるように、信号線９０３は、基板の縁まで切欠部９０１により切欠き状態が続いている。したがって、切欠部９０１は、封着ガラス９０２の幅よりも十分に大きな幅となっている。
【０１０３】
このように、本発明に係る封止構造の第４の実施形態及び第５の実施形態の封止構造では、切欠部８０１、９０１の幅が封着ガラス８０２、９０２の幅以上となっているため、本発明に係る第１の実施形態のように封止手段の位置決めを厳密に制御する必要がなくなり、その結果生産性を高め、かつ基板と封止手段との間の接合力を向上させることができる。
【０１０４】
（封止構造の第６の実施形態）
次に、本発明に係る封止構造の第６の実施形態について説明する。本発明に係る封止構造の第６の実施形態は、グランド線が複数存在する場合の封止構造である。
【０１０５】
すなわち、配線として１つの配線がある場合のみならず、高周波信号のグランド線、ＤＣ信号及び低周波信号のグランド線の配線が任意に組み合わされて封止構造に形成されるとしても良い。この配線を複数使用した、本発明に係る封止構造の第６の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本発明に係る封止構造の第６の実施形態の概略図である。
【０１０６】
なお、本実施形態の構造は、前述の第２の実施形態の封止構造の構造と略同様であり、図１０に示される封止構造に対しては、切欠部の形態として、前述の本発明に係る封止構造の第２の実施形態乃至第５の実施形態の切欠部の形態を用いることができる。
【０１０７】
図１０に示される封止構造のように、本実施形態では、高周波信号グランド線１００５、ＤＣ信号もしくは低周波信号グランド線１００４を別々に持つなど、配線数は任意である。
【０１０８】
図１０に示される封止構造では、基板１００１上に、信号線１００２、低周波信号グランド線１００４、高周波信号グランド線１００５が形成されている。
【０１０９】
そして、封着ガラス１００３に覆われる低周波信号グランド線１００４の部分に切欠部１００６が形成されている。
【０１１０】
もちろん、切欠部は、低周波信号グランド線１００４のみならず、高周波信号グランド線１００５の部分にも切欠部を設けるとしても良い。
【０１１１】
また、配線として直流電流を信号として流す配線を備え、この配線に切欠部を形成するとしても良い。
【０１１２】
図１０に示されるように、配線が複数ある場合であっても、前述の第１の実施形態乃至第５の実施形態のように、その配線の少なくともいずれか１つの配線に切欠部を設けることにより、封止構造の接合強度を向上させることができ、前述の第１の実施形態乃至第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
（封止構造の第７の実施形態）
次に、本発明に係る封止構造の第７の実施形態について説明する。前述の本発明に係る封止構造の第１の実施形態乃至第６の実施形態では、切欠部の形状は一端が開口された四角形であったが、切欠部の形状はそれだけに限定されるものではない。すなわち、開口部は必ずしも必要ではないし四角形である必要もない。例えば、図１１に示されるように、配線１１０２上に円形（楕円であっても良い）の切欠部１１０１が多数個並べられていたり、図１２に示されるように、配線１２０２上に大きな楕円（円を含む）の切欠部１２０１であっても同様の効果が得られる。また、開口部のない四角形その他多角形であってもよい。ここで、図１１及び図１２は、本発明に係る封止構造の第７の実施形態の概略図である。
【０１１４】
すなわち、本発明に係る封止構造の第７の実施形態は、前述の本発明に係る封止構造の第１の実施形態乃至第６の実施形態の構造において、切欠部の形状を変形したものである。
【０１１５】
ただし図１１の切欠部１１０１、図１２の切欠部１２０１に示されるように、それらの幅は切り欠きの幅（封着ガラスの幅方向に対し水平方向）の長さが封着ガラスの幅ｌと同程度であることが望ましい。
【０１１６】
もちろん、本発明に係る封止構造において使用される切欠部の形状としては、四角形や図１１及び図１２に示されるような形状に限定するものではなく、その他の形状を用いても良い。
【０１１７】
（切欠部の大きさの制限について）
なお、上記各実施形態の封止構造において、切欠部の大きさを以下のように制限することが好ましい。
【０１１８】
１．配線がＤＣ信号用配線、もしくは低周波用配線の場合
抵抗値などの所望の特性が得られる最低限の残し幅であれば良く、強度の点から言えば残し幅が少ないほど強度が得られるのは言うまでも無い。
【０１１９】
２．配線がコプレナウエーブガイドの高周波信号グランド線である場合
前述の、本発明に係る封止構造の各実施形態において、配線がコプレナウエーブガイドの高周波信号グランド線の場合であっても良い。すなわち、切欠部が形成される配線がコプレナ構造の配線である場合であっても良い。
【０１２０】
この場合、以上述べた接合強度に関する条件を満たした上で、切欠部の大きさを最小限にするのが高周波信号特性の観点から望ましいと考えられる。
【０１２１】
これは前述の通り、コプレナ構造において、グランド線に切り欠きを設けることは高周波信号特性にとって少なからず悪影響を及ぼすことが考えられるからである。
【０１２２】
この影響をシミュレーションした結果を図１３のグラフに示す。図１３は、コプレナ構造において、グランド線に切り欠きを設けた際の高周波信号特性の影響を示すグラフである。
【０１２３】
図１３に示されるグラフの縦軸は、切欠部の無いモデルのインサーションロスを１として、切欠部によるインサーションロスの変化を相対値で表している。また横軸は、切欠部の残し幅を表している。
【０１２４】
また、このシミュレーションに使用したモデルの封止構造について図１４に示す。図１４は、図１３に示されるグラフを算出する際のシミュレートモデルの封止構造を示す概略図である。
【０１２５】
図１４に示されるように、この封止構造は、ガラス基板１４０１上に形成されたグランド線１４０２と、信号線１４０３とを備える。そして、グランド線１４０２には、切欠部１４０４が形成されている。
【０１２６】
このように、図１３に示されるグラフでは、図１４に示されるコプレナウエイブガイドをモデルとしてシミュレートしている。
【０１２７】
また、図１４に示される封止構造では、２ｍｍ×３ｍｍのガラス基板上１４０１上に、厚さ２μｍ幅３００μｍのＡｕの信号線１４０３を長手方向に配置した。
【０１２８】
信号線１４０３の両側には、厚さ０．５μｍ幅Ｌが４００μｍのＲｕで高周波信号のグランド線１４０２を配置し、信号線−グランド線間距離は５０μｍとした。
【０１２９】
また、図１４に示されるように、切欠部１４０４の位置は、信号線の反対側に設け、入力、出力側共に対称形となるように設けた。
【０１３０】
この図１４に示されるモデルにおいて、グランド線の一部を切り取ることで変化するインサーションロスをシミュレートした。
【０１３１】
図１３に示されるグラフから読み取れるように、切欠部が大きくなる（グラフの左方向）につれて、インサーションロスが急激に悪化する。
【０１３２】
これより、高周波信号グランド線を切り欠いた後の残し幅は、前述のモデルでは、１５０μｍ以上あれば高周波信号特性に影響がないことがわかる。また、求められる性能に応じて、グランド線の残し幅は任意に選んでもよい。
【０１３３】
（封止構造の配線について）
上記各実施形態では、切欠部を設けた配線を、例えば高周波信号のグランド線としたが、この切欠部が設けられる配線は、信号線やＤＣ信号もしくは低周波信号のグランド線であっても良い。また、静電アクチュエータのグランド線にこの構造を用いた場合、静電引力を発生させる電極面積を減らすことなく接合強度をあげることができる。
【０１３４】
（開閉器の実施形態）
次に、本発明の封止構造を開閉器に適用した場合について説明する。図１５は、本発明に係る開閉器としての静電リレーの一実施形態の分解斜視図である。
【０１３５】
図１５に示される静電リレーは、ガラス基板１５０１に信号線１５０２ａ、１５０２ｂ、固定接点１５０９、固定電極１５０４が形成されている。
【０１３６】
シリコン板１５０５には可動電極１５０７と絶縁膜を介して可動接点１５０８が形成されている。
【０１３７】
またガラスキャップ１５０６は封着ガラス１５１０を介してガラス基板１５０１に固定される。
【０１３８】
可動電極１５０７と固定電極１５０４の間に電圧をかけることで可動電極１５０７を固定電極１５０４に引き寄せて、可動接点１５０８を固定接点１５０９と接触させることで信号線１５０２ａと信号線１５０２ｂを電気接続する。
【０１３９】
また、固定電極１５０４を高周波信号グランド線と共用することでコプレナウエーブガイドを形成している。
【０１４０】
もちろん、高周波信号グランド線と固定電極は必ずしも共用する必要は無く、固定電極とは別に高周波信号グランド線を設けても良い。
【０１４１】
そして、図１５に示されるように、本実施形態の開閉器（静電リレー）では、固定電極１５０４に、切欠部１５０３が設けられている。
【０１４２】
この切欠部１５０３は、前述の封止構造の第１の実施形態乃至第７の実施形態に用いられた切欠部と同様の機能を果たす。
【０１４３】
したがって、図１５に示される静電リレーにおいては、前述の封止構造の効果を得ることができ、ガラス基板１５０１とガラスキャップ１５０６との間の接合力を向上させつつ、可動電極と固定電極間に発生する静電引力の低下を軽減できる。また、前記線幅の条件を満たしていれば高周波信号特性を落とすことも無い。
【０１４４】
ただし、本発明に係る封止構造は、上述のような静電リレーに限定して適用されるものではなく、その他にも電磁リレー等にも同様に適用することができる。
【０１４５】
このように、上記実施形態では、本発明に係る封止構造を用いて気密部分を形成し、この気密部分の内部を利用して開閉器を形成した。
【０１４６】
しかし、本発明に係る封止構造により気密部分が形成された場合には、上述のように開閉器の可動機構以外にも、任意の可動機構を内部に設置することができることは明らかである。
【０１４７】
また、本発明に係る封止構造が適用される開閉器はマイクロリレーであっても良いし、また、本発明に係る封止構造が適用されるスイッチなどの開閉器も考えることができる。
【０１４８】
また、開閉器に応用したケースについても実施形態として説明した。その他の高周波信号デバイスの例としてコプレナ構造をとるバンドパスフィルタ、レゾネータ、そしてこれら素子との構成回路などが挙げられる。
【０１４９】
また、高周波信号デバイス以外の素子の信号線などの配線に適用した場合も、同様に接合強度向上の効果を得られることは言うまでも無い。
【０１５０】
本発明に係る封止構造では、基板の材料としてはガラス以外にも、セラミック、シリコン、酸化ケイ素及び酸化アルミニウム等を用いることができる。
【０１５１】
（本発明に係る封止構造の封止工程）
次に、本発明に係る封止構造における封止工程について図１６から図２１を参照して説明する。図１６から図２１は、本発明に係る封止構造における封止工程の一実施形態を示す工程図である。
【０１５２】
ガラスキャップ１６０１とガラス基板１６０５を接合する技術として、ウエハレベルパッケージ技術を用いた例で示す。
【０１５３】
ウエハレベルパッケージとは個片分割する前に実装する技術である。図１６にはキャップ用ガラス基板（ガラスキャップ）１６０１の概略図が示されている。
【０１５４】
これはウエハのうちの１チップ分を拡大したものである。ガラスキャップ１６０１に封着ガラス１６０３とキャビティ１６０２をパターニング工程などを用いて形成する（図１７）。
【０１５５】
キャビティ１６０２は接合時にガラスキャップと素子があたらないように、キャビティ１６０２の深さは封止される構造体の高さ以上必要である。
【０１５６】
また、図１６、図１７で示されたものはチップ個片であり、実際の工程においては数インチのガラス基板に数百個以上の数がアレー状に配列されている。
【０１５７】
次に、ガラスキャップ１６０１と、金属配線１６０４などの構造体が搭載されたガラス基板１６０５とをアライメントして位置決めし（図１８）、その後、これらを熱圧着によって接合する。
【０１５８】
図１９は接合後の基板の断面を示す。図１９では、封着ガラス１６０３によってキャビティ１６０２が作製されたガラスキャップ１６０１とガラス基板１６０５が接合されている。
【０１５９】
次に接合されたデバイス基板を個片に分割する。封止された空間内にあるデバイスの駆動・制御の必要性から、封止された空間の内外を結ぶ配線を引き出すためのボンディングパッドが必要となる。
【０１６０】
そのため通常のＩＣとは異なった分割方法を必要とする。図２０において、切断ライン２００１に沿って切断が行うことで電極パッドを露出するとともにチップを分割する。
【０１６１】
電極パッドが露出した状態の基板を図２１に示す。このように切断することにより、デバイス側基板に作製された電極パッドを露出させることができる。
【０１６２】
上述の説明では、ウエハレベルパッケージの例で示したが、素子ごとに封止する工法を用いても、本発明にある効果が出ることは言うまでも無い。
【０１６３】
（パッケージへの適用）
前述の本発明に係る封止構造の第１の実施形態乃至第７の実施形態はガラスキャップを具備する半導体素子についての説明であったが、同様な構造はセラミックパッケージなどパッケージにおいても実現可能である。
【０１６４】
そこで、本発明に係る封止構造を、セラミックパッケージなどパッケージにおいて適用した場合について説明する。
【０１６５】
図２２は、本発明に係る封止構造を用いたセラミックパッケージに実装された半導体素子の一実施形態の側面図である。この図２２に示されるセラミックパッケージは、本発明に係るパッケージの一実施形態となる。セラミックパッケージ２２０１に半導体素子２２０２がダイボンディングされている。
【０１６６】
そしてパッケージパターンと半導体素子２２０２はワイヤボンディングによって電気的接合が確立されている。パッケージの段差のところではサイドスルーホールによって導通が得られている。
【０１６７】
そしてパッケージに封着ガラス２２０３をディスペンス塗布などで形成した後、キャップ２２０４を熱圧着接合する。
【０１６８】
この熱圧着接合の場合の工程は、図１６から図２１に示される工程と同じである。また、図２３は、図２２に示されるセラミックパッケージの上面図である。ただし、図２３では、キャップ２２０４は省略している。
【０１６９】
前述の第１の実施形態乃至第７の実施形態と同様に、本実施形態では、配線２３０２に切欠部２３０１を設けることにより、前述の第１の実施形態乃至第７の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７０】
また、本実施形態では、パッケージの材料をセラミックで説明したが、セラミック、シリコン、ガラス、酸化ケイ素、酸化アルミニウムなどをパッケージ材料としても同様の効果が得られることは言うまでも無い。
【０１７１】
さらに、上述の第１の実施形態乃至第７の実施形態及びパッケージに適用した実施形態において、配線として金属配線を用いる場合、金属配線に用いられる材料としては、銀、銅、パラジウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、ルテニウム、タングステン、モリブデン、チタン、クロムを用いれば、封着ガラスとの接合性に優れるため、切り欠き量を上述のレベルに少なくすることができる。
【０１７２】
特にロジウム、ルテニウム、タングステン、モリブデンは融点が高いため、封着の熱履歴で溶融する可能性がきわめて低く、気密封止された空間内を汚染することが無い。
【０１７３】
（種々の装置への適用）
次に、上記封止構造の実施形態を種々の装置に適用した場合について説明する。
【０１７４】
（計測装置への適用）
上記封止構造の実施形態を用いた開閉器としての静電リレーを計測装置に適用した場合について説明する。本発明に係る計測装置には、例えばＩＣテスタなどの半導体製造装置が含まれる。
【０１７５】
ここで、本発明に係る開閉器としての静電リレーの一実施形態を用いた計測装置の内部構成について図２４を参照して説明する。図２４は、本発明に係る開閉器としての静電リレーの一実施形態を用いた計測装置の内部構成のブロック図である。
【０１７６】
図２４に示される計測装置２４０１は、静電リレー２４０３が、内部回路２４０２から測定対象物（図示せず）にいたる各信号線との途中に接続されており、各静電リレー２４０３をオンオフすることにより測定対象を切り替えることができる。
【０１７７】
前述のように、上記封止構造の実施形態を用いた開閉器としての静電リレーにおいては、被封止対象の特性の劣化を軽減しつつ、接合強度の向上を図ることができるため、その特性を向上させることができる。
【０１７８】
したがって、上記封止構造の実施形態を用いた静電リレーを計測装置に使用した場合は、これら上記封止構造の実施形態を用いた静電リレーの特性の向上に応じて計測装置自体の特性も向上させることができる。
【０１７９】
（無線機への適用）
上記封止構造の実施形態を用いた開閉器としての静電リレーを無線機に適用した場合について説明する。
【０１８０】
このような無線機として、例えば携帯電話やＰＤＡを挙げることができる。
【０１８１】
ここで、本発明に係る開閉器としての静電リレーの一実施形態を用いた無線機の内部構成について図２５を参照して説明する。図２５は、前述の本発明に係る開閉器としての静電リレーの一実施形態を用いた無線機の内部構成のブロック図である。
【０１８２】
この無線機２５０１では、静電リレー２５０３が、内部回路２５０２とアンテナ２５０４との間に接続されており、静電リレー２５０４をオンオフすることによって、内部回路２５０２がアンテナ２５０４を通じて送受信可能な状態と、送受信できない状態とを切り替えられる。
【０１８３】
前述のように、上記封止構造の実施形態を用いた静電リレーにおいては、封止対象の特性の劣化を軽減しつつ、接合強度の向上を図ることができるため、その特性を向上させることができる。
【０１８４】
したがって、上記封止構造の実施形態を用いた静電リレーを無線機に使用した場合は、これら上記封止構造の実施形態を用いた静電リレーの特性の向上に応じて無線機自体の特性も向上させることができる。
【０１８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、基板上の配線において切欠部を設けているため、被封止対象の特性の劣化を軽減しつつ、封止手段と基板との接合強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る封止構造の第１の実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示される封止構造の上面概略図である。
【図３】本発明に係る封止構造の第２の実施形態が適用される、高周波信号素子の上部概略図である。
【図４】基板のガラスサイズが３．０×２．０ｍｍ、ガラスキャップのサイズが２．０×２．０ｍｍ、封着ガラスの幅が２５０μｍ、グランド線の幅が６００μｍの場合における切欠部の面積と封止歩留りの関係のグラフである。
【図５】幅方向２５０μｍ（図５のｂ方向）、長さ方向４００μｍ（図５のａ方向）の切欠部５０１を有する封止構造を示す概略図である。
【図６】封着ガラスとガラス基板とが接触している面積（ガラスの占有比率）と強度の関係を確認した実験結果のグラフである。
【図７】本発明に係る封止構造の第３の実施形態の概略図である。
【図８】本発明に係る封止構造の第４の実施形態の概略図である。
【図９】本発明に係る封止構造の第５の実施形態の概略図である。
【図１０】本発明に係る封止構造の第６の実施形態の概略図である。
【図１１】本発明に係る封止構造の第７の実施形態の概略図である。
【図１２】本発明に係る封止構造の第７の実施形態の概略図である。
【図１３】コプレナ構造において、グランド線に切り欠きを設けた際の高周波信号特性の影響を示すグラフである。
【図１４】図１３に示されるグラフを算出する際のシミュレートモデルの封止構造を示す概略図である。
【図１５】本発明に係る開閉器としての静電リレーの一実施形態の分解斜視図である。
【図１６】本発明に係る封止構造における封止工程の一実施形態を示す工程図である。
【図１７】本発明に係る封止構造における封止工程の一実施形態を示す工程図である。
【図１８】本発明に係る封止構造における封止工程の一実施形態を示す工程図である。
【図１９】本発明に係る封止構造における封止工程の一実施形態を示す工程図である。
【図２０】本発明に係る封止構造における封止工程の一実施形態を示す工程図である。
【図２１】本発明に係る封止構造における封止工程の一実施形態を示す工程図である。
【図２２】本発明に係る封止構造を用いたセラミックパッケージに実装された半導体素子の一実施形態の側面図である。
【図２３】図２２に示されるセラミックパッケージの上面図である。
【図２４】本発明に係る開閉器のうちの静電リレーの一実施形態を用いた計測装置の内部構成のブロック図である。
【図２５】本発明に係る開閉器のうちの静電リレーの一実施形態を用いた無線機の内部構成のブロック図である。
【図２６】リードフレームに実装された素子の側面図である。
【図２７】図２６のＡ方向を手前とした上面図である。
【図２８】高周波信号を扱う素子の上部概略図である。
【図２９】封着ガラスと基板との間の接合強度を向上させるための従来の素子の一例を示す概略図である。
【図３０】封着ガラスと基板との間の接合強度を向上させるための従来の素子の一例を示す概略図である。
【図３１】配線の幅を狭くした場合の、従来の素子の一例の概略図である。
【図３２】グランド配線幅を細くした場合の電気力線図である。
【図３３】グランド配線が十分太く、グランド面積が十分敷設されている場合の電気力線図である。
【符号の説明】
１０１  基板
１０２  配線
１０３  接合手段
１０４  切欠部
１０５  封止手段
１０６  キャビティ
１０７  部分
３０１  ガラス基板
３０２  信号線
３０３  封着ガラス
３０４  グランド線
３０５  切欠部
５０１  切欠部
７０１  ガラス基板
７０１  基板
７０２  信号線
７０４  グランド線
７０５  切欠部
８０１  切欠部
８０２  封着ガラス
９０１  切欠部
９０２  封着ガラス
９０３  信号線
１００１  基板
１００２  信号線
１００３  封着ガラス
１００４  低周波信号グランド線
１００５  高周波信号グランド線
１００６  切欠部
１１０１  切欠部
１１０２  配線
１２０１  切欠部
１２０２  配線
１４０１  ガラス基板
１４０２  グランド線
１４０３  信号線
１４０４  切欠部
１５０１  ガラス基板
１５０２ａ  信号線
１５０３  切欠部
１５０４  固定電極
１５０５  シリコン板
１５０６  ガラスキャップ
１５０７  可動電極
１５０８  可動接点
１５０９  固定接点
１５１０  封着ガラス
１６０１  ガラスキャップ
１６０２  キャビティ
１６０３  封着ガラス
１６０４  金属配線
１６０５  ガラス基板
２００１  切断ライン
２２０１  セラミックパッケージ
２２０２  半導体素子
２２０３  封着ガラス
２２０４  キャップ
２３０１  切欠部
２３０２  配線
２４０１  計測装置
２４０２  内部回路
２４０３  静電リレー
２５０１  無線機
２５０２  内部回路
２５０３  静電リレー
２５０４  アンテナ
２６０１  ガラス基板
２６０２  封着ガラス
２６０３  ガラスキャップ
２６０４  リードフレーム
２６０５  金属配線
２６０６  接着剤
２８０１  基板
２８０２  信号線
２８０３  封着ガラス
２８０５  グランド線
２９０１  配線
３００１  基板
３００２  封着ガラス
３００５  信号線
３１０１  ガラス基板
３１０２  封着ガラス
３１０４  グランド線
３１０５  信号線
３２０１  グランド線
３２０２  信号線
３３０１  グランド線
３３０２  信号線
【図１】
0003671907.tif 000002
【図２】
0003671907.tif 000003
【図３】
0003671907.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003671907.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0003671907.tif 000031
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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