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技術 複合トランスモジュール

出願人 イサハヤ電子株式会社
発明者 蒲池晴希松岡宏則
出願日 2015年10月14日 (5年8ヶ月経過) 出願番号 2015-203039
公開日 2017年4月20日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2017-076693
状態 特許登録済
技術分野 一般用変成器のコイル 変成器又はリアクトル一般
主要キーワード 柱状コア コア穴 二次モールド 一次モールド 複数巻 次側コア 樹脂モールドコイル 一次回路
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

トランスを組み込んだ複合トランスモジュール回路全体トランスファーモールドしつつコア材モールド樹脂による応力の影響を受けないようにし、複合トランスモジュールの厚みを薄くすること及び一次モールド二次モールドを組み重ねた後にそれらがずれないようにする。

解決手段

一次回路搭載部を厚く一次側空心インダクターを薄くモールドし一次側コア穴を形成した一次側モールド体4と一次側リード部5とを有する一次モールド2、二次回路搭載部を厚く二次側空心インダクターを薄くモールドし二次側コア穴を形成した二次側モールド体9と二次側リード部10と放熱フィン14とを有する二次モールド3とを備える。一次モールド2及び二次モールド3の薄肉部同士を組み重ねて接合固定した後、一次側コア穴及び二次側コア穴にコア材の柱状部を貫通させコア材15を固定した。

概要

背景

従来、トランスファーモールド製品内部にトランスを内蔵する場合、強度の弱いコア材モールド樹脂応力の影響を受けてヒビ割れが生じ易く、大きなサイズのコアモールドしにくいという問題があった。
また、モールドしたトランスと周辺回路部品とを組み合わせて回路モジュール化した場合、厚みを薄くするのが困難であった。

コア材をモールドしないトランスとして、特許文献1(特開平8−273944号公報)には、コア穴を中心とする螺旋形の形状をした導体パターンが形成されている基板を積層した積層モールドコイルにコアが装着された平面型トランスが記載されている(特に図1〜3、段落0008及び0010を参照)。
また、特許文献2(特開平6−204053号公報)には、1次側2次側を予め各々独立した複数巻空芯のコイルを作り、各々のコイルを樹脂モールドし、それらの樹脂モールドコイルを組み重ねたモールドトランスが記載されている(特に図3〜5、段落0003、0007及び0008を参照)。

ところが、特許文献1の平面型トランスは一次巻線二次巻線等を合わせてモールドし実装基板に装着するため、バリエーションを持たせることができず回路モジュールとしてはトランス実装の手間がかかる上に厚くなってしまうという問題や、トランス周辺回路部分まではトランスファーモールドしにくいといった問題があった。
また、特許文献2のモールドトランスは2つの樹脂モールドコイルを組み重ねるだけであるため樹脂モールドコイルがずれて相対位置が変わってしまうという問題、表面実装タイプであるため回路モジュールとしてはトランス実装の手間がかかる上に厚くなってしまうという問題、トランス周辺回路部分まではトランスファーモールドしにくいといった問題があった。

概要

トランスを組み込んだ複合トランスモジュール回路全体をトランスファーモールドしつつコア材がモールド樹脂による応力の影響を受けないようにし、複合トランスモジュールの厚みを薄くすること及び一次モールド二次モールドを組み重ねた後にそれらがずれないようにする。一次回路搭載部を厚く一次側空心インダクターを薄くモールドし一次側コア穴を形成した一次側モールド体4と一次側リード部5とを有する一次モールド2、二次回路搭載部を厚く二次側空心インダクターを薄くモールドし二次側コア穴を形成した二次側モールド体9と二次側リード部10と放熱フィン14とを有する二次モールド3とを備える。一次モールド2及び二次モールド3の薄肉部同士を組み重ねて接合固定した後、一次側コア穴及び二次側コア穴にコア材の柱状部を貫通させコア材15を固定した。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

一次回路を搭載した一次回路搭載部及び一次側空心インダクターと、二次回路を搭載した二次回路搭載部及び二次側空心インダクターを有し、前記一次回路搭載部及び前記二次回路搭載部は、それぞれ前記一次側空心インダクター及び前記二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されており、前記一次回路搭載部と前記一次側空心インダクターは前記一次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて一次モールドを形成し、前記二次回路搭載部と前記二次側空心インダクターは前記二次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて二次モールドを形成しており、前記一次モールドと前記二次モールドを積み重ね積層体の前記一次側空心部と前記二次側空心部の中心付近をコア材の柱状部が貫通していることを特徴とする複合トランスモジュール

請求項2

前記一次モールドと前記二次モールドの接合面に、互いに嵌合する凹部及び凸部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の複合トランスモジュール。

請求項3

少なくとも前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が、それぞれ他の部分より薄い薄肉部となっており、少なくとも該薄肉部の前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が前記接合面となっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の複合トランスモジュール。

技術分野

0001

本発明は、トランスとその周辺部品を組み合わせた複合トランスモジュールに関するものである。

背景技術

0002

従来、トランスファーモールド製品内部にトランスを内蔵する場合、強度の弱いコア材モールド樹脂応力の影響を受けてヒビ割れが生じ易く、大きなサイズのコアモールドしにくいという問題があった。
また、モールドしたトランスと周辺回路部品とを組み合わせて回路モジュール化した場合、厚みを薄くするのが困難であった。

0003

コア材をモールドしないトランスとして、特許文献1(特開平8−273944号公報)には、コア穴を中心とする螺旋形の形状をした導体パターンが形成されている基板を積層した積層モールドコイルにコアが装着された平面型トランスが記載されている(特に図1〜3、段落0008及び0010を参照)。
また、特許文献2(特開平6−204053号公報)には、1次側2次側を予め各々独立した複数巻空芯のコイルを作り、各々のコイルを樹脂モールドし、それらの樹脂モールドコイルを組み重ねたモールドトランスが記載されている(特に図3〜5、段落0003、0007及び0008を参照)。

0004

ところが、特許文献1の平面型トランスは一次巻線二次巻線等を合わせてモールドし実装基板に装着するため、バリエーションを持たせることができず回路モジュールとしてはトランス実装の手間がかかる上に厚くなってしまうという問題や、トランス周辺回路部分まではトランスファーモールドしにくいといった問題があった。
また、特許文献2のモールドトランスは2つの樹脂モールドコイルを組み重ねるだけであるため樹脂モールドコイルがずれて相対位置が変わってしまうという問題、表面実装タイプであるため回路モジュールとしてはトランス実装の手間がかかる上に厚くなってしまうという問題、トランス周辺回路部分まではトランスファーモールドしにくいといった問題があった。

先行技術

0005

特開平8−273944号公報
特開平6−204053号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、このような問題点を解決し、トランスを組み込んだ回路モジュールの回路全体を効率良くトランスファーモールドできるようにするとともに、回路モジュールを薄くすることを第一の課題としてなされたものである。
また、本発明は、2つのモールドコイルを組み重ねた後にそれらがずれないようにすることを第二の課題としてなされたものである。

課題を解決するための手段

0007

請求項1に係る発明は、一次回路を搭載した一次回路搭載部及び一次側空心インダクターと、二次回路を搭載した二次回路搭載部及び二次側空心インダクターを有し、前記一次回路搭載部及び前記二次回路搭載部は、それぞれ前記一次側空心インダクター及び前記二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されており、前記一次回路搭載部と前記一次側空心インダクターは前記一次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて一次モールドを形成し、前記二次回路搭載部と前記二次側空心インダクターは前記二次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて二次モールドを形成しており、前記一次モールドと前記二次モールドを積み重ね積層体の前記一次側空心部と前記二次側空心部の中心付近をコア材の柱状部が貫通していることを特徴とする複合トランスモジュールである。

0008

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の複合トランスモジュールにおいて、前記一次モールドと前記二次モールドの接合面に、互いに嵌合する凹部及び凸部が設けられていることを特徴とする。

0009

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の複合トランスモジュールにおいて、少なくとも前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が、それぞれ他の部分より薄い薄肉部となっており、少なくとも該薄肉部の前記一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が前記接合面となっていることを特徴とする。

発明の効果

0010

請求項1に係る発明の複合トランスモジュールによれば、一次回路搭載部と一次側空心インダクターは一次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて一次モールドを形成し、二次回路搭載部と二次側空心インダクターは二次側空心部の中心付近を除き一体的に樹脂モールドされて二次モールドを形成しており、一次モールドと二次モールドを積み重ねた積層体の一次側空心部と二次側空心部の中心付近をコア材の柱状部が貫通しているので、コア材がモールド樹脂の応力の影響を受けることがなく、コア材にヒビや割れが生じにくくなる。
また、コア材はモールドされないので、回路搭載部をモールドするにもかかわらず、モールド樹脂の量を減らすことができる。
さらに、一次回路搭載部及び二次回路搭載部が、それぞれ一次側空心インダクター及び二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されているので、一次モールド及び二次モールドを薄くすることができ、それらを組み重ねた複合トランスモジュールも薄くすることができる。

0011

請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る発明の複合トランスモジュールによる効果に加え、一次モールドと二次モールドの接合面に、互いに嵌合する凹部及び凸部が設けられているので、一次モールドと二次モールドを組み重ねた後にそれらがずれることがない。

0012

請求項3に係る発明によれば、請求項1又は2に係る発明の複合トランスモジュールによる効果に加え、少なくとも一次側空心部の中心付近より先端側及び二次側空心部の中心付近より先端側が、それぞれ他の部分より薄い薄肉部となっており、少なくとも薄肉部の一次側空心部の中心付近より先端側及び前記二次側空心部の中心付近より先端側が接合面となっているので、複合トランスモジュールをより薄くすることができ、トランスファーモールド時におけるモールド樹脂の量をさらに減らすことができる。

図面の簡単な説明

0013

実施例の一次モールド2及び二次モールド3の側面図。
実施例の一次モールド2及び二次モールド3の平面図。
実施例の一次モールド2及び二次モールド3の底面図。
実施例における複合トランスモジュール1の側面図。
実施例における複合トランスモジュール1の平面図。
本発明の回路構成を示すブロック図。
実施例の一次モールド2及び二次モールド3の製造方法の説明図。
変形例(6)における複合トランスモジュールの側面図。

0014

以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。

0015

実施例の複合トランスモジュールは、図1〜3に示すように一次モールド2と二次モールド3を有し、これらを上下に組み重ねた後コア材を固定してなるものである。

0016

一次モールド2は一次回路搭載部と一次側空心インダクターを同一平面上に隣接して配置するとともに、図1〜3に示すように一次回路搭載部を厚く一次側空心インダクターを薄くモールドした一次側モールド体4と、一次回路搭載部と電気的に接続されている一次側リード部5とを有し、図2及び3に示すように薄くモールドされた一次側空心インダクターの一次側空心部の中心付近はモールドされずに一次側コア穴6となっている。
そして、一次側モールド体4の先端部には図2に示すように一次側ほぞ7が形成され、一次側モールド体4の厚い部分(以下「一次側厚肉部」という。)と薄い部分(以下「一次側薄肉部」という。)との境界部にあたる一次側段差面には図3に示すように一次側アリ溝8が形成されている。

0017

二次モールド3は二次回路搭載部と二次側空心インダクターを同一平面上に隣接して配置するとともに、図1〜3に示すように二次回路搭載部を厚く二次側空心インダクターを薄くモールドした二次側モールド体9と、二次回路搭載部と電気的に接続されている二次側リード部10と、放熱フィン14とを有し、図2及び3に示すように薄くモールドされた二次側空心インダクターの二次側空心部の中心付近はモールドされずに二次側コア穴11となっている。
そして、二次側モールド体9の先端部には図2に示すように二次側ほぞ12が形成され、二次側モールド体9の厚い部分(以下「二次側厚肉部」という。)と薄い部分(以下「二次側薄肉部」という。)との境界部にあたる二次側段差面には図2に示すように二次側アリ溝13が形成されている。
なお、放熱フィン14は、二次側モールド体9の側面から突出させたものであり、二次回路搭載部で発生した熱が外部に放出され易くなっているし、外部回路との電気的接続にも使用することができる。

0018

一次モールド2と二次モールド3を上下に組み重ねて複合トランスモジュール1を組み立てるに際しては、図1に示すように一次側ほぞ7及び二次側ほぞ12を、それぞれ二次側アリ溝13及び一次側アリ溝8に合致させた後に滑り込ませて、一次側モールド体4の薄い部分と二次側モールド体9の薄い部分とを接合させる。
その後、中央部に円柱状部を有し、円柱状部の中心軸を含む平面で切った断面がE字状のコア材15を2つ用意して、一次モールド2の一次側コア穴6の上方と二次モールド3の二次側コア穴11の下方に配置し、各々の円柱状部を一次側コア穴6及び二次側コア穴11に貫通させた後に2つのコア材を固定する。

0019

このようにして完成した複合トランスモジュール1の側面図及び平面図を、それぞれ図4及び図5に示すが、一次側薄肉部と二次側薄肉部を合わせた厚み、一次側厚肉部の厚み及び二次側厚肉部の厚みが全て同一となるようにしてあるので、一次側モールド体4と二次側モールド体9を組み重ねた後におけるモールド部の形状は薄い直方体状となる。
また、放熱フィン14は二次側モールド体9の外側で折り曲げてあるが、その下端面は一次側リード部5及び二次側リード部10の下端面とほぼ面一となるようにしてある。
なお、図6は本発明の回路構成を示すブロック図である。

0020

実施例の一次モールド2及び二次モールド3を製造するに際しては、図7に示すように、一枚の金属板打ち抜き、渦巻き状の一次側空心インダクター17、一次回路を搭載するための一次回路搭載部18、一次側リード部5、渦巻き状の二次側空心インダクター20、二次回路を搭載するための二次回路搭載部21、放熱フィン14及び二次側リード部10が保持されるようにした金属フレーム16を用意する。

0021

次に、一次回路搭載部18及び二次回路搭載部21に回路部品を実装した後、一次側空心インダクター17と一次回路搭載部18及び二次側空心インダクター20と二次回路搭載部21に、それぞれ一次側用型枠及び二次側用型枠(図示せず)をセットし、一次側空心部19の中心付近と二次側空心部22の中心付近を除く部分にモールド樹脂を流し込んで一体的にモールドする。
そして、樹脂が固まった後に一次側用型枠及び二次側用型枠を取り除き、それぞれを金属フレーム16から切り離せば一次モールド2及び二次モールド3が得られる。

0022

実施例の変形例を列記する。
(1)実施例においては、一次側空心インダクター17及び二次側空心インダクター20の部分を薄くモールドしたが、一次回路搭載部18及び二次回路搭載部21も搭載する回路部品に応じて薄くできれば、全体を薄くモールドし一次側コア穴6と二次側コア穴11を合致させてコア材の柱状部を貫通させ固定しても良い。
そうした場合、一次回路搭載部18と二次回路搭載部21との位置は自由に設定できるが、一次回路搭載部18を二次回路搭載部21の直上に位置させれば、複合トランスモジュールの長さを短くすることができる。
(2)実施例においては、一次回路搭載部及び二次回路搭載部は、それぞれ一次側空心インダクター及び二次側空心インダクターと同一平面上に隣接して配置したが、一次回路搭載部及び二次回路搭載部は、それぞれ前記一次側空心インダクター及び前記二次側空心インダクターと平面視において重ならない位置に配置されていれば良い。
例えば、一次回路搭載部及び二次回路搭載部を、それぞれ一次側空心インダクター及び二次側空心インダクターの外側で直交するように配置した場合、一次モールド及び二次モールドは断面がL字状となり、これらを組み重ねると断面がコ字状の薄い複合トランスモジュールを得ることができる。
そして、このような形状の複合トランスモジュールはコ字状の凹部や壁面に沿って設置することができる。
(3)実施例においては、一次側モールド体4に一次側ほぞ7及び一次側アリ溝8を形成し、二次側モールド体9に二次側ほぞ12及び二次側アリ溝13を形成し、2つのモールド体を上下方向にスライドさせて接合したが、一次側ほぞ7と二次側アリ溝13のみ又は一次側アリ溝8と二次側ほぞ12のみを形成しても良いし、いずれかの接合面の前後方向又は左右方向に延びるほぞとアリ溝を形成し、2つのモールド体を前後方向又は左右方向にスライドさせて接合するようにしても良く、ほぞとアリ溝に代えて単純な直方体形状の突条溝条としても良い。
また、一次側モールド体4の先端面と二次側段差面との接合部、二次側モールド体9の先端面と一次側段差面との接合部、及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面との接合部において、いずれかの箇所に互いに嵌合する凸部と凹部を設けても良い。
さらに、先端面と段差面との接合部の一方に凸部と凹部又は前後方向に延びる突条と溝条を設けるとともに、その凸部と凹部又は突条と溝条を嵌合させた状態で互いに嵌合可能な凸部と凹部又は突条と溝条を薄肉部同士の接合部に設ければ、少なくとも2つの方向へのずれが防止できるのでより良い。

0023

(4)実施例においては、一次側モールド体4の先端部と二次側段差面、二次側モールド体9の先端部と一次側段差面及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面を接合させたが、一次側モールド体4の先端部と二次側段差面及び二次側モールド体9の先端部と一次側段差面は接合させなくても良い。
また、実施例においては、一次側空心インダクター17及び二次側空心インダクター20の部分を薄くモールドしたが、少なくともコア材の円柱状部が貫通する一次側コア穴6及び二次側コア穴11より先端側が他の部分より薄くモールドされていれば、その下面と上面を接合させることで複合トランスモジュールの厚みを薄くすることができる。
(5)実施例においては、一次側モールド体4の先端部と二次側段差面、二次側モールド体9の先端部と一次側段差面及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面を接合させたが、一次側モールド体4と二次側モールド体9を直交させて、一次側モールド体4の先端側の側面部と二次側段差面及び二次側モールド体9の先端側の側面部と一次側段差面とを接合させても良い。
また、その場合でも変形例(4)と同様に、一次側モールド体4の先端側の側面部と二次側段差面及び二次側モールド体9の先端側の側面部と一次側段差面とを接合させず、一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面だけを接合させても良い。
(6)実施例においては、一次側モールド体4の先端部と二次側段差面、二次側モールド体9の先端部と一次側段差面及び一次側薄肉部の下面と二次側薄肉部の上面を接合させたが、一次側モールド体4の上面と二次側モールド体9の下面を接合させても良い。
特に、一次側モールド体4と二次側モールド体9を図8に示すような配置とし、一次側薄肉部と二次側薄肉部の周囲にコア材を固定させれば、よりコンパクトな複合トランスモジュールとなり、立てて実装すれば実装面積を大幅に減らすことができる。

実施例

0024

(7)実施例においては、断面がE字状のコア材15を2つ用い、各々の円柱状部を一次側コア穴6及び二次側コア穴11に貫通させて固定したが、一次側コア穴6及び二次側コア穴11を繋いだ長さ以上の円柱状部を有するE字状のコア材と、その3つの柱状部にまたがる長さの平板状のコア材を用いても良く、一次側コア穴6及び二次側コア穴11を繋いだ穴の内部に挿入できる1本の柱状コア材や一次側コア穴6及び二次側コア穴11に挿入できる柱状部を有するT字状、L字状又はU字状のコア材を1つ又は2つ用いても良い。
(8)実施例においては、一次モールド2と二次モールド3を1つずつ用いたが、二次モールド3は複数用いても良い。
そうした場合、複数の二次モールド3は一次モールド2の両側に配置しても良いし、片側に配置しても良い。
(9)実施例においては、一次側空心インダクター17及び二次側空心インダクター20を金属板を渦巻き状に打ち抜いて形成したが、別途製作された平面状のコイルを用いても良いし、特許文献2に記載されているような複数巻の空芯コイルを用いても良い。
(10)実施例においては、一枚の金属板を打ち抜き、渦巻き状の一次側空心インダクター17、一次回路を搭載するための一次回路搭載部18、一次側リード部5、渦巻き状の二次側空心インダクター20、二次回路を搭載するための二次回路搭載部21、放熱フィン14及び二次側リード部10が保持されるようにした金属フレーム16を用いたが、樹脂基板に、渦巻き状の一次側空心インダクター部、一次回路搭載部、一次側リード接続部、渦巻き状の二次側空心インダクター部、二次回路搭載部、放熱フィン及び二次側リード接続部の導体パターンをプリントした樹脂フレームを用いても良い。
そうした場合、一次側空心インダクター部、一次回路搭載部、一次側リード接続部、二次側空心インダクター部、二次回路搭載部、二次側リード接続部は、樹脂基板の両側に形成することができるので、集積度と設計自由度を上げることができる。

0025

1複合トランスモジュール2一次モールド3二次モールド
4 一次側モールド体5 一次側リード部 6 一次側コア穴
7 一次側ほぞ8 一次側アリ溝9 二次側モールド体
10 二次側リード部 11 二次側コア穴 12 二次側ほぞ
13 二次側アリ溝 14放熱フィン15コア材
16金属フレーム17 一次側空心インダクター 18一次回路搭載部
19 一次側空心部 20 二次側空心インダクター 21二次回路搭載部
22 二次側空心部

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