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TW202236801A - 切換模組 - Google Patents

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TW202236801A
TW202236801A TW110142868A TW110142868A TW202236801A TW 202236801 A TW202236801 A TW 202236801A TW 110142868 A TW110142868 A TW 110142868A TW 110142868 A TW110142868 A TW 110142868A TW 202236801 A TW202236801 A TW 202236801A
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gan
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TW110142868A
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Inventor
國玉博史
吉田卓矢
Original Assignee
日商京三製作所股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種切換模組，其係即便是簡易且便宜的構成，也可以實現GaN-FET的高速切換。 [解決手段]一種切換模組，包含：安裝在基板上之GaN-FET、透過閘極電阻連接到該GaN-FET的閘極電極之驅動電路、以及給予驅動電壓到該驅動電路之驅動電源；其中，驅動電路具有：並聯連接複數個邏輯IC電路之構成。

Description

切換模組
本發明有關適用於D級放大器等之切換模組，特別是有關一種切換模組，其係包含：安裝在基板上之GaN-FET、透過閘極電阻連接到該GaN-FET的閘極電極之驅動電路、以及把驅動電壓給予到該驅動電路之驅動電源。
高頻電源乃是適用作為超音波振盪或感應電力的產生或者是電漿的產生等的電源，具有經由D級放大器的切換動作，把直流變換成高頻交流之功能。進行這樣的切換動作之D級放大器，係其特徵在於電力效率高，發熱量較少，作為包含有進行其切換動作的功率半導體之模組，使用FET(Field Effect Transistor：場效電晶體)是廣為人知。
作為可以實施這樣的切換動作之FET，習知有接合型FET與MOS型FET，可以高速控制與對閘極電極的訊號輸入相應而流動在源極電極與汲極電極之電極間的電流。在最近幾年，圖求切換動作之更高速化(高頻切換)，使用了GaN(氮化鎵)的GaN-FET元件正越來越多被適用。
作為使用了這樣的GaN-FET之切換模組，例如在專利文獻1，揭示出一種切換電源，其係根據輸入訊號的波形，對發送放大器進行封包追蹤驅動，其中，具備有：輸入訊號輸入到一次側之變壓器、連接到變壓器的二次側之第1乃至第3切換部、具備並聯連接的電阻及電容之加速電路、陽極接地的肖特基二極體、以及閘極連接到電阻且源極連接到肖特基二極體的陰極之電源用FET；第1乃至第3切換部係分別具備：閘極及源極連接到變壓器的二次側之電路內FET、陰極連接到電路內FET的閘極之電路內肖特基二極體、以相反極性來與電路內肖特基二極體串接且陰極連接到電路內FET的源極之稽納二極體、以及與稽納二極體並聯連接之電容；連接第1切換部的電路內FET的源極、第2切換部的電路內FET的汲極、以及電阻；第3切換部的電路內FET的汲極及源極與加速電路並聯連接；上述電源用FET乃是具有肖特基接面的閘極之常閉動作的N通道型GaN-FET。這樣的切換電源下，可以提供高效率的高頻發送機用的高速、大振幅切換電源及切換方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-186563號專利公報
[發明欲解決之課題]
用在GaN-FET的GaN材料與一般的MOS-FET的矽相比，具有能隙寬、導通電阻低之特性，更進一步，作為切換元件，可以在高速且高溫下動作這一點上具有優勢。作為其中一例，GaN-FET係相對於通常的MOS-FET，電壓變化(dV/dt)可以為4倍以上，電流變化(dI/dt)可以為10倍以上的高速動作。
在高速化切換動作的情況下，被輸入到閘極電極的閘極電流的上升或者是下降變得陡峭。伴隨這樣的陡峭的變化之閘極電流容易受到FET所具有的寄生分量的影響，成為使突波或漣波產生的原因。
因此，在適用GaN-FET並作為切換模組的情況下，為了抑制伴隨高速化的突波或漣波等的產生，必須設計有用於在適當的時序下輸入閘極電流之特別的閘極驅動電路。例如，也在專利文獻1中，構成在產生閘極電流的寬頻驅動器與切換元件之間，介隔有包含變壓器、肖特基二極體、稽納二極體以及電容之特別的電路。
但是，在為了整流來自驅動器的訊號而使用二極體的情況下，例如肖特基二極體在高溫下會產生洩漏電流的緣故，所以一定要降低動作環境溫度。另一方面，稽納二極體具有反方向的特性的緣故，為了加快響應速度，所以一定要與電容並聯連接。因此，用於驅動GaN-FET的閘極驅動電路是有複雜的構成之問題。
本發明乃是為了解決上述習知的問題點而為之創作，其目的在於提供一種切換模組，其係即便是在簡易且便宜的構成下，也可以實現GaN-FET的高速切換。 [解決課題之手段]
為了解決上述的課題，本發明代表性的樣態之一為一種切換模組，包含：安裝在基板上之GaN-FET、透過閘極電阻連接到該GaN-FET的閘極電極之驅動電路、以及給予驅動電壓到該驅動電路之驅動電源；其中，前述驅動電路具有：並聯連接複數個邏輯IC電路之構成。
根據具備了這樣的構成之本發明，係經由把輸入閘極電流到GaN-FET的閘極電極之驅動電路並聯連接到複數個邏輯IC電路之構成，即便是在簡易且便宜的構成下，也可以實現GaN-FET的高速切換。
以下，使用圖1~圖5，說明本發明的切換模組的代表的具體例子。
＜實施例1＞ 圖1為把本發明的代表性的其中一例之實施例1的切換模組適用到放大器之高頻電源裝置的方塊圖。而且，圖2為表示圖1所示的切換模組的模組附近的等效連接電路之電路圖。更進一步，圖3為表示圖1所示的驅動電源及驅動電路的概要之方塊圖。這樣的高頻電源裝置是用於例如，放大器的輸出為1kW以上，輸出頻率為0.3MHz以上的半導體製造裝置向的高頻電源裝置等。
如圖1表示，適切使用實施例1的切換模組之高頻電源裝置1係作為其中一例，包含：供給切換的直流電壓之直流供給電源10、連接到該直流供給電源10的其中一方側(高位側)的輸入端之切換模組100H、連接到直流供給電源10的另一方側(低位側)的輸入端之切換模組100L、以及輸出驅動訊號到這些切換模組100H、100L之控制單元20。
在此，在圖1，例示有包含一對切換模組之所謂的半波橋式電路的構成的高頻電源裝置，但是，也可以作為包含二對切換模組之全波橋式電路的構成的高頻電源裝置。尚且，切換模組100H與100L具備相同的構成的緣故，所以在以後的具體的實施樣態中，僅進行高位側的切換模組的構成的說明，有關低位側的切換模組省略其說明。
實施例1的切換模組100H包含：安裝到基板110H上之GaN-FET120H、透過連接配線140H連接到該GaN-FET120H的閘極電極G之驅動電路130H、以及給予驅動電壓到該驅動電路130H之驅動電源150H。如圖1表示，控制單元20係透過訊號線22H、22L來與高位側的驅動電路130H及低位側的驅動電路130L電性連接，分別輸出驅動訊號DsH、DsL到這些驅動電路130H、130L。
基板110H係作為其中一例，以氧化鈹(BeO)或是氮化鋁(AlN)等導熱性佳的材料來形成。經此，可以把在驅動模組之際產生出的熱有效地擴散或者是排出。
GaN-FET120H為以GaN來形成電流流動的路徑之場效電晶體(FET)裝置的一種，係構成作為具有閘極電極G、源極電極S、汲極電極D分別位置在同一面之「臥式」的構造之功率半導體。經由這樣的構造，GaN-FET120H可以達成比一般的MOSFET還要高速的切換動作。
驅動電路130H係作為其中一例如圖3表示般，具有並聯連接利用複數個TTL元件132H 1、132H 2、132H 3所組成的邏輯IC電路之構成。尚且，在圖3，例示具有3個TTL元件132H 1~132H 3之情況，但是，在本發明中，只要是並聯連接複數個的話，邏輯IC電路的數目可以採用任意的數目。
連接配線140H係作為其中一例，例如是具有包含利用金、銅或是鋁製的纜線所製成的接合導線BW與閘極電阻Rg之構成。這樣的連接配線140H係如圖3表示般，作為電性的等效連接電路，模擬作為內含有閘極電阻Rg與浮游電感Ls及阻抗成分Rs之構成。此時，經由根據GaN-FET120H的寄生電容來選擇閘極電阻Rg的阻抗值，可以控制來自閘極電極G所施加的閘極-來源電壓Vgs的衰減率。
驅動電源150H係作為其中一例，包含：把來自直流電源DC的輸入變換成交流之逆變器152H、把來自逆變器152H的交流予以變壓之變壓器154H、以及把來自變壓器154H的交流輸入再變換成直流之轉換器156H。來自轉換器156H的輸出電流係並聯輸入到驅動電路130H的TTL元件132H 1~132H 3之每一個。
在本發明的切換模組100H中，使用GaN-FET120H作為切換元件，經此，例如與一般的MOSFET相比，可以減少輸入到其閘極電極G之來自驅動電路130H的閘極電流IgH。作為其中一例，在使用了習知的矽基板之MOSFET下，輸入電容Ciss為大(約600~3000pF)，而且，為了把元件使用在高頻帶域(例如13.56MHz)的飽和領域，必要的閘極電壓Vgs也變高(例如12V以上)的緣故，所以用於驅動驅動電路的驅動電源的供給電力也有必要變大(例如10W以上)。
相對於此，實施例1所適用的GaN-FET120H係與一般的MOSFET相比為小(約150~300pF)，而且，為了使用在飽和領域，必要的閘極電壓Vgs也為5V以下的緣故，所以驅動電源150H的供給電壓可以為1~2W左右。更進一步，GaN-FET係比起使用了習知的矽基板的MOSFET，可以高速驅動的緣故，所以汲極-來源電壓Vds的變位電壓斜率(dV/dt)變大(例如100V/ns)。經此，在高速驅動之際的高側側是有產生切換的誤動作的緣故，所以希望供給閘極電壓的驅動電源的結合電容要盡可能地小(例如5pF以下)。
在此，實施例1中，把驅動電源150H的變壓器154H，如圖3表示般，形成作為具有一對空芯線圈155H 1、155H 2之無芯變壓器。經此，縮小變壓器154H的尺寸且減低供給電力，並且，可以縮小電源的結合電容。接著，作為其結果，可以削減變壓器電源整體的占有領域(面積)。
接著，說明圖1~圖3所示之實施例1的切換模組100H中的GaN-FET的切換動作。
例如，圖1表示的高頻電源裝置1中，把切換模組100H或者是100L的任意一個其中一方切換成導通，經此，輸出來自直流供給電源10的輸入作為高頻電壓VF。此時，控制單元20係透過訊號線22H、22L，把用於導通驅動切換模組100H、100L之驅動訊號DsH或者是DsL，發送到任意其中一方的模組。
如圖2表示，驅動電路130H係在接收驅動訊號DsH的期間，透過連接配線140H來輸出閘極電流IgH。在閘極電極G接收了該閘極電流IgH之GaN-FET120H係成為開啟狀態，把從輸入端子Vin輸入的電力輸出到輸出端子Vout。經由反覆進行這樣的動作，執行在高位側與低位側的切換模組100H、100L的切換動作。
如圖3表示，實施例1的驅動電路130H中，經由並聯設置連接來自驅動電源150H的電壓之TTL元件132H 1~132H 3，形成邏輯IC電路。此時，來自控制單元20的驅動訊號DsH被輸入到並聯連接的TTL元件132H 1~ 132H 3，從各個元件輸出閘極電流Ig 1~Ig 3。這些閘極電流Ig 1~Ig 3在後段側合流，成為閘極電流IgH。
經此，來自各個TTL元件132H 1~132H 3的閘極電流Ig 1~Ig 3的輸出位準即便為小，作為複數個閘極電流的合成電流，從驅動電路130H輸出的閘極電流IgH也可以成為期望的位準。尚且，作為構成邏輯IC電路之邏輯電路，可以適切使用AND電路、OR電路或緩衝電路等任意的種類。
作為實施例1的切換模組100H的具體的構成，可以例示有以下的案例。
例如，在切換頻率為13.56MHz的情況下，對於在實施例1例示出的GaN-FET120H的切換動作，必要的閘極驅動電力大約為0.1W左右。為了得到這樣的閘極驅動電力，並聯連接2~3個左右的圖3所示的TTL元件132H 1~ 132H 3便足以。
另一方面，如上述般，GaN-FET120H的閘極驅動電力即便為大，也不過是數W左右的大小，所以，也對於在提供驅動電力到驅動電路130H之驅動電源150H所用的絕緣用變壓器，例如對空芯線圈155H 1、155H 2，使用介電率ε=1的材料，可以抑制在線圈直徑20mm、線圈間隔1mm左右的尺寸。經此，可以把空芯線圈155H 1、155H 2的繞線間的電容CtH抑制在5pF以下。
尚且，作為空芯線圈155H 1、155H 2的材料使用介電率ε比1還高的材料的話，可以更進一步縮小線圈直徑。而且，在圖3，作為空芯線圈155H 1、155H 2例示有圓形的案例，但是，線圈的形狀也可以是多角形，更進一步捲繞數比也可以任意選擇。
經由具備上述般的構成，實施例1的切換模組100H、100L係經由輸入閘極電流IgH、IgL到GaN-FET120H，120L的閘極電極G之驅動電路130H、130L並聯連接到利用複數個TTL元件132H 1~132H 3所構成的邏輯IC電路之構成，即便是簡易且便宜的構成，也可以實現GaN-FET的高速切換。
＜實施例2＞ 圖4為表示實施例2的切換模組的驅動電源及驅動電路的概要之方塊圖。在此，實施例2的切換模組中，就有關具備與實施例1相同或者是同樣的構成者，賦予與實施例1相同的元件符號並省略再次的說明。
實施例2的切換模組100H中，驅動電路230H係作為其中一例，如圖4表示般，具有並聯連接利用複數個CMOS元件232H 1、232H 2、232H 3所組成的邏輯IC電路之構成。尚且，與實施例1的情況同樣，在圖4，例示具有3個CMOS元件232H 1~232H 3之情況，但是，只要是並聯連接複數個的話，邏輯IC電路的數目可以採用任意的數目。
實施例2的驅動電路230H中，經由並聯設置連接來自驅動電源150H的電壓之CMOS元件232H 1~ 232H 3，形成邏輯IC電路。此時，來自控制單元20的驅動訊號DsH被輸入到並聯連接的CMOS元件232H 1~232H 3，從各個元件輸出閘極電流Ig 1~Ig 3。這些閘極電流Ig 1~Ig 3在後段側合流，成為閘極電流IgH。
經此，與圖3的情況同樣，來自各個CMOS元件232H 1~232H 3的閘極電流Ig 1~Ig 3的輸出位準即便為小，作為複數個閘極電流的合成電流，從驅動電路230H輸出的閘極電流IgH也可以成為期望的位準。此時，一般的CMOS元件係用於得到同樣程度的輸出的消耗電力比TTL元件還小的緣故，經由使用該變形例的驅動電路230H，可以更加縮減驅動電源150H的能力。
經由具備上述般的構成，實施例2的切換模組100H、100L係除了在實施例1的切換模組所得到的效果，還經由以COMS元件來構成邏輯IC電路，可以更簡樸化驅動電源的構造的緣故，所以作為結果，可以小型化切換模組整體的尺寸。
＜實施例3＞ 圖5為表示實施例3的切換模組的驅動電源及驅動電路的概要之方塊圖。在此，與實施例2的情況同樣，實施例3的切換模組中，就有關具備與實施例1相同或者是同樣的構成者，賦予與實施例1相同的元件符號並省略再次的說明。
如實施例1中已說明的，GaN-FET係在高速驅動之際的高側側是有產生切換的誤動作的緣故，所以希望供給閘極電壓的驅動電源的結合電容要盡可能地小(例如5pF以下)。在此，實施例3中，作為驅動電源，使用組合了發光元件與光電變換器之光供電裝置。
亦即，如圖5表示，實施例3的切換模組100H中，驅動電源350H係作為其中一例，經由來自直流電源DC的輸入而發光之發光元件352H、傳送從該發光元件352H發出的光之傳送機構354H、以及把傳送出的光變換成電力之光電變換器356H。接著，從光電變換器356H輸出的電力係被輸入到作為驅動電路130H的邏輯IC電路之複數個並聯連接之TTL元件132H 1~132H 3之每一個。
發光元件352H係作為其中一例，以在半導體雷射(LD)或發光二極體(LED)的通電時發光的元件來構成。經此，可以更小型化驅動電源350H，並且，可以讓直流電源DC省電。尚且，與後述的光電變換器356H的構成相應，發光元件352H也可以適切使用燈等的發光手段。
傳送機構354H係例如在傳送的光為上述的雷射光般為指向性高的光之情況下，可以適切使用配置在光路上的鏡片等的光學系統或光纖等的傳送通路。特別是，在以光纖構成傳送機構354H的情況下，可以構築出經由調整其纖維長度來把發光元件352H與光電變換器356H之間的電容CtH抑制在1pF以下之絕緣電源。而且，經由採用用光纖傳送光的方式，可以把發光元件352H構成為與切換模組100H為異體的緣故，可以更簡樸化模組整體的構成。
光電變換器356H係作為其中一例，可以構成作為可把光電二極體或光電晶體等的半導體元件、或者是光電池等之被輸入的光能量變換成電力。此時，經由縮短配置發光元件352H與光電變換器356H之距離，也可以省略傳送機構354H並透過兩者之間的空間來進行電力的傳送。
經由具備上述般的構成，實施例3的切換模組100H、100L係除了在實施例2的切換模組所得到的效果，經由構成驅動電源150H、150L作為光供電裝置，可以縮減驅動電源本身的驅動電力的緣故，所以作為結果，可以更小型化切換模組整體的尺寸。而且，經由調整發光元件352H與光電變換器356H之距離，可以極小化兩者之間的供電電容(電容)的緣故，可以抑制GaN-FET120H的誤動作。
尚且，上述各實施例中的記述乃是與本發明有關的切換模組的其中一例，本發明並不限定於各實施例的實施方式。而且，所屬技術領域中具有通常知識者可以在不逸脫本發明的主旨之下進行種種的變形，這些變形也不排除在本發明的範圍之外。
1:高頻電源裝置 10:直流供給電源 20:控制單元 22H,22L:訊號線 100H,100L:切換模組 110H,110L:基板 120H,120L:GaN-FET 130H,130L,230H:驅動電路 132H 1,132H 2,132H 3:TTL元件 140H,140L:連接配線 150H,150L,350H:驅動電源 232H 1,232H 2,232H 3:CMOS元件 352H:發光元件 354H:傳送機構 356H:光電變換器 G:閘極電極 D:汲極電極 S:源極電極 Rg:閘極電阻 IgH,IgL:閘極電流 Vgs:閘極-來源電壓 DsH,DsL:驅動訊號
[圖1]為把實施例1的切換模組適用到放大器之高頻電源裝置的方塊圖。 [圖2]為表示圖1所示的切換模組的模組附近的等效連接電路之電路圖。 [圖3]為表示圖1所示的驅動電源及驅動電路的概要之方塊圖。 [圖4]為表示實施例2的切換模組的驅動電源及驅動電路的概要之方塊圖。 [圖5]為表示實施例3的切換模組的驅動電源及驅動電路的概要之方塊圖。
1:高頻電源裝置
10:直流供給電源
20:控制單元
22H,22L:訊號線
100H,100L:切換模組
110H,110L:基板
120H,120L:GaN-FET
130H,130L:驅動電路
140H,140L:連接配線
150H,150L:驅動電源
DsH,DsL:驅動訊號
IgH,IgL:閘極電流
VF:高頻電壓

Claims (5)

  1. 一種切換模組，包含：安裝在基板上之GaN-FET、透過閘極電阻連接到該GaN-FET的閘極電極之驅動電路、以及給予驅動電壓到該驅動電路之驅動電源；其中， 前述驅動電路具有：並聯連接複數個邏輯IC電路之構成。
  2. 如請求項1的切換模組，其中， 前述邏輯IC電路係利用TTL元件或是CMOS元件所組成。
  3. 如請求項1或是2的切換模組，其中， 前述驅動電源包含：具有空芯線圈之無芯變壓器。
  4. 如請求項1或是2的切換模組，其中， 前述驅動電源包含：發光元件、以及變換來自前述發光元件的光之光電變換器。
  5. 如請求項4的切換模組，其中， 前述發光元件與前述光電變換器係用光纖來連接。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7668252B2 (ja) * 2022-09-08 2025-04-24 株式会社京三製作所 高周波電源装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56157143A (en) 1980-05-08 1981-12-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical communication device
JPH0499810U (zh) * 1991-02-04 1992-08-28
DE19623832C2 (de) 1995-06-15 2001-01-04 Murata Manufacturing Co Hochfrequenzrauschbeseitigung zur Verwendung in Telephonsystemen
JPH0963850A (ja) * 1995-06-15 1997-03-07 Murata Mfg Co Ltd ノイズ除去装置
JPH09107069A (ja) 1995-10-12 1997-04-22 Hitachi Ltd 半導体パワーモジュール
JP3732616B2 (ja) * 1997-05-23 2006-01-05 株式会社東海理化電機製作所 電力送信回路
JP2006166506A (ja) 2004-12-03 2006-06-22 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力変換装置の制御装置および電力変換装置
US8101898B2 (en) * 2009-03-23 2012-01-24 General Electric Company Optically gated MEMS switch
PT2532081E (pt) * 2010-02-03 2014-07-11 Abb Technology Ag Módulo de comutação para limitar e/ou quebrar a corrente de uma linha de energia elétrica
US8810287B2 (en) 2011-01-14 2014-08-19 Panasonic Corporation Driver for semiconductor switch element
JP5492114B2 (ja) * 2011-02-09 2014-05-14 株式会社東芝 スイッチング素子駆動回路
CN103416053B (zh) * 2011-03-02 2016-11-09 株式会社日立国际电气 开关电路和使用开关电路的摄像装置
JP5498415B2 (ja) 2011-03-03 2014-05-21 株式会社東芝 スイッチング電源とその駆動方法
US20120241820A1 (en) * 2011-03-21 2012-09-27 International Rectifier Corporation III-Nitride Transistor with Passive Oscillation Prevention
WO2015029363A1 (ja) 2013-08-27 2015-03-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ゲート駆動回路
JP6261476B2 (ja) * 2014-09-01 2018-01-17 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力変換装置の出力電圧検出方法
CN107852033B (zh) * 2015-07-10 2022-01-28 株式会社村田制作所 输电装置以及无线供电系统
US9813055B2 (en) * 2016-04-01 2017-11-07 Ixys Corporation Gate driver that drives with a sequence of gate resistances
US10014781B2 (en) * 2016-08-02 2018-07-03 Abb Schweiz Ag Gate drive systems and methods using wide bandgap devices
JP2018037723A (ja) * 2016-08-29 2018-03-08 公立大学法人首都大学東京 ゲート駆動装置
JP2018064011A (ja) * 2016-10-12 2018-04-19 オムロン株式会社 変圧器およびそれを備えた電力変換器
JP6895832B2 (ja) * 2017-07-14 2021-06-30 マレリ株式会社 プレーナ型トランス及びｄｃｄｃコンバータ
CN111758158B (zh) 2018-02-23 2024-01-02 罗姆股份有限公司 半导体装置及功率模块
FR3084801B1 (fr) 2018-08-06 2020-08-28 Commissariat Energie Atomique Circuit de commande de bras d'onduleur
KR20200067325A (ko) 2018-12-04 2020-06-12 한국전기연구원 전력용 mosfet 게이트 구동회로
JP6772355B1 (ja) * 2019-10-15 2020-10-21 株式会社京三製作所 スイッチングモジュール

Also Published As

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