JP4670368B2 - コモンモードチョークコイルアレイ部品 - Google Patents

Description

本発明は、コモンモードノイズを除去することができるコモンモードチョークコイルアレイ部品に関するものである。

図２（ａ）にはコイル部品の一外観例が模式的な斜視図により示され、図２（ｂ）には図２（ａ）のコイル部品が模式的な分解状態で示され、図２（ｄ）には図２（ａ）のコイル部品の模式的な断面図が示されている（例えば特許文献１参照）。このコイル部品３０は、基板３１上に、絶縁層３２（３２ａ〜３２ｄ）と、導体パターン層３３（３３ａ〜３３ｄ）とが交互に積層形成されている構成を有し、当該コイル部品３０は、図２（ｃ）に示されるような等価回路を持つものである。

導体パターン層３３ａには、コイルパターン３４が形成されている。このコイルパターン３４の渦巻き外側の端部は、導体パターン層３３ａに形成されている電極パッドパターン３５と、絶縁層３２ｂのビアホール４１ａと、導体パターン層３３ｂの電極パッドパターン４０ａと、絶縁層３２ｃのビアホール４７ａと、導体パターン層３３ｃの電極パッドパターン４６ａと、絶縁層３２ｄのビアホール５１ａとを順に介して、導体パターン層３３ｄの外部接続用電極４９ａに電気的に接続されている。また、コイルパターン３４の渦巻き内側の端部は、絶縁層３２ｂのビアホール４１ｂと、導体パターン層３３ｂの電極パッドパターン３９と、絶縁層３２ｃのビアホール４７ｄと、導体パターン層３３ｃの引き出し電極パターン４２および電極パッドパターン４４と、絶縁層３２ｄのビアホール５１ｂとを順に介して、導体パターン層３３ｄの外部接続用電極４９ｂに電気的に接続されている。

導体パターン層３３ｂには、コイルパターン３７が形成されている。このコイルパターン３７の渦巻き外側の端部は、導体パターン層３３ｂに形成されている電極パッドパターン３８と、絶縁層３２ｃのビアホール４７ｂと、導体パターン層３３ｃの電極パッドパターン４６ｂと、絶縁層３２ｄのビアホール５１ｃとを順に介して、導体パターン層３３ｄの外部接続用電極５０ａに電気的に接続されている。また、コイルパターン３７の渦巻き内側の端部は、絶縁層３２ｃのビアホール４７ｃと、導体パターン層３３ｃの引き出し電極パターン４３および電極パッドパターン４５と、絶縁層３２ｄのビアホール５１ｄとを順に介して、導体パターン層３３ｄの外部接続用電極５０ｂに電気的に接続されている。

なお、図２（ｂ）中の符号３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４０ｂ，４０ｃはダミーパターンであり、電気的に浮いているものである。

特開２０００−２３２０１８号公報

図２に示されるコイル部品３０において、絶縁層３２ｂ〜３２ｄには、それぞれ、ビアホールが設けられている。このようなビアホールが設けられている各絶縁層３２ｂ〜３２ｄの製造工程では、製造工程の簡素化のために、フォトリソグラフィ技術を利用することが多い。フォトリソグラフィ技術を利用する場合には、各絶縁層３２ｂ〜３２ｄは感光性の絶縁材料により構成されることとなる。これに対して、絶縁層３２ａにはビアホールを設けないので、絶縁層３２ａを感光性の絶縁材料により構成する必要が無く、絶縁層３２ａは非感光性の絶縁材料により構成されることが多い。

絶縁層３２ａが非感光性の絶縁材料により構成され、絶縁層３２ｂが感光性の絶縁材料により構成されるというように、上下方向に重なり合う絶縁層３２ａ，３２ｂの構成材料が異なると、絶縁層３２ａ，３２ｂ間の密着力が弱くなり、絶縁層３２ａ，３２ｂ間に隙間が生じ易くなる。

絶縁層３２ａ，３２ｂ間に隙間が生じ、その隙間に湿気が入り込むと、その湿気のために、例えば、電位差が生じるダミーパターン３６ａ，３６ｂ，３６ｃとコイルパターン３４との間にマイグレーションが発生し、これにより、コイル部品３０が正常に動作しなくなるという問題発生の虞がある。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、絶縁層間の密着力低下に起因したマイグレーション発生等の問題を回避することができるコモンモードチョークコイルアレイ部品を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、上面側と下面側に磁性体基板が配設され、当該上面側と下面側の磁性体基板間に少なくとも２つ以上のコモンモードチョークコイルを並置状に備えたコモンモードチョークアレイ部品であって、前記上面側と下面側の磁性体基板間に孔部を持たない非孔部絶縁層が上下方向に間隔を介して複数層設けられ、上下方向に隣り合う非孔部絶縁層間には、平面方向に互いに間隔を介するそれぞれの位置において、複数のコイルパターンが、当該コイルパターンを個別に覆う大きさであって非孔部絶縁層を構成する絶縁材料とは異なる異質の絶縁材料から成る介在絶縁層を介して上下方向に積層形成され、これら各コイルパターンの積層部は、それぞれ、コモンモードチョークコイルを構成しており、前記コイルパターンの積層部の上側と下側に配されている前記非孔部絶縁層は、前記各コイルパターンの積層部の全体を囲む領域に加えて当該領域の外側の領域をも含んだ前記積層部の全体を囲む領域よりも広い領域を上側と下側から挟む態様で覆っており、当該非孔部絶縁層間には、平面方向で各コイルパターンの積層部の全体およびその外側の領域をも囲む、前記上側と下側の非孔部絶縁層が対向し合う全領域に、非孔部絶縁層を構成している絶縁材料と同じ絶縁材料が充填されて、各コイルパターンの積層部がそれぞれ個別に前記非孔部絶縁層を構成している絶縁材料と同じ絶縁材料中に埋設されていることを特徴としている。また、この発明は、介在絶縁層が感光性の絶縁材料により構成されている構成をも特徴としている。

この発明によれば、コイルパターンと介在絶縁層が積層配置されているコイルパターンの積層部が複数、平面方向に間隔を介して配置され、上下方向に間隔を介して配置されている非孔部絶縁層間に、それらコイルパターンの積層部が配設されており、その非孔部絶縁層間には、コイルパターンの積層部を囲む全領域に、非孔部絶縁層を構成している絶縁材料と同じ絶縁材料が充填形成されている構成とした。つまり、コイルパターンの積層部は、その全体が非孔部絶縁層を構成している同じ絶縁材料によって覆われている構成と成し、この構成により、コイルパターンの積層部を覆っている絶縁材料部分に、隙間が生じることを防止できる。これにより、外部から絶縁材料部分を通ってコイルパターンの積層部に湿気が入り込む事態の発生を抑制できる。

コイルパターンの積層部に湿気が入り込むと、その湿気に起因してマイグレーションが発生する虞があるが、この発明では、コイルパターンの積層部に湿気が入り込むことを防止できるので、マイグレーションの発生を抑制できる。これにより、コモンモードチョークコイルアレイ部品の不良や故障が大幅に減少して、コモンモードチョークコイルアレイ部品に対する信頼性を向上させることができる。

また、コイルパターン間の介在絶縁層には、当該介在絶縁層の上下にそれぞれ配置されるコイルパターン間を電気的に接続させるためのビアホール等の孔部が形成されることが多い。その介在絶縁層を感光性の絶縁材料により形成することによって、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用して、製造工程の簡素化を図りながら、孔部が設けられている介在絶縁層を形成することが可能となる。このように製造工程の簡素化を図ることができることにより、コモンモードチョークコイルアレイ部品の低コスト化を図ることが容易となる。

さらに、コイルパターンと絶縁層の積層部が磁性体基板間に設けられている構成を備えることによって、磁性体基板の強度の強さにより、コモンモードチョークコイルアレイ部品の製造が容易となり、これにより、コモンモードチョークコイルアレイ部品の製造の精度を高めることができて、コモンモードチョークコイルアレイ部品の性能に対する信頼性を向上させることができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）には、この実施形態例のコモンモードチョークコイルアレイ部品が模式的な断面図により示され、図１（ｂ）には図１（ａ）のコモンモードチョークコイルアレイ部品が模式的な分解状態により示されている。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）に示されるＡ−Ａ部分に対応する位置の断面図である。

このコモンモードチョークコイルアレイ部品１において、磁性体により構成される絶縁基板２を有し、この絶縁基板２の上面全面には絶縁層３が積層形成されている。この絶縁層３は、ビアホール等の孔部が形成されていない非孔部絶縁層であり、当該非孔部絶縁層３は非感光性の絶縁材料により構成されている。この非孔部絶縁層３を構成する非感光性の絶縁材料の例としては、例えば、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂やベンゾシクロブテン樹脂等の種々の樹脂や、ＳｉＯ₂等のガラスや、ガラスセラミックスや、誘電率を高めるための材料を含有する誘電体や、それら材料の中から適宜に選択された複数の材料を組み合わせて成る材料等を挙げることができる。

このようなこの非孔部絶縁層３の上面には、コイルパターン４ａ，５ａが互いに間隔を介して平面配置されている。コイルパターン４ａ，５ｂは導体により構成されている。当該コイルパターン４ａ，５ａを構成する導体材料としては、例えば、導電性に優れたＡｇやＰｄやＣｕやＡｌ等の金属や、それら金属を有する合金等を挙げることができる。なお、コイルパターン４ａ，５ａ等を構成する導体材料と、絶縁層３，６，７等を構成する絶縁材料とは、加工性や、絶縁層とコイルパターンの密着性等を考慮して、それぞれ、適宜設定されるものであり、特に、上記したような材料に限定されるものではない。

コイルパターン４ａの上側には、当該コイルパターン４ａを個別に覆う介在絶縁層６が積層され、この介在絶縁層６の上側にはコイルパターン４ｂが積層形成されている。介在絶縁層６には、コイルパターン４ａ，４ｂ間を電気的に接続させるための孔部であるビアホール８が形成されており、介在絶縁層６は感光性の絶縁材料により構成されている。この介在絶縁層６を介して積層配置されているコイルパターン４ａ，４ｂによってコイル１１が構成されている。

また、コイルパターン５ａの上側には、当該コイルパターン５ａを個別に覆う介在絶縁層７が積層され、この介在絶縁層７の上側にはコイルパターン５ｂが積層形成されている。介在絶縁層７には、コイルパターン５ａ，５ｂ間を電気的に接続させるための孔部であるビアホール９が形成されており、介在絶縁層７は感光性の絶縁材料により構成されている。この介在絶縁層７を介して積層配置されているコイルパターン５ａ，５ｂによってコイル１２が構成されている。

コイルパターン４ｂ，５ｂの上側には、孔部が形成されていない非孔部絶縁層１３が積層形成されている。この非孔部絶縁層１３は、非孔部絶縁層３と同じ非感光性の絶縁材料により構成されている。また、それら非孔部絶縁層３，１３間には、上方側からコイルパターン４ａ，４ｂの積層部と、コイルパターン５ａ，５ｂの積層部とを平面的に見たときに、コイルパターン４ａ，４ｂの積層部と、コイルパターン５ａ，５ｂの積層部とをそれぞれ囲む全領域に、非孔部絶縁層３，１３を構成している非感光性の絶縁材料と同じ絶縁材料が充填形成されている（図１（ａ）参照）。

非孔部絶縁層１３の上側には、コイルパターン１５ａ，１６ａが互いに間隔を介して平面配置されている。コイルパターン１５ａの上側には、当該コイルパターン１５ａを個別に覆う介在絶縁層１７を介してコイルパターン１５ｂが積層形成されている。介在絶縁層１７には、コイルパターン１５ａ，１５ｂ間を電気的に接続させるための孔部であるビアホール２０が形成されており、介在絶縁層１７は感光性の絶縁材料により構成されている。この介在絶縁層１７を介して積層配置されているコイルパターン１５ａ，１５ｂによってコイル２２が構成されている。このコイル２２と、コイル１１とによって、コモンモードチョークコイル２８（２８Ａ）が構成されている。

また同様に、コイルパターン１６ａの上側には、当該コイルパターン１６ａを個別に覆う介在絶縁層１８を介してコイルパターン１６ｂが積層形成されている。介在絶縁層１８には、コイルパターン１６ａ，１６ｂ間を電気的に接続させるための孔部であるビアホール２１が形成されており、介在絶縁層１８は感光性の絶縁材料により構成されている。この介在絶縁層１８を介して積層配置されているコイルパターン１６ａ，１６ｂによってコイル２３が形成されている。このコイル２３と、コイル１２とによって、コモンモードチョークコイル２８（２８Ｂ）が構成されている。つまり、この実施形態例のコモンモードチョークコイルアレイ部品１は、コモンモードチョークコイル２８Ａ，２８Ｂが並設されているものである。

上記したような介在絶縁層６，７，１７．１８を構成する感光性の材料の例としては、例えば、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂やベンゾシクロブテン樹脂等の種々の樹脂や、ＳｉＯ₂等のガラスや、ガラスセラミックスや、誘電率を高めるための材料を含有する誘電体や、それら材料の中から適宜に選択された複数の材料を組み合わせて成る材料等に、感光性機能を持たせた絶縁材料を挙げることができる。

コイルパターン１５ｂ，１６ｂの上側には、孔部が形成されていない非孔部絶縁層２４が積層形成されている。この非孔部絶縁層２４は、非孔部絶縁層３，１３と同じ非感光性の絶縁材料により構成されている。また、非孔部絶縁層１３，２４間には、コイルパターン１５ａ，１５ｂの積層部と、コイルパターン１６ａ，１６ｂの積層部とをそれぞれ囲む全領域に、非孔部絶縁層３，１３，２４を構成している非感光性の絶縁材料と同じ絶縁材料が充填形成されている。

非孔部絶縁層２４の上側には、接着層２５を介して磁性体から成る絶縁基板２６が積層形成されている。

上記したような絶縁基板とコイルパターンと絶縁層の積層体の側面には、コイル１１のコイルパターン４ａ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極２９Ａと、コイル１１のコイルパターン４ｂ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極（図示せず）と、コイル２２のコイルパターン１５ａ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極２９Ｂと、コイル２２のコイルパターン１５ｂ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極（図示せず）と、コイル１２のコイルパターン５ａ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極２９Ｃと、コイル１２のコイルパターン５ｂ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極（図示せず）と、コイル２３のコイルパターン１６ａ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極２９Ｄと、コイル２３のコイルパターン１６ｂ側の端部に電気的に接続される外部接続用電極（図示せず）とが形成されている。

この実施形態例のコモンモードチョークコイルアレイ部品１は上記のように構成されている。以下に、このコモンモードチョークコイルアレイ部品１の製造工程の一例を説明する。

例えば、まず、磁性体の絶縁基板２を用意する。この絶縁基板２の上面は、当該絶縁基板２の上方側に積層形成されるコイルパターンや絶縁層を良好に形成するために、表面粗さＲａが例えば０．５μｍ以下となるように例えば研磨加工されていることが望ましい。このような磁性体の絶縁基板２の上面全面に非孔部絶縁層３を積層形成する。次に、非孔部絶縁層３の上側にコイルパターン４ａ，５ａを次に示すようなフォトリソグラフィ技術によって積層形成する。例えば、非孔部絶縁層３の上面全面に、コイルパターン４ａ，５ａを構成する導体材料の層（膜）を、例えばスパッタリングや蒸着等の薄膜形成技術や、スクリーン印刷等の厚膜形成技術を利用して、形成する。その後、その導体材料の層の上面全面にレジストを塗布形成する。そのレジストの上方側にコイルパターン形成用のマスクを配置し、そのマスクを通してコイルパターン４ａ，５ａの形成部分に対応するレジスト部分のみに光を照射して感光させて硬化させる。

その後、未硬化なレジスト部分を除去する。そして、エッチング加工技術により、レジストが除去された部分の導体材料を除去してコイルパターン４ａ，５ａを形作る。然る後に、残っているレジストを除去する。このようなフォトリソグラフィ技術によって、コイルパターン４ａ，５ａを形成することができる。

コイルパターン４ａ，５ａの形成後には、各コイルパターン４ａ，５ａの上側にそれぞれ介在絶縁層６，７を積層形成する。それら介在絶縁層６，７もフォトリソグラフィ技術によって形成することができる。例えば、コイルパターン４ａ，５ａの形成後に、それらコイルパターン４ａ，５ａを覆うように絶縁基板２の上方側全面に感光性の絶縁材料の層を積層形成する。その後、その絶縁材料の層の上側に介在絶縁層形成用のマスクを配置し、そのマスクを通して介在絶縁層６，７となる部分のみに光を照射して感光させ硬化させる。その後、未硬化な絶縁材料部分を除去することにより、介在絶縁層６，７を形作ることができる。なお、介在絶縁層６，７を形成すると同時に、各介在絶縁層６，７にそれぞれビアホール８，９を形成することができる。

各介在絶縁層６，７の上側には、それぞれ、コイルパターン４ｂ，５ｂを前記同様のフォトリソグラフィ技術によって積層形成する。コイルパターン４ｂ，５ｂの形成後には、非孔部絶縁層１３を積層形成する。このとき、非孔部絶縁層１３を構成する非感光性の絶縁材料は、コイルパターン４ａ，４ｂの積層部（コイル１１）と、コイルパターン５ａ，５ｂの積層部（コイル１２）との周囲に入り込む。つまり、非孔部絶縁層３，１３間には、コイルパターン４ａ，４ｂの積層部（コイル１１）と、コイルパターン５ａ，５ｂの積層部（コイル１２）とをそれぞれ囲む全領域に、非孔部絶縁層３，１３を構成している絶縁材料が充填形成されている。

非孔部絶縁層１３の上側には、前記同様に、コイルパターン１５ａ，１６ａを積層し、その後、各コイルパターン１５ａ，１６ａの上側には、それぞれ個別に介在絶縁層１７，１８を積層形成し、さらに各介在絶縁層１７，１８の上側には、それぞれ、コイルパターン１５ｂ，１６ｂを積層形成する。そして、コイルパターン１５ｂ，１６ｂの上側に非孔部絶縁層２４を積層形成する。この非孔部絶縁層２４の形成により、非孔部絶縁層１３，２４間には、コイルパターン１５ａ，１５ｂの積層部（コイル２２）と、コイルパターン１６ａ，１６ｂの積層部（コイル２３）とをそれぞれ囲む全領域に、非孔部絶縁層１３，２４を構成している絶縁材料が充填形成される。

然る後に、非孔部絶縁層２４の上面全面と、絶縁基板２６の底面全面とに、それぞれ、接着層２５を構成する接着剤（例えば熱硬化性のポリイミド樹脂など）を塗布形成し、その後、非孔部絶縁層２４の上側に絶縁基板２６を配置する。そして、絶縁基板２，２６とコイルパターン４，５，１５，１６と絶縁層３，６，７，１３，１７，１８，２４とを有する積層体を真空中あるいは不活性ガスの雰囲気中に配置し、その積層体を積層方向の力でもって加圧しながら加熱し、然る後に冷却して、圧力を解除する。

ところで、ここまで説明した製造工程は、複数のコモンモードチョークコイルアレイ部品１を作り出すことができる親基板の状態のままで行われている。絶縁基板２の上方側にコイルパターンと絶縁層と絶縁基板２６を積層形成し、これら積層体を一体化した後には、親基板を各コモンモードチョークコイルアレイ部品１毎に分離分割する。その後、各コモンモードチョークコイルアレイ部品１の側面に外部接続用電極を形成する。例えば、外部接続用電極は、ＡｇやＡｂ−ＰｄやＣｕやＮｉＣｒやＮｉＣｕ等の導電性ペーストの層や、スパッタリングや蒸着等の薄膜形成技術により構成された導体層の上側に、例えば湿式電解メッキにより形成されたＮｉやＳｎやＳｎ−Ｐｂの金属膜が積層形成されている構成を有する。

以上のようにコモンモードチョークコイルアレイ部品１を製造することができる。

なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、コモンモードチョークコイルアレイ部品１は、２つのコモンモードチョークコイル２８Ａ，２８Ｂが並設されていたが、この発明は、３つ以上のコモンモードチョークコイルが並設されて成るコモンモードチョークコイルアレイ部品にも適用することができるものであり、この発明において特有な構成を備えることによって、この実施形態例と同様の優れた効果を得ることができる。

また、この実施形態例では、介在絶縁層６，７，１７，１８は感光性の絶縁材料により構成されていたが、例えば、介在絶縁層６，７，１７，１８をフォトリソグラフィ技術を利用して形成しない場合には、介在絶縁層６，７，１７，１８は、非孔部絶縁層３，１３，２４を構成している絶縁材料とは異なる異質の非感光性の絶縁材料により構成されていてもよい。さらに、非孔部絶縁層３，１３，２４は、非感光性の絶縁材料により構成されていたが、非孔部絶縁層３，１３，２４は、介在絶縁層６，７，１７，１８を構成している絶縁材料とは異なる感光性の絶縁材料により構成されていてもよい。

さらに、この実施形態例では、成膜形成技術（スパッタリングや蒸着等の薄膜形成技術や、スクリーン印刷等の厚膜形成技術等）を利用して、絶縁層とコイルパターンが積層形成されているものであったが、例えば、コイルパターン４ａ，５ａが形成されたシート状部材（非孔部絶縁層３）と、コイルパターン４ｂが形成されたシート状部材（介在絶縁層６）と、コイルパターン５ｂが形成されたシート状部材（介在絶縁層７）と、コイルパターン１５ａ，１６ａが形成されたシート状部材（非孔部絶縁層１３）と、コイルパターン１５ｂが形成されたシート状部材（介在絶縁層１７）と、コイルパターン１６ｂが形成されたシート状部材（介在絶縁層１８）とが積層一体化されている構成であってもよい。なお、この場合には、非孔部絶縁層３，１３，２４となるシート状部材と、介在絶縁層６，７，１７，１８となるシート状部材とは互いに異なる材料により構成される。

本発明に係るコモンモードチョークコイルアレイ部品の一実施形態例を説明するための図である。 特許文献１に記載されているコイル部品の一例を説明するための図である。

符号の説明

１ コモンモードチョークコイルアレイ部品
２ 絶縁基板
３，１３，２４ 非孔部絶縁層
４，５，１５，１６ コイルパターン
６，７，１７，１８ 介在絶縁層
８，９，２０，２１ ビアホール

Claims (2)

1. 上面側と下面側に磁性体基板が配設され、当該上面側と下面側の磁性体基板間に少なくとも２つ以上のコモンモードチョークコイルを並置状に備えたコモンモードチョークアレイ部品であって、前記上面側と下面側の磁性体基板間に孔部を持たない非孔部絶縁層が上下方向に間隔を介して複数層設けられ、上下方向に隣り合う非孔部絶縁層間には、平面方向に互いに間隔を介するそれぞれの位置において、複数のコイルパターンが、当該コイルパターンを個別に覆う大きさであって非孔部絶縁層を構成する絶縁材料とは異なる異質の絶縁材料から成る介在絶縁層を介して上下方向に積層形成され、これら各コイルパターンの積層部は、それぞれ、コモンモードチョークコイルを構成しており、前記コイルパターンの積層部の上側と下側に配されている前記非孔部絶縁層は、前記各コイルパターンの積層部の全体を囲む領域に加えて当該領域の外側の領域をも含んだ前記積層部の全体を囲む領域よりも広い領域を上側と下側から挟む態様で覆っており、当該非孔部絶縁層間には、平面方向で各コイルパターンの積層部の全体およびその外側の領域をも囲む、前記上側と下側の非孔部絶縁層が対向し合う全領域に、非孔部絶縁層を構成している絶縁材料と同じ絶縁材料が充填されて、各コイルパターンの積層部がそれぞれ個別に前記非孔部絶縁層を構成している絶縁材料と同じ絶縁材料中に埋設されていることを特徴とするコモンモードチョークコイルアレイ部品。
2. 介在絶縁層は感光性の絶縁材料により構成されていることを特徴とする請求項１記載のコモンモードチョークコイルアレイ部品。

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