CN110071054A - 一种集成电路封装后处理的去胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了集成电路封装后处理的去胶方法。一种集成电路封装后处理的去胶方法,其包括:在化学去胶过程中,增加如下操作:惰性气体鼓泡、溢流和兆声中的一种或多种。所述的去胶方法可延长去胶剂的寿命(最长可达4个月以上),配合常规去胶剂,可单独去除tape胶或溢料,或者同时去除tape胶和溢料,并减少后续电镀工艺的毛刺的产生;对塑封体和基材无损伤;可明显缩短去胶时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路封装后处理的去胶方法。
背景技术
半导体在封装的过程中,塑封体和引脚上会残留各种胶状物质,如tape胶(胶带的胶膜,或称为胶带胶膜,成分一般为硅烷类树脂)或溢料(又称毛刺或飞边,成分一般为环氧塑封料)等,需要清除。否则会导致封装工艺中的框架变形、漏镀、镀层缺陷而影响产品的可靠性,造成产品断路、虚焊等问题,影响管脚的电气导通性能,严重的会导致返工及芯片功能失效甚至报废,这带来了封装工艺的繁杂及成本的上升。因此,去tape胶(detape)和去溢料(deflash或debur)是半导体集成电路封装后处理的重要工艺步骤,尤其是“倒装QFN”(FCQFN)的封装工艺中需要用到。
目前去tape胶(detape)或去溢料(deflash或debur)的方法有高压水喷射去胶、高压水喷砂去胶、激光去胶、化学药水去胶及电化学方法去胶等。其中高压水喷射去胶、高压水喷砂去胶、激光去胶和电化学方法去胶,成本较高且方法剧烈,化学药水去胶由于其低成本及条件温和,逐渐成为主流方法。
化学药水去胶也存在效果不佳的问题,如药水寿命短、药水去除力不够、药水对塑封体和基材有损伤、药水无法一步法去除tape胶和溢料(即只能够单独去除tape或溢料,而不能同时去除tape胶和溢料)等问题。
CN102864458A中公开了一种环保型弱酸性去毛刺软化液,其组分和百分比为:二甲基乙酰胺30-50%、二甲基亚砜30%-50%、糠醛0.5%-1%、OP-10表面活性剂0.5-1%、其余为水。该软化液存在寿命短的缺陷,寿命在一周左右(见[0022]段),且该软化液仅是用于去毛刺(溢料)。
CN102808190A中公开了一种环保型弱碱性低温去毛刺软化液,其各组分和质量百分比为:四氢呋喃10-35%、丙二醇10%-35%、烷基酚聚氧乙醚烯1-5%、乙醇胺5-20%、N-甲基二乙醇胺1-10%、其余为水。该软化液仅是用于去毛刺(溢料)。
CN1935939A中公开了一种集成电路封装后处理用去毛刺溶液,采用下列配方:乙二醇苯醚35%、二乙二醇二丁醚20%、己内酰胺15%、甘油10%和异氟尔酮20%。该去毛刺溶液仅是用于去毛刺(溢料)。
CN103128892A中公开了一种去溢料的溶液,包含质量百分数为10-60%的1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、10-30%的乙醇胺、10-60%的六甲基磷酰三胺、0-10%的去离子水。该去溢料的溶液仅是用于去溢料。
CN102270587B中公开了一种塑封晶体管溢料软化液,包含酰胺化合物、烷基醚、NH4F、碱性调整剂、水。该软化液仅是用于去毛刺(溢料)。
可见,上述专利文献中涉及的产品仅能够去除溢料,并不能够去除tape胶,更不用说同时去除tape胶和溢料。因此,本领域迫切需要开发一种集成电路封装后处理用去tape胶和/或去溢料的方法,来解决这些问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中半导体在封装的过程中,引脚上残留的各种胶状物质如tape胶或溢料等,在使用化学药水去胶方法去除时,存在的化学药水寿命短、去除力不够、对塑封体和基材有损伤、药水无法一步法去除tape胶和溢料等缺陷,而提供了一种集成电路封装后处理去胶方法。本发明的方法可延长去胶剂的寿命(最长可达4个月以上),配合常规去胶剂,可单独去除tape胶或溢料,或者同时去除tape胶和溢料,并减少后续电镀工艺的毛刺的产生;对塑封体和基材无损伤。
本发明主要是通过以下技术手段解决上述技术问题的。
本发明提供一种集成电路封装后处理的去胶方法,其包括:在化学去胶过程中,增加如下操作:惰性气体鼓泡、溢流和兆声中的一种或多种。
所述的操作较佳地为惰性气体鼓泡。
所述惰性气体鼓泡的速度较佳地为10mL/min以上,更佳地为2010mL/min以上。
所述的操作较佳地为溢流。
所述溢料的速度较佳地为0.1-10ml/min,更佳地为0.1-2ml/min。
所述的操作较佳地为惰性气体鼓泡和溢流。
所述的操作较佳地为惰性气体鼓泡和兆声。
所述的操作较佳地为溢流和兆声。
所述的兆声的频率较佳地为800kHZ-1.2兆赫兹;更佳地为1.0-1.1兆赫兹。
所述的操作较佳地为惰性气体鼓泡、溢流和兆声;
所述的操作的时间可为本领域常规化学去胶过程中的常规时间,优选10-100min,更优选15-90min,最优选30-85min(例如40min、50min或80min)。
所述的操作的温度,可为本领域常规化学去胶过程中的常规的温度,优选60-130℃,更优选65-100℃,最优选70-80℃。
所述的惰性气体可为本领域内常规惰性气体,优选二氧化碳、氮气、氦气和氩气中的一种或多种。
获自所述的惰性气体鼓泡的泡为微米泡和/或纳米泡。
所述微米泡可为常规大小,其直径优选80微米以下,更优选60微米以下。
所述纳米泡可为常规大小,其直径优选500纳米以下,更优选300纳米以下。
本领域常规的去tape胶或去溢料的方法有高压喷射去胶、高压水喷砂去胶、激光去胶、化学药水去胶以及电化学方法去胶等,其中化学药水去胶的使用逐渐成为主流的方法。本发明所述的化学去胶过程,可为本领域常规的化学去胶过程,即使用化学方法(例如去胶剂)除去集成电路封装后多余的tape胶或溢料。本发明中的上述操作可以在化学去胶过程中的任意阶段进行,优选在化学去胶的同时进行所述操作,即:使用去胶剂的同时进行物理作用。
所述化学去胶过程中所用的去胶剂,可为本领域常规的去胶效果处于一般水平以下的去胶剂,即:难以独立完成去胶效果,即存在tape胶残留、溢料残留和/或镀锡后毛刺情况的去胶剂,较佳地,所述的去胶剂不为由下述原料制得的去胶剂,所述的原料包括下列质量分数的组分:20%-70%的溶剂、10%-50%有机胺、0.01%-50%还原剂、0.01%-5%无机碱、0.01%-10%表面活性剂和水,所述的原料不含增稠剂,各组分质量分数之和为100%;所述去胶剂的pH值为7.5-13.5;更佳地为专利文献CN102864458A、CN102808190A、CN1935939A、CN103128892A和CN102270587A中实施例1所用的去胶剂中的一种或多种。
所述的溶剂可为本领域常规的溶剂,优选醇类溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂、亚砜类溶剂、砜类溶剂、酰胺类溶剂和酯类溶剂中的一种或多种。
其中,所述的醇类溶剂优选甘油、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、三缩三乙二醇、正丁醇、异丁醇和苯甲醇中的一种或多种。
其中,所述的酮类溶剂优选丙酮、咪唑烷酮、吡咯烷酮、咪唑啉酮和异氟尔酮中的一种或多种。所述的咪唑烷酮优选2-咪唑烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮和1,3-二乙基-2-咪唑烷酮中的一种或多种。所述的吡咯烷酮优选N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮和N-羟乙基吡咯烷酮中的一种或多种。所述的咪唑啉酮优选1,3-二甲基-2-咪唑啉酮。
其中,所述的亚砜类溶剂优选二甲基亚砜、二乙基亚砜和甲乙基亚砜中的一种或多种。
其中,所述的砜类溶剂优选甲基砜、乙基砜和环丁砜中的一种或多种。
其中,所述的醚类溶剂优选四氢呋喃、乙二醇单烷基醚、二乙二醇单烷基醚、丙二醇单烷基醚、二丙二醇单烷基醚和三丙二醇单烷基醚中的一种或多种。所述的乙二醇单烷基醚优选乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇苯醚和乙二醇单丁醚中的一种或多。所述的二乙二醇单烷基醚优选二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚和二乙二醇单丁醚中的一种或多种。所述的丙二醇单烷基醚优选丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚和丙二醇单丁醚中的一种或多种。所述的二丙二醇单烷基醚优选二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚和二丙二醇单丁醚中的一种或多种。所述的三丙二醇单烷基醚优选三丙二醇单甲醚。
其中,所述的酰胺较佳的为二甲基甲酰胺和/或二甲基乙酰胺。
其中,所述的酯类溶剂优选乙酸乙酯、乳酸乙酯和二乙酸乙二醇酯中的一种或多种。
所述的有机胺可为本领域常规的有机胺,优选醇胺、有机多胺、含羧基的有机胺和季铵碱类有机胺中的一种或多种。所述的醇胺优选乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺和N-甲基二乙醇胺中的一种或多种。所述的有机多胺优选二乙烯三胺、五甲基二乙烯三胺和多乙烯多胺中的一中或多种。所述的含羧基的有机胺优选2-氨基乙酸、2-氨基苯甲酸、亚氨基二乙酸,氨三乙酸和乙二胺四乙酸中的一种或多种。所述的季铵碱类有机胺优选四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和三乙基苄基氢氧化铵中的一种或多种。
所述的还原剂可为本领域常规的还原剂,优选硼氢化类还原剂(例如硼氢化钠和/或硼氢化钾)、处于低化合物价时的氧化物(例如双氧水)、处于低化合物价时的盐(例如亚硫酸钠、次磷酸钠、硫酸亚铁和氯化亚铁中的一种或多种)、羟基胺、羟胺衍生物(如硫酸羟胺和/或盐酸羟胺)、联氨、水合肼、肼类衍生物(如甲磺酰肼和/或对甲苯磺酸肼)、醛类还原剂(如甲醛、乙醛、葡萄糖和糠醛中的一种或多种)和羧酸类还原剂(如草酸、柠檬酸和维生素C中的一种或多种)中的一种或多种。
所述的无机碱可为本领域常规的无机碱,优选碳酸盐类无机碱(例如碳酸钠和/或碳酸钾)、碳酸氢盐类无机碱(例如碳酸氢钠)、氢氧化盐类无机碱(例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡和氢氧化钙中的一种或多种)和氨水中的一种或多种。
所述表面活性剂可为本领域常规的表面活性剂,优选阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。所述的阴离子表面活性剂优选全氟烷基磺酸钾、仲烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸(LAS)、脂肪醇醚硫酸钠(AES)、乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠(FMES)、醇醚羧酸盐(AEC)、醇醚磷酸盐、异辛醇硫酸钠、MOA-3PK、MOA-5PK、苯酚聚氧乙烯醚硫酸钠和烷基磺酸盐中的一种或多种。所述的非离子表面活性剂优选聚乙二醇、渗透剂JFC、聚乙二醇醚、OP-10、羟基聚醚、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯(POE)、聚硅氧烷(PSOA)、氟代聚乙烯醇、氟代聚乙烯吡咯烷酮、氟代聚氧乙烯、氟代聚硅氧烷、脂肪醇聚氧乙烯醚、多元醇酯、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
所述增稠剂可为本领域常规的增稠剂,优选硫酸钠、氯化钠、硼砂、CMC、HPMC、甲基纤维素、羟乙基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇中的一种或多种。
本发明中,所述的去胶剂的制备方法,其包括下列步骤,将所述的原料混合,即可。所述的混合优选将所述的原料组分中的固体组分加入到液体组分中,搅拌均匀,即可。
所述的去胶剂中的原料还可以若干独立组分的套装形式保存。
本发明中,去除去胶剂的方法可为本领域常规的方法,优选将浸泡后的引线框架用水冲洗,即可。
在去除去胶剂后,还可包含将浸泡后的塑封体过水刀的操作。所述的过水刀的操作可为本领域常规的操作。
所述的干燥的方法可为本领域常规的方法,优选氮气吹干。
本发明中所述化学去胶过程中,浸泡在去胶剂中的引线框架可以是单片,也可以是一批(即多片,个数可不作限定,根据实际能够浸泡的个数确定)。
本发明中,所述集成电路封装的方法可为本领域常规的集成电路封装的方法,优选采用QFN封装。所述的QFN封装优选倒装QFN(即FCQFN)。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:
1、本发明的方法,延长去胶剂寿命,使其可在4个月以上的时间内循环重复使用;可单独去除tape胶或溢料,或者同时去除tape胶和溢料,并减少后续电镀工艺的锡毛刺的产生;对塑封体(基材)无损伤。
2、本发明的方法,可实现操作安全、方便、稳定,操作成本低,可适用于单片或批量处理,生产效率高,便于自动化操作,对基体无损害,电性能优良,因此可以广泛地应用于各种集成电路封装后处理中,尤其是QFN封装后处理。
3、本发明的方法,可以缩短去胶时间。
4、本发明的方法,具有非常广阔的市场应用前景,为微电子企业解决了难题,对促进我国微电子行业的发展起了积极的作用,也具有较高的经济效益。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
下述各实施例中,去胶剂的制备方法均为将各实施例中去胶剂原料组分中的固体组分加入到液体组分中,搅拌均匀,即可。
下述实例中,未限定具体操作温度的,均是在室温条件下进行。
去胶剂在去除集成电路封装后处理中的tape胶和/或溢料中的应用的具体操作为:将倒装QFN工艺中molding(封装)后的各单片引线框架(6cm*6cm)浸泡在各实施例的去胶剂中,浸泡时间和温度参照下述应用实施例,若有鼓泡、溢流和兆声中的一种或多种操作时,浸泡时间与操作时间同步开始和结束。
鼓泡机为杭州桂冠环保科技有限公司的微细气泡发生机。鼓泡气体的速度为10mL/min。纳米泡大小设定为直径为500nm以下。微米泡大小设定为直径为80μm以下。其中以下应用实施例中均可采用微米泡和/或纳米泡,其中微米泡成本更低,纳米泡效果更佳。从成本角度考虑,以下应用实施例均采用微米泡。
溢料速度可为0.1ml/min~10ml/min,从成本角度考虑,以下应用实施例均采用0.1ml/min的溢料速度。
兆声的频率范围:800kHZ-1.2兆赫兹均可,其中,从成本角度考虑,以下应用实施例均采用1.0兆赫兹。发明人也尝试过使用频率为40/80/140/220/270kHz的超声代替兆声,但效果均不明显。
操作完成后,用纯水冲洗,过水刀、用氮气吹干,即可。用金相显微镜观察去胶效果,然后进一步电镀锡,并用金相显微镜观察电镀效果。
以下各实施例或应用例中,水是指去离子水。
去胶剂使用寿命是指去胶剂在浸泡槽中从配槽(将新的去胶剂倒入洗干净的浸泡槽中)开始使用到下一次换槽(将浸泡槽中老去胶剂全部排干净,然后洗干净槽,再倒入新去胶剂)的周期,其间由于去胶剂挥发,样条(即引脚框架)携带等原因会导致浸泡槽中去胶剂液位下降,故每天都会进行补加新去胶剂使浸泡槽中的液位保持稳定。因此,使用寿命是单槽去胶剂换槽的周期。
关于具体操作,本发明中,溢料在溢料槽中进行,鼓泡在鼓泡机和气体发生器下进行,兆声在兆声设备下进行。
实施例1-7
表1去胶剂各原料组分
表2各原料组分质量分数和去胶剂的pH值
依据以上表1和2中记载的各原料组分及其质量分数称取各原料组分后将其混合得到7种不同的去胶剂,以下实施例中的去胶剂也采用同样的方法制备。
应用实施例1-120
以下应用实施例1-120中,所用的去胶剂为实施例1-7制备所得。
本领域的化学去胶剂一般为弱酸性或弱碱性去胶剂,其中弱碱性去胶剂近年来成为市场主流的化学去胶剂,发明人选取了以下几种有代表性的去胶剂进行了效果考察。实施例8-12所用的去胶剂分别为CN102864458A中的实施例1中的去毛刺软化液(弱酸性去毛刺软化液)、CN102808190A中的实施例1中的去毛刺软化液(弱碱性去毛刺软化液)、CN1935939A中的实施例的去毛刺溶液(弱碱性去毛刺液)、CN103128892A实施例1中的去毛刺溶液(弱碱性去毛刺液)和CN102270587A实施例1中的毛刺软化液(弱碱性毛刺软化液)。
表3
从以上各应用实施例(1-120)可以看出,单独使用去胶剂(即不添加鼓泡、溢料或兆声操作)时,实施例1-12的去胶剂去tape胶和去溢料较差,进而使得镀锡效果也较差。在金相显微镜观察时,观察到镀锡前后的引线框架有基质有受损的情况。进一步进行去胶剂寿命实验发现,上述各实施例中的去胶剂最长可重复循环使用2个月,实施例7和8只能重复循环使用一个星期,使用寿命短。
从以上各应用实施例(1-120)可以看出,在使用去胶剂的基础上,进一步添加鼓泡、溢料和兆声操作中的一种或多种时,去tape胶、去溢料及镀锡的效果均显著提升,且在缩短了去胶时间的情况下仍然可以获得优异的去tape胶、去溢料及镀锡的效果;仅当只添加兆声这单一的方法时,会有轻微残留及镀锡毛刺出现,但并不会影响到引线框架产品的使用效果。进一步在金相显微镜观察时,并没有观察到镀锡前后的引线框架有基质受损的情况。另外,将以上各应用实施例(1-120)中的单片引线框架的操作变为批量多片操作,并不影响去tape胶、去溢料及后续的镀锡效果。进一步进行去胶剂寿命实验发现,在使用去胶剂的基础上,进一步添加鼓泡、溢料和兆声操作中的一种或多种时,上述各实施例中的去胶剂可重复循环使用4个月以上,使用寿命较长,比单独使用去胶剂使用寿命(3个月)更长。
实施例13-14
表4去胶剂的各原料组分
表5各原料组分的质量分数和去胶剂pH值
实施例13-14中的去胶剂的制备方法同实施例1-7中的去胶剂的制备方法。下述应用实施例中的操作过程同上述应用实施例1-120。
应用实施例121-140
表6
表7各符号含义
严重残留 | × | 严重毛刺 | × |
中等残留 | △ | 中等毛刺 | △ |
轻微残留 | ○ | 轻微毛刺 | ○ |
无残留 | ◎ | 无毛刺 | ◎ |
从以上各应用实施例(121-140)可以看出,在单独采用去胶剂(即不添加鼓泡、溢流或兆声的操作)时,会有轻微残留及镀锡毛刺出现;而在添加了鼓泡、溢流和兆声的操作中的一种或多种时,去tape胶、去溢料及镀锡的效果几乎均有所提升的,且在缩短了去胶时间的情况下仍然可以获得优异的去tape胶、去溢料及镀锡的效果;仅当只添加兆声这单一的方法时,去tape胶、去溢料及镀锡的效果提升不明显。
以上各应用实施例(121-140)中,在金相显微镜观察时,并没有观察到镀锡前后的引线框架有基质受损的情况。
另外,将以上各应用实施例(121-140)中的单片引线框架的操作变为批量多片操作,并不影响去tape胶、去溢料及后续的镀锡效果。
进一步进行去胶剂寿命实验发现,在添加了鼓泡、溢流和兆声的操作中的一种或多种时去胶剂可重复循环使用4个月以上,使用寿命较长,比单独使用去胶剂使用寿命(3个月)更长。
实施例1’-实施例6’
表8去胶剂的各原料组分
表9各原料组分的质量分数和去胶剂pH值
将实施例1’-6’的去胶剂按照表10的去胶温度和时间操作,可获得较佳去胶效果(具体见表10),而在添加了鼓泡、溢流和兆声的操作中的一种或多种时,去tape胶、去溢料及镀锡的效果,在缩短了去胶时间(缩短了5分钟)的情况下仍然可以获得全优(◎)的去tape胶、去溢料及镀锡的效果;仅当只添加兆声这单一的方法时,去tape胶、去溢料及镀锡的效果提升不明显。在金相显微镜观察时,并没有观察到镀锡前后的引线框架有基质受损的情况。另外,将单片引线框架的操作变为批量多片操作,并不影响去tape胶、去溢料及后续的镀锡效果。进一步进行去胶剂寿命实验发现,在添加了鼓泡、溢流和兆声的操作中的一种或多种时,去胶剂可重复循环使用4个月以上,使用寿命较长,比单独使用去胶剂使用寿命(3个月)更长。
表10
编号 | 去胶剂 | 温度(℃) | 时间(min) | tape胶残留情况 | 溢料残留情况 | 镀锡后镀毛刺情况 |
141 | 实施例1’ | 60 | 10 | ○ | ◎ | ◎ |
142 | 实施例2’ | 75 | 50 | ◎ | ◎ | ◎ |
143 | 实施例3’ | 65 | 40 | ◎ | ○ | ◎ |
144 | 实施例4’ | 80 | 15 | ◎ | ◎ | ◎ |
145 | 实施例5’ | 90 | 80 | ○ | ◎ | ◎ |
146 | 实施例6’ | 100 | 90 | ○ | ○ | ◎ |
Claims (10)
1.一种集成电路封装后处理的去胶方法,其特征在于,所述的去胶方法包括:在化学去胶过程中,增加如下操作:惰性气体鼓泡、溢流和兆声中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作为惰性气体鼓泡。
3.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作为溢流。
4.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作为惰性气体鼓泡和溢流。
5.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作为惰性气体鼓泡和兆声。
6.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作为溢流和兆声。
7.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作为惰性气体鼓泡、溢流和兆声。
8.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作的时间为10-100min,较佳地为15-90min,更佳地为30-85min,进一步更佳地为40min、50min或80min。
9.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的操作的温度为60-130℃,较佳地为65-100℃,更佳地为70-80℃。
10.如权利要求1所述的去胶方法,其特征在于,所述的惰性气体鼓泡的速度为10mL/min以上,较佳地为2010mL/min以上;
和/或,所述的惰性气体鼓泡的泡为微米泡和/或纳米泡;所述微米泡的直径较佳地为80微米以下,更佳地为60微米以下;所述的纳米泡的直径较佳地为500纳米以下,更佳地为300纳米以下;
和/或,所述的溢料的速度为0.1-10ml/min,较佳地为0.1-2ml/min;
和/或,所述的兆声的频率为800kHZ-1.2兆赫兹;较佳地为1.0-1.1兆赫兹。
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