CN116344460B - 一种封装装片膜、制作方法及应用 - Google Patents
一种封装装片膜、制作方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种封装装片膜、制作方法及应用,封装装片膜包括:上胶层、下胶层,以及金属导热支撑层,所述上胶层和所述下胶层分别用于粘接封装基板和芯片,所述金属导热支撑层位于所述上胶层和所述下胶层之间;所述金属导热支撑层为金属膜,且所述金属膜的表面设置有网状锁孔,使所述上胶层和所述下胶层通过填充所述网状锁孔与所述金属导热支撑层紧固连接。本方案通过在上胶层和下胶层之间设置金属导热支撑层,能够使封装装片膜的导热性能更好、强度更高,且通过在金属导热支撑层的表面设置网状锁孔,能够使上胶层、下胶层与金属导热支撑层的粘接更紧密,避免封装装片膜分层、芯片倾斜、芯片裂纹以及装片鼓包等,避免影响封装片的性能。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域,尤指一种封装装片膜、制作方法及应用。
背景技术
DAF(Die Attach film,封装装片膜),是封装工艺的贴片过程中粘接封装基板和芯片的中间层。现有的DAF粘结层大多数都是采用银胶贴片、烧结银贴片、共晶焊或热熔焊的方式。但是,现有的DAF导热性偏低,不利于封装片的散热,且强度偏低,封装装片过程中容易因贴片吸嘴的吸取位置以及压力强度等差异造成封装贴片倾斜,影响产品的性能,尤其是传感器芯片,芯片位置的倾斜会带来性能的极大影响。因此,需要一种导热性能更好、强度更高的封装装片膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种封装装片膜、制作方法及应用,解决现有技术中封装装片膜导热性能差、强度低等问题。
本发明提供的技术方案如下:
本发明提供一种封装装片膜,包括:
上胶层、下胶层,以及金属导热支撑层,
所述上胶层和所述下胶层分别用于粘接封装基板和芯片,所述金属导热支撑层位于所述上胶层和所述下胶层之间;
所述金属导热支撑层为金属膜,且所述金属膜的表面设置有网状锁孔,使所述上胶层和所述下胶层通过填充所述网状锁孔与所述金属导热支撑层紧固连接;
所述金属膜的软化点温度不小于270℃,所述金属膜的热膨胀系数与所述封装基板的热膨胀系数的差值在预设范围内。
通过在上胶层和下胶层之间设置金属导热支撑层,能够使封装装片膜的导热性能更好、强度更高,且通过在金属导热支撑层的表面设置网状锁孔,能够使上胶层、下胶层与金属导热支撑层的粘接更紧密,避免封装装片膜分层、芯片倾斜、芯片裂纹以及装片鼓包等,避免影响封装片的性能。
用于封装过程中的温度及SMT贴片温度一般都不高于270℃,因此,通过选用特定的金属,使金属膜的软化点温度不小于270℃,能够避免金属膜在装片或组装过程中软化,造成封装装片膜局部热阻变大、装片应力分布不均、装片倾斜、装片鼓包、芯片裂纹等,影响封装片性能。
通过设置金属膜的热膨胀系数与封装基板的热膨胀系数接近,能够避免差异较大的热膨胀系数造成散热过程中使封装装片膜分层。
在一些实施方式中,所述网状锁孔为均匀分布在所述金属膜两侧表面的凹槽,或
所述网状锁孔为均匀分布的贯穿所述金属膜表面的通孔。
在一些实施方式中,所述金属膜的表面设置有钝化层;和/或
所述金属膜的表面为粗糙面。
由于封装装片膜保存环境是非真空环境,金属导热支撑层有氧化污染风险,金属导热支撑层在氧化后会造成封装装片膜内部分层,因此,通过对金属膜的表面进行钝化处理,能够避免金属导热支撑层氧化污染,避免封装装片膜内部分层。
此外,通过对金属膜的表面进行粗糙化处理,同样能够预防封装装片膜分层。
在一些实施方式中,所述金属膜呈波浪形设置。
通过将金属膜设置为波浪形,能够增大金属导热支撑层的散热面积,提高散热效果,且波浪形的金属膜也能够提高金属导热支撑层与上胶层、下胶层的粘接稳固性,避免封装装片膜分层,或封装芯片倾斜。
在一些实施方式中,所述金属导热支撑层为若干个,且若干个所述金属导热支撑层平行设置,
相邻的所述金属导热支撑层之间通过中间胶层粘接。
通过在封装装片膜中设置若干个金属导热支撑层,能够进一步提高封装装片膜的导热性能、强度及稳固性。
在一些实施方式中,若干个所述金属导热支撑层的热膨胀系数由上至下呈线性变化。
由于封装基板和芯片的热膨胀系数差别较大,通过将多个金属导热支撑层的热膨胀系数设置为由上至下呈线性变化,能够为不匹配的热膨胀系数提供中间过渡,使封装片的散热效果更好,且避免对封装片造成损害。
另外,本发明还提供一种封装装片膜的制作方法,包括步骤:
根据等效热路模型制备封装装片膜的金属导热支撑层,所述金属导热支撑层为金属膜,且所述金属膜的表面设置有网状锁孔;
根据所述封装装片膜的预设厚度调整双侧滚轮或卡槽的缝隙高度;
将所述金属导热支撑层浸泡在装有粘胶体的胶槽中,并穿过所述双侧滚轮的缝隙或卡槽的缝隙,使粘胶体压附在所述金属导热支撑层的两侧表面形成上胶层和下胶层,所述上胶层和所述下胶层分别用于粘接封装基板和芯片。
另外,本发明还提供一种封装芯片,应用上述的封装装片膜。
通过本发明提供的一种封装装片膜、制作方法及应用,至少具有以下有益效果:
(1)通过在上胶层和下胶层之间设置金属导热支撑层,能够使封装装片膜的导热性能更好、强度更高,且通过在金属导热支撑层的表面设置网状锁孔,能够使上胶层、下胶层与金属导热支撑层的粘接更紧密,避免封装装片膜分层、芯片倾斜、芯片裂纹以及装片鼓包等,避免影响封装片的性能;
(2)通过对金属膜的表面进行钝化处理,能够避免金属导热支撑层氧化污染,避免封装装片膜内部分层;此外,通过对金属膜的表面进行粗糙化处理,同样能够预防封装装片膜分层;
(3)通过选用特定的金属,使金属膜的软化点温度不小于270℃,能够避免金属膜在装片或组装过程中软化,造成封装装片膜局部热阻变大、装片应力分布不均、装片倾斜、装片鼓包、芯片裂纹等,影响封装片性能;
(4)通过设置金属膜的热膨胀系数与封装基板的热膨胀系数接近,能够避免差异较大的热膨胀系数造成散热过程中使封装装片膜分层;
(5)通过将金属膜设置为波浪形,能够增大金属导热支撑层的散热面积,提高散热效果,且波浪形的金属膜也能够提高金属导热支撑层与上胶层、下胶层的粘接稳固性,避免封装装片膜分层,或封装芯片倾斜;
(6)通过在封装装片膜中设置若干个金属导热支撑层,能够进一步提高封装装片膜的导热性能、强度及稳固性;通过将多个金属导热支撑层的热膨胀系数设置为由上至下呈线性变化,能够为不匹配的热膨胀系数提供中间过渡,使封装片的散热效果更好,且避免对封装片造成损害。
附图说明
下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明实施例的现有技术中封装装片膜分层示意图;
图2是本发明实施例的现有技术中封装装片膜倾斜示意图;
图3是本发明实施例的现有技术中封装装片膜空洞示意图;
图4是本发明实施例的封装装片膜结构示意图;
图5是本发明实施例的网状锁孔示意图;
图6是本发明实施例的封装装片膜截面示意图;
图7是本发明实施例的封装装片膜分层示意图;
图8是本发明实施例的封装装片膜软化示意图;
图9是本发明实施例的封装装片膜软化导致装片鼓包示意图;
图10是本发明实施例的封装装片膜软化导致装片倾斜示意图;
图11是本发明实施例的波浪形封装装片膜的结构示意图;
图12是本发明实施例的波浪形封装装片膜表面凹槽结构示意图;
图13是本发明实施例的波浪形封装装片膜贯穿锁孔结构示意图;
图14是本发明实施例包含的若干金属导热支撑层的封装装片膜的几种形式示意图;
图15是本发明实施例的单层金属导热支撑层的封装装片膜结构示意图;
图16是本发明实施例的单层金属导热支撑层的封装装片膜的金属导热支撑层具体结构示意图;
图17是本发明实施例的单层金属导热支撑层的封装装片膜等效热路模型示意图;
图18是本发明实施例的一种多层金属导热支撑层的封装装片膜结构示意图;
图19是本发明实施例的一种多层金属导热支撑层的封装装片膜的金属导热支撑层具体结构示意图;
图20是本发明实施例的一种多层金属导热支撑层的封装装片膜等效热路模型示意图;
图21是本发明实施例的另一种多层金属导热支撑层的封装装片膜结构示意图;
图22是本发明实施例的另一种多层金属导热支撑层的封装装片膜的金属导热支撑层具体结构示意图;
图23是本发明实施例的另一种多层金属导热支撑层的封装装片膜等效热路模型示意图;
图24是本发明实施例的单层金属导热支撑层的封装装片膜制作流程示意图;
图25是本发明实施例的多层金属导热支撑层的封装装片膜制作流程示意图。
图中标号:1-上胶层;2-下胶层;3-金属导热支撑层;4-网状锁孔;5-封装基板;6-芯片。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
现有的DAF粘结层大多数都是采用银胶贴片、烧结银贴片、共晶焊或热熔焊的方式,封装基板5和芯片6通过DAF胶粘接。但是,如图1和图2所示,现有的DAF导热性偏低,不利于封装片的散热,且强度偏低,封装装片过程中容易因贴片吸嘴的吸取位置以及压力强度等差异造成封装芯片倾斜,影响产品的性能,尤其是传感器芯片,芯片位置的倾斜会带来性能的极大影响;且传统的共晶焊或热熔焊的方式不适用于面积较大、厚度较薄的芯片,此类焊接针对较大、较薄的芯片容易造成空洞以及裂片;另外,现有的热熔焊以及共晶焊需要对芯片或晶圆预先进行背金处理,背金工序中容易带来新的影响因素如污染氧化等,造成封装片的分层。
为了解决封装装片膜强度较低的问题,有方案在封装装片膜的中间填充一些支撑体,如图3所示,但是,支撑体在封装过程中容易因高温而熔化再凝固,造成装片粘结层空洞,影响DAF装片的可靠性以及导热性能。
在一个实施例中,参考说明书附图4至图6,为了解决上述问题,本发明提供一种封装装片膜,包括:上胶层1、下胶层2,以及金属导热支撑层3。
上胶层1和下胶层2分别用于粘接封装基板5和芯片6,金属导热支撑层3位于上胶层1和下胶层2之间;且为了保证封装装片膜更稳固,上胶层1和下胶层2的厚度应保持相等,使金属导热支撑层3位于封装装片膜的中央。
金属导热支撑层3为金属膜,且金属膜的表面设置有网状锁孔4,使上胶层1和下胶层2通过填充网状锁孔4与金属导热支撑层3紧固连接。网状锁孔4的形状可以为圆形、菱形、方形、六边形等,在此不做限制。
通过在上胶层1和下胶层2之间设置金属导热支撑层3,能够使封装装片膜的导热性能更好、强度更高,且通过在金属导热支撑层3的表面设置网状锁孔4,能够使上胶层1、下胶层2与金属导热支撑层3的粘接更紧密,避免封装装片膜分层、芯片倾斜、芯片裂纹以及装片鼓包等,避免影响封装片的性能。
优选的,网状锁孔4为均匀分布在金属膜两侧表面的凹槽,或网状锁孔4为均匀分布的贯穿金属膜表面的通孔。
在本实施例中,设置网状锁孔4的目的一是为了增大散热面积;二是使上胶层1和下胶层2填充网状锁孔4,使上胶层1、下胶层2与金属导热支撑层3的连接更稳固,进而使整个封装片更稳固。因此,网状锁孔4可以是均匀分布在金属膜两侧表面的凹槽,也可以设置为贯穿金属膜表面,在此不做限制。
在一个实施例中,金属膜的表面设置有钝化层;和/或金属膜的表面为粗糙面。
参考说明书附图7,由于封装装片膜保存环境是非真空环境,金属导热支撑层3有氧化污染风险,金属导热支撑层3在氧化后会造成封装装片膜内部分层。因此,通过对金属膜的表面进行钝化处理,能够避免金属导热支撑层3氧化污染,避免封装装片膜内部分层。
此外,通过对金属膜的表面进行粗糙化处理,同样能够预防封装装片膜分层。
在一个实施例中,金属膜的软化点温度不小于270℃。
用于封装过程中的温度及SMT贴片温度一般都不高于270℃,因此,通过选用特定的金属,使金属膜的软化点温度不小于270℃,能够避免金属膜在装片或组装过程中软化,造成封装装片膜局部热阻变大、装片应力分布不均、装片倾斜、装片鼓包、芯片裂纹等,影响封装片性能。图8为金属膜的软化点温度过低时封装装片膜软化示意图;图9是金属膜的软化点温度过低时,封装装片膜软化导致装片鼓包示意图;图10是金属膜的软化点温度过低时,封装装片膜软化导致装片倾斜示意图。
在一个实施例中,金属膜的热膨胀系数与封装基板5的热膨胀系数的差值在预设范围内。
通过设置金属膜的热膨胀系数与封装基板5的热膨胀系数接近,能够避免差异较大的热膨胀系数造成散热过程中使封装装片膜分层。
在一个实施例中,金属膜呈波浪形设置。
参考说明书附图11至图13,通过将金属膜设置为波浪形,能够增大金属导热支撑层3的散热面积,提高散热效果,且波浪形的金属膜也能够提高金属导热支撑层3与上胶层1、下胶层2的粘接稳固性,避免封装装片膜分层,或封装芯片6倾斜。
在一个实施例中,金属导热支撑层3为若干个,且若干个金属导热支撑层3平行设置,相邻的金属导热支撑层3之间通过中间胶层粘接。
通过在封装装片膜中设置若干个金属导热支撑层3,能够进一步提高封装装片膜的导热性能、强度及稳固性。参考说明书附图14,在封装装片膜中设置若干金属导热支撑层3时,金属导热支撑层3的数量、形式均不受限制,可以根据导热、强度需求进行选择或调整。
优选的,若干个金属导热支撑层3的热膨胀系数由上至下呈线性变化。
由于封装基板5和芯片6的热膨胀系数差别较大,通过将多个金属导热支撑层3的热膨胀系数设置为由上至下呈线性变化,能够为不匹配的热膨胀系数提供中间过渡,使封装片的散热效果更好,且避免对封装片造成损害。
在一个实施例中,参考说明书附图15至图17,图中A为上胶层;B为金属导热支撑层;B1为金属导热支撑层金属;B2为金属导热支撑层锁孔内胶层;C为下胶层。在一维稳态均匀传导热时材料的热阻计算公式可以表示为:其中,Rth为热阻,λ是导热参数,S是散热面积。
因此,单层金属导热支撑层的封装装片膜的整体热阻为如下模型:
Rth=RthA+RthB+RthC,
则
其中,lA为上胶层厚度,SA为上胶层的散热面积,lB1为金属导热支撑层的厚度,SB1为金属导热支撑层的散热面积,lB2为金属导热支撑层内锁孔胶厚度,SB2为金属导热支撑层内锁孔胶散热面积,lC为下胶层厚度,SC为下胶层的散热面积。快速计算封装装片膜的热阻时,SA、SB1、SB2和SC可以当做封装装片膜与封装框架载片台的接触面积,RthA、RthB、RthC、RthB1、RthB2分别指对应封装层的热阻,λA、λB、λC、λB1、λB2对应封装层的导热参数。根据上述模型可知,单层金属导热支撑层的封装装片膜的散热相比于不包含金属导热支撑层的封装装片膜导热效果更好,且强度更高。
在一个实施例中,参考说明书附图18和图20,图中A为上胶层;B为第一层金属导热支撑层;C为第一层中间胶层;D为第二层金属导热支撑层;E为第二层中间胶层;F为第三层金属导热支撑层;G为下胶层;B1、D1、F1分别第一、二、三层金属导热支撑层金属;B2、D2、F2分别第一、二、三层金属导热支撑层锁孔内胶体。
因此,该多层金属导热支撑层的封装装片膜的整体热阻为如下模型:
Rth=RthA+RthB+RthC+RthD+RthE+RthF+RthG,
则
其中,lA为上胶层厚度,SA为上胶层的散热面积,lB1、lD1、lF1为金属导热支撑层的厚度,SB1、SD1、SF1为金属导热支撑层的散热面积,lB2、lD2、lF2为金属导热支撑层内锁孔胶厚度,SB2、SD2、SF2为金属导热支撑层内锁孔胶散热面积,lC、lE为中间胶层厚度,SC、SE为中间胶层的散热面积,lG为下胶层厚度,SG为下胶层的散热面积。快速计算封装装片膜的热阻时,SA、SB1、SB2、SC、SD1、SD2、SE、SF1、SF2和SG可以当做封装装片膜与封装框架载片台的接触面积,RthA、RthB、RthC、RthD、RthE、RthF、RthG分别指对应封装层的热阻,λA、λB、λC、λB1、λB2、λD1、λD2、λF1、λF2对应封装层的导热参数。根据上述模型可知,该多层金属导热支撑层的封装装片膜的散热相比于不包含金属导热支撑层的封装装片膜导热效果更好,且强度更高。
在一个实施例中,参考说明书附图21和图23,图中A为上胶层;B为第一层金属导热支撑层;C为第一层中间胶层;D为第二层金属导热支撑层;E为第二层中间胶层;F为第三层金属导热支撑层;G为下胶层;B1、F1分别第一、三层金属导热支撑层金属;B2、F2分别第一、三层金属导热支撑层锁孔内胶体。相比于上一实施例,该实施例第二层金属导热支撑层的锁孔没有贯通金属膜。
因此,该多层金属导热支撑层的封装装片膜的整体热阻为如下模型:
Rth=RthA+RthB+RthC+RthD+RthE+RthF+RthG,
则
其中,lA为上胶层厚度,SA为上胶层的散热面积,lB1、lF1为包含贯通锁孔的金属导热支撑层的厚度,SB1、SF1为包含贯通锁孔的金属导热支撑层的散热面积,lB2、lF2为包含贯通锁孔的金属导热支撑层内锁孔胶厚度,SB2、SF2为金属导热支撑层内锁孔胶散热面积,lD为不包含贯通锁孔的金属导热支撑层的厚度,SD为不包含贯通锁孔的金属导热支撑层的散热面积,lC、lE为中间胶层厚度,SC、SE为中间胶层的散热面积,lG为下胶层厚度,SG为下胶层的散热面积。快速计算封装装片膜的热阻时,SA、SB1、SB2、SC、SD、SE、SF1、SF2和SG可以当做封装装片膜与封装框架载片台的接触面积,RthA、RthB、RthC、RthD、RthE、RthF、RthG分别指对应封装层的热阻,λA、λB、λC、λB1、λB2、λF1、λF2对应封装层的导热参数。根据上述模型可知,该多层金属导热支撑层的封装装片膜的散热相比于不包含金属导热支撑层的封装装片膜导热效果更好,且强度更高。
在一个实施例中,本发明还提供一种封装装片膜的制作方法,包括步骤:
根据等效热路模型制备封装装片膜的金属导热支撑层,金属导热支撑层为金属膜,且金属膜的表面设置有网状锁孔;
根据封装装片膜的预设厚度调整双侧滚轮或卡槽的缝隙高度;
将金属导热支撑层浸泡在装有粘胶体的胶槽中,并穿过双侧滚轮或卡槽的缝隙,使粘胶体压附在金属导热支撑层的两侧表面形成上胶层和下胶层,上胶层和下胶层分别用于粘接封装基板和芯片。
具体的,参考说明书附图24,在制造上述封装装片膜时,需要先根据需求及等效热路模型制备封装装片膜的金属导热支撑层;再将金属导热支撑层浸泡在装有粘胶体的胶槽中,使其穿过双侧滚轮或卡槽的缝隙,双侧滚轮或卡槽的缝隙高度根据封装装片膜的预设厚度进行调整,从而使粘胶体能够压附在金属导热支撑层的两侧表面形成上胶层和下胶层。
另外,当封装装片膜具有两层或多层金属导热支撑层时,参考说明书附图25,可以先将每一层金属导热支撑层浸泡在装有粘胶体的胶槽中,并使其穿过双侧滚轮的缝隙或卡槽的缝隙;为了防止DAF膜的整体厚度以及上下表面的粘胶体覆盖量有偏差,还需要在两层或多层金属膜压附在一起后再过一次胶槽浸泡以及滚轮(或卡槽)压附制成。
在一个实施例中,本发明还提供一种封装芯片,应用上述的封装装片膜,该封装芯片具有更好的导热性和强度,能够避免封装装片膜分层或芯片倾斜,避免影响封装芯片的性能。
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种封装装片膜,其特征在于,包括:
上胶层、下胶层,以及金属导热支撑层,
所述上胶层和所述下胶层分别用于粘接封装基板和芯片,所述金属导热支撑层位于所述上胶层和所述下胶层之间;
所述金属导热支撑层为金属膜,且所述金属膜的表面设置有网状锁孔,使所述上胶层和所述下胶层通过填充所述网状锁孔与所述金属导热支撑层紧固连接;
所述金属膜的软化点温度不小于270℃,且所述金属膜的热膨胀系数与所述封装基板的热膨胀系数的差值在预设范围内,使所述金属膜的热膨胀系数与所述封装基板的热膨胀系数接近,避免差异较大的热膨胀系数造成散热过程中封装装片膜分层。
2.根据权利要求1所述的一种封装装片膜,其特征在于,所述网状锁孔为均匀分布在所述金属膜两侧表面的凹槽,或
所述网状锁孔为均匀分布的贯穿所述金属膜表面的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种封装装片膜,其特征在于,所述金属膜的表面设置有钝化层;和/或
所述金属膜的表面为粗糙面。
4.根据权利要求1所述的一种封装装片膜,其特征在于,所述金属膜呈波浪形设置。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种封装装片膜,其特征在于,所述金属导热支撑层为若干个,且若干个所述金属导热支撑层平行设置,
相邻的所述金属导热支撑层之间通过中间胶层粘接。
6.根据权利要求5所述的一种封装装片膜,其特征在于,若干个所述金属导热支撑层的热膨胀系数由上至下呈线性变化。
7.一种封装装片膜的制作方法,其特征在于,包括步骤:
根据等效热路模型制备封装装片膜的金属导热支撑层,所述金属导热支撑层为金属膜,且所述金属膜的表面设置有网状锁孔,所述金属膜的软化点温度不小于270℃,且所述金属膜的热膨胀系数与封装基板的热膨胀系数的差值在预设范围内,使所述金属膜的热膨胀系数与所述封装基板的热膨胀系数接近,避免差异较大的热膨胀系数造成散热过程中封装装片膜分层;
根据所述封装装片膜的预设厚度调整双侧滚轮或卡槽的缝隙高度;
将所述金属导热支撑层浸泡在装有粘胶体的胶槽中,并穿过所述双侧滚轮的缝隙或所述卡槽的缝隙,使粘胶体压附在所述金属导热支撑层的两侧表面形成上胶层和下胶层,所述上胶层和所述下胶层分别用于粘接封装基板和芯片。
8.一种封装装片膜的应用,其特征在于,将权利要求1-6任一所述的封装装片膜应用于装片工艺。
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