JP2009111130A - Imaging apparatus and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、裏面照射型の固体撮像素子を封止(パッケージ化)してなる撮像装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an imaging device formed by sealing (packaging) a back-illuminated solid-state imaging device and a manufacturing method thereof.
デジタルカメラ等の電子式カメラには、撮像素子として、半導体チップからなるCCD(Charge Coupled Device)型やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の固体撮像素子が用いられている。これらの電子式カメラは、高機能化と同時に小型化が求められている。これに伴い、固体撮像素子では、高画素化及び画素の微細化が進められているが、単純に画素の微細化を行うと、画素中の受光素子への入射光量(感度)が低下するため、各画素の開口率(画素への入射光量に対する受光素子への入射光量の比)を上げることが課題となっている。 In an electronic camera such as a digital camera, a CCD (Charge Coupled Device) type or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type solid-state imaging device made of a semiconductor chip is used as an imaging device. These electronic cameras are required to be miniaturized as well as to have high functions. In connection with this, in the solid-state imaging device, the number of pixels is increased and the size of the pixel is reduced. However, if the size of the pixel is simply reduced, the amount of incident light (sensitivity) to the light receiving element in the pixel decreases. Thus, increasing the aperture ratio of each pixel (ratio of the incident light amount to the light receiving element with respect to the incident light amount to the pixel) is a problem.
通常、固体撮像素子は、電極等が形成された半導体基板の表面側から入射する光を半導体基板内に形成された受光素子によって受光するように構成されており、電極等による入射光の遮蔽が開口率の向上(つまり、高感度化)を妨げる要因となっている。そこで、近年、画素の微細化とともに高感度化を図るために、裏面照射型の固体撮像素子が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。裏面照射型の固体撮像素子とは、電極が形成されていない裏面側から入射する光を受光するように構成したものであり、開口率を最大限に向上させることが可能である。 Normally, a solid-state imaging device is configured to receive light incident from the surface side of a semiconductor substrate on which an electrode or the like is formed by a light receiving element formed in the semiconductor substrate, and the incident light is blocked by the electrode or the like. This is a factor that hinders improvement of the aperture ratio (that is, high sensitivity). Therefore, in recent years, back-illuminated solid-state imaging devices have been proposed in order to increase the sensitivity along with the miniaturization of pixels (for example, see Patent Documents 1 and 2). The back-illuminated solid-state imaging device is configured to receive light incident from the back side where no electrode is formed, and can maximize the aperture ratio.
上記の裏面照射型の固体撮像素子は、半導体基板の裏面側から内部の受光素子への光入射を可能とするように10μm程度の厚みに薄板化を行う必要があり、機械的強度が不足し、ダイシングや実装時に支障をきたすという問題がある。このため、特許文献1では、固体撮像素子の周辺部(パッド形成部)を残して他の部分を薄化することで強度を確保している。また、特許文献2では、固体撮像素子の電極が形成された表面(非受光面)側にシリコン基板等からなる支持基板を貼り合せることにより強度を確保している。
しかしながら、特許文献1に記載の撮像装置のように、固体撮像素子の周辺部を残して他の部分を薄化することは、通常の研摩方法では困難であるため、製造が容易でなく、製造コストの増大を招いてしまう。また、特許文献2に記載の撮像装置のように、固体撮像素子の表面側に支持基板を貼り合せる場合には、電極端子を外部に露呈させるように、支持基板中に貫通電極を形成する必要があるため、製造が複雑化し、製造コストの増大を招いてしまう。このように、従来の裏面照射型の固体撮像素子を封止した撮像装置は、製造が容易でなく、製造コストの増大を招くといった共通の問題が存在する。 However, as in the imaging device described in Patent Document 1, it is difficult to thin the other portions while leaving the peripheral portion of the solid-state imaging device, so that the manufacturing is not easy because the normal polishing method is difficult. It will increase the cost. Further, when the support substrate is bonded to the surface side of the solid-state image sensor as in the imaging device described in Patent Document 2, it is necessary to form a through electrode in the support substrate so that the electrode terminal is exposed to the outside. Therefore, the manufacturing is complicated and the manufacturing cost is increased. As described above, the conventional imaging device in which the back-illuminated solid-state imaging device is sealed has a common problem that it is not easy to manufacture and causes an increase in manufacturing cost.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、裏面照射型の固体撮像素子を備え、製造が容易であり、製造コストを低減することが可能な撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an imaging apparatus that includes a back-illuminated solid-state imaging device, is easy to manufacture, and can reduce manufacturing costs, and a manufacturing method thereof. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、電電極パッドが形成された表面とは反対側の裏面が受光面とされた裏面照射型の固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光面上に形成された第1の固着部材と、前記固体撮像素子と平面サイズが同一であり、前記固体撮像素子の受光面側に前記第1の固着部材によって固着された透明支持基板と、リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体と、前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させるように、前記開口部の周囲に形成された第2の固着部材と、前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間に接続されたワイヤと、前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆した封止樹脂と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes a back-illuminated solid-state imaging device having a light-receiving surface opposite to the surface on which the electrode pad is formed, and light reception by the solid-state imaging device. A first supporting member formed on a surface, a transparent support substrate having the same planar size as the solid-state imaging device, and fixed to the light-receiving surface side of the solid-state imaging device by the first fixing member; A package base having a terminal and having an opening formed at a position where the light-receiving surface of the solid-state imaging element faces; and a peripheral edge of the transparent support substrate fixed to the periphery of the opening of the package base. A second fixing member formed around the opening, a wire connected between the electrode pad and the lead terminal of the solid-state image sensor, the entire surface of the solid-state image sensor and the wire. Coated seal Characterized by comprising a resin.
なお、前記第1の固着部材は、熱硬化型の接着剤からなることが好ましい。また、前記第2の固着部材は、両面に粘着性を有する粘着性シートからなることが好ましい。また、前記粘着性シートは、黒色で遮光性を有していることが好ましい。 The first fixing member is preferably made of a thermosetting adhesive. Moreover, it is preferable that the said 2nd fixing member consists of an adhesive sheet which has adhesiveness on both surfaces. Moreover, it is preferable that the said adhesive sheet is black and has light-shielding property.
また、前記パッケージ基体は、一端が開放され、前記固体撮像素子及び透明支持基板を収容する凹部が形成された開放容器形状であって、前記開口部は、前記パッケージ基体の他端側の面に設けられており、前記封止樹脂は、前記凹部内に充填されていることが好ましい。 The package base has an open container shape with one end open and a recess for accommodating the solid-state imaging device and the transparent support substrate, and the opening is formed on a surface on the other end side of the package base. It is preferable that the sealing resin is filled in the recess.
さらに、本発明の撮像装置の製造方法は、電極パッドが形成された表面とは反対側の裏面が受光面とされた裏面照射型の固体撮像素子をマトリクス状に複数個配設した固体撮像素子ウエハを製造する工程と、前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側を研摩して薄板化する工程と、前記固体撮像素子ウエハの前記裏面上にカラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタ上に第1の固着部材を形成する工程と、前記第1の固着部材を介して前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側に透明支持基板を固着させる工程と、マトリクス状に配設された前記各固体撮像素子を個片化するように、前記固体撮像素子ウエハ及び前記透明支持基板を切断する工程と、リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体を用意し、前記開口部の周囲に第2の固着部材を形成する工程と、前記第2の固着部材を介して前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させる工程と、前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間をワイヤによって接続する工程と、前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆するように封止樹脂を注入し、この封止樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。 Further, the manufacturing method of the imaging device of the present invention is a solid-state imaging device in which a plurality of back-illuminated solid-state imaging devices each having a light-receiving surface opposite to the surface on which the electrode pads are formed are arranged in a matrix. A step of manufacturing a wafer; a step of polishing and thinning the back side of the solid-state image sensor wafer; a step of forming a color filter on the back surface of the solid-state image sensor wafer; and a step of forming a color filter on the color filter. A step of forming one fixing member, a step of fixing a transparent support substrate to the back surface side of the solid-state imaging element wafer via the first fixing member, and the solid-state imaging elements arranged in a matrix And a step of cutting the solid-state image sensor wafer and the transparent support substrate, and a package having lead terminals and having openings formed at positions where the light-receiving surfaces of the solid-state image sensor face each other. Preparing a second base member and forming a second fixing member around the opening; and surrounding the opening of the package base with the peripheral portion of the transparent support substrate through the second fixing member. A step of fixing the electrode pad of the solid-state imaging device and the lead terminal by a wire, and injecting a sealing resin so as to cover the entire surface of the solid-state imaging device and the wire And a step of curing the sealing resin.
本発明の撮像装置は、裏面照射型の固体撮像素子の裏面(受光面)側に、固体撮像素子と平面サイズが同一の透明支持基板を固着させたものをパッケージ基体に実装した構造となっており、固体撮像素子を複数形成した固体撮像素子ウエハを透明支持基板で支持し、機械的強度を確保した状態で、ダイシング及び実装を行うことにより製造を行うことができるため、製造が容易であり、製造コストを低減することできる。また、固体撮像素子の裏面側に透明支持基板を張り合わせており、支持基板に貫通電極を形成する必要がないことも製造コストを低減する要因となっている。 The image pickup apparatus of the present invention has a structure in which a transparent support substrate having the same planar size as the solid-state image pickup device is fixed to the back surface (light-receiving surface) side of the back-illuminated solid-state image pickup device. It is easy to manufacture because it can be manufactured by dicing and mounting a solid-state image sensor wafer on which a plurality of solid-state image sensors are formed supported by a transparent support substrate and ensuring mechanical strength. The manufacturing cost can be reduced. In addition, a transparent support substrate is pasted on the back side of the solid-state imaging device, and it is not necessary to form a through electrode on the support substrate.
図1及び図2において、本発明に係わる撮像装置10は、裏面照射型の固体撮像素子11、固体撮像素子11を保持した透明支持基板12、固体撮像素子11が対向する位置に開口部13aが形成され、開口部13aを覆うように透明支持基板12が固着されたパッケージ基体13、固体撮像素子11を封止した封止樹脂14などから構成されている。パッケージ基体13は、一端が開放された開放容器形状であって、他端側に上記の開口部13aが形成されている。このパッケージ基体13は、セラミックや樹脂等の絶縁性及び遮光性を有する材料によって形成されている。
1 and 2, an imaging apparatus 10 according to the present invention includes a back-illuminated solid-
固体撮像素子11は、矩形平板状の半導体チップからなり、電極パッド15が形成された表面11aとは反対側の裏面11bが受光面とされた裏面照射型の2次元イメージセンサである。電極パッド15は、外部の駆動回路(図示せず)や信号処理回路(図示せず)との間で信号の入出力を行うための外部電極であり、固体撮像素子11の表面11a側の各辺に沿って複数配設されている。なお、固体撮像素子11は、裏面照射型のため、裏面11b側を研摩して薄板化がなされており、厚みは約10μmとなっている。
The solid-
透明支持基板12は、平面サイズが固体撮像素子11と同一である矩形平板状のガラス基板からなり、厚みは固体撮像素子11より厚く、約500μmとなっている。固体撮像素子11は、その裏面11bが第1の固着部材16を介して透明支持基板12の下面に固着されている。透明支持基板12は、その平面サイズが開口部13aよりやや大きく、周縁部が第2の固着部材17を介してパッケージ基体13の開口部13aの周囲に固着されている。
The
第1の固着部材16としては、耐熱性の良い熱硬化型の接着剤が好ましい。第2の固着部材17としては、両面に粘着性を有し、かつ黒色で遮光性を有する粘着性シートが好ましい。第2の固着部材17として粘着性シートを用いることにより、パッケージ基体13と透明支持基板12とを固着させるだけでなく、その粘着性により、透明支持基板12の表面に発生したゴミ(可動異物)を捕獲するといった副次的な効果が得られる。
The
パッケージ基体13は、上記のように開放容器形状であり、固体撮像素子11及び透明支持基板12を収容する凹部13bが形成されている。パッケージ基体13には、一端18aが凹部13b内に露呈し、他端18bが外部に露呈した複数のリード端子18が形成されている。各リード端子18の一端(インナーリード部)18aと固体撮像素子11の電極パッド15との間は、導電性のワイヤ19により接続されている。
The
パッケージ基体13の凹部13bには、遮光性を有する封止樹脂14が充填されており、封止樹脂14は、固体撮像素子11の表面11a全体及びワイヤ19を被覆している。封止樹脂14は、ワイヤ19の変形防止、固体撮像素子11及び透明支持基板12の固着強度の補強、第1の固着部材16への水分の進入防止等の役割を果たしている。この封止樹脂14は、粘度については特に制約はなく、また、紫外線硬化型、熱硬化型、常温硬化型のいずれでも良い。
The
以上のように構成された撮像装置10は、リード端子18の他端(アウターリード部)18bを回路基板等(図示せず)に実装した状態で使用される。固体撮像素子11は、受光面である裏面11b側に張り合わされた透明支持基板12を介して光を受光し、光電変換により撮像信号を生成する。固体撮像素子11により生成された撮像信号は、ワイヤ19を介してリード端子18から外部出力される。
The imaging device 10 configured as described above is used in a state where the other end (outer lead portion) 18b of the
図3において、固体撮像素子11の受光部の断面構造ついて説明する。受光素子20は、半導体基板21内に形成された埋め込み型のフォトダイオードであり、裏面11b側から入射した光を受光する。受光素子20は、数μmのピッチで、半導体基板21内に2次元配列されている。半導体基板21は、裏面11b側からの光入射を可能とするように、約10μmの厚みに薄板化されており、裏面11b側には、入射光を分光するカラーフィルタ22が設けられている。
In FIG. 3, the cross-sectional structure of the light receiving portion of the solid-
受光素子20は、入射光を受け、光量に応じた信号電荷を生成する。半導体基板21の表面11a側には、受光素子20に蓄積された信号電荷を、電荷転送路(固体撮像素子11がCCD型の場合)やアンプ(固体撮像素子11がCMOS型の場合)に転送するためのゲート電極23が設けられている。ゲート電極23は、ポリシリコンなどからなり、その周囲は、酸化シリコンなどからなる層間絶縁層24により覆われている。層間絶縁層24の表面は平坦化されている。層間絶縁層24上には、コンタクトプラグ(図示せず)を介してゲート電極23に接続された、アルミニウムなどからなる配線層25が形成されており、配線層25上には、酸化シリコンなどからなる保護絶縁層26が形成されている。なお、配線層25は、表面11a側に設けられた前述の電極パッド15に接続されている。
The light receiving element 20 receives incident light and generates a signal charge corresponding to the amount of light. On the
この裏面照射型の固体撮像素子11では、ゲート電極等の構造物が受光素子の入射側に存在しないため、高い開口率が得られる。このため、マイクロレンズをカラーフィルタ22上に設けなくても十分な受光感度が得られる。カラーフィルタ22上には、前述の第1の固着部材16が形成されており、この第1の固着部材16を介して前述の透明支持基板12が固着されている。
In the back-illuminated solid-
透明支持基板12は、薄板化された固体撮像素子11を支持して機械的強度を増大させるとともに、固体撮像素子11の裏面(受光面)11bの保護を行っている。また、この透明支持基板12は、固体撮像素子11と平面サイズが同一であり、必要最低限の大きさであるため、カバー部材としての材料コストを最低限に抑えることができる。
The
また、透明支持基板12は、固体撮像素子ウエハ30の裏面(受光面)11b側に貼り付けられているため、電極パッド15は表面11a側に露呈しており、従来のように支持基板に貫通電極を形成する必要はなく、製造が容易となる。
Further, since the
次に、撮像装置10の製造方法を図4に示すフローチャートに沿って説明する。まず、周知の半導体ウエハプロセス技術により、図5に示すように、シリコンウエハ上に前述の固体撮像素子11(カラーフィルタ22以外の構造)をマトリクス状に複数個配設した固体撮像素子ウエハ30を製造する(ステップS1)。なお、この段階では、固体撮像素子ウエハ30は、薄板化されておらず、約725μmの厚みを有している。
Next, the manufacturing method of the imaging device 10 will be described along the flowchart shown in FIG. First, as shown in FIG. 5, by using a known semiconductor wafer process technique, a solid-state
次いで、固体撮像素子ウエハ30の裏面11b側をバックグラインド等の手法により一様に研摩し、裏面11b側からの光入射を可能とするように、約10μmの厚みに薄板化する(ステップS2)。次いで、この裏面11bに、カラーフィルタ22を形成する(ステップS3)。このカラーフィルタ22は、カラーフォトレジスト材の塗布、露光、現像による通常の手法で形成する。
Next, the
次いで、固体撮像素子ウエハ30と同等サイズのガラス基板からなる透明支持基板12を用意し、この表面に第1の固着部材16を接着剤の塗布により形成する(ステップS4)。次いで、この第1の固着部材16に、カラーフィルタ22が設けられた裏面11b側が対向するように固体撮像素子ウエハ30を貼り付け、図6(A)に示すように、第1の固着部材16を介して固体撮像素子ウエハ30と透明支持基板12とを固着する(ステップS5)。
Next, the
次いで、図6(B)に示すように、ダイヤモンドブレード等を有するダイサー(図示せず)を用いて、固体撮像素子ウエハ30及び透明支持基板12を切断し、各固体撮像素子11を透明支持基板12で支持された状態のまま個片化する(ステップS6)。次いで、一端が開放され、凹部13bが形成された開放容器形状であって、開放端とは反対側の面(凹部13bの底面)に開口部13aが形成されたパッケージ基体13を用意し、開口部13aの凹部13b側の周縁部に粘着性シートからなる第2の固着部材17を形成し(ステップS7)、図7(A)に示すように、第2の固着部材17に透明支持基板12の周縁部を接触させて開口部13aを覆うように透明支持基板12をパッケージ基体13に固着させる(ステップS8)。
Next, as shown in FIG. 6B, using a dicer (not shown) having a diamond blade or the like, the solid-state
次いで、図7(B)に示すように、ワイヤボンディング技術により、パッケージ基体13に設けられたリード端子18のインナーリード部18aと固体撮像素子11の電極パッド15とをワイヤ19で接続する(ステップS9)。そして、図7(C)に示すように、固体撮像素子11の表面11a全体及びワイヤ19を被覆するように、凹部13bに封止樹脂14を注入し、封止樹脂14を硬化させる(ステップS10)。以上の工程により、撮像装置10が完成する。
Next, as shown in FIG. 7B, the
上記の製造方法では、薄板化した固体撮像素子ウエハ30に透明支持基板12に貼り付けた状態で切断し個片化しているため、機械的強度が確保され、安定した製造を行うことができる。
In the above manufacturing method, since the thin solid-state
10 撮像装置
11 固体撮像素子
11a 表面
11b 裏面(受光面)
12 透明支持基板
13 パッケージ基体
13a 開口部
13b 凹部
14 封止樹脂
15 電極パッド
16 第1の固着部材
17 第2の固着部材
18 リード端子
19 ワイヤ
20 受光素子
21 半導体基板
22 カラーフィルタ
30 固体撮像素子ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記固体撮像素子の受光面上に形成された第1の固着部材と、
前記固体撮像素子と平面サイズが同一であり、前記固体撮像素子の受光面側に前記第1の固着部材によって固着された透明支持基板と、
リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体と、
前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させるように、前記開口部の周囲に形成された第2の固着部材と、
前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間に接続されたワイヤと、
前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆した封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 A back-illuminated solid-state imaging device in which the back surface opposite to the surface on which the electrode pad is formed is a light-receiving surface;
A first fixing member formed on the light receiving surface of the solid-state imaging device;
A transparent support substrate having the same planar size as that of the solid-state image sensor and fixed to the light-receiving surface side of the solid-state image sensor by the first fixing member;
A package base having a lead terminal and having an opening formed at a position facing the light-receiving surface of the solid-state imaging device;
A second fixing member formed around the opening so as to fix the peripheral edge of the transparent support substrate around the opening of the package base;
A wire connected between the electrode pad of the solid-state imaging device and the lead terminal;
A sealing resin covering the entire surface of the solid-state imaging device and the wire;
An imaging apparatus comprising:
前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側を研摩して薄板化する工程と、
前記固体撮像素子ウエハの前記裏面上にカラーフィルタを形成する工程と、
前記カラーフィルタ上に第1の固着部材を形成する工程と、
前記第1の固着部材を介して前記固体撮像素子ウエハの前記裏面側に透明支持基板を固着させる工程と、
マトリクス状に配設された前記各固体撮像素子を個片化するように、前記固体撮像素子ウエハ及び前記透明支持基板を切断する工程と、
リード端子を有し、前記固体撮像素子の受光面が対向する位置に開口部が形成されたパッケージ基体を用意し、前記開口部の周囲に第2の固着部材を形成する工程と、
前記第2の固着部材を介して前記透明支持基板の周縁部を前記パッケージ基体の前記開口部の周囲に固着させる工程と、
前記固体撮像素子の前記電極パッドと前記リード端子との間をワイヤによって接続する工程と、
前記固体撮像素子の前記表面全体及び前記ワイヤを被覆するように封止樹脂を注入し、この封止樹脂を硬化させる工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。 Manufacturing a solid-state image sensor wafer in which a plurality of back-illuminated solid-state image sensors having a light-receiving surface opposite to the front surface on which the electrode pads are formed are arranged in a matrix;
Polishing and thinning the back side of the solid-state imaging device wafer;
Forming a color filter on the back surface of the solid-state imaging device wafer;
Forming a first fixing member on the color filter;
Fixing a transparent support substrate to the back surface side of the solid-state imaging device wafer via the first fixing member;
Cutting the solid-state imaging device wafer and the transparent support substrate so as to divide each of the solid-state imaging devices arranged in a matrix;
Preparing a package base having a lead terminal and having an opening formed at a position where the light-receiving surface of the solid-state imaging element faces, and forming a second fixing member around the opening;
Fixing the periphery of the transparent support substrate to the periphery of the opening of the package base via the second fixing member;
Connecting the electrode pad of the solid-state imaging device and the lead terminal by a wire;
Injecting a sealing resin so as to cover the entire surface of the solid-state imaging device and the wire, and curing the sealing resin;
A method for manufacturing an imaging apparatus, comprising:
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JP2007281454A JP2009111130A (en) | 2007-10-30 | 2007-10-30 | Imaging apparatus and its manufacturing method |
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Cited By (2)
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CN104485319A (en) * | 2014-12-26 | 2015-04-01 | 江苏长电科技股份有限公司 | Package structure for light-sensing chip and process method thereof |
CN107742630A (en) * | 2013-07-08 | 2018-02-27 | 胜丽国际股份有限公司 | Image sensor packaging structure |
-
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- 2007-10-30 JP JP2007281454A patent/JP2009111130A/en active Pending
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