JP2021163802A - Chip transfer method and chip transfer device - Google Patents
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本発明はダイシングテープ上で個片化された多数の半導体チップを転写先基板に転写するチップ転写方法およびチップ転写装置に関する。 The present invention relates to a chip transfer method and a chip transfer device for transferring a large number of semiconductor chips separated on a dicing tape to a transfer destination substrate.
半導体装置製造において、ウェハ処理工程後に裏面研磨されて最小限の厚さになった半導体ウェハは、ダイシングテープ上に固定された後にブレード等で分割されて多数の半導体チップに個片化(ダイシング)され、個々の半導体チップがインターポーザ等の基板に実装され半導体装置となる。すなわち、図10のようにリングフレーム3に外周を固定されたダイシングテープ10の粘着面側に図11のように半導体ウェハWが固定されてから、図12のように多数の半導体チップCに個片化され、個々の半導体チップCが実装工程を経て半導体装置となる。
In semiconductor device manufacturing, a semiconductor wafer whose back surface is polished to the minimum thickness after a wafer processing process is fixed on a dicing tape and then divided by a blade or the like and separated into a large number of semiconductor chips (dicing). Then, each semiconductor chip is mounted on a substrate such as an interposer to form a semiconductor device. That is, after the semiconductor wafer W is fixed to the adhesive surface side of the
図12のようにダイシングテープ10上で個片化されたチップCは、従来、1個ずつピックアップされて実装工程に供されていた(特許文献1等)。すなわち、図13(a)の
ように個片化された状態で、図12(b)のようにピックアップ対象の半導体チップCをダイシングテープ10越しにニードル91で突き上げたものをコレット92が吸着保持して実装装置側に供給するというのが一般的であった。
Conventionally, the chips C individually separated on the
昨今の所謂IOTの進展により、様々な機器に多数の半導体装置が装着されるのが当然となってきており、半導体プロセスにおいても大量生産に対応するための高速化が求められている。このため、図13に示したように半導体チップCを1個ずつピックアップするのは極めて非効率である。 With the recent development of so-called IOT, it has become natural that a large number of semiconductor devices are mounted on various devices, and there is a demand for high speed in semiconductor processes to support mass production. Therefore, it is extremely inefficient to pick up the semiconductor chips C one by one as shown in FIG.
一方において、LEDディスプレイの用途においては、μLEDやミニLEDをレーザーリフトオフ方式で高速に他基板に転写する手法の実用化検討が進んでいる。 On the other hand, in the application of LED displays, practical study of a method of transferring μLEDs and mini LEDs to other substrates at high speed by a laser lift-off method is in progress.
そこで、半導体チップCについてもレーザーリフトオフ法を用いることが可能であればプロセスの効率化が図れるが、現状では課題も多い。これは、LEDはサファイヤ基板上に形成されたGaN系の半導体であるため、サファイヤ側から所定波長のレーザー光を照射することによりGaNが分解して発生するガスによりLEDチップが剥離するが、ダイシングテープ上の半導体チップはシリコンから成るため、同様な現象を発現できないことに起因している。また、一般的にダイシングテープの粘着層は紫外線硬化性のものが多いので、図14(b)のようにダイシングテープ10越しに紫外線レーザー光Lを照射することで半導体チップCを保持する粘着力を低下させることはできるが、剥離までさせることは困難である。
Therefore, if the laser lift-off method can be used for the semiconductor chip C as well, the process efficiency can be improved, but there are many problems at present. This is because the LED is a GaN-based semiconductor formed on the sapphire substrate, so the LED chip is peeled off by the gas generated by the decomposition of GaN by irradiating the laser beam of a predetermined wavelength from the sapphire side, but dicing. This is due to the fact that the semiconductor chip on the tape is made of silicon and therefore cannot exhibit the same phenomenon. Further, since the adhesive layer of the dicing tape is generally UV-curable, the adhesive force for holding the semiconductor chip C by irradiating the
また、粘着剤として、紫外線を照射されることでガスを発生するようなものもあるので、ダイシングテープ10の粘着層に利用することも考えられるが、そのような粘着剤では半導体ウェハWをブレード等で分割する際に必要な粘着力が確保できない。
Further, since some adhesives generate gas when irradiated with ultraviolet rays, it is conceivable to use them for the adhesive layer of the
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、シリコンからなる半導体チップでもレーザーリフトオフ法を用いることを可能にすべく、ダイシングテープからザーリフトオフを実現可能な基板に転写するチップ転写方法およびチップ転写装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a chip transfer method for transferring from a dicing tape to a substrate capable of performing the lift-off in order to enable the laser lift-off method to be used even for a semiconductor chip made of silicon. It provides a chip transfer device.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
ダイシングテープに保持されたウェハを個片化した多数の半導体チップを、粘着層を有する転写先基板に転写するチップ転写方法であって、
前記ダイシングテープに前記半導体チップを固定する紫外線硬化性の粘着剤に、前記ダイシングテープ越しに紫外線を照射して、前記粘着剤の粘着力を低下させる紫外線照射工程と、前記転写先基板の粘着面と前記半導体チップが対向して密着するように、前記転写先基板と前記ダイシングテープと配置する貼り合わせ工程と、前記転写先基板に前記半導体チップが密着した状態で、前記半導体チップから前記ダイシングテープを剥離する剥離工程とを備えたチップ転写方法である。
In order to solve the above problems, the invention according to
This is a chip transfer method in which a large number of semiconductor chips obtained by fragmenting a wafer held on a dicing tape are transferred to a transfer destination substrate having an adhesive layer.
An ultraviolet irradiation step of irradiating an ultraviolet curable pressure-sensitive adhesive that fixes the semiconductor chip to the dicing tape with ultraviolet rays through the dicing tape to reduce the adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive, and an adhesive surface of the transfer destination substrate. The bonding step of arranging the transfer destination substrate and the dicing tape so that the semiconductor chip and the semiconductor chip are in close contact with each other, and the dicing tape from the semiconductor chip in a state where the semiconductor chip is in close contact with the transfer destination substrate. This is a chip transfer method including a peeling step of peeling.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のチップ転写方法であって、
前記剥離工程では、加圧領域を有する押さえ治具を用い、前記押さえ治具で、まさに前記ダイシングテープが剥がされる前記半導体チップを前記ダイシングテープを介して加圧して、前記加圧領域を前記ダイシングテープ面上で移動させながら、前記移動の方向と反対側の前記ダイシングテープを引き剥がすことを特徴とするチップ転写方法である。
The invention according to
In the peeling step, a pressing jig having a pressure region is used, and the semiconductor chip from which the dicing tape is peeled is pressed by the pressing jig through the dicing tape, and the pressure region is pressed by the dicing. This is a chip transfer method characterized by peeling off the dicing tape on the side opposite to the direction of movement while moving the dicing tape on the tape surface.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のチップ転写方法であって、
前記ダイシングテープを引き剥がす方向が、前記半導体チップの何れかの辺に対して45±15度の角度を有しているチップ転写方法である。
The invention according to
This is a chip transfer method in which the direction in which the dicing tape is peeled off has an angle of 45 ± 15 degrees with respect to any side of the semiconductor chip.
請求項4に記載の発明は、
ダイシングテープに保持されたウェハを個片化した多数の半導体チップを、粘着層を有する転写先基板に転写するチップ転写装置であって、
前記ダイシングテープの周囲を固定するリングフレームと、前記ダイシングテープに前記半導体チップを固定する紫外線硬化性の粘着剤に、前記ダイシングテープ越しに、粘着力を低下させる紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記転写先基板を粘着面の反対側がら吸着保持する転写先基板ステージと、前記リングフレームを駆動して、前記転写先基板の粘着面と前記半導体チップが対向して密着するように配置する、貼り合わせ手段と、前記転写先基板に前記半導体チップが密着した状態で、前記半導体チップから前記ダイシングテープを剥離する剥離機構とを備えたチップ転写装置である。
The invention according to
A chip transfer device that transfers a large number of semiconductor chips, which are individualized wafers held on a dicing tape, to a transfer destination substrate having an adhesive layer.
A ring frame for fixing the periphery of the dicing tape, an ultraviolet curable adhesive for fixing the semiconductor chip to the dicing tape, and an ultraviolet irradiation means for irradiating the dicing tape with ultraviolet rays for reducing the adhesive force. The transfer destination substrate stage that attracts and holds the transfer destination substrate from the opposite side of the adhesive surface and the ring frame are driven so as to be arranged so that the adhesive surface of the transfer destination substrate and the semiconductor chip face each other and are in close contact with each other. A chip transfer device including a bonding means and a peeling mechanism for peeling the dicing tape from the semiconductor chip while the semiconductor chip is in close contact with the transfer destination substrate.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のチップ転写装置であって、
前記ウェハの直径よりも長い加圧領域を有する押さえ治具と、前記押さえ治具を前記ダイシングテープの面内方向に、前記加圧領域を相対移動させる加圧領域移動手段と、前記加圧領域に対して前記加圧領域移動手段の移動方向と反対側の、前記ダイシングテープに前記半導体チップから引き離す張力を加える張力手段とを有するチップ転写装置である。
The invention according to
A pressing jig having a pressurizing region longer than the diameter of the wafer, a pressurizing region moving means for relatively moving the pressing region in the in-plane direction of the dicing tape, and the pressurizing region. This is a chip transfer device having a tension means for applying tension to the dicing tape to separate it from the semiconductor chip, which is opposite to the moving direction of the pressure region moving means.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のチップ転写方法であって、
前記加圧領域の方向が、前記半導体チップの何れかの辺に対して45±15度の角度を有しているチップ転写装置である。
The invention according to
A chip transfer device in which the direction of the pressure region has an angle of 45 ± 15 degrees with respect to any side of the semiconductor chip.
本発明のチップ転写方法およびチップ転写装置を用いることで、ダイシングテープ上のシリコンからなる半導体チップでも、レーザーリフトオフ法を用いることができる基板に転写することが可能となる。 By using the chip transfer method and the chip transfer device of the present invention, even a semiconductor chip made of silicon on a dicing tape can be transferred to a substrate on which the laser lift-off method can be used.
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図1および図2は本発明の実施形態におけるチップ転写方法を説明する図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are diagrams illustrating a chip transfer method according to an embodiment of the present invention.
まず、図1は本発明の紫外線照射工程と貼り合わせ工程について説明するものである。図1(a)は図12(b)と同じく、リングフレーム3に外周部を固定されたダイシングテープ上のウェハWが分割され、多数の半導体チップCに個片化した状態を示すものである。図1(a)の状態において、半導体チップCは粘着剤によりダイシングテープ10に強固に保持され固定されている。図1(b)は貼り合わせ工程を行う準備段階を示すものであり、ダイシングテープ上の半導体チップCと転写先基板2の粘着面を対向させた状態を示すものであり、この後、図の上下方向(Z方向)に相対距離を縮めて、全ての半導体チップCを転写先基板2と密着させて貼り合わせ工程は完了する。図1(c)はダイシングテープ10越しに半導体チップCとの界面の粘着剤を硬化させる紫外線を照射する紫外線照射工程である。この紫外線照射工程により半導体チップCを保持する粘着力は低下する。
First, FIG. 1 illustrates the ultraviolet irradiation step and the bonding step of the present invention. FIG. 1A shows a state in which the wafer W on the dicing tape whose outer peripheral portion is fixed to the
ところで、紫外線照射工程により粘着力が低下しても、ダイシングテープ10から半導体チップCが剥離することは殆どないので、図1(a)の状態でダイシングテープ10越しに紫外線照射を行ってもよい。すなわち、紫外線照射工程後に貼り合わせ工程を行ってもよい。
By the way, even if the adhesive strength is reduced by the ultraviolet irradiation step, the semiconductor chip C is hardly peeled off from the dicing
図2は剥離工程につい説明するものである。図2(a)は剥離工程の概要を示すもので、転写先基板2の非粘着面を転写先基板ステージ4が吸着保持し、転写先基板2の粘着面と半導体チップCを密着させた状態からダイシングテープ10を剥離している様子を示すものである。図2(a)のように、半導体チップCからダイシングテープ10を剥離することで、図2(b)のように半導体チップCは転写先基板2に転写される。
FIG. 2 describes the peeling process. FIG. 2A shows an outline of the peeling process, in which the non-adhesive surface of the
図2(a)の状態は、紫外線照射工程後であるため、半導体チップCとダイシングテープ10との間の粘着力は弱まっているが転写先基板2に転写されないものもある。すなわち、図2(a)のようにダイシングテープ10を引っ張るだけでは、半導体チップCと転写先基板2との粘着力等との関係により、ダイシングテープ10に付着したままで転写先基板2から剥離してしまう半導体チップCもある。
Since the state of FIG. 2A is after the ultraviolet irradiation step, the adhesive force between the semiconductor chip C and the dicing
そこで、剥離工程において、半導体チップCを確実に転写先基板に転写するため考えた剥離機構および剥離工程の具体例を示したのが、図3から図7である。 Therefore, FIGS. 3 to 7 show specific examples of the peeling mechanism and the peeling step considered for surely transferring the semiconductor chip C to the transfer destination substrate in the peeling step.
まず、図3は実施形態における剥離機構の一例を示すものである。図3(a)は剥離開始前の状態である。ここで、ダイシングテープ10は、ベース100に粘着剤からなる粘着層101が積層されたものである。
First, FIG. 3 shows an example of the peeling mechanism in the embodiment. FIG. 3A shows a state before the start of peeling. Here, the dicing
ベース100は柔軟性を有する樹脂フィルムからなり、具体的には塩化ビニル、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が用いられている、また、粘着層101としては、強力な保持力と紫外線硬化性を有するものとしてアクリル酸エステル共重合体と紫外線硬化樹脂をブレンドしたもの等が用いられている。
The
転写先基板2は、ベース20に粘着剤からなる粘着層21が積層されたものである。転写先基板2における粘着層21は、ダイシングテープ10の粘着層101と異なり、特定波長のレーザー光を受けることにより成分が分解してガスを発生(アブレーション)するものが好ましい。また、ベース20は、アブレーションを起こす波長を透過するもので平面性に優れたものが好ましく、ガラス、セラミックス、シリコン等の薄板が利用できる。また、転写先基板2の非粘着面(粘着層21と反対側の面)は、転写先基板保持ステージ4に密着し、転写先基板2は固定されている。
The
この後、図3(b)のように、外周部からダイシングテープ10を剥離しているが、その際、押さえ治具5で、まさにダイシングテープ10を引き剥がそうとする半導体チップCにダイシングテープ10を介して加圧しつつ、押さえ治具5を移動させながら、移動方向と反対側のダイシングテープ10を張力手段6を用いて引き剥がしており、押さえ治具5の移動により図3(c)のように、ダイシングテープ10を順次剥離していく。図3より、押さえ治具5が、ダイシングテープ10越しに半導体チップCを転写先基板に押し付けつけながら(ダイシングテープ面上を)移動しているので、移動方向と反対側のダイシングテープ10を引き上げることにより、半導体チップCが付着した状態のダイシングテープ10を剥離することがないことが判る。すなわち、半導体チップCを、ダイシングテープ10から転写先基板2に確実に転写することができる。
After that, as shown in FIG. 3B, the dicing
なお、ダイシングテープ10面上の押さえ治具5の上面図を示したのが図5であり、ダイシングテープ10上に半導体チップCは半導体ウェハWの直径にわたって存在することから、押さえ治具5の幅5Wは半導体ウェハWの直径より長い必要がある。
FIG. 5 shows a top view of the holding
張力手段6はダイシングテープ10に張力を加えるものであり、図3では、ロール6Aとロール6Bがフィードロールとニップロールの関係となって回転することで張力を印加した例としているが、いずれかのロール一方のみで、サクションロールとして機能して張力を与えてもよいし、巻取りロールと機能しつつ張力を与えても良い。
The tensioning means 6 applies tension to the dicing
図3では、転写先基板2が転写先基板ステージ4に固定された状態で押さえ治具5および張力手段6が移動してダイシングテープ10を剥離していく例を示しているが、転写先基板2をスライド移動させながらダイシングテープ10を剥離しても良い。その例を示したのが図4である。図4において押さえ治具5および張力手段6の位置は固定されているが、転写先基板2を転写先基板移動手段7により面内方向にスライド移動させることにより、押さえ治具5および張力手段6は転写先基板2に対して(図3の例と同様に)相対移動するため、図4(b)および図4(c)に示すようにダイシングテープ2を剥離することが出来る。なお、図4の構成の剥離機構においては転写先基板2の浮き上がりを抑制するため、図のように加圧ロール8を配置してもよい。
FIG. 3 shows an example in which the holding
ところで、剥離工程において、押さえ治具5が、ダイシングテープ10越しに(まさにダイシングテープ10を剥がそうとする)半導体チップCを転写先基板に押し付けつけながらダイシングテープ10を引き剥がすのに際して、押さえ治具5の加圧領域は、図6のように直線的であることが好ましい。これに加えて、長方形の面形状を有する半導体チップCの配列(分割方向)に対して傾きを有している方が剥離性がよいことも見出した。具体的には、図6(およびその部分的拡大図である図7)に示すXY面内における半導体チップの何れかの辺に対して押さえ治具5の加圧領域を45度傾けるのが最も好ましいが、45±15度の範囲にすることが望ましい。
By the way, in the peeling step, when the
以上の、紫外線照射工程、貼り合わせ工程、剥離工程を実施するチップ転写装置1の構成をブロック図で示したのが、図8である。図8において、チップ転写装置1は、大きく分けると紫外線照射手段と、貼り合わせ手段および剥離手段によって構成されており制御部9によって制御される。
FIG. 8 shows the configuration of the
紫外線照射手段は、リングフレーム3を駆動するリングフレーム駆動手段30、紫外線光源31および制御部32からなり、ダイシングテープ10越しの適切な位置に紫外線を照射する機能を有している。ここで、制御部32がなく、制御部9が同機能を有していてもよい。
The ultraviolet irradiation means includes a ring frame driving means 30 for driving the
貼り合わせ手段は、リングフレーム駆動手段30と転写先基板ステージ4を基本構成要素として、制御部9によって貼り合わせ工程を実施するよう制御される。
The bonding means is controlled by the
剥離手段は、押さえ治具5および張力手段6を基本構成要素として、転写先基板ステージ4または転写先基板移動手段7、とともに制御部9によって剥離工程を行うように制御される。
The peeling means is controlled by the
ここまで、半導体チップCを転写先基板2に転写する工程等について説明したが、図9(a)のように転写先基板2の粘着層21に保持された半導体チップCは、図2(b)のように所定波長のレーザー光Lを転写先基板2越しに照射により、粘着層21分解時のガス等によるアブレーションにより、図9(c)のように容易に剥離することが出来る。すなわち、本発明の転写先基板2に転写された半導体チップCはレーザーリフトオフにより、他基板への転写(実装)が容易に行える。
Up to this point, the process of transferring the semiconductor chip C to the
1 チップ転写装置
2 転写先基板
3 リングフレーム
4 転写先基板ステージ
5 押さえ治具
6 張力手段
7 転写先基板移動手段
8 加圧ロール
9 制御部
10 ダイシングテープ
20 ベース
21 粘着層
100 ベース
101 粘着層
C 半導体チップ
W 半導体ウェハ
1
Claims (6)
前記ダイシングテープに前記半導体チップを固定する紫外線硬化性の粘着剤に、前記ダイシングテープ越しに紫外線を照射して、前記粘着剤の粘着力を低下させる紫外線照射工程と、
前記転写先基板の粘着面と前記半導体チップが対向して密着するように、前記転写先基板と前記ダイシングテープと配置する貼り合わせ工程と、
前記転写先基板に前記半導体チップが密着した状態で、前記半導体チップから前記ダイシングテープを剥離する剥離工程とを備えたチップ転写方法。 This is a chip transfer method in which a large number of semiconductor chips obtained by fragmenting a wafer held on a dicing tape are transferred to a transfer destination substrate having an adhesive layer.
An ultraviolet irradiation step of irradiating an ultraviolet curable pressure-sensitive adhesive that fixes the semiconductor chip to the dicing tape with ultraviolet rays through the dicing tape to reduce the adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive.
A bonding step of arranging the transfer destination substrate and the dicing tape so that the adhesive surface of the transfer destination substrate and the semiconductor chip face each other and adhere to each other.
A chip transfer method comprising a peeling step of peeling the dicing tape from the semiconductor chip while the semiconductor chip is in close contact with the transfer destination substrate.
前記剥離工程では、加圧領域を有する押さえ治具を用い、
前記押さえ治具で、まさに前記ダイシングテープが剥がされる前記半導体チップを前記ダイシングテープを介して加圧して、
前記加圧領域を前記ダイシングテープ面上で移動させながら、
前記移動の方向と反対側の前記ダイシングテープを引き剥がすことを特徴とするチップ転写方法。 The chip transfer method according to claim 1.
In the peeling step, a holding jig having a pressurized region is used.
With the holding jig, the semiconductor chip from which the dicing tape is peeled off is pressed through the dicing tape.
While moving the pressure region on the dicing tape surface,
A chip transfer method comprising peeling off the dicing tape on the side opposite to the moving direction.
前記ダイシングテープを引き剥がす方向が、前記半導体チップの何れかの辺に対して45±15度の角度を有しているチップ転写方法。 The chip transfer method according to claim 2.
A chip transfer method in which the direction in which the dicing tape is peeled off has an angle of 45 ± 15 degrees with respect to any side of the semiconductor chip.
前記ダイシングテープの周囲を固定するリングフレームと、
前記ダイシングテープに前記半導体チップを固定する紫外線硬化性の粘着剤に、前記ダイシングテープ越しに、粘着力を低下させる紫外線を照射する紫外線照射手段と、
前記転写先基板を粘着面の反対側がら吸着保持する転写先基板ステージと、
前記リングフレームを駆動して、前記転写先基板の粘着面と前記半導体チップが対向して密着するように配置する、貼り合わせ手段と、
前記転写先基板に前記半導体チップが密着した状態で、前記半導体チップから前記ダイシングテープを剥離する剥離機構とを備えたチップ転写装置。 A chip transfer device that transfers a large number of semiconductor chips, which are individualized wafers held on a dicing tape, to a transfer destination substrate having an adhesive layer.
A ring frame that fixes the circumference of the dicing tape and
An ultraviolet irradiation means for irradiating an ultraviolet curable pressure-sensitive adhesive that fixes the semiconductor chip to the dicing tape with ultraviolet rays that reduce the adhesive strength through the dicing tape.
A transfer destination substrate stage that attracts and holds the transfer destination substrate from the opposite side of the adhesive surface,
A bonding means that drives the ring frame and arranges the adhesive surface of the transfer destination substrate and the semiconductor chip so as to face each other and adhere to each other.
A chip transfer device provided with a peeling mechanism for peeling the dicing tape from the semiconductor chip while the semiconductor chip is in close contact with the transfer destination substrate.
前記ウェハの直径よりも長い加圧領域を有する押さえ治具と、
前記押さえ治具を前記ダイシングテープの面内方向に、前記加圧領域を相対移動させる加圧領域移動手段と、
前記加圧領域に対して前記加圧領域移動手段の移動方向と反対側の、前記ダイシングテープに前記半導体チップから引き離す張力を加える張力手段とを有するチップ転写装置。 The chip transfer device according to claim 4, wherein the peeling mechanism is
A holding jig having a pressure region longer than the diameter of the wafer,
A pressurizing region moving means for relatively moving the pressurizing jig in the in-plane direction of the dicing tape, and a pressurizing region moving means.
A chip transfer device having a tension means for applying a tension to the dicing tape on the dicing tape on the side opposite to the moving direction of the pressure region moving means with respect to the pressure region.
前記加圧領域の方向が、前記半導体チップの何れかの辺に対して45±15度の角度を有しているチップ転写装置。 The chip transfer method according to claim 5.
A chip transfer device in which the direction of the pressure region has an angle of 45 ± 15 degrees with respect to any side of the semiconductor chip.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023058373A1 (en) | 2021-10-05 | 2023-04-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Freezing apparatus |
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WO2023058373A1 (en) | 2021-10-05 | 2023-04-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Freezing apparatus |
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