第七章先进封装技术(2)解析
先进封装技术 advanced packaging technology-概述说明以及解释
先进封装技术advanced packagingtechnology-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述封装技术是电子产品的关键组成部分，它起到将电子元器件保护、连接、固定和散热的作用。
随着科技的不断进步和市场的快速发展，先进封装技术逐渐成为电子行业的研究热点。
先进封装技术以其更高的密度、更小的尺寸、更快的速度和更低的功耗，为电子产品的性能提升和多样化需求提供了可能。
本文将对先进封装技术进行深入探讨，旨在全面了解先进封装技术的定义、背景、发展和应用。
通过对先进封装技术的优势和前景的分析，我们可以更好地把握这一领域的发展趋势，并提出相应的建议和展望。
在本文中，我们将首先介绍先进封装技术的定义和背景，包括其概念、基本原理以及相关的领域知识。
接着，我们将详细探讨先进封装技术的发展和应用，包括其在电子产品制造、通信、汽车电子等领域的具体应用案例与技术创新。
最后，我们将总结先进封装技术的优势和前景，并对其未来的发展进行展望。
通过本文的阐述，我们希望读者能够对先进封装技术有更深入的了解，并在相关领域的实践中能够运用到相关的知识和技术。
希望本文能够为读者提供有价值的信息，促进先进封装技术的快速发展和应用。
1.2 文章结构本文主要围绕先进封装技术展开，通过以下几个部分进行论述和分析。
首先，在引言部分我们将进行一系列的说明和介绍。
我们将从概述、文章结构和目的三个方面着手。
在概述中，我们将对先进封装技术进行简要的介绍和概括，为读者提供一个整体的了解。
在文章结构部分，我们将具体说明本文的组织结构，明确各个部分的内容和目的，使读者对整篇文章的逻辑有个清晰的认识。
在目的方面，我们将明确本文的目标和意义，阐述为什么研究和应用先进封装技术是重要的，以引起读者的兴趣和关注。
接下来，在正文部分我们将对先进封装技术进行更加深入的研究和探讨。
2.1节将着重阐述先进封装技术的定义和背景。
我们将解释先进封装技术的概念，并介绍其相关的背景知识，包括其发展历程和相关的研究领域。
对先进封装技术的认识
对先进封装技术的认识先进封装技术是指在集成电路封装过程中利用先进的材料、工艺和设备，以达到提高功能密度、减小尺寸、提高性能和可靠性等目的的新型封装技术。
随着集成电路技术的不断发展和普及，先进封装技术的重要性和应用价值日益凸显。
本文将探讨先进封装技术的发展趋势、特点和应用前景，旨在为读者提供对该领域的全面了解。
一、先进封装技术的发展趋势随着电子产品市场对性能、尺寸和功耗的不断要求提高，先进封装技术已成为集成电路行业发展的重要趋势。
在这种背景下，先进封装技术的发展呈现出以下几个趋势：1.三维封装技术的发展为了提高集成电路的功能密度和性能，传统的二维封装技术已经不能满足市场需求。
三维封装技术通过在垂直方向上堆叠多个芯片，可以在同一封装体积内实现更高的功能密度和性能。
因此，三维封装技术成为了先进封装技术的一个重要发展方向。
2.高密度互连技术的应用高密度互连技术是实现多芯片封装的关键。
通过采用先进的互连工艺和材料，可以在封装体积内实现更多的信号传输通路，从而提高封装的性能和可靠性。
因此，高密度互连技术的应用将成为先进封装技术的一个重要方向。
3.先进材料的应用先进封装技术需要利用具有优异性能的材料来实现。
例如，低介电常数材料可用于减小封装的信号传输损耗，高热导率材料可用于提高封装的散热能力，高可靠性材料可用于提高封装的可靠性。
因此，先进材料的应用将是先进封装技术的一个重要发展方向。
二、先进封装技术的特点先进封装技术相对于传统封装技术具有许多优点，其主要特点包括以下几点：1.功能密度高先进封装技术利用三维封装和高密度互连技术，可以在同一封装体积内实现更多的功能，从而提高芯片的功能密度。
2.尺寸小先进封装技术采用先进的材料和工艺，可以实现更小封装尺寸，从而可以满足电子产品对小型化的需求。
3.性能优越先进封装技术可以通过优化设计和材料的应用，实现更高的传输速率、更低的功耗和更优越的散热能力，从而提高封装的性能。
4.可靠性好先进封装技术的材料和工艺通常经过严格的测试和认证，具有较高的可靠性，能够满足电子产品对可靠性的要求。
先进封装激光辅助键合封装技术介绍-概念解析以及定义
先进封装激光辅助键合封装技术介绍-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述先进封装激光辅助键合封装技术是一种新兴的封装技术，在微电子和集成电路行业中得到了广泛应用和认可。
该技术通过利用激光辅助键合技术，在集成电路封装过程中实现高效、可靠的封装连接。
相比传统的封装方法，先进封装激光辅助键合封装技术具有许多优势，包括更高的精度和效率、更好的可靠性以及更广泛的应用领域。
本文将全面介绍先进封装激光辅助键合封装技术的原理、优势和应用领域，并对其技术发展的前景进行展望。
在当前的微电子和集成电路行业中，随着封装技术的不断演进，市场对封装技术的要求也日益增加。
而传统的封装方法在一些方面已经不能满足需求，因此迫切需要一种新的封装技术来应对这些挑战。
先进封装激光辅助键合封装技术应运而生，成为了解决封装领域问题的重要技术之一。
激光辅助键合是先进封装激光辅助键合封装技术的核心技术，它利用激光束对键合点进行加热和压力控制，实现键合连接的工艺过程。
与传统的焊接和键合技术相比，激光辅助键合具有更高的加工精度和更好的连接质量。
此外，激光辅助键合还可以实现封装过程中的无损检测，提高封装的可靠性。
先进封装激光辅助键合封装技术在许多领域都得到了成功应用，如集成电路、光电子器件、传感器等领域。
通过激光辅助键合技术，可以实现更小尺寸、更高可靠性的封装设计，满足现代电子产品对高密度封装和高性能的需求。
本文将从技术的背景出发，详细介绍激光辅助键合封装技术的原理、优势和应用领域。
通过对该技术的深入了解，可以更好地把握其在现代封装行业中的重要性。
最后，本文将对先进封装激光辅助键合封装技术的评价进行总结，并展望其未来的发展前景。
随着科技的不断进步和应用领域的扩大，先进封装激光辅助键合封装技术必将发挥更重要的作用，为微电子和集成电路行业的发展做出更大的贡献。
文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文共分为三大部分：引言、正文和结论。
在引言部分，将对先进封装激光辅助键合封装技术进行概述，介绍其背景和目的，并对全文的结构进行简要说明。
微电子器件的封装与封装技术
微电子器件的封装与封装技术微电子器件的封装是指将微电子器件通过一系列工艺及材料封装在某种外部介质中，以保护器件本身并方便其连接到外部环境的过程。
封装技术在微电子领域中具有重要的地位，它直接影响着器件的性能、可靠性和应用范围。
本文将对微电子器件的封装和封装技术进行探讨。
一、封装的意义及要求1. 保护器件：封装能够起到保护微电子器件的作用，对器件进行物理、化学及环境的保护，防止外界的机械损伤、湿度、温度、辐射等因素对器件产生不良影响。
2. 提供电子连接：封装器件提供了电子连接的接口，使得微电子器件能够方便地与外部电路连接起来，实现信号传输和电力供应。
3. 散热：现如今，微电子器件的集成度越来越高，功耗也相应增加。
封装应能有效散热，防止过热对器件性能的影响，确保其稳定运行。
4. 体积小、重量轻：微电子器件的封装应尽量减小其体积和重量，以满足现代电子设备对紧凑和便携性的要求。
5. 成本低：封装的制造成本应尽量低，以便推广应用。
二、封装技术封装技术是实现上述要求的关键。
根据封装方式的不同，可以将封装技术分为传统封装技术和先进封装技术。
1. 传统封装技术传统封装技术包括包装封装和基板封装。
（1）包装封装：包装封装即将芯片封装在芯片封装物中，如QFN （无引脚压焊封装）、BGA（球栅阵列封装）等。
这种封装技术适用于小尺寸器件，并具有良好的散热性能和低成本的优点。
（2）基板封装：基板封装主要是通过将芯片封装在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）上来实现。
它有着较高的可靠性和良好的电气连接性，适用于信号速度较慢、功耗较低的器件。
2. 先进封装技术随着微电子技术的发展，需要更加先进的封装技术来满足器件的高集成度、大功率以及快速信号传输等需求。
（1）3D封装技术：3D封装技术是指将多个芯片通过堆叠、缠绕、插口等方式进行组合，以实现更高的器件集成度和性能。
常见的3D封装技术包括TSV（Through-Silicon-Via，通过硅通孔）和芯片堆积技术。
先进封装技术在集成电路中的应用
先进封装技术在集成电路中的应用在当今科技飞速发展的时代，集成电路作为电子信息产业的核心基石，其性能和功能的不断提升对于推动整个社会的数字化、智能化进程起着至关重要的作用。
而先进封装技术的出现和应用，正成为集成电路领域创新发展的关键驱动力。
集成电路的发展历程犹如一部波澜壮阔的科技史诗。
从早期的简单封装形式，到如今高度复杂和精密的先进封装技术，每一次的突破都带来了性能的显著提升和应用领域的拓展。
先进封装技术不仅能够实现更高的集成度，还能有效改善芯片的性能、功耗、散热等关键指标，为集成电路的持续发展开辟了新的道路。
那么，究竟什么是先进封装技术呢？简单来说，先进封装技术是指相对于传统封装技术而言，在封装密度、电气性能、热性能、可靠性等方面具有显著优势的一系列封装方法和工艺。
常见的先进封装技术包括倒装芯片（Flip Chip）技术、晶圆级封装（Wafer Level Packaging，WLP）、系统级封装（System in Package，SiP）、三维封装（3D Packaging）等。
倒装芯片技术是先进封装技术中的重要一员。
它通过将芯片的有源面朝下与基板直接连接，大大缩短了芯片与基板之间的互连长度，从而减少了信号传输的延迟和损耗，提高了电路的性能。
同时，倒装芯片技术还能够实现更高的引脚密度，为集成电路的微型化和高性能化提供了有力支持。
晶圆级封装技术则是在晶圆制造完成后，直接在晶圆上进行封装，然后再切割成单个芯片。
这种封装方式不仅能够减少封装工序，提高生产效率，还能够实现更小的封装尺寸和更高的集成度。
晶圆级封装技术在智能手机、平板电脑等移动设备中的应用日益广泛，为这些设备的轻薄化和高性能化做出了重要贡献。
系统级封装技术则是将多个不同功能的芯片和无源元件集成在一个封装体内，形成一个完整的系统。
通过这种方式，可以大大减少系统的尺寸和重量，提高系统的性能和可靠性，同时降低成本。
系统级封装技术在通信、汽车电子、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
先进封装技术在微电子中的应用
先进封装技术在微电子中的应用在当今科技飞速发展的时代，微电子领域的创新不断推动着电子设备的性能提升和功能扩展。
其中，先进封装技术作为微电子产业的关键环节，发挥着至关重要的作用。
它不仅为芯片提供了保护和连接，还对提高芯片的性能、降低成本、实现更高的集成度等方面产生了深远的影响。
先进封装技术是什么呢？简单来说，它是将多个芯片或芯片与其他组件（如无源器件、传感器等）封装在一起，形成一个功能更强大、性能更优越的电子模块。
这就好比把一群各具专长的“小伙伴”紧密地聚集在一起，共同为实现一个大目标而努力。
先进封装技术的种类繁多，其中包括倒装芯片封装（Flip Chip Packaging）、晶圆级封装（Wafer Level Packaging）、系统级封装（System in Package，SiP）、三维封装（3D Packaging）等。
每种技术都有其独特的特点和优势。
倒装芯片封装技术是一种将芯片的有源面朝下，通过凸点与基板直接连接的封装方式。
这种技术大大缩短了芯片与基板之间的信号传输路径，从而提高了信号传输速度和频率，降低了寄生电感和电容，显著提升了芯片的性能。
想象一下，信息在芯片和基板之间能够以更快的速度“奔跑”，这对于处理大量数据的电子设备来说，无疑是一个巨大的优势。
晶圆级封装则是在晶圆阶段就完成封装工序，将芯片制造和封装过程整合在一起，减少了封装后的芯片尺寸，降低了成本。
它就像是在生产线上一次性完成了多个工序，提高了生产效率，同时也让芯片变得更加小巧玲珑。
系统级封装技术将多个不同功能的芯片和无源器件集成在一个封装体内，实现了系统级的集成。
这意味着一个小小的封装体里，可能包含了处理器、存储器、传感器等多种元件，它们协同工作，就像一个迷你的“电子系统”。
这种高度集成的方式极大地减小了电子产品的体积，提高了系统的性能和可靠性。
三维封装技术则是通过在垂直方向上堆叠芯片来实现更高的集成度。
就像建造高楼大厦一样，在有限的平面面积上，向空间要“容量”。
对先进封装技术的认识
对先进封装技术的认识先进封装技术是指在集成电路封装领域中，采用新颖、高效而且具有一定技术含量的封装方式和工艺。
随着电子产品的不断发展与更新换代，对于集成电路封装技术的要求也越来越高。
先进封装技术的出现，不仅可以满足电子产品对于体积小、功耗低以及高性能的要求，还能提高集成电路的可靠性和可制造性。
先进封装技术的主要特点包括以下几个方面：1.小型化：随着电子产品的发展，人们对于产品尺寸的要求越来越高。
先进封装技术可以实现电子元器件和芯片的高度集成，从而使整个电路的尺寸更小，以适应当前市场对于小型化产品的需求。
2.高集成度：随着集成电路技术的不断进步，芯片的集成度也越来越高。
先进封装技术可以实现多芯片封装和系统级集成，进一步提高集成电路的集成度，从而提高产品的性能和功能。
3.高可靠性：电子产品对于可靠性的要求也越来越高，特别是在一些对产品工作环境要求苛刻的领域，如航空航天、汽车电子等。
先进封装技术可以采用特殊材料、设计和工艺，提高产品的可靠性和抗干扰能力。
4.低功耗：随着电子产品对于能源的节约和环保的要求，低功耗已经成为了电子产品设计的一个重要指标。
先进封装技术可以通过采用低电阻、低电容、低耗电材料和设计等手段，减少功耗，提高电路的能效。
5.高频特性：在无线通信、高速数据传输等领域，对于电路的高频性能要求也越来越高。
先进封装技术可以采用特殊的封装结构和设计，优化电路的传输线路和布局，提高电路的高频特性和信号完整性。
6.高可制造性：在现代电子产品的生产过程中，高可制造性是一个非常重要的因素。
先进封装技术既要保证产品的高集成度、小型化和高可靠性，又要考虑到制造成本和生产效率的问题。
总的来说，先进封装技术的出现给电子产品的设计和制造带来了许多新的机遇和挑战。
通过不断研究和创新，可以进一步提高封装技术的可靠性、集成度、小型化以及制造效率，推动整个电子行业的发展。
同时，先进封装技术的广泛应用也将加速电子产品的智能化、便捷化以及绿色化。
先进封装技术完整版
先进封装技术目录：1.BGA技术2.CSP封装技术1倒装焊技术1晶圆级封装技术(WLP) 13D封装技术1SiP1柔性电子2.CSP封装技术WB －CSP 剖面示意图和外形图CSP•什么是CSP?─CSP--Chip Scale (Size) Package ─封装外壳的尺寸不超过裸芯片尺寸1.2倍(JEDEC 等共同制定的标准)─按互连方式，CSP 可分为WB 和FC 两种─缺乏标准化─引脚间距: 1.0, 0.75, 0.5mm 1.有效减小封装厚度和面积，利于提高组装密度2.有效降低电容、电感的寄生效应，大幅提高电性能3. 可利用原有的表面安装设备和材料4.散热性能优良特点:•结构特征─在IC的引出焊区的基础上,将引脚再分布(redistribution)─结构主要包括IC芯片, 互连层,保护层及焊球(凸点)刚性基板CSP引线框架式CSP焊区阵列式CSP2. CSP封装技术– 微小模塑封型CSP•微小模塑封型CSP①结构①结构②工艺再布线工艺流程•几种CSP互连的比较•CSP技术的应用情况•CSP发展仍需解决的问题：– 产品标准化问题– 二次布线技术– 封装材料– 组装CSP产品的印制电路板问题– 成本控制3. 倒装焊技术4. 晶圆级封装(Wafer level packaging)4.晶圆级封装•定义在通常制作IC芯片的Al焊区完成后，继续完成CSP的封装制作，称之为晶圆级CSP（WLCSP),又称作晶圆级封装。
它是一种以BGA技术为基础，是一种经过改进和提高的CSP，综合了BGA、CSP的技术优势。
•WLP 的主要技术种类•工艺5. 3D封装技术5. 3D封装技术• 3D封装的基本概念3D封装技术又称立体封装技术。
与传统封装技术相比，在原有基础上向Z方向即向空间发展的微电子封装高密度化。
• 3D封装技术的特点：– 更有效的利用基板，提高硅效率– 通过更短的互联获得更高的电性能– 有效降低系统成本•3D封装的主要类型：─ 芯片堆叠封装（Die stacking)以芯片叠层为特色，在单一封装衬底上叠加上两层或者多层芯片Samsung公司 6－Die 叠层封装芯片–封装体堆叠（Package stacking)在其内部经过完整测试的封装被堆叠到另一个经过完整测试的封装上部–晶圆级堆叠(Wafer-level stacking)3-D晶圆堆叠是通过对具有特殊功能的完整晶圆的生产达到的，这些晶圆垂直互连。
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无铅焊料的提出
尽管铅锡焊料有许多优点，如熔点较低，使被焊接 元器件的应力和应变很小，以及对电子器件的性能影 响较小；此外有良好的导电性，热阻小。因此，铅锡 焊料是微电子元件焊接的首选材料，在电子行业中一 直处于优势地位。
但在一些要求特殊和工作环境恶劣的地方使用，显 示出一些局限性。主要问题在于其抗腐蚀性较差，即 使在弱酸、弱碱介质中工作，都易造成焊点的锈蚀， 使电气性能恶化；另外，SnPb合金各项机械性能不高； 这些缺陷限制其在一些场合的使用。
目前，废弃的电子产品一般采取直接埋入地下的方 式处理；当下雨时这些铅变成溶于水的盐类，逐渐溶 解污染水；特别是在遇酸雨时，雨中所含的硝酸和盐 酸更促使铅的溶解，流入我们的饮用水之中，从而污 染水源，破坏环境。
废弃电产品 酸 雨
土壤
弃物溶出铅
被污染的地下水
生
态
系
统
废弃电子产品对人体和环境造成损害的示意图
7.4 BGA的发展趋势
7.2 BGA安装互连
7.2.1 BGA焊球分布
BGA的焊球分布有全阵列和部分阵列两种方法。 全阵列是焊球均匀地分布在基板整个底面； 部分阵列是焊球分布在基板的周边、中心部位， 或周边和中心部位都有。
BGA的焊球布线结构图
7.2.2 BGA焊球材料
BGA焊球材料目前已有多家公司批量生产， 世界主要公司产品列表如下表所示。
目前，世界各国政府和机构组织纷纷采取各种措施， 拟定相关法案法规，逐渐禁止铅在电子工业中的使用。
国家/地 区
美国
欧盟
日本 中国
全球主要国家或地区的立法状况图表
无铅化相关法令
2000年6月，IPC（电子电路互连封装协会）Lead-Free Roadmap 第四版发表，建议美国企业界于2001年推出无铅 化电子产品，2004年实现全面无铅化。 2003年2月13日正式批准WEEE（电气电子产品废弃物处理） 和RoHS的官方指令生效，强制要求自2006年7月1日起，在欧 洲市场的电子产品必须为无铅产品。 从2003年1月开始全面推行无铅化，并以“无铅”牌阻止或 限制美、中、韩、台湾地区及欧洲有铅电子产品的进口。 2003年3月信息产业部拟定《电子信息产品生产污染防治管 理法》自2007 年7月1日禁止电子产品含铅，成立“电子信 息产品污染防治标准工作组”来制定相关的无铅化标准。
据统计，目前全球电子行业每年使用焊料消耗的 铅约为20,000吨，大约占世界每年铅总产量的5％。 传统铅锡焊料合金中含铅高达37％以上，是电子产 品铅污染的主要来源之一。
在制造和使用Sn/Pb焊料的过程中，由于熔化温度较 高，有大量的铅蒸发气逸出，将直接严重影响操作人 员的身体健康。
波峰焊设备在工作中产生的大量的富铅焊料废渣， 对人类生态环境的污染极大；而那些丢弃的各种电子 产品、PCB上所含的铅也不容忽视。
（2）儿童血液中铅含量过高与低智商之间存在联系。 （3）儿童血液含铅量超过40/dl，将会影响血红蛋白
合成，并导致贫血。
（4）铅对肾有损伤作用。 （5）铅及某些无机铅化合物是否会致癌，目前证据
还不足。
铅对环境的危害
铅锡合金焊料在电子工业中已经使用了几十年。 由于这类含铅连接材料具有相对低廉的价格、较优 异的机械、热和电性能，所以在电子工业中得到了 广泛使用。
而铅对儿童的危害更大，会影响其智商和正常发 育（美国职业安全与健康管理署标准，成人血液中 铅 含 量 应 低 于 50mg/dl ， 儿 童 血 液 中 铅 含 量 应 低 于 30mg/dl（分升））。
对儿童的危害，主要表现在以下几个方面：
（1）对胎儿或发育期儿童，铅中毒将损伤其学习能 力和神经心理。
7.1 BGA球栅阵列封装(Ball Grid ArrayPackage) 7.1.1 BGA的概念 7.1.2 BGA的特点 7.1.3 BGA的分类
7.2 BGA安装互连 7.2.1 BGA焊球分布 7.2.2 BGA焊球材料
7.3 BGA的焊接质量检测技术 7.3.1 BGA工艺检测 7.3.2 X射线工艺过程自动测试 7.3.3 X射线断层检测
因此，目前电子行业全面面临无铅软钎焊的需求越 来越迫切,已经对整个行业形成巨大冲击。
铅对人体的危害
铅是人体不需要的微量元素，它几乎对人体的所 有器官都能够造成损害。
现代医学表明，人体通过呼吸、进食、皮肤吸收 等都有可能吸收铅或其化合物；当它被人体器官摄 取后，将与人体内蛋白质强烈结合而抑制蛋白质的 正常合成功能，从而危害人体中枢神经，造成精神 混乱、呆滞、生殖功能障碍、贫血、高血压等慢性 疾病。
近年来，随着人们对健康和环境问题越来越重视，
铅的危害性也逐渐为大众所了解。但是，随着人们所 使用的电子产品越来越多，而且更新周期也越来越短， 每年都产生大量电子垃圾，对人类的安全造成了很大 的威胁。因此，必须开发出一种新型焊料代替传统的 焊料，目的改进器件的性能和减小对环境和健康的影 响。
所谓无铅焊料，并不意味焊料中绝对不含铅，目前 国际上公认的无铅焊料定义是：以Sn为基体，添加了 Ag、Cu、Sb、In等其它合金元素，而Pb的质量分数 在0.1 %以下，主要用于电子组装的软钎料合金，希 望以此减少电子产品废弃物造成的铅污染。
公司 IBM
摩托罗拉 MCNC Sandia 菲利普
夏普 东芝
材料成分 90%Pb-10%Sn, 95%Pb-5%Sn
97%Pb-3%Sn 90%Pb-10%Sn 95%Pb-5%Sn, 40%Pb-60%Sn 37%Pb-63%Sn 37%Pb-63%Sn 37%Pb-63%Sn
铅的危害
上面列出的焊球都含有铅成分，随着人类环保意识 的加强，“铅”及其化合物对人体的危害以及对环境 的污染，越来越被人类所重视；美国环境保护署将铅 及其化合物定性为17种严重危害人类寿命与自然环境 的化学物质之一。
欧盟RoHS中规定禁止使用的六种有毒物质的危害图表
有害物质
铅 镉 汞 铬（VI） 多溴
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中枢神经
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心脏系统
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生殖系统
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肝脏
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皮肤
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血液
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肾脏
++
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骨骼
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导致畸胎
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甲状腺荷尔蒙作用
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