一种便于安装的电子信息传输装置的制作方法

1.本发明涉及半导体封装领域，具体涉及一种便于安装的电子信息传输装置。


背景技术：

2.在现有的电子信息传输装置中需要设置堆叠的半导体芯片以作为功能元件，而现有的半导体芯片堆叠结构中，通常是将一个半导体芯片的导电焊盘直接键合至另一半导体芯片的导电焊盘，进而进行电引出。常规的半导体芯片堆叠结构接合强度低，且不利于芯片的散热，进而将半导体芯片堆叠结构组装成电子信息传输装置时，容易造成半导体芯片堆叠结构剥离损坏，不便于安装。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种便于安装的电子信息传输装置。
4.为实现上述目的，本发明提出一种便于安装的电子信息传输装置的制备方法，包括以下步骤：
5.步骤(1)：提供第一承载衬底，在所述第一承载衬底上设置第一半导体管芯，所述第一半导体管芯包括有源面和与所述有源面相对的非有源面，其中，所述第一半导体管芯的有源面朝向所述第一承载衬底。
6.步骤(2)：对所述第一半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第一凹槽，相邻两个所述第一凹槽之间为一第一凸起。
7.步骤(3)：接着在所述第一半导体管芯的非有源面共形的形成第一键合层。
8.步骤(4)：提供第二承载衬底，在所述第二承载衬底上设置第二半导体管芯，所述第二半导体管芯包括有源面和与所述有源面相对的非有源面，其中，所述第二半导体管芯的有源面朝向所述第二承载衬底。
9.步骤(5)：对所述第二半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第二凹槽，相邻两个所述第二凹槽之间为一第二凸起，其中所述第一凹槽与所述第二凸起对应设置，所述第二凹槽与所述第一凸起对应设置。
10.步骤(6)：接着在所述第二半导体管芯的非有源面共形的形成第二键合层。
11.步骤(7)：接着将所述第二半导体管芯的非有源面键合至所述第一半导体管芯的非有源面，使得每个所述第一凸起嵌入到相应的第二凹槽中，且使得每个所述第二凸起嵌入到相应的第一凹槽中，接着去除所述第二承载衬底。
12.步骤(8)：接着在所述第一承载衬底上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层仅覆盖所述第一半导体管芯的一部分，接着在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯键合处的侧面上形成一环形沟槽。
13.步骤(9)：接着形成一金属散热构件，所述金属散热构件填满所述环形沟槽且突出于所述第一、第二半导体管芯键合处的侧面。
14.步骤(10)：接着去除所述第一牺牲层，接着形成一模塑化合物层，所述模塑化合物层包裹所述第一、第二半导体管芯，且所述金属散热构件从所述模塑化合物层的侧面露出，接着去除所述第一承载衬底，以得到封装模块。
15.步骤(11)：接着提供一电路基板，在所述电路基板上设置多个所述步骤(10)所制备的封装模块，接着形成一封装层，所述封装层包裹多个所述封装模块，接着在所述封装层中形成多个第三凹槽和多个第四凹槽，其中，每个所所述第三凹槽暴露与该第三凹槽相邻的所述封装模块中的所述金属散热构件，接着在所述第三凹槽中沉积金属材料以形成导热块，并在所述第四凹槽中沉积金属材料以形成导电块。
16.步骤(12)：接着在所述封装层上形成一重新布线层，所述重新布线层将每个所述导电块和每个所述封装模块中的所述第二半导体管芯电引出。
17.作为优选，在所述步骤(1)和步骤(4)中，所述第一承载衬底和所述第二承载衬底均包括陶瓷衬底、单晶硅衬底、多晶硅衬底、钢化玻璃衬底、蓝宝石衬底、铜衬底、铝衬底或不锈钢衬底中的一种，在所述第一、第二承载衬底上设置分别第一、第二半导体管芯之前，分别在所述第一、第二承载衬底上设置一粘附层。
18.作为优选，在所述步骤(2)和步骤(5)中，对所述第一、第二半导体管芯的非有源面进行湿法刻蚀刻蚀处理或干法刻蚀处理，所述第一凹槽的宽度比所述第二凸起的宽度大3
‑
8微米，所述第一凹槽的深度比所述第二凸起的高度大2
‑
5微米，所述第二凹槽的宽度比所述第一凸起的宽度大3
‑
8微米。
19.作为优选，在所述步骤(3)和步骤(6)中，所述第一、第二键合层的材质为有机键合材料或金属键合材料。
20.作为优选，在所述步骤(8)中，所述第一牺牲层的厚度与所述第一半导体管芯的厚度的比值为0.2
‑
0.4，通过激光刻蚀工艺或机械切割工艺形成所述环形沟槽，所述环形凹槽的高度大于所述第一凹槽的深度。
21.作为优选，在所述步骤(9)中，所述金属散热构件突出于所述第一、第二半导体管芯键合处的侧面的部分的宽度与所述金属散热构件的宽度的比值为0.2
‑
0.5。
22.作为优选，在所述步骤(10)中，所述模塑化合物层包括环氧树脂。
23.作为优选，在所述步骤(12)中，在所述重新布线层上设置导电焊球。
24.本发明提出一种便于安装的电子信息传输装置，采用上述的制备方法形成的。
25.本发明的有益效果在于：
26.在本发明的封装模块的制备过程中，通过对第一半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第一凹槽，以及相应的多个平行排列的第一凸起，并对第二半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第二凹槽，以及相应的多个平行排列的第二凸起，其中所述第一凹槽与所述第二凸起对应设置，所述第二凹槽与所述第一凸起对应设置。在第一半导体管芯和第二半导体管芯的键合过程中，使得每个所述第一凸起嵌入到相应的第二凹槽中，且使得每个所述第二凸起嵌入到相应的第一凹槽中，上述结构的设置可以提高第一半导体管芯和第二半导体管芯的键合稳固性。且由于上述结构的设置，进而可以在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯键合处的侧面上形成一环形沟槽，且由于第一半导体管芯和第二半导体管芯的键合稳固性强，进而即使形成环形沟槽也不会导致第一半导体管芯和第二半导体管芯相互剥离，进而可以在环形沟槽中形成金属
散热构件，且利用模塑化合物层包裹所述第一、第二半导体管芯以及所述金属散热构件，以得到单个的封装模块，上述封装模块的制备便于其安装于电路基板上，进而可以得到便于安装的电子信息传输装置，且由于金属散热构件和导热块的存在，可以快速散热，进而可以提高电子信息传输装置的稳定性，进而延长其使用寿命。
附图说明
27.图1
‑
10示出根据本发明的一个实施例形成一种便于安装的电子信息传输装置的制造流程的不同制造阶段的剖面示意图。
具体实施方式
28.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
29.如图1～图10所示，本实施例提供一种便于安装的电子信息传输装置的制备方法，包括以下步骤：
30.在具体的实施例中，如图1所示，提供第一承载衬底100，在所述第一承载衬底100上设置第一半导体管芯101，所述第一半导体管芯101包括有源面和与所述有源面相对的非有源面，其中，所述第一半导体管芯101的有源面朝向所述第一承载衬底。
31.其中，在所述步骤(1)中，所述第一承载衬底100包括陶瓷衬底、单晶硅衬底、多晶硅衬底、钢化玻璃衬底、蓝宝石衬底、铜衬底、铝衬底或不锈钢衬底中的一种，在所述第一承载衬底100上设置第一半导体管芯之前，分别在所述第一承载衬底100上设置一粘附层。
32.在具体的实施例中，所述第一承载衬底100可以为透明的钢化玻璃衬底，进而设置的粘附层可以在紫外光照射下失去粘性，进而在设置所述第一半导体管芯101的过程中，先在所述第一承载衬底100上设置该类粘附层，进而利用该粘附层粘结所述第一半导体管芯101，进而在后续制备工艺中需要剥离所述粘附层和所述第一半导体管芯101时，首先利用紫外光透过所述透明的钢化玻璃衬底进而照射所述粘附层，进而使得粘附层的粘性降低，进而可以降低剥离难度，进而可以避免所述第一半导体管芯101损坏。
33.在具体的实施例中，如图2所示，接着进行步骤(2)：对所述第一半导体管芯101的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第一凹槽102，相邻两个所述第一凹槽102之间为一第一凸起103。
34.其中，在所述步骤(2)中，对所述第一半导体管芯101的非有源面进行湿法刻蚀刻蚀处理或干法刻蚀处理以形成所述第一凹槽102和所述第一凸起103。
35.在具体的实施例中，可以利用光刻胶掩膜对所述第一半导体管芯101的非有源面进行湿法刻蚀刻蚀处理以形成所述第一凹槽102和所述第一凸起103。
36.在具体的实施例中，如图2所示，接着进行步骤(3)：接着在所述第一半导体管芯101的非有源面共形的形成第一键合层(未图示)。
37.其中，在所述步骤(3)中，所述第一键合层的材质为有机键合材料或金属键合材料。
38.在更具体的实施例中，可以通过旋涂、喷涂、物理气相沉积或化学气相沉积工艺形成所述第一键合层，进一步的，所述第一键合层可以为有机粘结层或者是低温金属键合材料。
39.在具体的实施例中，如图3所示，步骤(4)：提供第二承载衬底200，在所述第二承载衬底200上设置第二半导体管芯201，所述第二半导体管芯201包括有源面和与所述有源面相对的非有源面，其中，所述第二半导体管芯201的有源面朝向所述第二承载衬底200。
40.其中，在所述步骤(4)中，所述第二承载衬底200包括陶瓷衬底、单晶硅衬底、多晶硅衬底、钢化玻璃衬底、蓝宝石衬底、铜衬底、铝衬底或不锈钢衬底中的一种，在所述第二承载衬底200上设置第二半导体管芯之前，分别在所述第二承载衬底200上设置一粘附层。
41.在具体的实施例中，所述第二承载衬底200也可以为透明的钢化玻璃衬底，进而设置的粘附层可以在紫外光照射下失去粘性，进而在设置所述第二半导体管芯201的过程中，先在所述第二承载衬底200上设置该类粘附层，进而利用该粘附层粘结所述第二半导体管芯201，进而在后续制备工艺中需要剥离所述粘附层和所述第二半导体管芯201时，首先利用紫外光透过所述透明的钢化玻璃衬底进而照射所述粘附层，进而使得粘附层的粘性降低，进而可以降低剥离难度，进而可以避免所述第二半导体管芯201损坏。
42.如图4所示，在步骤(5)中：对所述第二半导体管芯201的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第二凹槽202，相邻两个所述第二凹槽202之间为一第二凸起203，其中所述第一凹槽102与所述第二凸起203对应设置，所述第二凹槽202与所述第一凸起103对应设置。
43.其中，在具体的实施例中，所述第一凹槽102的宽度比所述第二凸起203的宽度大3
‑
8微米，所述第一凹槽102的深度比所述第二凸起203的高度大2
‑
5微米，所述第二凹槽202的宽度比所述第一凸起103的宽度大3
‑
8微米。
44.在更优选的实施例中，所述第一凹槽102的宽度比所述第二凸起203的宽度大5微米、6微米或7微米，所述第一凹槽102的深度比所述第二凸起203的高度大3微米或4微米，所述第二凹槽202的宽度比所述第一凸起103的宽度大4微米、5微米、7微米或7微米。
45.如图4所示，在步骤(6)中：接着在所述第二半导体管芯201的非有源面共形的形成第二键合层(未图示)。
46.其中，在所述步骤(6)中，所述第一键合层的材质为有机键合材料或金属键合材料。
47.在更具体的实施例中，可以通过旋涂、喷涂、物理气相沉积或化学气相沉积工艺形成所述第一键合层，进一步的，所述第一键合层可以为有机粘结层或者是低温金属键合材料。
48.如图5所示，在步骤(7)中：接着将所述第二半导体管芯201的非有源面键合至所述第一半导体管芯101的非有源面，使得每个所述第一凸起103嵌入到相应的第二凹槽202中，且使得每个所述第二凸起203嵌入到相应的第一凹槽102中，接着去除所述第二承载衬底200。
49.在具体的实施例中，通过加热或光照等方式使得所述第一键合层和所述第二键合层很好的粘结在一起，进而提高所述第一、第二半导体管芯101、201的接合强度。
50.如图6所示，在步骤(8)中：接着在所述第一承载衬底100上形成第一牺牲层301，所
述第一牺牲层301仅覆盖所述第一半导体管芯101的一部分，接着在所述第一半导体管芯101和所述第二半导体管芯键合处201的侧面上形成一环形沟槽302。
51.其中，在所述步骤(8)中，所述第一牺牲层301的厚度与所述第一半导体管芯101的厚度的比值为0.2
‑
0.4，通过激光刻蚀工艺或机械切割工艺形成所述环形沟槽302，所述环形凹槽302的高度大于所述第一凹槽102的深度。
52.在优选的实施例中，所述第一牺牲层301的厚度与所述第一半导体管芯101的厚度的比值为0.3，通过设置所述第一牺牲层301，可以提高第一半导体管芯101的稳固性，进而便于所述环形沟槽302的形成，且由于第一半导体管芯101和第二半导体管芯201的键合稳固性强，进而即使形成环形沟槽302也不会导致第一半导体管芯101和第二半导体管芯201相互剥离。
53.在具体的实施例中，所述第一牺牲层301可以为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等合适的无机材料，或者为环氧树脂、硅树脂、pet、pp等合适的有机材料。
54.如图7所示，在步骤(9)中：接着形成一金属散热构件303，所述金属散热构件303填满所述环形沟槽302且突出于所述第一、第二半导体管芯101/201键合处的侧面。
55.其中，在所述步骤(9)中，所述金属散热构件303突出于所述第一、第二半导体管芯101/201键合处的侧面的部分的宽度与所述金属散热构件的宽度的比值为0.2
‑
0.5。
56.在具体的实施例中，所述金属散热构件303的材质可以为铜或铝，进而通过电镀、化学镀或物理气相沉积形成。在更具体的实施例中，可以先通过电镀工艺沉积金属铜，进而通过回刻蚀工艺形成所述金属散热构件303。
57.在优选的实施例中，所述金属散热构件303突出于所述第一、第二半导体管芯101/201键合处的侧面的部分的宽度与所述金属散热构件的宽度的比值为0.3或0.4，通过优化所述金属散热构件303突出于所述第一、第二半导体管芯101/201键合处的侧面的部分的宽度与所述金属散热构件的宽度的比值，一方面可以确保所述金属散热构件303具有足够的散热性能，另一方面则是为避免因所述所述金属散热构件303过大而容易导致所述金属散热构件303与所述第一、第二半导体管芯101/201剥离。
58.如图8所示，在步骤(10)中：接着去除所述第一牺牲层301，接着形成一模塑化合物层401，所述模塑化合物层401包裹所述第一、第二半导体管芯101/201，且所述金属散热构件303从所述模塑化合物层401的侧面露出，接着去除所述第一承载衬底100，以得到封装模块500。
59.在具体的实施例中，通过湿法刻蚀或者干法刻蚀去除所述第一牺牲层301，进而通过注塑工艺形成所述模塑化合物层401，更具体的，所述模塑化合物层401包括环氧树脂。
60.如图9所示，在步骤(11)中：接着提供一电路基板600，在所述电路基板600上设置多个所述步骤(10)所制备的封装模块500，接着形成一封装层601，所述封装层601包裹多个所述封装模块500，接着在所述封装层601中形成多个第三凹槽602和多个第四凹槽603，其中，每个所所述第三凹槽602暴露与该第三凹槽602相邻的所述封装模块500中的所述金属散热构件303，接着在所述第三凹槽602中沉积金属材料以形成导热块701，并在所述第四凹槽603中沉积金属材料以形成导电块702。
61.在更具体的实施例中，将多个所述封装模块500设置于所述电路基板600的过程中，使得每个所述封装模块500中的第一半导体管芯101电连接至所述电路基板600。
62.在具体的实施例中，通过注塑工艺形成所述封装层601，更具体的，所述封装层601包括环氧树脂。
63.在具体的实施例中，通过激光烧蚀工艺或利用刀具切割工艺在所述封装层601中形成多个第三凹槽602和多个第四凹槽603。
64.在具体的实施例中，接着在所述第三凹槽602中通过电镀铜工艺形成所述导热块701，并在所述第四凹槽603中通过电镀铜工艺形成导电块702。
65.如图10所示，在步骤(12)中：接着在所述封装层601上形成一重新布线层801，所述重新布线层801将每个所述导电块701和每个所述封装模块500中的所述第二半导体管芯201电引出，在所述重新布线层801上设置导电焊球901。
66.在更具体的实施例中，所述重新布线层801包括金属布线结构802和介质层803，所述金属布线结构802嵌入到所述介质层803中，进一步的，所述重新布线层801还包括与所述金属布线结构802电隔离和热隔离的导热部件804，所述导热块701接触所述导热部件804，进而便于热量的引出，且热量的引出路径不会影响电连接的稳定性。
67.在具体的实施例中，所述金属布线结构802的材质为铜、铝、银、钛、镍、钯中的一种或多种的组合，所述介质层为氧化铝、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化锆等合适的无机材料，所述导热部件804为铜或铝。
68.如图10所示，本发明提出一种便于安装的电子信息传输装置，采用上述的制备方法形成的。
69.在其他优选的技术方案中，本发明提出一种便于安装的电子信息传输装置的制备方法，包括以下步骤：
70.步骤(1)：提供第一承载衬底，在所述第一承载衬底上设置第一半导体管芯，所述第一半导体管芯包括有源面和与所述有源面相对的非有源面，其中，所述第一半导体管芯的有源面朝向所述第一承载衬底。
71.步骤(2)：对所述第一半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第一凹槽，相邻两个所述第一凹槽之间为一第一凸起。
72.步骤(3)：接着在所述第一半导体管芯的非有源面共形的形成第一键合层。
73.步骤(4)：提供第二承载衬底，在所述第二承载衬底上设置第二半导体管芯，所述第二半导体管芯包括有源面和与所述有源面相对的非有源面，其中，所述第二半导体管芯的有源面朝向所述第二承载衬底。
74.步骤(5)：对所述第二半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第二凹槽，相邻两个所述第二凹槽之间为一第二凸起，其中所述第一凹槽与所述第二凸起对应设置，所述第二凹槽与所述第一凸起对应设置。
75.步骤(6)：接着在所述第二半导体管芯的非有源面共形的形成第二键合层。
76.步骤(7)：接着将所述第二半导体管芯的非有源面键合至所述第一半导体管芯的非有源面，使得每个所述第一凸起嵌入到相应的第二凹槽中，且使得每个所述第二凸起嵌入到相应的第一凹槽中，接着去除所述第二承载衬底。
77.步骤(8)：接着在所述第一承载衬底上形成第一牺牲层，所述第一牺牲层仅覆盖所述第一半导体管芯的一部分，接着在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯键合处的侧面上形成一环形沟槽。
78.步骤(9)：接着形成一金属散热构件，所述金属散热构件填满所述环形沟槽且突出于所述第一、第二半导体管芯键合处的侧面。
79.步骤(10)：接着去除所述第一牺牲层，接着形成一模塑化合物层，所述模塑化合物层包裹所述第一、第二半导体管芯，且所述金属散热构件从所述模塑化合物层的侧面露出，接着去除所述第一承载衬底，以得到封装模块。
80.步骤(11)：接着提供一电路基板，在所述电路基板上设置多个所述步骤(10)所制备的封装模块，接着形成一封装层，所述封装层包裹多个所述封装模块，接着在所述封装层中形成多个第三凹槽和多个第四凹槽，其中，每个所所述第三凹槽暴露与该第三凹槽相邻的所述封装模块中的所述金属散热构件，接着在所述第三凹槽中沉积金属材料以形成导热块，并在所述第四凹槽中沉积金属材料以形成导电块。
81.步骤(12)：接着在所述封装层上形成一重新布线层，所述重新布线层将每个所述导电块和每个所述封装模块中的所述第二半导体管芯电引出。
82.在优选的技术方案中，在所述步骤(1)和步骤(4)中，所述第一承载衬底和所述第二承载衬底均包括陶瓷衬底、单晶硅衬底、多晶硅衬底、钢化玻璃衬底、蓝宝石衬底、铜衬底、铝衬底或不锈钢衬底中的一种，在所述第一、第二承载衬底上设置分别第一、第二半导体管芯之前，分别在所述第一、第二承载衬底上设置一粘附层。
83.在优选的技术方案中，在所述步骤(2)和步骤(5)中，对所述第一、第二半导体管芯的非有源面进行湿法刻蚀刻蚀处理或干法刻蚀处理，所述第一凹槽的宽度比所述第二凸起的宽度大3
‑
8微米，所述第一凹槽的深度比所述第二凸起的高度大2
‑
5微米，所述第二凹槽的宽度比所述第一凸起的宽度大3
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8微米。
84.在优选的技术方案中，在所述步骤(3)和步骤(6)中，所述第一、第二键合层的材质为有机键合材料或金属键合材料。
85.在优选的技术方案中，在所述步骤(8)中，所述第一牺牲层的厚度与所述第一半导体管芯的厚度的比值为0.2
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0.4，通过激光刻蚀工艺或机械切割工艺形成所述环形沟槽，所述环形凹槽的高度大于所述第一凹槽的深度。
86.在优选的技术方案中，在所述步骤(9)中，所述金属散热构件突出于所述第一、第二半导体管芯键合处的侧面的部分的宽度与所述金属散热构件的宽度的比值为0.2
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0.5。
87.在优选的技术方案中，在所述步骤(10)中，所述模塑化合物层包括环氧树脂。
88.在优选的技术方案中，在所述步骤(12)中，在所述重新布线层上设置导电焊球。
89.在其他技术方案中，本发明提出一种便于安装的电子信息传输装置，采用上述的制备方法形成的。
90.本发明的有益效果在于：
91.在本发明的封装模块的制备过程中，通过对第一半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第一凹槽，以及相应的多个平行排列的第一凸起，并对第二半导体管芯的非有源面进行刻蚀处理，以形成多个平行排列的第二凹槽，以及相应的多个平行排列的第二凸起，其中所述第一凹槽与所述第二凸起对应设置，所述第二凹槽与所述第一凸起对应设置。在第一半导体管芯和第二半导体管芯的键合过程中，使得每个所述第一凸起嵌入到相应的第二凹槽中，且使得每个所述第二凸起嵌入到相应的第一凹槽中，上述结构的设置可以提高第一半导体管芯和第二半导体管芯的键合稳固性。且由于上述结构的
设置，进而可以在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯键合处的侧面上形成一环形沟槽，且由于第一半导体管芯和第二半导体管芯的键合稳固性强，进而即使形成环形沟槽也不会导致第一半导体管芯和第二半导体管芯相互剥离，进而可以在环形沟槽中形成金属散热构件，且利用模塑化合物层包裹所述第一、第二半导体管芯以及所述金属散热构件，以得到单个的封装模块，上述封装模块的制备便于其安装于电路基板上，进而可以得到便于安装的电子信息传输装置，且由于金属散热构件和导热块的存在，可以快速散热，进而可以提高电子信息传输装置的稳定性，进而延长其使用寿命。
92.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。