CN108269787A - 半导体封装装置及制造半导体封装装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电子装置,其包括载体、发射器、检测器、分离壁及遮光层。所述发射器安置于所述载体的所述顶部表面的第一部分上。所述检测器安置于所述载体的所述顶部表面的第二部分上。所述分离壁安置于所述发射器与所述检测器之间所述载体的所述顶部表面上。所述遮光层邻近于所述载体的所述顶部表面安置,且从所述分离壁延伸到所述载体的所述第二部分。
Description
技术领域
本公开涉及一种半导体封装装置,且更具体地,涉及一种包含发光组件的半导体封装装置。
背景技术
发光二极管(LED)或激光二极管广泛用于多种应用。半导体发光装置可包含具有一或多个半导体层的LED芯片。当给予能量时,所述层可配置成发射相干的光及/或不相干的光。在制造期间,可于半导体晶片上产生大量LED半导体晶粒。可探测及测试晶片以精确地识别每一晶粒的特定颜色特性,诸如色温。随后,晶片可经单体化以将晶片切割成多个芯片。LED芯片通常经封装以提供外部电连接、热沉降、透镜或波导、环境保护及/或其它特征。
LED芯片可用于光学模块(例如,接近传感器)中,且可用以感测光学模块附近的物件。光学模块可具有发光源及光学检测器,其中所述光学检测器可接收或感测由发光源发射及由外部或附近物件反射的光(例如,红外光),以使得可检测到外部接近物件的存在。当光学检测器直接接收从发光源发射的光或接收从不同于目标物件的介质反射的光时,可存在可被视为噪声的“串话”且可使传感器发生故障。期望可减小此串话。
发明内容
根据本公开的一些实施例,一种电子装置包含载体、发射器、检测器、分离壁及遮光层。发射器安置于载体的顶部表面的第一部分上。检测器安置于载体的顶部表面的第二部分上。分离壁安置于发射器与检测器之间的载体的顶部表面上。遮光层邻近于载体的顶部表面安置,且从分离壁延伸至载体的第二部分。
根据本公开的一些实施例,一种光学结构包含载体、第一芯片、第二芯片、第一包覆层、第二包覆层及分离壁。第一芯片安置于载体的表面的第一区域上。第二芯片安置于载体的表面的第二区域上。杆体安置于第一区域与第二区域之间。第一包覆层邻近于杆体的一侧安置且通过第一开口与杆体分离。第二包覆层邻近于杆体的另一侧安置且通过第二开口与杆体分离。分离壁安置于杆体、第一开口、第二开口及第一及第二包覆层中的每一个的一部分上。
根据本公开的一些实施例,一种其上安置有光学装置的载体包含发射器安置区域、检测器安置区域、第一遮光层及第二遮光层。第一遮光层在发射器安置区域下面延伸。第二遮光层在检测器安置区域下面延伸。第一遮光层及第二遮光层配置成防止来自发射器安置区域的光经由载体内的一或多个光路进入检测器安置区域。
附图说明
图1说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置的横截面视图。
图2A及图2B说明根据本公开的一些实施例的半导体封装制造过程。
图3A说明根据本公开的一些实施例的载体的透视图。
图3B说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置的横截面视图。
图4说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置的横截面视图。
图5A说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置的横截面视图。
图5B说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置的横截面视图。
图6说明根据本公开的一些实施例的载体的透视图。
图7说明根据本公开的一些实施例的载体的透视图。
贯穿图式及实施方式使用共同参考编号以指示相同或相似组件。根据结合附图的以下实施方式可最好地理解本公开。
具体实施方式
图1说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置1的横截面视图。半导体封装装置1包含载体10,电子组件11、12,封装本体13、14及壁结构15。
载体10可包含(例如)印刷电路板,诸如纸基铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍的基于玻璃纤维的铜箔层合物。载体10可包含互连结构,诸如导电迹线或重布层(RDL)及介电层,所述介电层诸如预浸体层或聚酰亚胺层。
电子组件11安置于载体10的顶部表面101上。在一些实施例中,电子组件11可为发光装置,诸如LED或其它发射晶粒。举例来说,电子组件11可包含发光二极管、激光二极管或可包含一或多个半导体层的另一装置。半导体层可包含硅、碳化硅、氮化镓或任何其它半导体材料。电子组件11可(例如)借助于覆晶或导线接合技术连接至载体。电子组件可发射红外波长的光。
电子组件12安置于载体10的顶部表面101上,且与电子组件11实体上分离。在一些实施例中,电子组件12可为光检测器,所述光检测器为PIN二极管或光二极管或光电晶体。电子组件12可(例如)借助于覆晶或导线接合技术连接至载体。
封装本体13安置于载体10的顶部表面101上且覆盖电子组件11。在一些实施例中,封装本体13包含具有分散于其中的填充剂的环氧树脂。封装本体13的上部表面可具有安置其上的透镜结构,且从而从电子组件11发射的光可经集中且对应光锥的角度可减小。
封装本体14安置于载体10的顶部表面101上且覆盖电子组件12。在一些实施例中,封装本体14包含具有分散于其中的填充剂的环氧树脂。在一些实施例中,封装本体13及14包含相同材料。在一些实施例中,封装本体13及14由不同材料形成。
壁结构15安置于载体10的顶部表面101上且安置于电子组件11与电子组件12之间。壁结构15是大体上不透明的,以防止由电子组件11发射的非所要光直接透射至电子组件12。
图2A及2B说明说明根据本公开的一些实施例的半导体封装制造过程。如图2A中所展示,在电子组件11、12上方形成封装本体13、14的过程期间,模制件26安置于载体10的顶部表面101上,且随后模制化合物注入至由模制件26及载体10界定的空间中且覆盖电子组件11、12。在一些实施例中,经沉积模制化合物的一部分可冲洗或径流至由点线圈标记的载体10的顶部表面101的位置(例如,由于模制件26不与在由点线圈标记的位置处的载体的顶部表面101齐平)。在形成封装本体13、14之后,模制件26经移除,且壁结构15随后置放于由点线圈标记、在模制化合物的径流部分上方的位置上。壁结构15下的模制化合物的径流部分可使得来自电子组件11的非所要光直接地透射至电子组件12,其可产生串话且可使得电子组件12发生故障。
为解决此问题,如图2B中所展示,杆体27可置放于壁结构15将置放于其上的位置处。在一些实施例中,杆体27可为金属杆体。为了防止遮光盖(所述遮光盖包含壁结构15及杆体27)的向下力损坏安置于载体的表面上的导线(例如,电线或迹线),可使所述导线绕过遮光盖。举例来说,导线可内埋于载体内,且可连接至穿过遮光盖或在遮光盖下方的通孔。当模制件26置放于载体10上时,向下力F会施加在载体10上。根据等式P=F/A(其中P为压力,F为法向力,且A为接触表面的面积),杆体27上的压力在杆体27与模制件26之间存在较小接触面积的情况下会较大。在此情况下,由于压力增加,杆体27与模制件26之间的接合将为紧密的,且模制件26可大体上与杆体27齐平,以防止模制化合物移动至杆体27上。因此,杆体27可有助于防止透明模制化合物移动至壁结构15将形成于其上的位置,以便提高壁结构15的阻光能力。在一些实施例中,可形成阻焊剂以使得其覆盖导线及/或杆体27及/或曝露半导体封装装置的焊接垫。阻焊剂可包含诸如碳黑或颜料的光吸收材料或光衰减材料以减少非所要光的透射。
图3A为根据本公开的一些实施例的由图2B中所展示的过程制造的载体10的透视图。载体10具有发光装置安置于其上的第一区域10A及光检测器安置于其上的第二区域10B。第一区域10A及第二区域10B由壁结构安置于其上的金属杆体27分离。
图3B说明根据本公开的一些实施例的具有图3A中所展示的载体10的半导体封装装置3的横截面视图。半导体封装装置3类似于图1中的半导体封装装置1,除了半导体封装装置3进一步包含安置在壁结构15下方的金属杆体27之外。
如上文所提及,使用在壁结构15下方的金属杆体27可防止由电子组件11发射的光通过安置在壁结构15下方的径流模制化合物进入电子组件12。在一些实施例中,载体包含核心层、至少一个金属层及预浸体层。当形成导线时,可移除金属层的区域,从而在每两根导线之间产生间隙,所述间隙曝露核心层或预浸体层。不需要地,在此实施中,从电子组件11发射的光的一部分可经由经曝露核心层或经曝露预浸体层透射至电子组件12。另外,载体可具有形成于其中的玻璃纤维,所述玻璃纤维可形成将光从电子组件11透射到电子组件12(例如,光路L1及L2)的滤光器,从而产生串话干扰。
图4说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置4的横截面视图。半导体封装装置4包含载体40,电子组件41、42,封装本体43、44及壁结构45。
载体40可包含(例如)印刷电路板,诸如纸基铜箔层合物、复合铜箔层合物或聚合物浸渍的基于玻璃纤维的铜箔层合物。载体40可包含互连结构,诸如RDL、RDL导电迹线、接地元件及介电层,所述介电层诸如预浸体层或聚酰亚胺层。
电子组件41安置于载体40的顶部表面401的第一区域401A上。在一些实施例中,电子组件41可为发光装置,诸如LED或其它晶粒。举例来说,电子组件41可包含发光二极管、激光二极管或可包含一或多个半导体层的另一装置。半导体层可包含硅、碳化硅、氮化镓或任何其它半导体材料。电子组件41可借助于(例如)覆晶或导线接合技术连接至载体。
电子组件42安置于载体40的顶部表面101的第二区域401B上且与电子组件41实体上分离。在一些实施例中,电子组件42可为光检测器或光传感器。电子组件42可借助于(例如)覆晶或导线接合技术连接至载体。
壁结构45安置于载体40的顶部表面401上且安置于电子组件41与电子组件42之间。在一些实施例中,壁结构45将载体40的顶部表面401分成电子组件41安置于其上的第一区域401A及电子组件42安置于其上的第二区域401B。壁结构45为不透明的以防止由电子组件41发射的非所要光进入电子组件42。在一些实施例中,壁结构45可包含诸如碳黑或颜料的光吸收材料或光衰减材料,或可与光吸收材料或光衰减材料结合实施以减少来自壁结构45的内表面的反射光。
封装本体43安置于载体40的顶部表面401的第一区域401A上。封装本体43覆盖电子组件41。在一些实施例中,封装本体43包含环氧树脂。在一些实施例中,封装本体43为透明的。
封装本体44安置于载体40的顶部表面101的第二区域401B上。封装本体44覆盖电子组件42及遮光层40b的一部分。在一些实施例中,封装本体44包含环氧树脂。在一些实施例中,封装本体43及44包含相同材料。在一些实施例中,封装本体43及44由不同材料形成。在一些实施例中,封装本体43及44可单独地形成且在实体上彼此分离。可替代地,封装本体43及44可由单个模制过程形成,且随后可进行切割过程以分离封装本体43及44。
遮光层40m邻近于载体40的顶部表面401安置,且从至少电子组件41延伸到至少电子组件42。遮光层40m可有助于防止由电子组件41发射的光进入载体40。举例来说,遮光层40a可有助于阻断通过光路L3透射的光。另外,遮光层40m可防止由电子组件41发射的光通过核心层或预浸体层(例如,光路L5)或通过位于载体40的底部表面的金属层40m1(例如,光路L6)进入电子组件42,所述预浸体层可包含载体40内的玻璃纤维。在一些实施例中,遮光层40m为载体40的金属层。
图5A说明根据本公开的一些实施例的半导体封装装置5的横截面视图。半导体封装装置5类似于图4中所展示的半导体4,除了图4中所展示的遮光层40m分成金属杆体50c与两个分离遮光层50a及50b之外。
遮光层50a邻近于载体40的顶部表面401安置。遮光层50a在电子组件41的至少一部分及壁结构45的至少一部分下面且在其间延伸。在一些实施例中,遮光层50a为载体40的金属层,诸如金属包覆层及/或完全金属层。包覆层可指安置于另一层及/或半导体封装装置的结构或组件上的薄层或涂层。遮光层50a可有助于防止由电子组件41发射的光进入载体40。举例来说,遮光层50a可有助于阻断通过光路L6透射的光。
遮光层50b邻近于载体40的顶部表面401安置。遮光层50b在电子组件42的至少一部分及壁结构45的至少一部分下面且在其间延伸。在一些实施例中,遮光层50b为载体40的金属层,诸如金属包覆层及/或完全金属层。遮光层50b可有助于防止由电子组件41发射的光通过可包含载体40内的玻璃纤维的核心层或预浸体层(例如,光路L7)或通过位于载体40的底部表面的金属层40m1(例如,光路L8)进入电子组件42。
如上文所提及,即使壁结构安置于发射器与检测器之间,来自发射器的光的一部分可经由可包含载体内的玻璃纤维的核心层或预浸体层透射至检测器,这将会产生串话干扰。根据本公开的一些实施例,遮光层50a、50b可防止由电子组件41发射的光经由可包含载体内的玻璃纤维的核心层或预浸体层进入电子组件42,其会转而有助于消除或减少串话干扰且增加光学装置的效能。
杆体50c邻近于载体40的顶部表面401且在壁结构45下方安置。杆体50c与遮光层40a分离。换句话说,杆体50c与遮光层50a之间存在间隙50o2。杆体50c还与遮光层50b分离。换句话说,杆体50c与遮光层50b之间存在间隙50o1。在一些实施例中,杆体50c可为金属杆体。如上文所提及,当形成封装本体43及44时,模制件可置放于载体40上,以使得向下力F会施加在载体40上。根据图5A所展示的实施例,通过用具有更小表面积的杆体50c来替换图4中所展示的全遮光层40m,由于杆体50c与模制件之间的接触面积较小,杆体50c上的压力会大于图4的全遮光层40m上的压力。因此,杆体50c及模制件可更紧密地按压在一起,其可有助于防止透明模制化合物安置于稍后将安置壁结构45的位置上,以便提高壁结构45的阻光能力。
在一些实施例中,壁结构45的宽度D1大于间隙50o1与50o2之间的距离D2。在一些实施例中,间隙50o1、50o2由壁结构45覆盖。完全覆盖间隙50o1、50o2可有助于防止由电子组件41发射的非所要光经由间隙40o1、40o2进入电子组件42(例如通过光路L8透射的光)。
在其它实施例中,如图5B中所展示,壁结构45并不完全覆盖间隙50o1及50o2两者。因此,从电子组件41发射的光的一部分可通过间隙50o1(例如,通过光路L9)进入电子组件42。在一些实施例中,黏接层安置于壁结构45与载体40之间。黏接层可具有诸如碳黑或颜料的光吸收材料或光衰减材料以减少反射光。安置覆盖载体40的顶部表面401上之间隙50o1及50o2的黏接层可有助于防止光通过光路L9进入电子组件42。
在一些实施例中,可形成阻焊剂,所述阻焊剂覆盖遮光层50a、50b及杆体50c。阻焊剂可包含诸如碳黑或颜料的光吸收材料或光衰减材料以减少非所要光的透射。
图6说明根据本公开的一些实施例的载体60的透视图。载体60具有电子组件41可在以下装配过程中安置于其上的第一晶粒安裝区域或组件安裝区域401A及电子组件42可在以下装配过程中安置于其上的第二晶粒安裝区域或组件安裝区域401B。第一区域401A及第二区域401B由壁结构可安置于其上的金属杆体50C分离。
如图6中所展示,遮光层50a的至少一部分安置于安裝区域401A与金属杆体50c之间。遮光层50b的至少一部分安置于安裝区域401B与金属杆体50c之间。由遮光层50a及金属杆体50c界定的开口400位于安裝区域401A与金属杆体50c之间。
在一些实施例中,载体60为双层板,其中核心层在其顶部表面及底部表面上涂布有金属层。间隙50o1、50o2及开口50c均通过在相同过程中蚀刻核心层的顶部表面上的金属层的一部分而形成。在蚀刻过程之后,在蚀刻过程期间未经蚀刻的金属层的一部分形成可有助于防止光在载体60内透射的遮光层50a。开口400在区域401A1与401A2之间提供电绝缘,且区域401A1及401A2可由此充当安装在区域401A上的电子组件的正节点及负节点。在蚀刻过程期间,形成包围第二区域401B的导线401B1、401B2、401B3、401B4、401B5。导线401B1、401B2、401B3、401B4、401B5通过由金属层界定的开口彼此绝缘。导线401B1、401B2、401B3、401B4、401B5可为安装在第二区域401B上的电子组件提供电连接。导线401B1、401B2、401B3、401B4、401B5提供电连接,且经配置在距第一区域401A最远的第二区域401B的一侧或经配置与面向第一区域401A的第二区域401B的一侧相对。举例来说,如图6中所展示,导线401B1、401B2、401B3、401B4、401B5经配置在距第一区域401A最远的一侧的第二区域401B的右侧,发光装置可安裝于所述第一区域上。在此配置的情况下,即使光并不由遮光层50a、50b完全阻挡,载体内透射的光可不明显影响安装在第二区域401B上的光电检测器,因为光在此长距离透射期间衰减。在一些实施例中,导线401B1、401B2、401B3、401B4、401B5之间的开口可经配置邻近于第二区域401B,以使得开口的至少一部分可由安装在第二区域401B上的电子组件覆盖。在一些实施例中,可形成阻焊剂以使得其覆盖金属层(包含遮光层50b,第二区域401B及导线401B1、401B2、401B3、401B4、401B5)的至少一部分。阻焊剂可包含诸如碳黑或颜料的光吸收材料或光衰减材料以增加其阻光能力。
另外,图6中所展示的金属层的较大区域可有助于防止导线或阻焊剂断裂,因为较大表面积可更易于承受由模制件在模制过程期间或由遮光盖造成的向下力。此外,包含通孔50v的一些实施例很好地适合于防止导线由于水分而氧化,由于信号可通过通孔50v在第一区域401A与第二区域401B之间透射,所述通孔穿过核心层且连接至核心层的底部表面上的金属层,进而将电接线中的一些与水分屏蔽。
图7说明根据本公开的一些实施例的载体70的透视图。图7中的载体70类似于图6中的载体60,除了图7中所展示的开口401并不如图6中所展示的开口400一样位于安裝区域401A与金属杆体50c之间之外。相反,开口401位于距金属杆体50c最远的第一区域401A的一侧(或与面向金属杆体50c的第一区域401A的一侧相对),以使得载体70内透射的光的强度由于长距离透射而衰减。另外,载体70与载体60相比可具有更佳阻光效果,因为间隙及安裝区域401A与安裝区域401B之间的开口经全部覆盖。
另外,不同于图6中的载体60,图7中的杆体50c的一部分连接至包含遮光层50a的至少一部分及遮光层50b的至少一部分的金属层,所述金属层可有助于防止模制化合物冲洗或径流至在后续过程中壁结构将形成于其上的位置。此外,与杆体50c连接的金属层(包含遮光层50a的至少一部分及遮光层50b的至少一部分)可充当电极(诸如发光装置的负节点)。在一些实施例中,为了促进在线接合过程期间辨识线接合垫,开口可按需要形成于本文中所述的任何层中,以曝露(例如)半导体封装装置的线接合垫的边缘。
在对一些实施例的描述中,提供在另一组件“上”的组件可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如,与后一组件实体接触)的情况以及一或多个介入组件位于前一组件与后一组件之间的情况。
另外,有时在本文中按范围格式呈现量、比率及其它数值。可理解,此类范围格式出于便利及简洁起见而使用,且应灵活地理解为不仅包含明确地指定为范围限制的数值,而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围,如同明确地指定每一数值及子范围一般。
尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开,但这些描述及说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解,可进行各种改变,且可在实施例内替代等效元件而不会脱离如由所附权利要求书所界定的本公开的真实精神及范围。说明可不必按比例绘制。由于制造程序的类中的变数,本公开中的艺术再现与实际设备之间可存在区别。可存在并未特定说明的本公开的其它实施例。应将本说明书及图式视为说明性而非限制性的。可作出修改,以使特定情形、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神及范围。所有此类修改意图在此处附加的权利要求书的范围内。尽管已参看按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法,但可理解,在不脱离本公开的教示的情况下,可组合、再细分或重新定序这些操作以形成等效方法。因此,除非在本文中特定指示,否则操作的次序及分组并非本公开的限制。
Claims (20)
1.一种电子装置,其包括:
载体,其具有顶部表面;
发射器,其安置于所述载体的所述顶部表面的第一部分上;
检测器,其安置于所述载体的所述顶部表面的第二部分上;
分离壁,其安置于所述发射器与所述检测器之间的所述载体的所述顶部表面上;
及
第一遮光层,其邻近于所述载体的所述顶部表面安置,且从所述分离壁延伸到所述载体的所述第二部分。
2.根据权利要求1所述的电子装置,其中所述第一遮光层在所述检测器下面延伸。
3.根据权利要求1所述的电子装置,其进一步包括邻近于所述载体的所述顶部表面安置且从所述分离壁延伸到所述载体的所述第一部分的第二遮光层,其中所述分离壁为不透明的。
4.根据权利要求3所述的电子装置,其中所述第二遮光层在所述发射器下面延伸。
5.根据权利要求3所述的电子装置,其中所述第一遮光层及所述第二遮光层配置成防止自所述发射器发射的光经由所述载体内的一或多个光路进入所述检测器。
6.根据权利要求3所述的电子装置,其中所述第一遮光层及所述第二遮光层由金属层分离。
7.根据权利要求6所述的电子装置,其中:
所述金属层在所述分离壁下方,
所述金属层及所述第一遮光层由第一间隙分离,且
所述金属层及所述第二遮光层由第二间隙分离。
8.根据权利要求7所述的电子装置,其中所述第一间隙及所述第二间隙在所述分离壁下方。
9.根据权利要求7所述的电子装置,其中所述第一间隙与所述第二间隙之间的距离小于所述分离壁的宽度。
10.根据权利要求1所述的电子装置,其进一步包括:
第一封装本体,其覆盖所述发射器;及
第二封装本体,其覆盖所述检测器,其中所述第一封装本体及所述第二封装本体由所述分离壁分离。
11.一种光学结构,其包括:
载体;
第一芯片,其安置于所述载体的表面的第一区域上;
第二芯片,其安置于所述载体的所述表面的第二区域上;
杆体,其安置于所述第一区域与所述第二区域之间;
第一包覆层,其邻近于所述杆体的一侧安置且通过第一开口与所述杆体分离;
第二包覆层,其邻近于所述杆体的另一侧安置且通过第二开口与所述杆体分离;
及
分离壁,其安置于所述杆体、所述第一开口、所述第二开口及所述第一及所述第二包覆层中的每一个的部分上。
12.根据权利要求11所述的光学结构,其中所述第一包覆层包括电连接负电极或所述第一芯片的接地的互连结构。
13.根据权利要求11所述的光学结构,其中所述第一芯片为发光装置,且所述第二芯片为光检测器。
14.根据权利要求11所述的光学结构,其中所述第一开口与所述第二开口之间的距离小于所述分离壁的宽度。
15.根据权利要求11所述的光学结构,其中所述第一包覆层在所述第一芯片下面延伸。
16.根据权利要求11所述的光学结构,其中所述第二包覆层在所述第二芯片下面延伸。
17.根据权利要求11所述的光学结构,其中所述第一包覆层及所述第二包覆层配置成防止从所述第一芯片发射的光经由所述载体内的一或多个光路进入所述第二芯片。
18.根据权利要求11所述的光学结构,其进一步包括:
第一封装本体,其覆盖所述第一芯片;及
第二封装本体,其覆盖所述第二芯片;
其中所述第一封装本体及所述第二封装本体由所述分离壁分离。
19.一种其上安置有光学装置的载体,所述载体包括:
发射器安置区域;
检测器安置区域;
第一遮光层,其在所述发射器安置区域下面延伸;及
第二遮光层,其在所述检测器安置区域下面延伸;
其中所述第一遮光层及所述第二遮光层配置成防止来自所述发射器安置区域的光经由所述载体内的一或多个光路进入所述检测器安置区域。
20.根据权利要求19所述的载体,其进一步包括所述第一遮光层与所述第二遮光层之间的金属层,所述金属层通过第一间隙与所述第一遮光层分离,且所述金属层通过第二间隙与所述第二遮光层分离。
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