CN112956015B - 电子部件收纳用封装件以及电子装置 - Google Patents
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Abstract
电子部件收纳用封装件具备基板和框体。基板具有安装电子部件的安装区域所位于的上表面。框体位于基板的上表面、以便包围安装区域,并且具有贯通孔。框体具备第1框体、第2框体以及第3框体。第1框体包围安装区域的至少一部分而位于基板的上表面,并且包含陶瓷材料。第2框体包围安装区域的至少一部分而位于基板的上表面,并且具有贯通孔,并包含金属材料。第3框体位于第1框体的上表面及第2框体的上表面、以便在俯视下包围安装区域,并且包含金属材料。第1框体具有第1端部及第2端部,第2框体具有第3端部及第4端部。第1框体的第1端部和第2框体的第4端部、以及第1框体的第2端部和第2框体的第3端部分别经由接合材料而被接合。
Description
技术领域
本公开涉及用于收容电子部件的电子部件收纳用封装件以及电子装置。
背景技术
近年来,收纳IC(Integrated Circuit,集成电路)、LSI(Large-ScaleIntegration,大规模集成)、功率器件、发光二极管、压电元件或晶体振子等半导体元件等电子部件的电子部件收纳用封装件以及电子装置要求密封时的气密性(参照日本特开2010-62181号公报)。
在日本特开2010-62181号公报所记载的封装件中,可能由于热变形而在上下方向上产生倾斜、或向输入输出端子等施加负荷。
发明内容
本公开的一个实施方式涉及的电子部件收纳用封装件具备:基板,具有安装电子部件的安装区域所位于的上表面;和框体,位于所述基板的所述上表面、以使得包围所述安装区域,并且具有在俯视下从所述安装区域朝向外侧贯通的贯通孔。所述框体具备:第1框体,包围所述安装区域的至少一部分而位于所述基板的所述上表面,并且包括陶瓷材料;第2框体,包围所述安装区域的至少一部分而位于所述基板的所述上表面,并且具有所述贯通孔,并包含金属材料;和第3框体,位于所述第1框体的上表面以及所述第2框体的上表面、以使得在俯视下包围所述安装区域,并且包含金属材料。所述第1框体具有第1端部以及第2端部,所述第2框体具有第3端部以及第4端部。所述第1框体的所述第1端部和所述第2框体的所述第4端部、以及所述第1框体的所述第2端部和所述第2框体的所述第3端部分别经由接合材料而被接合。
本公开的一个实施方式涉及的电子装置具备:上述的电子部件收纳用封装件;电子部件,安装在所述安装区域;和盖体,覆盖所述电子部件,并且经由粘接剂被粘接到第3框体的上表面。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式涉及的电子部件收纳用封装件的概观立体图。
图2是本公开的一个实施方式涉及的电子部件收纳用封装件的俯视图。
图3是本公开的一个实施方式涉及的电子部件收纳用封装件的侧视图。
图4是本公开的一个实施方式涉及的电子部件收纳用封装件的分解立体图。
图5是本公开的一个实施方式涉及的电子装置的概观立体图。
图6是图3所示的X的放大图。
具体实施方式
以下,一边参照附图,一边对本公开的一个实施方式涉及的电子部件收纳用封装件1以及电子装置10进行说明。
<电子部件收纳用封装件以及电子装置>
首先,使用图1至图4以及图6对电子部件收纳用封装件1(以下,设为封装件1)进行说明。
封装件1在安装包括无源元件的元件时使用。作为该元件,例如是半导体元件、晶体管、二极管或晶闸管等有源元件、或者电阻器、电容器、太阳能电池、压电元件、晶体振子或陶瓷振荡器等。更具体地,封装件1适于安装与高耐压化、大电流化或高速/高频化对应的元件并使其发挥功能,是安装作为该元件的一个例子的半导体元件等电子部件的封装件。而且,电子装置10是在封装件1安装有作为元件的一个例子的半导体元件等电子部件的电子装置。
封装件1具备基板2和框体11。框体11具备第1框体3、第2框体4以及第3框体7。第1框体3位于基板2的上表面24。第2框体4接合有第1框体3。第3框体7位于第1框体3的上表面以及第2框体4的上表面。第2框体4在侧壁具有贯通孔O。贯通孔O在俯视下从安装区域21朝向外侧贯通。
基板2在俯视时例如是四边形形状的构件,如图4所示,在上表面24具有安装电子部件5的安装区域21、和包围安装区域21的周围区域22。基板2例如也可以包含铜、铁、钨、钼、镍或钴等金属材料、或者含有这些金属材料的合金。基板2也可以具备将在封装件1内从电子部件5产生的热高效地向封装件1的外部散热的功能。基板2也可以具有良好的热传导率。另外,基板2的热传导率例如能够设定为15W/(m·K)以上450W/(m·K)以下。基板2的热膨胀系数例如也可以设定为3×10-6/K以上且28×10-6/K以下。
此外,关于基板2,通过针对将熔融后的金属材料浇铸到模框中并使其固化而得到的铸锭,使用压制加工或冲压加工等金属加工艺,从而制作成给定形状。另外,俯视时的基板2的一条边的长度例如被设定为5m以上且50mm以下。更具体地,如图4所示,基板2在俯视下也可以是具有第1长边2L1、第2长边2L2、第1短边2S1以及第2短边2S2的矩形形状。此时,也可以将第1长边2L1以及第2长边2L2例如设定为10mm以上且50mm以下,将第1短边2S1以及第2短边2S2例如设定为5mm以上且20mm以下。此外,基板2的上下方向(与基板2的上表面24正交的方向)的厚度例如设定为0.3mm以上且5mm以下。
此外,基板2的表面也可以为了氧化腐蚀的防止,使用电镀法或无电解镀敷法来形成镍或金等的金属层。另外,金属层的厚度例如设定为0.5μm以上9μm且以下。
框体11位于基板2的上表面24,以使得包围安装区域21。而且,如上述那样,框体11具备第1框体3、第2框体4以及第3框体7。第1框体3沿着基板2的周围区域22位于基板2的上表面24。第1框体3也可以起到输入输出端子的作用,能够进行内部的电子部件5等与外部的信号的交换。第1框体3在俯视下例如是U字形形状,也可以是如从三面包围内部那样的形状。即,第1框体3只要包围安装区域21的至少一部分而位于基板2的上表面24即可。
如图3以及图4所示,第1框体3也可以构成为包括框状的平板部31、和设置在平板部31上的框状的立壁部32。而且,如图2以及图3所示,该平板部31在俯视下也可以具有比基板2的外缘更向外侧突出的突出部31a。此时,信号布线33也可以位于突出部31a的上表面。在该情况下,能够经由突出部31a,容易地将封装件1与外部的电气回路基板连接。在此,所谓外部的电气回路基板例如也可以是柔性基板。
另外,在本实施方式中,如图4所示,第1框体3的框状的平板部31具有与基板2抵接的板状的部分,在该板状的部分之上具有U字形形状的框状的部分。即使是这样的形状的第1框体3,也配置为包围基板2的安装区域21的至少一部分。
另外,第1框体3也可以在平板部31的下表面具有与基板2接合的金属化层(未图示),在平板部31的上表面具有信号布线33并在立壁部32的上表面具有金属层(未图示),在平板部31以及立壁部32的上表面具有接地层34。信号布线33是使封装件1的内外电导通的信号布线。此外,信号布线33是用于连接设置在封装件1的外侧的引线端子等的衬底。金属层是用于通过钎焊材料、焊料等金属接合材料将后述的第2框体4接合的衬底。平板部31是在俯视时为四边形形状的构件。此外,立壁部32在俯视时是从框状除去了一条边的形状的构件。此外,平板部31和立壁部32也可以一体型构成,也可以在平板部31与立壁部32之间进一步设置有对信号线路进行布线的绝缘层。第1框体3能够通过封装件1的信号布线等的设计而适当设为合适的结构。第1框体3包含陶瓷材料。即,平板部31以及立壁部32也可以包含绝缘材料,例如氧化铝质烧结体、莫来石质烧结体、碳化硅质烧结体、氮化铝质烧结体、氮化硅质烧结体或玻璃陶瓷等陶瓷材料。此外,信号布线33以及金属层也可以在包含钨、钼或锰等高熔点金属材料的衬底设置有镍以及金等镀敷层。另外,包含陶瓷材料的平板部31或立壁部32的热膨胀系数例如设定为3×10-6/K以上且8×10-6/K以下。
在此,对第1框体3的制作方法进行说明。在烧成前的未固化的平板部31的上表面、下表面以及与贯通孔O对置的端面,例如使用丝网印刷法沿着平板部31的上表面的一条边而形成多个信号布线33、接地层34。此外,使用丝网印刷法在烧成前的立壁部32的上表面形成金属层和接地层34。然后,在烧成前的未固化的形成有信号布线33、接地层34的平板部31上,对烧成前的未固化的形成有金属层以及接地层34的立壁部32进行压接,对两者同时进行烧成。如此这般,能够制作第1框体3。
关于烧成后的第1框体3,平板部31和立壁部32成为一体。另外,在俯视第1框体3时,信号布线33看起来被立壁部32分断为两个,但在立壁部32的正下方,各信号布线33是连续的。因而,在俯视第1框体3时,信号布线33之中位于封装件1的内部的部分与信号布线33之中位于封装件1的外部的部分电连续地布线。其结果是,能够经由信号布线33,将封装件1内的电子部件5和封装件1的外部的电气回路基板电连接。
平板部31的俯视时的一条边的长度例如设定为3mm以上且50mm以下。平板部31的高度例如设定为1mm以上且10mm以下。此外,立壁部32的俯视时的一条边的长度例如设定为1mm以上且50mm以下。立壁部32的高度例如设定为1mm以上且10mm以下。
也可以经由钎焊材料将引线端子(未图示)电连接于信号布线33上。引线端子是用于与外部的电气回路基板等电连接的构件。此外,通过空出空间而设置相邻的信号布线33彼此,从而将相邻的信号布线33彼此电绝缘,并且降低电磁耦合。
第2框体4是沿着基板2的周围区域22与基板2的上表面24接合、并且与第1框体3同样地用于保护电子部件5不受外部影响的构件。第2框体4也可以是在俯视时,例如形成为U字形形状的框状的形状。第2框体4也可以是如从三面包围内部那样的形状。即,第2框体4只要包围安装区域21的至少一部分而位于基板2的上表面24即可。进一步地,第2框体4也可以设置有贯通孔O。第2框体4例如经由钎焊材料等钎焊在基板2的上表面24。如果第2框体4是这样的形状,则例如第2框体4相较于包围四面的形状且在侧壁具有开口部的框体,加工变得容易。其结果是,能够使生产率提高。此外,在与第1框体3的接合中,也能够将接合面积缩小,因而能够使其难以互相受到由热变形带来的影响。
此外,第2框体4包含金属材料。更具体地,第2框体4例如包含铜、铁、钨、钼、镍或钴等金属材料、或者含有这些金属材料的合金。第2框体4也可以具备将在封装件1内从电子部件5产生的热高效地向封装件1的外部散热的功能。另外,第2框体4的热传导率例如设定为15W/(m·K)以上且450W/(m·K)以下。第2框体4的热膨胀系数例如设定为3×10-6/K以上28×10-6/K以下。
此外,如图2所示,第2框体4也可以是在俯视时收容在基板2内的大小。沿着基板2的短边的第2框体4的一条边的长度例如设定为5mm以上且20mm以下。此外,第2框体4的高度例如设定为5mm以上且20mm以下。此外,俯视第2框体4时的第2框体4的厚度例如设定为0.5mm以上且3mm以下。在此,所谓第2框体4的高度,在图3中,是相对于基板2而垂直的方向上的第2框体4的尺寸。所谓第2框体4的厚度,如后述那样,如图2所示,是在俯视下,与基板2的长边或短边垂直的方向上的第2框体4的尺寸。另外,对于其他框体的高度、厚度,也能够同样地进行定义。
此外,也可以在形成有第2框体4的贯通孔O的部位设置有透射光信号的透镜等。由此,例如能够将从安装在封装件1的光学部件发送的光信号输出到外部。
如图1以及图2所示,第3框体7具有环形形状。第3框体7位于第1框体3的上表面以及第2框体4的上表面。由于第1框体3以及第2框体4沿着基板2的上表面24而被配置,因而第3框体7的外缘也可以是与基板2相同的形状。此外,第3框体7包含金属材料。第3框体7例如也可以是与第2框体4相同的材质。由此,第2框体的热膨胀系数和第3框体的热膨胀系数变为相同,能够降低由在第2框体4和第3框体7的接合面中的热膨胀导致的破损的担忧。第3框体7例如包含铜、铁、钨、钼、镍或钴等金属材料、或者含有这些金属材料的合金。
在此,如图2以及图4所示,第1框体3具有第1端部3a以及第2端部3b,第2框体4具有第3端部4a以及第4端部4b。而且,第1框体3和第2框体4在各自的对置的两端部,经由接合材料而被接合。更具体地,第1框体3的第1端部3a和第2框体4的第4端部4b、以及第1框体3的第2端部3b和第2框体4的第3端部4a分别经由接合材料而被接合。即,封装件1成为安装区域21被第1框体3以及第2框体4包围了四面的形状。此时,接合材料是钎焊材料等。而且,其他构件的第3框体7包围安装区域21地位于这些第1框体3的上表面以及第2框体4的上表面。
通过是如以上那样的结构,本实施方式涉及的封装件1例如相较于在第2框体4具有缺口部、并在该缺口部将第1框体3的两端部以及上表面接合的情况,本实施方式仅在各自的两端部被接合,因而能够将第1框体3和第2框体4的接合面积缩小。由此,能够降低由于热膨胀系数的差异而产生的应力,能够使互相产生影响的热应力等的负荷降低。此外,第1框体3以及第2框体4也可以成为阶梯形状。
此外,在本实施方式中,通过具有作为与第1框体3以及第2框体4不同的构件的第3框体7,可保持与盖体6的接合强度,因而即使在第1框体3的高度以及第2框体4的高度不相同的情况下,也能够降低电子装置10的气密性受损的状况。
在第1框体3和第2框体4接合的两端部处,第1框体3的厚度也可以大于第2框体4的厚度。即,如图2所示,也可以是,在俯视下,第1框体3的第1端部3a的厚度w1大于第2框体4的第4端部4b的厚度w4,第1框体3的第2端部3b的厚度w2大于第2框体4的第3端部4a的厚度w3。在此,所谓厚度w,是俯视下的各框构件的宽度。更具体地,是在两端部处,与俯视下的基板2的长边垂直的方向上的各框构件的尺寸。由此,即使在第1框体3和第2框体4的接合面中由于接合时的配置误差而引起位置偏离,也能够保持封装件1的接合强度、气密性。其结果是,气密性较高的封装件1的生产率提高。
另外,在本实施方式中,如图2所示,第1框体3的厚度以及第2框体的厚度全长都是固定的。即,第1端部3a的厚度w1和第2端部3b的厚度w2相等,第3端部4a的厚度w3和第4端部4b的厚度w4相等。如果是这样的结构,则各框构件的制造变得容易,但各框构件的形状不局限于此,也可以是任意的框构件的一部分的厚度与其他厚度不同的形状。
第1框体3和第2框体4的接合部8在基板2为矩形形状的情况下,也可以处于与基板2的长边重叠的位置。即,如图2以及图4所示,在俯视下,基板2是具有第1长边2L1、第2长边2L2、第1短边2S1以及第2短边2S2的矩形形状。而且,在俯视下,第1框体3的第1端部3a和第2框体4的第4端部4b接合的第1接合部81也可以与基板2的第1长边2L1重叠地配置。除此之外,第1框体3的第2端部3b和第2框体4的第3端部4a接合的第2接合部82也可以与基板2的第2长边2L2重叠地配置。通过这样的结构,能够通过接合材料等将容易由于热应力等而产生变形的基板2的长边侧固定。由此,能够降低基板2由于热应力等而变形。另外,此时接合部8只要实质上沿着基板2的长边配置即可,也可以在制造误差等的范围内远离长边而配置。
此外,如图4所示,在俯视下,第1接合部81和第2接合部82也可以对置地配置。根据这样的结构,第1接合部81以及第2接合部82在基板2的长边侧配置在相同的位置,因而能够将由于接合而产生的封装件1的倾斜以及尺寸误差缩小,因而能够使气密性提高。
进一步地,在俯视下,第1框体3的一部分位于基板2的第1短边2S1,第2框体4的一部分位于基板2的第2短边2S2。此时,第1接合部81以及第2接合部82也可以比第2短边2S2更接近第1短边2S1地配置(未图示)。根据这样的结构,金属材料占封装件1的比例变大,因而封装件1整体的热传导率提高,能够使散热性提高。除此之外,还可实现封装件1的成本削减。
除此之外,如图1以及图2所示,在俯视下,第1框体3的外缘也可以比第3框体7的外缘位于更外侧。根据这样的结构,在第1框体3与第3框体7接合的接合面中,能够降低向端部(角部)施加应力从而产生裂纹的可能性。
如图6所示,第3框体7也可以在与第1框体3以及/或第2框体4的接合部中,在外周部具有曲面71。即,也可以是,第3框体7具有与第1框体3接合的第3接合部83(未图示)和与第2框体4接合的第4接合部84,第3接合部83以及第4接合部84的至少一者在外周部具有曲面71。此时,只要至少曲面71从第3框体7的下表面配置到外周侧的侧面即可。由此,能够分散在第3框体7的角部集中地产生的热应力,使第3框体7破损的风险降低。此时,曲面71也可以遍及第1框体3以及/或第2框体4的外周部的全周而配置,也可以仅位于外周部的一部分。
此外,此时,在俯视下,曲面71也可以比第1框体3的外缘位于更内侧(参照图3)。根据这样的结构,能够获得缓和第3框体7的角部的热应力的效果、和实现由在与第1框体3的接合时钎焊材料易生成倒角(fillet)所带来的接合强度的提高的效果这两方。其结果是,可进一步实现气密性的提高。
接下来,使用图1以及图5对电子装置10进行说明。
如图1所示,电子装置10能够通过在封装件1内安装电子部件5来制作。另外,电子部件5与延伸到由第2框体4包围的区域为止的信号布线33电连接。进一步地,例如能够通过将设置在封装件1的贯通孔O的透镜固定,从而在封装件1内对来自光纤的光信号进行输入输出。
盖体6在俯视下例如是与第2框体4相同的大小。盖体6通过缝焊法、经由焊料等粘接剂与位于第1框体3的上表面以及第2框体4的上表面的第3框体7接合。此外,盖体6例如包含铜、铁、钨、钼、镍或钴等金属材料。盖体6的厚度例如是0.5~3mm。通过将盖体6与第3框体7的上表面接合,能够将由封装件1以及盖体6包围的内侧的空间气密地密封。
<电子装置的制造方法>
在此,对图5所示的电子装置10的制造方法进行说明。首先,准备基板2、第1框体3以及第2框体4的每一个。基板2以及第2框体4的每一个通过针对将熔融了的金属材料浇铸在模框中并使其固化而得到的铸锭使用金属加工艺,从而制作为给定形状。
作为第1框体3,分别准备成为平板部31的陶瓷生片、和被起模成保留与立壁部32对应的部位的陶瓷生片。接下来,在成为平板部31的陶瓷生片,形成例如使用丝网印刷法涂敷含有钼、锰的有机溶剂的而得到的包含金属膏的信号布线33。此外,在成为立壁部32的陶瓷生片,形成例如使用丝网印刷法涂敷含有钼、锰的有机溶剂而得到的包含金属膏的金属层。然后,第1框体3通过将在成为平板部31的陶瓷生片上形成了立壁部32的陶瓷生片层叠并烧结,并且单片地切断成期望的形状而形成。进一步地,使用丝网印刷法在成为与第2框体4的接合面的第1框体3的端面(第1端部3a以及第2端部3b)形成金属层。如此这般,能够制作第1框体3。此外,关于所准备的第2框体4,也可以经由钎焊材料将透镜插入固定在第2框体4的贯通孔O。
接下来,经由钎焊材料将所准备的基板2、第1框体3以及第2框体4的每一个接合。此时,在预先在与基板2以及第1框体3接合的部位配置有被制成单片的钎焊材料的状态下,对第2框体4、基板2以及第1框体3进行加热,以使钎焊材料在各个接合面润湿扩散并冷却,由此将第2框体4接合。如此这般,能够制作电子部件收纳用封装件1。进一步地,通过焊料等接合材料在制作出的电子部件收纳用封装件1的安装区域21安装电子部件5等,并通过盖体6覆盖电子部件收纳用封装件1,由此能够制作电子装置10。
本发明不限定于上述的实施方式,能够在不脱离本发明的主旨的范围内,进行包括数值等的各种变更、改良等。此外,对本实施方式中的电子部件的安装方法等不进行指定。
-符号说明-
1:电子部件收纳用封装件;
2:基板;
21:安装区域;
22:周围区域;
3:第1框体;
3a:第1端部;
3b:第2端部;
31:平板部;
31a(突出部);
32:立壁部;
33:信号布线;
34:接地层;
4:第2框体;
4a:第3端部;
4b:第4端部;
5:电子部件;
6:盖体;
7:第3框体;
71:曲面;
8:接合部;
81:第1接合部;
82:第2接合部;
10:电子装置;
11:框体;
O:贯通孔;
w1~w4:厚度。
Claims (13)
1.一种电子部件收纳用封装件,具备:
基板,具有安装电子部件的安装区域所位于的上表面;和
框体,位于所述基板的所述上表面、以使得包围所述安装区域,并且具有在俯视下从所述安装区域朝向外方而贯通的贯通孔,
所述框体具备:
第1框体,包围所述安装区域的至少一部分而位于所述基板的所述上表面,并且包含陶瓷材料;和
第2框体,包围所述安装区域的至少一部分而位于所述基板的所述上表面,并且具有所述贯通孔,并包含金属材料,
所述第1框体具有第1端部以及第2端部,
所述第2框体具有第3端部以及第4端部,
所述第1框体的所述第1端部和所述第2框体的所述第4端部、以及所述第1框体的所述第2端部和所述第2框体的所述第3端部分别经由接合材料而被接合,
在俯视下,所述第1框体的所述第1端部的厚度大于所述第2框体的所述第4端部的厚度。
2.根据权利要求1所述的电子部件收纳用封装件,其中,
在俯视下,所述第1框体的所述第2端部的厚度大于所述第2框体的所述第3端部的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的电子部件收纳用封装件,其中,
还具备:
第3框体,位于所述第1框体的上表面以及所述第2框体的上表面、并且在俯视下包围所述安装区域,包含金属材料。
4.根据权利要求3所述的电子部件收纳用封装件,其中,
所述第2框体的材质和所述第3框体的材质相同。
5.根据权利要求1或2所述的电子部件收纳用封装件,其中,
在俯视下,所述第2框体是沿着所述基板的外缘的一部分的U字形形状。
6.根据权利要求1或2所述的电子部件收纳用封装件,其中,
在俯视下,所述基板是具有第1长边、第2长边、第1短边以及第2短边的矩形形状,
在俯视下,所述第1框体的所述第1端部和所述第2框体的所述第4端部接合的第1接合部与所述基板的所述第1长边重叠地配置,并且所述第1框体的所述第2端部和所述第2框体的所述第3端部接合的第2接合部与所述基板的所述第2长边重叠地配置。
7.根据权利要求6所述的电子部件收纳用封装件,其中,
在俯视下,所述第1接合部和所述第2接合部对置地配置。
8.根据权利要求6所述的电子部件收纳用封装件,其中,
在俯视下,所述第1框体的一部分位于所述基板的所述第1短边,并且所述第2框体的一部分位于所述基板的所述第2短边,
在俯视下,所述第1接合部以及所述第2接合部比所述第2短边更接近所述第1短边地配置。
9.根据权利要求3所述的电子部件收纳用封装件,其中,
在俯视下,所述第1框体的外缘位于比所述第3框体的外缘靠外侧的位置。
10.根据权利要求3所述的电子部件收纳用封装件,其中,
所述第3框体具有与所述第1框体的所述上表面接合的第3接合部、以及与所述第2框体的所述上表面接合的第4接合部,
所述第3接合部以及所述第4接合部的至少一者在外周部具有曲面。
11.根据权利要求10所述的电子部件收纳用封装件,其中,
所述第3接合部在所述外周部具有所述曲面,
在俯视下,所述曲面位于比所述第1框体的外缘靠内侧的位置。
12.根据权利要求1或2所述的电子部件收纳用封装件,其中,
所述第1框体具有突出部,所述突出部在俯视下比所述基板的外缘更向外方突出,
信号布线位于所述突出部的上表面。
13.一种电子装置,具备:
权利要求1~12中任一项所述的电子部件收纳用封装件;
电子部件,安装在所述安装区域;和
盖体,覆盖所述电子部件,并且位于所述第1框体以及所述第2框体的上方。
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