蒸気セル原子時計物理パッケージ
【課題】チップスケール原子時計物理パッケージを提供すること。
【解決手段】このチップスケール原子時計物理パッケージは、空洞部を画定する本体と、空洞部内に実装される第１の台座とを含む。レーザーは、第１の台座の第１の表面上に実装される。第２の台座も、空洞部内に実装される。第２の台座は、その第１の表面が第１の台座に対向するように配置される。第１の光検出器は、第２の台座の第１の表面上に実装される。蒸気セルは、第２の台座の第１の表面上に実装される。波長板も含まれ、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、第１の光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される。蓋部も空洞部を覆うのに含まれる。
【解決手段】このチップスケール原子時計物理パッケージは、空洞部を画定する本体と、空洞部内に実装される第１の台座とを含む。レーザーは、第１の台座の第１の表面上に実装される。第２の台座も、空洞部内に実装される。第２の台座は、その第１の表面が第１の台座に対向するように配置される。第１の光検出器は、第２の台座の第１の表面上に実装される。蒸気セルは、第２の台座の第１の表面上に実装される。波長板も含まれ、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、第１の光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される。蓋部も空洞部を覆うのに含まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府支援の研究または開発に関する記述
[0001]本発明は、米国陸軍により裁定された、Ｗ１５Ｐ７Ｔ−１０−Ｃ−Ｂ０２５の下の政府支援により成された。米国政府は、本発明に関して一定の権利を有する。
関連出願の相互参照
[0002]本出願は、ここに、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれている、２０１１年６月１３日に出願した米国仮出願第６１／４９６，５１７号の優先権の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
[0003]チップスケール原子時計の物理パッケージは、レーザー、波長板、蒸気セル、および光検出器を他の関連の電子要素と共に含むことができる。これらの構成要素は、内部を真空にするのに気密封止することができる本体内に収容することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国仮出願第６１／４９６，５１７号
【発明の概要】
【０００４】
[0004]一例では、チップスケール原子時計（ＣＳＡＣ）物理パッケージが提供される。ＣＳＡＣ物理パッケージは、空洞部を画定する本体と、空洞部内に実装される第１の台座とを含む。レーザーは、第１の台座の第１の表面上に実装される。第２の台座も、空洞部内に実装される。第２の台座は、その第１の表面が第１の台座に対向するように配置される。第１の光検出器は、第２の台座の第１の表面上に実装される。蒸気セルは、第２の台座の第１の表面上に実装される。波長板も含まれ、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、第１の光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される。蓋部も空洞部を覆うのに含まれる。
【０００５】
[0005]図面は、例示的な実施形態のみを示し、したがって、範囲を限定しないものとみなされる点を理解した上で、例示的な実施形態が、添付の図面の使用により、より具体的かつ詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0006]蒸気セル原子時計物理パッケージの一例の断面図である。
【図２】[0007]蒸気セル原子時計物理パッケージの別の例の断面図である。
【図３】[0008]図２の蒸気セル原子時計物理パッケージの例示的な下部台座の底面図である。
【図４】[0009]図２の蒸気セル原子時計物理パッケージの例示的な上部台座の上面図である。
【図５】[0010]図２の蒸気セル原子時計物理パッケージの例示的な中間部台座の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0011]慣例に従い、説明される様々な特徴部は、正確な縮尺で描かれず、例示的な実施形態に関する特定の特徴部を強調するように描かれる。
[0012]以下の詳細な説明では、本明細書の一部分を形成する添付の図面が参照され、この参照は、特定の例示的な実施形態の例示により示される。しかし、他の実施形態を利用し、論理的、機械的、および電気的な変更を行うことができる点が理解されるべきである。さらに、図面の図および本明細書に示される方法は、個々のステップを実施することができる順序を限定するものと解釈すべきではない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈すべきでない。
【０００８】
[0013]図１は、チップスケール原子時計（ＣＳＡＣ）物理パッケージ１００の例示的な物理パッケージの断面図である。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、その構成要素を収容する空洞部１０３を画定するセラミック本体１０２を含むことができる。空洞部１０３内に構成要素を含むセラミック本体１０２は、セラミックリード無しチップキャリア（ＣＬＣＣ）パッケージを含むことができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、その中に空洞部１０３および構成要素を収容する密閉パッケージを形成するのに、セラミック本体１０２の空洞部１０３上に適合するように構成される非磁性（例えばセラミック）蓋部１０４を含むこともできる。一例では、セラミック蓋部１０４は、全体的に平面的な形状を有する。半田封止体１０６は、蓋部１０４を本体１０２に封止するのに使用することができる。一例では、蓋部１０４は、真空で本体１０２に封止することができる。一例では、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００用のダイアタッチおよび封止操作（例えば、蓋部１０４を本体１０２に封止する）は、溶剤を使用することなく達成され、封止パッケージ内に低圧を実現し、より低い電力操作を実現することができる。この物理パッケージは、蓋部１０４の本体１０２への一括真空封止を実現することができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、セラミック蓋部１０４の内部表面の大部分を覆う吸着体フィルム１０１を含むこともできる。
【０００９】
[0014]一例では、セラミック本体１０２は、本体１０２が空洞部１０３を画定するように片側（例えば上部）開口部を有する。蓋部１０４は、空洞部１０３を密閉するのに本体１０２の開口側を覆うことができる。一例では、空洞部１０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に五角形の断面形状を有する。別の例では、空洞部１０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に円形の断面を有する。どんな場合でも、空洞部１０３は、基底面１０５および１つまたは複数の内側面１０７を含むことができる。１つまたは複数の側面１０７は、例えば本体１０２の空洞部内の構造体を支持するのに、１つまたは複数の階段部１０９をその中に画定することができる。
【００１０】
[0015]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、レーザー１１０、波長板１１１、蒸気セル１１４、および光検出器１１６などの構成要素を支持する、１つまたは複数の台座１０８、１１２を含むことができる。一例では、台座１０８、１１２は、枠内に懸吊される薄膜を含むことができる。台座１０８、１１２は、薄膜用の付加的な構造体を設けるのに薄膜に取り付けられる補強部材を含むこともできる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００に使用することができる、あるサイズの台座１０８、１１２を形成するのに、半導体製造プロセスを使用して台座１０８、１１２を形成することができる。したがって、枠および補強部材は、シリコンから構成することができ、薄膜は、ポリイミドから構成することができる。ポリイミドは、台座１０８、１１２上の補強部材および構成要素を、枠および本体１０２から熱的に隔離することができる。
【００１１】
[0016]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、空洞部１０３内に実装される下部台座１０８および上部台座１１２を含む。一例では、下部台座１０８および上部台座１１２は、互いに平行、かつ空洞部１０３の基底面１０５に平行に配置することができる。この例では、下部台座１０８は、無溶剤ダイアタッチを介して空洞部１０３の基底面１０５に取り付けられる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。下部台座１０８は、加熱器、レーザー１１０、および波長板１１１用の支持構造体として機能することができる。下部台座１０８およびその上の構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１）は、セラミック本体１０２の空洞部１０３の内側面１０７の下部階段部１０９上のパッドへのワイヤ結合部を介して本体１０２上のピンに電気的に結合することができる。
【００１２】
[0017]下部台座１０８は、基底面１０５に対向する第１の側面１１３と、第１の側面１１３の反対側にあり、蓋部１０４および上部台座１１２に対向する第２の側面１１５とを含むことができる。一例では、枠１１９および補強部材１２３は、第１の側面１１３上にある。補強部材１２３は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、レーザー１１０および波長板１１１は、第２の側面１１５に実装される。さらに、レーザー１１０の光線が波長板１１１を通して伝播するように、波長板１１１は、レーザー１１０の頂部上に配置することができる。一例では、レーザー１１０は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面１１５に半田結合することができる。それに加えて、複数の半田球１１７を第２の側面１１５に付着させることができる。複数の半田球１１７は、波長板１１１を複数の半田球１１７に半田付けし、レーザー１１０の頂部上に配置することができるように、レーザー１１０の周りに配置され、レーザー１１０よりも高い、第２の側面１１５の上方の高さに突き出すことができる。一例では、複数の半田球１１７は、所望のサイズの半田球を形成するように調整されるジェット法を使用して形成することができる。一例では、半田球１１７は、それが台座１０８上に形成されると、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００のさらなる製造中に半田球１１７の構造を全体的に維持するように、高温度融点を有する半田から形成することができる。
【００１３】
[0018]一例では、第２の側面１１５上の半田球１１７の第１の部分は、半田球１１７の第２の部分よりも、第２の側面１１５上に低い高さを有する。さらに、半田球１１７の第１の部分は、波長板１１１の第１の端部の周りに付着するように配置することができ、半田球１１７の第２の部分は、波長板１１１の第２の端部の周りに付着するように配置することができる。半田球１１７の第１の部分および第２の部分の高さの差により、波長板１１１は、第２の側面１１５に対してある角度で配置される。波長板１１１をある角度に方向付けることにより、波長板１１１からのレーザー反射をレーザー１１０から遠ざけることができる。一例では、レーザー１１０は、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）とすることができる。一例では、波長板１１１は、１／４波長板とすることができる。
【００１４】
[0019]一例では、上部台座１１２は、アルカリ蒸気セル１１４および光検出器１１６用の支持構造体として機能することができる。上部台座１１２は、セラミック本体１０２の空洞部１０３の内側面１０７の上部階段部１０９（例えば上棚部）上に支持することができる。さらに、空洞部１０３の側面１０７内に階段部１０９を形成することにより、本体１０２は、上部台座１１２を下部台座１０８から少なくとも部分的に離間させるのに使用することができる。一例では、上部台座１１２は、空洞部１０３の上部階段部１０９から延びる、１つまたは複数のスペーサ１１８（例えば、脚構造体、座金）に取り付けられ、上部台座１１２を下部台座１０８からさらに離間させることができる。一例では、スペーサ１１８は、セラミックから構成することができる。一例では、スペーサ１１８は、その中に開口部を画定する環形状（例えば五角形環形状）を有することができる。スペーサ１１８は、蒸気セル１１４がスペーサ１１８に画定される開口部内にくるように、蒸気セル１１４の周りに配置することができる。
【００１５】
[0020]一例では、スペーサ１１８は、上部台座１１２を上部階段部１０９に結合する（１つまたは複数の）結合部の疲労を低減するように機能することができる。スペーサ１１８は、本体１０２の熱膨張係数と上部台座１１２の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する材料から構成することにより、疲労を低減することができる。したがって、本体１０２および上部台座１１２が、温度変化により膨張および収縮するとき、スペーサ１１８は、多少の変化を吸収することができる。例えば、本体１０２は、摂氏１度当り７ｐｐｍの熱膨張係数を有するセラミックから構成することができ、スペーサ１１８は、摂氏１度当り５ｐｐｍの熱膨張係数を有することができ、上部台座１１２は、摂氏１度当り３ｐｐｍの熱膨張係数を有することができる。別の例では、スペーサ１１８は、本体１０２および蓋部１０４と同じ材料から形成することができる。スペーサ１１８は、上部台座１１２に機械的支持および電気的接触をもたらすことができる。いくつかの例では、スペーサ１１８は、表面実装技術（ＳＭＴ）電子要素１２０などの付加的な電子要素に機械的支持および電気的接触をもたらすこともできる。
【００１６】
[0021]上部台座１１２およびセラミックスペーサ１１８の組合せは、本体１０２の空洞部１０３を横断し、上部階段部１０９に取り付けることができる。一例では、上部台座１１２は、無溶剤ダイアタッチを介してスペーサ１１８に取り付けることができる。スペーサ１１８は、無溶剤ダイアタッチを介して、例えば本体１０２の上部階段部１０９で本体１０２に取り付けることができる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。
【００１７】
[0022]上部台座１１２は、蓋部１０４に対向する第１の側面１２１と、第１の側面１２１の反対側にあり、下部台座１０８に対向する第２の側面１２４とを含むことができる。一例では、枠１２５および補強部材１２７は、第１の側面１２１上にある。補強部材１２７は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、光検出器１１６および蒸気セル１１４は、第２の側面１２４に実装される。さらに、レーザー１１０からの光線が、波長板１１１を通り、次いで蒸気セル１１４を通って伝播し、光検出器１１６により検出することができるように、蒸気セル１１４は、光検出器１１６の頂部上に配置され、レーザー１１０および波長板１１１と一直線に並べることができる。一例では、光検出器１１６は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面１２４に半田結合することができる。複数の半田球１２６を第２の側面１２４に付着させることができる。複数の半田球１２６は、蒸気セル１１４を複数の半田球１２６に半田付けし、光検出器１１６の頂部上に配置することができるように、光検出器１１６の周りに配置され、光検出器１１６よりも高い、第２の側面１２４の上の高さに突き出すことができる。一例では、蒸気セル１１４は、光検出器１１６から少なくとも２００マイクロメートル離間して配置することができる。この間隙により、蒸気セル１１４と光検出器１１６との間から溶剤を流すことができる。一例では、複数の半田球１２６は、所望のサイズの半田球を形成するように調整されるジェット法を使用して形成することができる。一例では、半田球１２６は、それが台座１１２上に形成されると、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００のさらなる製造中に半田球１２６の構造を全体的に維持するように、高温度融点を有する半田から形成することができる。一例では、蒸気セル１１４は、ルビジウム原子を含むアルカリ蒸気セルとすることができる。
【００１８】
[0023]一例では、上部台座１１２は、下部台座１０８に対する反転位置にある。すなわち、下部台座１０８の枠１１９は、上部台座１１２の枠１２５とは反対方向に突き出す。それに加えて、構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１、光検出器１１６、および蒸気セル１１４）は、枠１１９、１２５を有する側面の反対側にある、それらそれぞれの台座１０８、１１２の側面上にある。したがって、台座１０８、１１２間の空間内で、構成要素すべてを台座１０８、１１２に実装するために、台座は、互いに反転位置に配置される。それに加えて、構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１、光検出器１１６、および蒸気セル１１４）は、台座１０８、１１２のポリイミド層間に配置することができる。
【００１９】
[0024]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、本体１０２の底部上に入力／出力（Ｉ／Ｏ）半田パッド１２２を含むことができる。したがって、ワイヤは、その底部上でＣＳＡＣ物理パッケージ１００に取り付けることができる。一例では、Ｉ／Ｏ半田パッド１２２と内部構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１、光検出器１１６、および蒸気セル１１４）との間の相互接続は、本体１０２を通して設定することができる。いくつかの例では、上部台座１１２上の構成要素（例えば光検出器１１６）の相互接続は、スペーサ１１８を通して設定することができる。したがって、スペーサ１１８は、その内側または外側部分上の電気配線を含むことができる。
【００２０】
[0025]一例では、磁気コイルは、それが蒸気セル１１４の周りに延びるように、スペーサ１１８の周り（例えば、その範囲内）に配置することができる。磁気コイルは、蒸気セル１１４にバイアス磁界をもたらすように構成することができる。一例では、磁気コイルは、スペーサ１１８（例えば、その内部）に内蔵することができる。
【００２１】
[0026]図２は、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の別の例示的な物理パッケージの断面図である。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、その構成要素を収容するのに空洞部２０３を画定するセラミック本体２０２を含むことができる。空洞部２０３内に構成要素を含むセラミック本体２０２は、セラミックリード無しチップキャリア（ＣＬＣＣ）パッケージを含むことができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、その中に空洞部２０３および構成要素を収容する密閉パッケージを形成するのに、セラミック本体２０２の空洞部２０３上に適合するように構成される非磁性（例えばセラミック）蓋部２０４を含むこともできる。一例では、セラミック蓋部２０４は、全体的に平面的な形状を有する。半田封止体２０６は、蓋部２０４を本体２０２に封止するのに使用することができる。一例では、より低い電力動作を実現することができる、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００用のダイアタッチおよび封止操作（例えば、蓋部２０４を本体２０２に封止する）は、溶剤を使用することなく達成され、封止パッケージ内に低圧を実現する。一例では、蓋部２０４は、真空で本体２０２に封止することができる。この物理パッケージは、蓋部２０４の本体２０２への一括真空封止を実現することができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、セラミック蓋部２０４の内部表面の大部分を覆う吸着体フィルムを含むこともできる。
【００２２】
[0027]一例では、セラミック本体２０２は、本体２０２が空洞部２０３を画定するように片側（例えば上部）開口部を有する。蓋部２０４は、空洞部２０３を密閉するのに本体２０２の開口側を覆うことができる。一例では、空洞部２０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に五角形の断面形状を有する。別の例では、空洞部２０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に円形の断面を有する。どんな場合でも、空洞部２０３は、基底面２０５および１つまたは複数の内側面２０７を含むことができる。１つまたは複数の側面２０７は、例えば本体２０２の空洞部内の構造体を支持するのに、１つまたは複数の階段部２０９をその中に画定することができる。
【００２３】
[0028]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、レーザー２１０、波長板２１１、蒸気セル２１４、および光検出器２１６などの構成要素を支持する、１つまたは複数の台座２０８、２１２、２２０を含むことができる。一例では、台座２０８、２１２、２２０は、枠間に懸吊される薄膜を含むことができる。台座２０８、２１２、２２０は、薄膜用の付加的な構造体を設けるのに薄膜に取り付けられる補強部材を含むこともできる。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００に使用することができる、あるサイズの台座２０８、２１２、２２０を形成するのに、半導体製造プロセスを使用して台座２０８、２１２、２２０を形成することができる。したがって、枠および補強部材は、シリコンから構成することができ、薄膜は、ポリイミドから構成することができる。ポリイミドは、台座２０８、２１２、２２０上の補強部材および構成要素を、枠および本体２０２から熱的に隔離することができる。
【００２４】
[0029]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、空洞部２０３内に実装される下部台座２０８、上部台座２１２、および中間部台座２２０を含む。一例では、下部台座２０８、上部台座２１２、および中間部台座２２０は、互いに平行、かつ空洞部２０３の基底面２０５に平行に配置することができる。この例では、下部台座２０８は、無溶剤ダイアタッチを介して空洞部２０３の基底面２０５に取り付けられる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。下部台座２０８は、加熱器およびレーザー２１０用の支持構造体として機能することができる。下部台座２０８およびその上の構成要素（例えばレーザー２１０）は、セラミック本体２０２の空洞部２０３の内側面２０７の下部階段部２０９上のパッドへのワイヤ結合部を介して本体２０２上のピンに電気的に結合することができる。一例では、レーザー２１０は、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）とすることができる。
【００２５】
[0030]下部台座２０８は、基底面２０５に対向する第１の側面２１３と、第１の側面２１３の反対側にあり、蓋部２０４、中間部台座２２０、および上部台座２１２に対向する第２の側面２１５とを含むことができる。一例では、枠２１９および補強部材２２３は、第１の側面２１３上にある。補強部材２２３は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、レーザー２１０は、第２の側面２１５に実装される。一例では、レーザー２１０は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面２１５に半田結合することができる。
【００２６】
[0031]図３は、例示的な下部台座２０８の底面図である。上述のように、下部台座２０８は、枠２１９および補強部材２２３がそれに取り付けられる薄膜を含むことができる。枠２１９および補強部材２２３は、薄膜上で互いに分離することができ、薄膜の複数の係留部３０２は、枠２１９と補強部材２２３との間に延びる。複数のスタッドバンプ３０４は、枠２１９を本体２０２に取り付けるのに枠２１９上にくることができる。構成要素（例えばレーザー２１０）は、補強部材２２３の領域内の薄膜上に実装することができる。配線は、補強部材上の構成要素をスタッドバンプ３０４に電気的に結合するように、係留部３０２を横断して延びることができる。
【００２７】
[0032]上部台座２１２および中間部台座２２０は、１つまたは複数のスペーサ２１８（例えば、脚構造体、座金）の両側面に実装することができる。上部台座２１２は、光検出器２１６用の支持構造体として機能することができ、中間部台座２２０は、波長板２１１用の支持構造体として機能することができる。それに加えて、上部台座２１２および中間部台座２２０は、アルカリ蒸気セル２１４用の支持構造体として機能することができる。具体的には、蒸気セル２１４は、上部台座２１２と中間部台座２２０との間に支持することができる。したがって、蒸気セル２１４は、一端が上部台座２１２に取り付けられ、他端が中間部台座２２０に取り付けられる。さらに、蒸気セル２１４は、スペーサ２１８の開口部内に配置することができる。したがって、上部台座２１２、中間部台座２２０、およびスペーサ２１８は、蒸気セル２１４用の支持構造体を形成することができる。一例では、蒸気セル２１４の上部表面用の加熱器は、上部台座２１２上に実装することができ、蒸気セル２１４の下部表面用の加熱器は、中間部台座２２０上に実装することができる。別の例では、１つまたは複数の加熱器は、蒸気セル２１４の１つまたは複数の表面上に形成することができる。一例では、スペーサ２１８は、その中に開口部を画定する環形状（例えば五角形環形状）を有することができる。スペーサ２１８は、蒸気セル２１４がスペーサ２１８に画定される開口部内にくるように、蒸気セル２１４の周りに配置することができる。
【００２８】
[0033]一例では、スペーサ２１８は、上部台座２１２および中間部台座２２０を上部階段部２０９に結合する（１つまたは複数の）結合部の疲労を低減するように機能することもできる。スペーサ２１８は、本体２０２の熱膨張係数と上部台座２１２および中間部台座２２０の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する材料から構成することにより、疲労を低減することができる。したがって、本体２０２、上部台座２１２、および中間部台座２２０が、温度変化により膨張および収縮するとき、スペーサ２１８は、多少の変化を吸収することができる。例えば、本体２０２は、摂氏１度当り７ｐｐｍの熱膨張係数を有するセラミックから構成することができ、スペーサ２１８は、摂氏１度当り５ｐｐｍの熱膨張係数を有することができ、上部台座２１２および中間部台座２２０は、摂氏１度当り３ｐｐｍの熱膨張係数を有することができる。別の例では、スペーサ２１８は、本体２０２および蓋部２０４と同じ材料から形成することができる。スペーサ２１８は、上部台座２１２および中間部台座２２０に機械的支持および電気的接触をもたらすことができる。いくつかの例では、スペーサ２１８は、表面実装技術（ＳＭＴ）電子要素などの付加的な電子要素に機械的支持および電気的接触をもたらすこともできる。
【００２９】
[0034]上述のように、その上に実装される上部台座２１２および中間部台座２２０を有するスペーサ２１８は、本体２０２内の階段部２０９に実装することができる。具体的には、スペーサ２１８は、上部階段部２０９に実装することができる。空洞部２０３の側面２０７内の階段部２０９は、上部台座２１２および中間部台座２２０を下部台座２０８から少なくとも部分的に離間させるのに使用することができる。スペーサ２１８は、上部台座２１２を下部台座２０８および中間部台座２２０からさらに離間させ、中間部台座２２０と上部台座２１２との間に蒸気セル２１４用の空間をもたらすように、空洞部２０３の上部階段部２０９から上に延びることができる。一例では、スペーサ２１８は、セラミックから構成することができる。
【００３０】
[0035]上部台座２１２およびセラミックスペーサ２１８の組合せは、スペーサ２１８の頂部上で本体２０２の空洞部２０３を横断することができる。同様に、中間部台座２２０およびセラミックスペーサ２１８は、スペーサ２１８の底部上で本体２０２の空洞部２０３を横断することができる。一例では、上部台座２１２および中間部台座２２０は、無溶剤ダイアタッチを介してスペーサ２１８に取り付けることができる。スペーサ２１８は、無溶剤ダイアタッチを介して本体２０２の上部階段部２０９に取り付けることができる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。
【００３１】
[0036]上部台座２１２は、蓋部２０４に対向する第１の側面２２１と、第１の側面２２１の反対側にあり、中間部台座２２０および下部台座２０８に対向する第２の側面２２４とを含むことができる。一例では、枠２２５および補強部材２２７は、第１の側面２２１上にある。補強部材２２７は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、光検出器２１６および蒸気セル２１４は、第２の側面２２４に実装される。さらに、レーザー２１０からの光線が、波長板２１１を通り、次いで蒸気セル２１４を通って伝播し、光検出器２１６により検出することができるように、蒸気セル２１４は、光検出器２１６の頂部上に配置され、レーザー２１０および波長板２１１と一直線に並べることができる。一例では、光検出器２１６は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面２２４に半田結合することができる。複数の半田球２２６を第２の側面２２４に付着させることができる。複数の半田球２２６は、蒸気セル２１４を複数の半田球２２６に半田付けし、光検出器２１６の頂部上に配置することができるように、光検出器２１６の周りに配置され、光検出器２１６よりも高い、第２の側面２２４の上の高さに突き出すことができる。一例では、蒸気セル２１４は、光検出器２１６から少なくとも２００マイクロメートル離間して配置することができる。この間隙により、蒸気セル２１４と光検出器２１６との間から溶剤を流すことができる。一例では、複数の半田球２２６は、所望のサイズの半田球を形成するように調整されるジェット法を使用して形成することができる。一例では、半田球２２６は、それが台座２１２上に形成されると、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００のさらなる製造中に半田球２２６の構造を全体的に維持するように、高温度融点を有する半田から形成することができる。一例では、蒸気セル２１４は、ルビジウム原子を含むアルカリ蒸気セルとすることができる。
【００３２】
[0037]一例では、上部台座２１２は、下部台座２０８および中間部台座２２０に対する反転位置にある。すなわち、下部台座２０８および中間部台座２２０上の枠２１９は、上部台座２１２の枠２２５とは反対方向に突き出す。それに加えて、蒸気セル２１４は、上部台座２１２および中間部台座２２０のポリイミド層間に配置することができる。
【００３３】
[0038]図４は、例示的な上部台座２１２の上面図である。上述のように、上部台座２１２は、枠２２５および補強部材２２７がそれに取り付けられる薄膜を含むことができる。枠２２５および補強部材２２７は、薄膜上で互いに分離することができ、薄膜の複数の係留部４０２は、枠２２５と補強部材２２７との間に延びる。複数のスタッドバンプ４０４は、枠２２５を本体２０２に取り付けるのに枠２２５上にくることができる。構成要素（例えば蒸気セル２１４）は、補強部材２２７の領域内の薄膜上に実装することができる。配線は、補強部材上の構成要素をスタッドバンプ４０４に電気的に結合するように、係留部４０２を横断して延びることができる。
【００３４】
[0039]中間部台座２２０は、蓋部２０４に対向し、上部台座２１２に対向する第１の側面２２８と、基底面２０５に対向し、下部台座２０８に対向する第２の側面２３０とを含むことができる。中間部台座２２０は、その第１の側面２２８上でスペーサ２１８に実装することができる。
【００３５】
[0040]一例では、枠２２９および補強部材２３１は、第２の側面２３０上にある。補強部材２３１は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。蒸気セル２１４は、中間部台座２２０の第１の側面２２８上に実装することもできる。波長板２１１は、中間部台座２２０の第２の側面２３０上に実装することができる。一例では、複数の傾斜機構部２３２は、中間部台座２２０の第２の側面２３０内に形成することができる。波長板２１１は、波長板２１１を中間部台座２２０に対してある角度に向けるように構成することができる、これらの傾斜機構部２３２に実装することができる。例えば、第１の機構部は、第２の機構部よりも低い高さを有することができ、波長板２１１の第１の端部は、第１の機構部に取り付けることができ、波長板２１１の第２の端部は、第２の機構部に取り付けることができる。波長板２１１をある角度に向けることにより、波長板２１１からのレーザー反射をレーザー２１０から遠ざけることができる。一例では、波長板２１１は、１／４波長板とすることができる。
【００３６】
[0041]図５は、例示的な中間部台座２２０の底面図である。上述のように、中間部台座２２０は、枠２２９および補強部材２３１がそれに取り付けられる薄膜を含むことができる。枠２２９および補強部材２３１は、薄膜上で互いに分離することができ、薄膜の複数の係留部５０２は、枠２２９と補強部材２３１との間に延びる。複数のスタッドバンプ５０４は、枠２２９を本体２０２に取り付けるのに枠２２９上にくることができる。構成要素（例えば蒸気セル２１４）は、補強部材２２３の領域内の薄膜上に実装することができる。それに加えて、他の構成要素（例えば波長板２１１）は、補強部材２３１上に実装することができる。
【００３７】
[0042]一例では、磁気コイル２３４は、それが蒸気セル２１４の周りに延びるように、スペーサ２１８の周り（例えば、その範囲内）に配置することができる。磁気コイルは、蒸気セル２１４にバイアス磁界をもたらすように構成することができる。一例では、磁気コイル２３４は、スペーサ２１８（例えば、その内部）に内蔵することができる。
【００３８】
[0043]一例では、第２の光検出器２３６は、波長板２１１からのレーザー２１０の反射を検出するように構成することができる。第２の光検出器２３６は、レーザー２１０の光電力出力を制御するのに使用することができる。具体的には、波長板２１１から反射される光の強度に基づき、レーザー２１０の電力出力は、それに応じて決定および制御することができる。第２の光検出器２３６は、下部台座２０８に実装することができる。具体的には、第２の光検出器２３６は、レーザー２１０に隣接して下部台座２０８の第２の側面２１５に実装することができる。
【００３９】
[0044]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、本体２０２の底部上に入力／出力（Ｉ／Ｏ）半田パッド２２２を含むことができる。したがって、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の底部は、回路基板に取り付けることができる。一例では、Ｉ／Ｏ半田パッドと内部構成要素（例えば、レーザー２１０、波長板２１１、光検出器２１６、および蒸気セル２１４）との間の相互接続は、本体２０２を通して設定することができる。いくつかの例では、上部台座２１２上の構成要素（例えば光検出器２１６）および中間部台座２２０上の構成要素（例えば加熱器）の相互接続は、スペーサ２１８を通して設定することができる。したがって、スペーサ２１８は、その内側または外側部分上の電気配線を含むことができる。
【００４０】
[0045]一例では、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００またはＣＳＡＣ物理パッケージ２００を作成するのに、台座、スペーサ、本体、および蓋部を互いに形成し、組み合わせることができる。台座をウエハレベルで作製し、組み立てることができる。例えば、台座は、その第１の側面上にポリイミド薄膜を有するシリコンウエハを含むことができる。ポリイミド部材を有する台座の側面は、台座の「前面」と呼ぶことができる。その際、台座の前面は、その中に穴を有する枠および補強部材を形成するようにエッチングすることができる。上述のように、ポリイミド薄膜を加え、台座をエッチングすることは、その上に複数のダイス状でない台座ダイを有するウエハ上で行うことができる。
【００４１】
[0046]構成要素は、エッチングされると、台座に取り付けることができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００の下部台座１０８では、エッチングされたウエハは、加熱器、レーザー１１０、および波長板１１１をそれに取り付けることができる。レーザー１１０および加熱器は、例えば、下部台座１０８に実装されるフリップチップとすることができる。複数の半田球１１７は、上述のジェット法を使用して取り付けることができる。その際、波長板１１１は、半田、エポキシ樹脂、または他のダイアタッチ化合物を使用して半田球１１７に取り付けることができる。上部台座１１２では、エッチングされたウエハは、半田球１２６と共に、光検出器１１６、次いで蒸気セル１１４をそれに取り付けることができる。光検出器１１６は、フリップチップ実装することができ、蒸気セル１１４は、半田、エポキシ樹脂、または他のダイアタッチ化合物を使用して取り付けることができる。一例では、光検出器１１６は、ワイヤ結合部により上部台座１１２に電気的に結合することができる。
【００４２】
[0047]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の下部台座２０８では、エッチングされたウエハは、レーザー２１０および第２の光検出器２３６をそれに取り付けることができる。レーザー２１０および第２の光検出器２３６は、例えば、下部台座２０８に実装されるフリップチップとすることができる。中間部台座２２０では、複数の機構部２３２は、標準的な半導体プロセスを使用して、その中に形成することができる。次いで、波長板２１１は、例えばエポキシ樹脂を使用して、台座２２０（例えば、複数の機構部２３２）に取り付けることができる。上部台座２１２では、エッチングされたウエハは、半田球２２６と共に、光検出器２１６、次いで蒸気セル２１４をそれに取り付けることができる。光検出器２１６は、フリップチップ実装することができ、蒸気セル２１４は、半田、エポキシ樹脂、または他のダイアタッチ化合物を使用して取り付けることができる。一例では、光検出器２１６は、ワイヤ結合部により上部台座２１２に電気的に結合することができる。
【００４３】
[0048]ウエハの分割前に、これらの構成要素を取り付けることができる。次いで、個々の台座を形成するのに、ウエハを分割することができる。一例では、ウエハは、乾式ダイシング処理を使用して分割することができる。次いで、台座は、その電気的および機械的結合用に半田球を付着させることができる。一例では、台座が形成された後に、台座を試験し、動作機能試験を行うことができる。
【００４４】
[0049]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００の下部台座１０８は、無溶剤ダイアタッチ（例えば金（Ａｕ）スタッドバンプ）を使用して本体１０２の基底面１０５（例えば、底部、床）に取り付けることができる。下部台座１０８のワイヤ結合部は、例えば下部階段部１０９で、本体１０２上の適当なパッドに取り付けることができる。上部台座１１２は、半田、金（Ａｕ）スタッドバンプ、または他の無溶剤ダイアタッチ化合物を使用して、スペーサ１１８または直接本体１０２に取り付けることができる。
【００４５】
[0050]ＳＭＴ電子要素１２０は、スペーサ１１８に取り付けることができる。スペーサ１１８は、一括ダイ／構成要素アタッチの適したアレイ形態で作成され、分離するように分割することができる。スペーサ１１８は分割され、上部台座１１２は取り付けられ、この組合せは、無溶剤ダイアタッチ（例えば金（Ａｕ）スタッドバンプ）を使用して、本体１０２内の上部階段部１０９に取り付けることができる。一例では、このダイアタッチは、機械的貫通および電気的な貫通のどちらももたらすことができる。別の例では、このダイアタッチは、電気的貫通のない機械的ダイアタッチをもたらすことができ、電気的アタッチは、ワイヤ結合により行うことができる。
【００４６】
[0051]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の下部台座２０８は、無溶剤ダイアタッチ（例えば金（Ａｕ）スタッドバンプ）を使用して本体２０２の基底面２０５（例えば、底部、床）に取り付けることができる。下部台座２０８のワイヤ結合部は、例えば下部階段部２０９で、本体２０２上の適当なパッドに取り付けることができる。
【００４７】
[0052]スペーサ２１８は、一括ダイ／構成要素アタッチの適したアレイ形態で作成され、分離するように分割することができる。上部台座２１２および中間部台座２２０は、分割されると、スペーサ２１８の両端に取り付けることができる。蒸気セル２１４は、上部台座２１２と中間部台座２２０との間のスペーサ２１８により形成される開口部内に配置することができる。蒸気セル２１４は、まだ取り付けられていない場合、中間部台座２２０および／または上部台座２１２に取り付けることができる。上部台座２１２および中間部台座２２０は、半田、金（Ａｕ）スタッドバンプ、または他の無溶剤ダイアタッチ化合物を使用して、スペーサ２１８に取り付けることができる。その際、スペーサ２１８、上部台座２１２、中間部台座２２０、および蒸気セル２１４の組合構造体は、本体２０２の階段部２０９（例えば上部階段部）に実装することができる。スペーサ２１８は、半田、金（Ａｕ）スタッドバンプ、または他の無溶剤ダイアタッチ化合物を使用して、階段部２０９に取り付けることができる。一例では、このダイアタッチは、機械的貫通および電気的貫通のどちらももたらすことができる。別の例では、このダイアタッチは、電気的貫通のない機械的ダイアタッチをもたらすことができ、電気的アタッチは、ワイヤ結合により行うことができる。
【００４８】
[0053]蓋部２０４は、吸着体用に適当な材料（例えばチタンなど）でコーティングすることができる。一例では、蓋部２０４は、吸着体用の材料をスパッタ蒸着させることにより、コーティングすることができる。吸着体を真空中で活性化させた後、蓋部２０４は、半田で本体２０２に封止することができる。
【００４９】
[0054]実施例１は、空洞部を画定する本体と、空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第１の台座と、第１の台座の第１の表面上に実装されるレーザーと、空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第２の台座であって、第２の台座の第１の表面が第１の台座の第１の表面に対向するように配置される第２の台座と、第２の台座の第１の表面上に実装される第１の光検出器と、第２の台座の第１の表面上に実装される蒸気セルと、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、第１の光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される、波長板と、空洞部を覆う蓋部とを備える、チップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５０】
[0055]実施例２は、第１の台座が空洞部の基底面に取り付けられる、実施例１に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0056]実施例３は、波長板がレーザーの頂部上に配置され、かつ第１の台座の第１の表面上に実装され、レーザーが半田結合により第１の表面に取り付けられ、波長板が複数の高温半田球を使用して第１の表面に取り付けられ、波長板が第１の表面に対してある角度にくるように、複数の高温半田球がレーザーの周りに配置され、構成される、実施例１または２に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５１】
[0057]実施例４は、蒸気セルが第２の台座の第１の表面上の第１の光検出器の頂部上に配置される、実施例１〜３のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５２】
[0058]実施例５は、第１の光検出器が第２の台座の第１の表面に取り付けられ、蒸気セルが複数の高温半田球を使用して第１の表面に取り付けられ、複数の高温半田球が、第１の光検出器の周りに配置され、かつ第１の光検出器よりも高い高さを有する、実施例４に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５３】
[0059]実施例６は、空洞部が階段面を含み、物理パッケージが階段面に取り付けられる１つまたは複数のスペーサを備え、１つまたは複数のスペーサが空洞部の両側面に取り付けられ、第２の台座が１つまたは複数のスペーサに取り付けられ、かつ空洞部にわたって広がる、実施例１〜５のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５４】
[0060]実施例７は、１つまたは複数のスペーサが全体的に環形状を有する、実施例６に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0061]実施例８は、１つまたは複数のスペーサが、本体の熱膨張係数と第２の台座の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する、実施例６または７に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５５】
[0062]実施例９は、本体および蓋部が、第１のセラミックから構成され、１つまたは複数のスペーサが、第２のセラミックから構成される、実施例８に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５６】
[0063]実施例１０は、１つまたは複数のスペーサの周りに磁気コイルを備える、実施例６〜９のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0064]実施例１１は、１つまたは複数のスペーサが、蓋部に対向する第１の表面および空洞部の基底面に対向する第２の表面を含み、第２の台座が、１つまたは複数のスペーサの第１の表面に実装され、第１の表面が、空洞部の階段面に実装され、第３の台座が、１つまたは複数のスペーサの第２の表面に実装され、蒸気セルが、第３の台座に取り付けられる、実施例６〜１０のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５７】
[0065]実施例１２は、波長板が第３の台座に実装される、実施例１１に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0066]実施例１３は、第３の台座が、第２の台座に対向する第１の表面および第１の台座に対向する第２の表面を含み、蒸気セルが、第３の台座の第１の表面に実装され、波長板が、第３の台座の第２の表面に実装される、実施例１２に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５８】
[0067]実施例１４は、複数の機構部が、第３の台座の第２の表面に対してある角度で波長板を支持するように構成される、実施例１３に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５９】
[0068]実施例１５は、レーザーに隣接して第１の台座の第１の表面上に実装される第２の光検出器を備え、第２の光検出器が、波長板からのレーザー反射を検知するように構成される、実施例１４に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６０】
[0069]実施例１６は、蓋部の内部表面上に吸着体フィルムを含む、実施例１〜１５のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0070]実施例１７は、チップスケール原子時計物理パッケージを形成する方法を含み、方法は、少なくとも１つの階段部を画定する空洞部を、画定する本体を形成するステップと、第１の台座を形成するステップと、第１の台座の第１の表面にレーザーを取り付けるステップと、空洞部内で本体に第１の台座を取り付けるステップと、第１の実装面および第２の実装面を有する支持構造体を形成するステップと、第２の台座を形成するステップと、第２の台座の第１の表面に光検出器を取り付けるステップと、第２の台座の第１の表面に蒸気セルを取り付けるステップと、支持構造体の第１の実装面に第２の台座を取り付けるステップと、第３の台座を形成するステップと、第３の台座の第１の表面に波長板を取り付けるステップと、支持構造体の第２の実装面に第３の台座を取り付け、蒸気セルに第３の台座を取り付けるステップと、空洞部の少なくとも１つの階段部に支持構造体を取り付けるステップと、蓋部に吸着体をコーティングするステップと、吸着体が空洞部内にくるように本体に蓋部を封止するステップとを含む。
【００６１】
[0071]実施例１８は、本体に第１の台座を取り付けるステップが、本体の基底面に第１の台座を取り付けるステップを含む、実施例１７に記載の方法を含む。
[0072]実施例１９は、第１の台座の第１の表面にレーザーを取り付けるステップが、第１の台座の第１の表面にレーザーを半田結合するステップを含み、第２の台座の第１の表面に光検出器を取り付けるステップが、第２の台座の第１の表面に光検出器を半田結合するステップを含み、方法が、第２の台座の第１の表面に、光検出器の周りに配置される第２の複数の高温半田球を付着させるステップを含み、第２の台座の第１の表面に蒸気セルを取り付けるステップが、第２の複数の高温半田球に蒸気セルを半田付けするステップを含み、支持構造体を形成するステップが、支持構造体の周りに磁気コイルを形成するステップを含む、実施例１７または１８に記載の方法を含む。
【００６２】
[0073]実施例２０は、空洞部を画定し、空洞部の側面内に第１の階段部を画定するセラミック本体と、セラミック本体に取り付けられ、空洞部を気密封止するセラミック蓋部と、空洞部の基底面に取り付けられる第１の台座と、第１の台座に実装されるレーザーと、第１の階段部に取り付けられ、蓋部に対向する第１の表面および基底面に対向する第２の表面を有するセラミック支持構造体と、支持構造体の第１の表面に取り付けられる第２の台座と、第２の台座の第１の表面に実装される光検出器と、第２の台座の第１の表面に実装され、光検出器の頂部上に配置される蒸気セルと、蒸気セルが、第２の台座と第３の台座との間およびセラミック支持構造体により形成される開口部内に配置されるように第３の台座に実装される、支持構造体の第２の表面に取り付けられる第３の台座と、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、光検出器、および蒸気セルが配置される、第３の台座に実装される波長板とを備える、チップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６３】
[0074]実施例２１は、蒸気セルが、第２の台座の第１の表面上の第１の光検出器の頂部上に配置される、実施例２０に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0075]実施例２２は、第１の光検出器が、第２の台座の第１の表面に取り付けられ、第１の光検出器の周りに配置され、第１の光検出器よりも高い高さを有する複数の高温半田球を使用して、蒸気セルが、第１の表面に取り付けられる、実施例２１に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６４】
[0076]実施例２３は、セラミック支持構造体が、全体的に環形状を有する、実施例２０〜２２のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0077]実施例２４は、セラミック支持構造体が、本体の熱膨張係数と第２の台座の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する、実施例２０〜２３のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６５】
[0078]実施例２５は、本体および蓋部が、第１のセラミックから構成され、セラミック支持構造体が、第２のセラミックから構成される、実施例２０〜２４のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６６】
[0079]実施例２６は、セラミック支持構造体の周りに磁気コイルを備える、実施例２０〜２５のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0080]実施例２７は、第３の台座が、第２の台座に対向する第１の表面および第１の台座に対向する第２の表面を含み、蒸気セルが、第３の台座の第１の表面に実装され、波長板が、第３の台座の第２の表面に実装される、実施例２０〜２６のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６７】
[0081]実施例２８は、複数の機構部が、第３の台座の第２の表面に対してある角度で波長板を支持するように構成される、実施例２７に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６８】
[0082]実施例２９は、レーザーに隣接して第１の台座の第１の表面上に実装され、波長板からのレーザー反射を検知するように構成される第２の光検出器を備える、実施例２０〜２８のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６９】
[0083]実施例３０は、蓋部の内部表面上に吸着体フィルムを備える、実施例２０〜２９のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0084]本明細書に特定の実施形態を例示し、説明してきたが、同じ目的を達成するのに計算されるどんな構成でも、示される特定の実施形態と置き換えることができることが、当業者には理解されよう。したがって、本発明が、特許請求の範囲およびその均等のものによってのみ限定されることを明白に表す。
【符号の説明】
【００７０】
１００ チップスケール原子時計物理パッケージ
１０１ 吸着体フィルム
１０２ セラミック本体
１０３ 空洞部
１０４ 蓋部
１０５ 基底面
１０６ 半田封止体
１０７ 内側面
１０８ 下部台座
１０９ 階段部
１１０ レーザー
１１１ 波長板
１１２ 上部台座
１１３ 下部台座の第１の側面
１１４ 蒸気セル
１１５ 下部台座の第２の側面
１１６ 光検出器
１１７ 半田球
１１８ スペーサ
１１９ 枠
１２０ 電子要素
１２１ 上部台座の第１の側面
１２２ 入力／出力半田パッド
１２３ 補強部材
１２４ 上部台座の第２の側面
１２５ 枠
１２６ 半田球
１２７ 補強部材
２００ チップスケール原子時計物理パッケージ
２０２ セラミック本体
２０３ 空洞部
２０４ 蓋部
２０５ 基底面
２０６ 半田封止体
２０７ 内側面
２０８ 下部台座
２０９ 階段部
２１０ レーザー
２１１ 波長板
２１２ 上部台座
２１３ 下部台座の第１の側面
２１４ 蒸気セル
２１５ 下部台座の第２の側面
２１６ 光検出器
２１８ スペーサ
２１９ 枠
２２０ 中間部台座
２２１ 上部台座の第１の側面
２２２ 入力／出力半田パッド
２２３ 補強部材
２２４ 上部台座の第２の側面
２２５ 枠
２２６ 半田球
２２７ 補強部材
２２８ 中間部台座の第１の側面
２２９ 枠
２３０ 中間部台座の第２の側面
２３１ 補強部材
２３２ 傾斜機構部
２３４ 磁気コイル
２３６ 第２の光検出器
３０２ 係留部
３０４ スタッドバンプ
４０２ 係留部
４０４ スタッドバンプ
５０２ 係留部
５０４ スタッドバンプ
【技術分野】
【０００１】
連邦政府支援の研究または開発に関する記述
[0001]本発明は、米国陸軍により裁定された、Ｗ１５Ｐ７Ｔ−１０−Ｃ−Ｂ０２５の下の政府支援により成された。米国政府は、本発明に関して一定の権利を有する。
関連出願の相互参照
[0002]本出願は、ここに、その開示内容が参照により本明細書に組み込まれている、２０１１年６月１３日に出願した米国仮出願第６１／４９６，５１７号の優先権の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
[0003]チップスケール原子時計の物理パッケージは、レーザー、波長板、蒸気セル、および光検出器を他の関連の電子要素と共に含むことができる。これらの構成要素は、内部を真空にするのに気密封止することができる本体内に収容することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国仮出願第６１／４９６，５１７号
【発明の概要】
【０００４】
[0004]一例では、チップスケール原子時計（ＣＳＡＣ）物理パッケージが提供される。ＣＳＡＣ物理パッケージは、空洞部を画定する本体と、空洞部内に実装される第１の台座とを含む。レーザーは、第１の台座の第１の表面上に実装される。第２の台座も、空洞部内に実装される。第２の台座は、その第１の表面が第１の台座に対向するように配置される。第１の光検出器は、第２の台座の第１の表面上に実装される。蒸気セルは、第２の台座の第１の表面上に実装される。波長板も含まれ、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、第１の光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される。蓋部も空洞部を覆うのに含まれる。
【０００５】
[0005]図面は、例示的な実施形態のみを示し、したがって、範囲を限定しないものとみなされる点を理解した上で、例示的な実施形態が、添付の図面の使用により、より具体的かつ詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0006]蒸気セル原子時計物理パッケージの一例の断面図である。
【図２】[0007]蒸気セル原子時計物理パッケージの別の例の断面図である。
【図３】[0008]図２の蒸気セル原子時計物理パッケージの例示的な下部台座の底面図である。
【図４】[0009]図２の蒸気セル原子時計物理パッケージの例示的な上部台座の上面図である。
【図５】[0010]図２の蒸気セル原子時計物理パッケージの例示的な中間部台座の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0011]慣例に従い、説明される様々な特徴部は、正確な縮尺で描かれず、例示的な実施形態に関する特定の特徴部を強調するように描かれる。
[0012]以下の詳細な説明では、本明細書の一部分を形成する添付の図面が参照され、この参照は、特定の例示的な実施形態の例示により示される。しかし、他の実施形態を利用し、論理的、機械的、および電気的な変更を行うことができる点が理解されるべきである。さらに、図面の図および本明細書に示される方法は、個々のステップを実施することができる順序を限定するものと解釈すべきではない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈すべきでない。
【０００８】
[0013]図１は、チップスケール原子時計（ＣＳＡＣ）物理パッケージ１００の例示的な物理パッケージの断面図である。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、その構成要素を収容する空洞部１０３を画定するセラミック本体１０２を含むことができる。空洞部１０３内に構成要素を含むセラミック本体１０２は、セラミックリード無しチップキャリア（ＣＬＣＣ）パッケージを含むことができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、その中に空洞部１０３および構成要素を収容する密閉パッケージを形成するのに、セラミック本体１０２の空洞部１０３上に適合するように構成される非磁性（例えばセラミック）蓋部１０４を含むこともできる。一例では、セラミック蓋部１０４は、全体的に平面的な形状を有する。半田封止体１０６は、蓋部１０４を本体１０２に封止するのに使用することができる。一例では、蓋部１０４は、真空で本体１０２に封止することができる。一例では、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００用のダイアタッチおよび封止操作（例えば、蓋部１０４を本体１０２に封止する）は、溶剤を使用することなく達成され、封止パッケージ内に低圧を実現し、より低い電力操作を実現することができる。この物理パッケージは、蓋部１０４の本体１０２への一括真空封止を実現することができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、セラミック蓋部１０４の内部表面の大部分を覆う吸着体フィルム１０１を含むこともできる。
【０００９】
[0014]一例では、セラミック本体１０２は、本体１０２が空洞部１０３を画定するように片側（例えば上部）開口部を有する。蓋部１０４は、空洞部１０３を密閉するのに本体１０２の開口側を覆うことができる。一例では、空洞部１０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に五角形の断面形状を有する。別の例では、空洞部１０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に円形の断面を有する。どんな場合でも、空洞部１０３は、基底面１０５および１つまたは複数の内側面１０７を含むことができる。１つまたは複数の側面１０７は、例えば本体１０２の空洞部内の構造体を支持するのに、１つまたは複数の階段部１０９をその中に画定することができる。
【００１０】
[0015]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、レーザー１１０、波長板１１１、蒸気セル１１４、および光検出器１１６などの構成要素を支持する、１つまたは複数の台座１０８、１１２を含むことができる。一例では、台座１０８、１１２は、枠内に懸吊される薄膜を含むことができる。台座１０８、１１２は、薄膜用の付加的な構造体を設けるのに薄膜に取り付けられる補強部材を含むこともできる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００に使用することができる、あるサイズの台座１０８、１１２を形成するのに、半導体製造プロセスを使用して台座１０８、１１２を形成することができる。したがって、枠および補強部材は、シリコンから構成することができ、薄膜は、ポリイミドから構成することができる。ポリイミドは、台座１０８、１１２上の補強部材および構成要素を、枠および本体１０２から熱的に隔離することができる。
【００１１】
[0016]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、空洞部１０３内に実装される下部台座１０８および上部台座１１２を含む。一例では、下部台座１０８および上部台座１１２は、互いに平行、かつ空洞部１０３の基底面１０５に平行に配置することができる。この例では、下部台座１０８は、無溶剤ダイアタッチを介して空洞部１０３の基底面１０５に取り付けられる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。下部台座１０８は、加熱器、レーザー１１０、および波長板１１１用の支持構造体として機能することができる。下部台座１０８およびその上の構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１）は、セラミック本体１０２の空洞部１０３の内側面１０７の下部階段部１０９上のパッドへのワイヤ結合部を介して本体１０２上のピンに電気的に結合することができる。
【００１２】
[0017]下部台座１０８は、基底面１０５に対向する第１の側面１１３と、第１の側面１１３の反対側にあり、蓋部１０４および上部台座１１２に対向する第２の側面１１５とを含むことができる。一例では、枠１１９および補強部材１２３は、第１の側面１１３上にある。補強部材１２３は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、レーザー１１０および波長板１１１は、第２の側面１１５に実装される。さらに、レーザー１１０の光線が波長板１１１を通して伝播するように、波長板１１１は、レーザー１１０の頂部上に配置することができる。一例では、レーザー１１０は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面１１５に半田結合することができる。それに加えて、複数の半田球１１７を第２の側面１１５に付着させることができる。複数の半田球１１７は、波長板１１１を複数の半田球１１７に半田付けし、レーザー１１０の頂部上に配置することができるように、レーザー１１０の周りに配置され、レーザー１１０よりも高い、第２の側面１１５の上方の高さに突き出すことができる。一例では、複数の半田球１１７は、所望のサイズの半田球を形成するように調整されるジェット法を使用して形成することができる。一例では、半田球１１７は、それが台座１０８上に形成されると、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００のさらなる製造中に半田球１１７の構造を全体的に維持するように、高温度融点を有する半田から形成することができる。
【００１３】
[0018]一例では、第２の側面１１５上の半田球１１７の第１の部分は、半田球１１７の第２の部分よりも、第２の側面１１５上に低い高さを有する。さらに、半田球１１７の第１の部分は、波長板１１１の第１の端部の周りに付着するように配置することができ、半田球１１７の第２の部分は、波長板１１１の第２の端部の周りに付着するように配置することができる。半田球１１７の第１の部分および第２の部分の高さの差により、波長板１１１は、第２の側面１１５に対してある角度で配置される。波長板１１１をある角度に方向付けることにより、波長板１１１からのレーザー反射をレーザー１１０から遠ざけることができる。一例では、レーザー１１０は、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）とすることができる。一例では、波長板１１１は、１／４波長板とすることができる。
【００１４】
[0019]一例では、上部台座１１２は、アルカリ蒸気セル１１４および光検出器１１６用の支持構造体として機能することができる。上部台座１１２は、セラミック本体１０２の空洞部１０３の内側面１０７の上部階段部１０９（例えば上棚部）上に支持することができる。さらに、空洞部１０３の側面１０７内に階段部１０９を形成することにより、本体１０２は、上部台座１１２を下部台座１０８から少なくとも部分的に離間させるのに使用することができる。一例では、上部台座１１２は、空洞部１０３の上部階段部１０９から延びる、１つまたは複数のスペーサ１１８（例えば、脚構造体、座金）に取り付けられ、上部台座１１２を下部台座１０８からさらに離間させることができる。一例では、スペーサ１１８は、セラミックから構成することができる。一例では、スペーサ１１８は、その中に開口部を画定する環形状（例えば五角形環形状）を有することができる。スペーサ１１８は、蒸気セル１１４がスペーサ１１８に画定される開口部内にくるように、蒸気セル１１４の周りに配置することができる。
【００１５】
[0020]一例では、スペーサ１１８は、上部台座１１２を上部階段部１０９に結合する（１つまたは複数の）結合部の疲労を低減するように機能することができる。スペーサ１１８は、本体１０２の熱膨張係数と上部台座１１２の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する材料から構成することにより、疲労を低減することができる。したがって、本体１０２および上部台座１１２が、温度変化により膨張および収縮するとき、スペーサ１１８は、多少の変化を吸収することができる。例えば、本体１０２は、摂氏１度当り７ｐｐｍの熱膨張係数を有するセラミックから構成することができ、スペーサ１１８は、摂氏１度当り５ｐｐｍの熱膨張係数を有することができ、上部台座１１２は、摂氏１度当り３ｐｐｍの熱膨張係数を有することができる。別の例では、スペーサ１１８は、本体１０２および蓋部１０４と同じ材料から形成することができる。スペーサ１１８は、上部台座１１２に機械的支持および電気的接触をもたらすことができる。いくつかの例では、スペーサ１１８は、表面実装技術（ＳＭＴ）電子要素１２０などの付加的な電子要素に機械的支持および電気的接触をもたらすこともできる。
【００１６】
[0021]上部台座１１２およびセラミックスペーサ１１８の組合せは、本体１０２の空洞部１０３を横断し、上部階段部１０９に取り付けることができる。一例では、上部台座１１２は、無溶剤ダイアタッチを介してスペーサ１１８に取り付けることができる。スペーサ１１８は、無溶剤ダイアタッチを介して、例えば本体１０２の上部階段部１０９で本体１０２に取り付けることができる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。
【００１７】
[0022]上部台座１１２は、蓋部１０４に対向する第１の側面１２１と、第１の側面１２１の反対側にあり、下部台座１０８に対向する第２の側面１２４とを含むことができる。一例では、枠１２５および補強部材１２７は、第１の側面１２１上にある。補強部材１２７は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、光検出器１１６および蒸気セル１１４は、第２の側面１２４に実装される。さらに、レーザー１１０からの光線が、波長板１１１を通り、次いで蒸気セル１１４を通って伝播し、光検出器１１６により検出することができるように、蒸気セル１１４は、光検出器１１６の頂部上に配置され、レーザー１１０および波長板１１１と一直線に並べることができる。一例では、光検出器１１６は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面１２４に半田結合することができる。複数の半田球１２６を第２の側面１２４に付着させることができる。複数の半田球１２６は、蒸気セル１１４を複数の半田球１２６に半田付けし、光検出器１１６の頂部上に配置することができるように、光検出器１１６の周りに配置され、光検出器１１６よりも高い、第２の側面１２４の上の高さに突き出すことができる。一例では、蒸気セル１１４は、光検出器１１６から少なくとも２００マイクロメートル離間して配置することができる。この間隙により、蒸気セル１１４と光検出器１１６との間から溶剤を流すことができる。一例では、複数の半田球１２６は、所望のサイズの半田球を形成するように調整されるジェット法を使用して形成することができる。一例では、半田球１２６は、それが台座１１２上に形成されると、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００のさらなる製造中に半田球１２６の構造を全体的に維持するように、高温度融点を有する半田から形成することができる。一例では、蒸気セル１１４は、ルビジウム原子を含むアルカリ蒸気セルとすることができる。
【００１８】
[0023]一例では、上部台座１１２は、下部台座１０８に対する反転位置にある。すなわち、下部台座１０８の枠１１９は、上部台座１１２の枠１２５とは反対方向に突き出す。それに加えて、構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１、光検出器１１６、および蒸気セル１１４）は、枠１１９、１２５を有する側面の反対側にある、それらそれぞれの台座１０８、１１２の側面上にある。したがって、台座１０８、１１２間の空間内で、構成要素すべてを台座１０８、１１２に実装するために、台座は、互いに反転位置に配置される。それに加えて、構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１、光検出器１１６、および蒸気セル１１４）は、台座１０８、１１２のポリイミド層間に配置することができる。
【００１９】
[0024]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００は、本体１０２の底部上に入力／出力（Ｉ／Ｏ）半田パッド１２２を含むことができる。したがって、ワイヤは、その底部上でＣＳＡＣ物理パッケージ１００に取り付けることができる。一例では、Ｉ／Ｏ半田パッド１２２と内部構成要素（例えば、レーザー１１０、波長板１１１、光検出器１１６、および蒸気セル１１４）との間の相互接続は、本体１０２を通して設定することができる。いくつかの例では、上部台座１１２上の構成要素（例えば光検出器１１６）の相互接続は、スペーサ１１８を通して設定することができる。したがって、スペーサ１１８は、その内側または外側部分上の電気配線を含むことができる。
【００２０】
[0025]一例では、磁気コイルは、それが蒸気セル１１４の周りに延びるように、スペーサ１１８の周り（例えば、その範囲内）に配置することができる。磁気コイルは、蒸気セル１１４にバイアス磁界をもたらすように構成することができる。一例では、磁気コイルは、スペーサ１１８（例えば、その内部）に内蔵することができる。
【００２１】
[0026]図２は、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の別の例示的な物理パッケージの断面図である。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、その構成要素を収容するのに空洞部２０３を画定するセラミック本体２０２を含むことができる。空洞部２０３内に構成要素を含むセラミック本体２０２は、セラミックリード無しチップキャリア（ＣＬＣＣ）パッケージを含むことができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、その中に空洞部２０３および構成要素を収容する密閉パッケージを形成するのに、セラミック本体２０２の空洞部２０３上に適合するように構成される非磁性（例えばセラミック）蓋部２０４を含むこともできる。一例では、セラミック蓋部２０４は、全体的に平面的な形状を有する。半田封止体２０６は、蓋部２０４を本体２０２に封止するのに使用することができる。一例では、より低い電力動作を実現することができる、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００用のダイアタッチおよび封止操作（例えば、蓋部２０４を本体２０２に封止する）は、溶剤を使用することなく達成され、封止パッケージ内に低圧を実現する。一例では、蓋部２０４は、真空で本体２０２に封止することができる。この物理パッケージは、蓋部２０４の本体２０２への一括真空封止を実現することができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、セラミック蓋部２０４の内部表面の大部分を覆う吸着体フィルムを含むこともできる。
【００２２】
[0027]一例では、セラミック本体２０２は、本体２０２が空洞部２０３を画定するように片側（例えば上部）開口部を有する。蓋部２０４は、空洞部２０３を密閉するのに本体２０２の開口側を覆うことができる。一例では、空洞部２０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に五角形の断面形状を有する。別の例では、空洞部２０３は、開口側（例えば上）から見たとき、全体的に円形の断面を有する。どんな場合でも、空洞部２０３は、基底面２０５および１つまたは複数の内側面２０７を含むことができる。１つまたは複数の側面２０７は、例えば本体２０２の空洞部内の構造体を支持するのに、１つまたは複数の階段部２０９をその中に画定することができる。
【００２３】
[0028]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、レーザー２１０、波長板２１１、蒸気セル２１４、および光検出器２１６などの構成要素を支持する、１つまたは複数の台座２０８、２１２、２２０を含むことができる。一例では、台座２０８、２１２、２２０は、枠間に懸吊される薄膜を含むことができる。台座２０８、２１２、２２０は、薄膜用の付加的な構造体を設けるのに薄膜に取り付けられる補強部材を含むこともできる。ＣＳＡＣ物理パッケージ２００に使用することができる、あるサイズの台座２０８、２１２、２２０を形成するのに、半導体製造プロセスを使用して台座２０８、２１２、２２０を形成することができる。したがって、枠および補強部材は、シリコンから構成することができ、薄膜は、ポリイミドから構成することができる。ポリイミドは、台座２０８、２１２、２２０上の補強部材および構成要素を、枠および本体２０２から熱的に隔離することができる。
【００２４】
[0029]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、空洞部２０３内に実装される下部台座２０８、上部台座２１２、および中間部台座２２０を含む。一例では、下部台座２０８、上部台座２１２、および中間部台座２２０は、互いに平行、かつ空洞部２０３の基底面２０５に平行に配置することができる。この例では、下部台座２０８は、無溶剤ダイアタッチを介して空洞部２０３の基底面２０５に取り付けられる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。下部台座２０８は、加熱器およびレーザー２１０用の支持構造体として機能することができる。下部台座２０８およびその上の構成要素（例えばレーザー２１０）は、セラミック本体２０２の空洞部２０３の内側面２０７の下部階段部２０９上のパッドへのワイヤ結合部を介して本体２０２上のピンに電気的に結合することができる。一例では、レーザー２１０は、垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）とすることができる。
【００２５】
[0030]下部台座２０８は、基底面２０５に対向する第１の側面２１３と、第１の側面２１３の反対側にあり、蓋部２０４、中間部台座２２０、および上部台座２１２に対向する第２の側面２１５とを含むことができる。一例では、枠２１９および補強部材２２３は、第１の側面２１３上にある。補強部材２２３は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、レーザー２１０は、第２の側面２１５に実装される。一例では、レーザー２１０は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面２１５に半田結合することができる。
【００２６】
[0031]図３は、例示的な下部台座２０８の底面図である。上述のように、下部台座２０８は、枠２１９および補強部材２２３がそれに取り付けられる薄膜を含むことができる。枠２１９および補強部材２２３は、薄膜上で互いに分離することができ、薄膜の複数の係留部３０２は、枠２１９と補強部材２２３との間に延びる。複数のスタッドバンプ３０４は、枠２１９を本体２０２に取り付けるのに枠２１９上にくることができる。構成要素（例えばレーザー２１０）は、補強部材２２３の領域内の薄膜上に実装することができる。配線は、補強部材上の構成要素をスタッドバンプ３０４に電気的に結合するように、係留部３０２を横断して延びることができる。
【００２７】
[0032]上部台座２１２および中間部台座２２０は、１つまたは複数のスペーサ２１８（例えば、脚構造体、座金）の両側面に実装することができる。上部台座２１２は、光検出器２１６用の支持構造体として機能することができ、中間部台座２２０は、波長板２１１用の支持構造体として機能することができる。それに加えて、上部台座２１２および中間部台座２２０は、アルカリ蒸気セル２１４用の支持構造体として機能することができる。具体的には、蒸気セル２１４は、上部台座２１２と中間部台座２２０との間に支持することができる。したがって、蒸気セル２１４は、一端が上部台座２１２に取り付けられ、他端が中間部台座２２０に取り付けられる。さらに、蒸気セル２１４は、スペーサ２１８の開口部内に配置することができる。したがって、上部台座２１２、中間部台座２２０、およびスペーサ２１８は、蒸気セル２１４用の支持構造体を形成することができる。一例では、蒸気セル２１４の上部表面用の加熱器は、上部台座２１２上に実装することができ、蒸気セル２１４の下部表面用の加熱器は、中間部台座２２０上に実装することができる。別の例では、１つまたは複数の加熱器は、蒸気セル２１４の１つまたは複数の表面上に形成することができる。一例では、スペーサ２１８は、その中に開口部を画定する環形状（例えば五角形環形状）を有することができる。スペーサ２１８は、蒸気セル２１４がスペーサ２１８に画定される開口部内にくるように、蒸気セル２１４の周りに配置することができる。
【００２８】
[0033]一例では、スペーサ２１８は、上部台座２１２および中間部台座２２０を上部階段部２０９に結合する（１つまたは複数の）結合部の疲労を低減するように機能することもできる。スペーサ２１８は、本体２０２の熱膨張係数と上部台座２１２および中間部台座２２０の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する材料から構成することにより、疲労を低減することができる。したがって、本体２０２、上部台座２１２、および中間部台座２２０が、温度変化により膨張および収縮するとき、スペーサ２１８は、多少の変化を吸収することができる。例えば、本体２０２は、摂氏１度当り７ｐｐｍの熱膨張係数を有するセラミックから構成することができ、スペーサ２１８は、摂氏１度当り５ｐｐｍの熱膨張係数を有することができ、上部台座２１２および中間部台座２２０は、摂氏１度当り３ｐｐｍの熱膨張係数を有することができる。別の例では、スペーサ２１８は、本体２０２および蓋部２０４と同じ材料から形成することができる。スペーサ２１８は、上部台座２１２および中間部台座２２０に機械的支持および電気的接触をもたらすことができる。いくつかの例では、スペーサ２１８は、表面実装技術（ＳＭＴ）電子要素などの付加的な電子要素に機械的支持および電気的接触をもたらすこともできる。
【００２９】
[0034]上述のように、その上に実装される上部台座２１２および中間部台座２２０を有するスペーサ２１８は、本体２０２内の階段部２０９に実装することができる。具体的には、スペーサ２１８は、上部階段部２０９に実装することができる。空洞部２０３の側面２０７内の階段部２０９は、上部台座２１２および中間部台座２２０を下部台座２０８から少なくとも部分的に離間させるのに使用することができる。スペーサ２１８は、上部台座２１２を下部台座２０８および中間部台座２２０からさらに離間させ、中間部台座２２０と上部台座２１２との間に蒸気セル２１４用の空間をもたらすように、空洞部２０３の上部階段部２０９から上に延びることができる。一例では、スペーサ２１８は、セラミックから構成することができる。
【００３０】
[0035]上部台座２１２およびセラミックスペーサ２１８の組合せは、スペーサ２１８の頂部上で本体２０２の空洞部２０３を横断することができる。同様に、中間部台座２２０およびセラミックスペーサ２１８は、スペーサ２１８の底部上で本体２０２の空洞部２０３を横断することができる。一例では、上部台座２１２および中間部台座２２０は、無溶剤ダイアタッチを介してスペーサ２１８に取り付けることができる。スペーサ２１８は、無溶剤ダイアタッチを介して本体２０２の上部階段部２０９に取り付けることができる。一例では、無溶剤ダイアタッチは、複数の金（Ａｕ）スタッドバンプとすることができる。
【００３１】
[0036]上部台座２１２は、蓋部２０４に対向する第１の側面２２１と、第１の側面２２１の反対側にあり、中間部台座２２０および下部台座２０８に対向する第２の側面２２４とを含むことができる。一例では、枠２２５および補強部材２２７は、第１の側面２２１上にある。補強部材２２７は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。一例では、光検出器２１６および蒸気セル２１４は、第２の側面２２４に実装される。さらに、レーザー２１０からの光線が、波長板２１１を通り、次いで蒸気セル２１４を通って伝播し、光検出器２１６により検出することができるように、蒸気セル２１４は、光検出器２１６の頂部上に配置され、レーザー２１０および波長板２１１と一直線に並べることができる。一例では、光検出器２１６は、例えばフリップチップ実装を使用して、第２の側面２２４に半田結合することができる。複数の半田球２２６を第２の側面２２４に付着させることができる。複数の半田球２２６は、蒸気セル２１４を複数の半田球２２６に半田付けし、光検出器２１６の頂部上に配置することができるように、光検出器２１６の周りに配置され、光検出器２１６よりも高い、第２の側面２２４の上の高さに突き出すことができる。一例では、蒸気セル２１４は、光検出器２１６から少なくとも２００マイクロメートル離間して配置することができる。この間隙により、蒸気セル２１４と光検出器２１６との間から溶剤を流すことができる。一例では、複数の半田球２２６は、所望のサイズの半田球を形成するように調整されるジェット法を使用して形成することができる。一例では、半田球２２６は、それが台座２１２上に形成されると、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００のさらなる製造中に半田球２２６の構造を全体的に維持するように、高温度融点を有する半田から形成することができる。一例では、蒸気セル２１４は、ルビジウム原子を含むアルカリ蒸気セルとすることができる。
【００３２】
[0037]一例では、上部台座２１２は、下部台座２０８および中間部台座２２０に対する反転位置にある。すなわち、下部台座２０８および中間部台座２２０上の枠２１９は、上部台座２１２の枠２２５とは反対方向に突き出す。それに加えて、蒸気セル２１４は、上部台座２１２および中間部台座２２０のポリイミド層間に配置することができる。
【００３３】
[0038]図４は、例示的な上部台座２１２の上面図である。上述のように、上部台座２１２は、枠２２５および補強部材２２７がそれに取り付けられる薄膜を含むことができる。枠２２５および補強部材２２７は、薄膜上で互いに分離することができ、薄膜の複数の係留部４０２は、枠２２５と補強部材２２７との間に延びる。複数のスタッドバンプ４０４は、枠２２５を本体２０２に取り付けるのに枠２２５上にくることができる。構成要素（例えば蒸気セル２１４）は、補強部材２２７の領域内の薄膜上に実装することができる。配線は、補強部材上の構成要素をスタッドバンプ４０４に電気的に結合するように、係留部４０２を横断して延びることができる。
【００３４】
[0039]中間部台座２２０は、蓋部２０４に対向し、上部台座２１２に対向する第１の側面２２８と、基底面２０５に対向し、下部台座２０８に対向する第２の側面２３０とを含むことができる。中間部台座２２０は、その第１の側面２２８上でスペーサ２１８に実装することができる。
【００３５】
[0040]一例では、枠２２９および補強部材２３１は、第２の側面２３０上にある。補強部材２３１は、その質量を低減するのに複数の開口部を画定することができる。蒸気セル２１４は、中間部台座２２０の第１の側面２２８上に実装することもできる。波長板２１１は、中間部台座２２０の第２の側面２３０上に実装することができる。一例では、複数の傾斜機構部２３２は、中間部台座２２０の第２の側面２３０内に形成することができる。波長板２１１は、波長板２１１を中間部台座２２０に対してある角度に向けるように構成することができる、これらの傾斜機構部２３２に実装することができる。例えば、第１の機構部は、第２の機構部よりも低い高さを有することができ、波長板２１１の第１の端部は、第１の機構部に取り付けることができ、波長板２１１の第２の端部は、第２の機構部に取り付けることができる。波長板２１１をある角度に向けることにより、波長板２１１からのレーザー反射をレーザー２１０から遠ざけることができる。一例では、波長板２１１は、１／４波長板とすることができる。
【００３６】
[0041]図５は、例示的な中間部台座２２０の底面図である。上述のように、中間部台座２２０は、枠２２９および補強部材２３１がそれに取り付けられる薄膜を含むことができる。枠２２９および補強部材２３１は、薄膜上で互いに分離することができ、薄膜の複数の係留部５０２は、枠２２９と補強部材２３１との間に延びる。複数のスタッドバンプ５０４は、枠２２９を本体２０２に取り付けるのに枠２２９上にくることができる。構成要素（例えば蒸気セル２１４）は、補強部材２２３の領域内の薄膜上に実装することができる。それに加えて、他の構成要素（例えば波長板２１１）は、補強部材２３１上に実装することができる。
【００３７】
[0042]一例では、磁気コイル２３４は、それが蒸気セル２１４の周りに延びるように、スペーサ２１８の周り（例えば、その範囲内）に配置することができる。磁気コイルは、蒸気セル２１４にバイアス磁界をもたらすように構成することができる。一例では、磁気コイル２３４は、スペーサ２１８（例えば、その内部）に内蔵することができる。
【００３８】
[0043]一例では、第２の光検出器２３６は、波長板２１１からのレーザー２１０の反射を検出するように構成することができる。第２の光検出器２３６は、レーザー２１０の光電力出力を制御するのに使用することができる。具体的には、波長板２１１から反射される光の強度に基づき、レーザー２１０の電力出力は、それに応じて決定および制御することができる。第２の光検出器２３６は、下部台座２０８に実装することができる。具体的には、第２の光検出器２３６は、レーザー２１０に隣接して下部台座２０８の第２の側面２１５に実装することができる。
【００３９】
[0044]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００は、本体２０２の底部上に入力／出力（Ｉ／Ｏ）半田パッド２２２を含むことができる。したがって、ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の底部は、回路基板に取り付けることができる。一例では、Ｉ／Ｏ半田パッドと内部構成要素（例えば、レーザー２１０、波長板２１１、光検出器２１６、および蒸気セル２１４）との間の相互接続は、本体２０２を通して設定することができる。いくつかの例では、上部台座２１２上の構成要素（例えば光検出器２１６）および中間部台座２２０上の構成要素（例えば加熱器）の相互接続は、スペーサ２１８を通して設定することができる。したがって、スペーサ２１８は、その内側または外側部分上の電気配線を含むことができる。
【００４０】
[0045]一例では、ＣＳＡＣ物理パッケージ１００またはＣＳＡＣ物理パッケージ２００を作成するのに、台座、スペーサ、本体、および蓋部を互いに形成し、組み合わせることができる。台座をウエハレベルで作製し、組み立てることができる。例えば、台座は、その第１の側面上にポリイミド薄膜を有するシリコンウエハを含むことができる。ポリイミド部材を有する台座の側面は、台座の「前面」と呼ぶことができる。その際、台座の前面は、その中に穴を有する枠および補強部材を形成するようにエッチングすることができる。上述のように、ポリイミド薄膜を加え、台座をエッチングすることは、その上に複数のダイス状でない台座ダイを有するウエハ上で行うことができる。
【００４１】
[0046]構成要素は、エッチングされると、台座に取り付けることができる。ＣＳＡＣ物理パッケージ１００の下部台座１０８では、エッチングされたウエハは、加熱器、レーザー１１０、および波長板１１１をそれに取り付けることができる。レーザー１１０および加熱器は、例えば、下部台座１０８に実装されるフリップチップとすることができる。複数の半田球１１７は、上述のジェット法を使用して取り付けることができる。その際、波長板１１１は、半田、エポキシ樹脂、または他のダイアタッチ化合物を使用して半田球１１７に取り付けることができる。上部台座１１２では、エッチングされたウエハは、半田球１２６と共に、光検出器１１６、次いで蒸気セル１１４をそれに取り付けることができる。光検出器１１６は、フリップチップ実装することができ、蒸気セル１１４は、半田、エポキシ樹脂、または他のダイアタッチ化合物を使用して取り付けることができる。一例では、光検出器１１６は、ワイヤ結合部により上部台座１１２に電気的に結合することができる。
【００４２】
[0047]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の下部台座２０８では、エッチングされたウエハは、レーザー２１０および第２の光検出器２３６をそれに取り付けることができる。レーザー２１０および第２の光検出器２３６は、例えば、下部台座２０８に実装されるフリップチップとすることができる。中間部台座２２０では、複数の機構部２３２は、標準的な半導体プロセスを使用して、その中に形成することができる。次いで、波長板２１１は、例えばエポキシ樹脂を使用して、台座２２０（例えば、複数の機構部２３２）に取り付けることができる。上部台座２１２では、エッチングされたウエハは、半田球２２６と共に、光検出器２１６、次いで蒸気セル２１４をそれに取り付けることができる。光検出器２１６は、フリップチップ実装することができ、蒸気セル２１４は、半田、エポキシ樹脂、または他のダイアタッチ化合物を使用して取り付けることができる。一例では、光検出器２１６は、ワイヤ結合部により上部台座２１２に電気的に結合することができる。
【００４３】
[0048]ウエハの分割前に、これらの構成要素を取り付けることができる。次いで、個々の台座を形成するのに、ウエハを分割することができる。一例では、ウエハは、乾式ダイシング処理を使用して分割することができる。次いで、台座は、その電気的および機械的結合用に半田球を付着させることができる。一例では、台座が形成された後に、台座を試験し、動作機能試験を行うことができる。
【００４４】
[0049]ＣＳＡＣ物理パッケージ１００の下部台座１０８は、無溶剤ダイアタッチ（例えば金（Ａｕ）スタッドバンプ）を使用して本体１０２の基底面１０５（例えば、底部、床）に取り付けることができる。下部台座１０８のワイヤ結合部は、例えば下部階段部１０９で、本体１０２上の適当なパッドに取り付けることができる。上部台座１１２は、半田、金（Ａｕ）スタッドバンプ、または他の無溶剤ダイアタッチ化合物を使用して、スペーサ１１８または直接本体１０２に取り付けることができる。
【００４５】
[0050]ＳＭＴ電子要素１２０は、スペーサ１１８に取り付けることができる。スペーサ１１８は、一括ダイ／構成要素アタッチの適したアレイ形態で作成され、分離するように分割することができる。スペーサ１１８は分割され、上部台座１１２は取り付けられ、この組合せは、無溶剤ダイアタッチ（例えば金（Ａｕ）スタッドバンプ）を使用して、本体１０２内の上部階段部１０９に取り付けることができる。一例では、このダイアタッチは、機械的貫通および電気的な貫通のどちらももたらすことができる。別の例では、このダイアタッチは、電気的貫通のない機械的ダイアタッチをもたらすことができ、電気的アタッチは、ワイヤ結合により行うことができる。
【００４６】
[0051]ＣＳＡＣ物理パッケージ２００の下部台座２０８は、無溶剤ダイアタッチ（例えば金（Ａｕ）スタッドバンプ）を使用して本体２０２の基底面２０５（例えば、底部、床）に取り付けることができる。下部台座２０８のワイヤ結合部は、例えば下部階段部２０９で、本体２０２上の適当なパッドに取り付けることができる。
【００４７】
[0052]スペーサ２１８は、一括ダイ／構成要素アタッチの適したアレイ形態で作成され、分離するように分割することができる。上部台座２１２および中間部台座２２０は、分割されると、スペーサ２１８の両端に取り付けることができる。蒸気セル２１４は、上部台座２１２と中間部台座２２０との間のスペーサ２１８により形成される開口部内に配置することができる。蒸気セル２１４は、まだ取り付けられていない場合、中間部台座２２０および／または上部台座２１２に取り付けることができる。上部台座２１２および中間部台座２２０は、半田、金（Ａｕ）スタッドバンプ、または他の無溶剤ダイアタッチ化合物を使用して、スペーサ２１８に取り付けることができる。その際、スペーサ２１８、上部台座２１２、中間部台座２２０、および蒸気セル２１４の組合構造体は、本体２０２の階段部２０９（例えば上部階段部）に実装することができる。スペーサ２１８は、半田、金（Ａｕ）スタッドバンプ、または他の無溶剤ダイアタッチ化合物を使用して、階段部２０９に取り付けることができる。一例では、このダイアタッチは、機械的貫通および電気的貫通のどちらももたらすことができる。別の例では、このダイアタッチは、電気的貫通のない機械的ダイアタッチをもたらすことができ、電気的アタッチは、ワイヤ結合により行うことができる。
【００４８】
[0053]蓋部２０４は、吸着体用に適当な材料（例えばチタンなど）でコーティングすることができる。一例では、蓋部２０４は、吸着体用の材料をスパッタ蒸着させることにより、コーティングすることができる。吸着体を真空中で活性化させた後、蓋部２０４は、半田で本体２０２に封止することができる。
【００４９】
[0054]実施例１は、空洞部を画定する本体と、空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第１の台座と、第１の台座の第１の表面上に実装されるレーザーと、空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第２の台座であって、第２の台座の第１の表面が第１の台座の第１の表面に対向するように配置される第２の台座と、第２の台座の第１の表面上に実装される第１の光検出器と、第２の台座の第１の表面上に実装される蒸気セルと、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、第１の光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される、波長板と、空洞部を覆う蓋部とを備える、チップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５０】
[0055]実施例２は、第１の台座が空洞部の基底面に取り付けられる、実施例１に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0056]実施例３は、波長板がレーザーの頂部上に配置され、かつ第１の台座の第１の表面上に実装され、レーザーが半田結合により第１の表面に取り付けられ、波長板が複数の高温半田球を使用して第１の表面に取り付けられ、波長板が第１の表面に対してある角度にくるように、複数の高温半田球がレーザーの周りに配置され、構成される、実施例１または２に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５１】
[0057]実施例４は、蒸気セルが第２の台座の第１の表面上の第１の光検出器の頂部上に配置される、実施例１〜３のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５２】
[0058]実施例５は、第１の光検出器が第２の台座の第１の表面に取り付けられ、蒸気セルが複数の高温半田球を使用して第１の表面に取り付けられ、複数の高温半田球が、第１の光検出器の周りに配置され、かつ第１の光検出器よりも高い高さを有する、実施例４に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５３】
[0059]実施例６は、空洞部が階段面を含み、物理パッケージが階段面に取り付けられる１つまたは複数のスペーサを備え、１つまたは複数のスペーサが空洞部の両側面に取り付けられ、第２の台座が１つまたは複数のスペーサに取り付けられ、かつ空洞部にわたって広がる、実施例１〜５のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５４】
[0060]実施例７は、１つまたは複数のスペーサが全体的に環形状を有する、実施例６に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0061]実施例８は、１つまたは複数のスペーサが、本体の熱膨張係数と第２の台座の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する、実施例６または７に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５５】
[0062]実施例９は、本体および蓋部が、第１のセラミックから構成され、１つまたは複数のスペーサが、第２のセラミックから構成される、実施例８に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５６】
[0063]実施例１０は、１つまたは複数のスペーサの周りに磁気コイルを備える、実施例６〜９のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0064]実施例１１は、１つまたは複数のスペーサが、蓋部に対向する第１の表面および空洞部の基底面に対向する第２の表面を含み、第２の台座が、１つまたは複数のスペーサの第１の表面に実装され、第１の表面が、空洞部の階段面に実装され、第３の台座が、１つまたは複数のスペーサの第２の表面に実装され、蒸気セルが、第３の台座に取り付けられる、実施例６〜１０のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５７】
[0065]実施例１２は、波長板が第３の台座に実装される、実施例１１に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0066]実施例１３は、第３の台座が、第２の台座に対向する第１の表面および第１の台座に対向する第２の表面を含み、蒸気セルが、第３の台座の第１の表面に実装され、波長板が、第３の台座の第２の表面に実装される、実施例１２に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５８】
[0067]実施例１４は、複数の機構部が、第３の台座の第２の表面に対してある角度で波長板を支持するように構成される、実施例１３に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００５９】
[0068]実施例１５は、レーザーに隣接して第１の台座の第１の表面上に実装される第２の光検出器を備え、第２の光検出器が、波長板からのレーザー反射を検知するように構成される、実施例１４に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６０】
[0069]実施例１６は、蓋部の内部表面上に吸着体フィルムを含む、実施例１〜１５のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0070]実施例１７は、チップスケール原子時計物理パッケージを形成する方法を含み、方法は、少なくとも１つの階段部を画定する空洞部を、画定する本体を形成するステップと、第１の台座を形成するステップと、第１の台座の第１の表面にレーザーを取り付けるステップと、空洞部内で本体に第１の台座を取り付けるステップと、第１の実装面および第２の実装面を有する支持構造体を形成するステップと、第２の台座を形成するステップと、第２の台座の第１の表面に光検出器を取り付けるステップと、第２の台座の第１の表面に蒸気セルを取り付けるステップと、支持構造体の第１の実装面に第２の台座を取り付けるステップと、第３の台座を形成するステップと、第３の台座の第１の表面に波長板を取り付けるステップと、支持構造体の第２の実装面に第３の台座を取り付け、蒸気セルに第３の台座を取り付けるステップと、空洞部の少なくとも１つの階段部に支持構造体を取り付けるステップと、蓋部に吸着体をコーティングするステップと、吸着体が空洞部内にくるように本体に蓋部を封止するステップとを含む。
【００６１】
[0071]実施例１８は、本体に第１の台座を取り付けるステップが、本体の基底面に第１の台座を取り付けるステップを含む、実施例１７に記載の方法を含む。
[0072]実施例１９は、第１の台座の第１の表面にレーザーを取り付けるステップが、第１の台座の第１の表面にレーザーを半田結合するステップを含み、第２の台座の第１の表面に光検出器を取り付けるステップが、第２の台座の第１の表面に光検出器を半田結合するステップを含み、方法が、第２の台座の第１の表面に、光検出器の周りに配置される第２の複数の高温半田球を付着させるステップを含み、第２の台座の第１の表面に蒸気セルを取り付けるステップが、第２の複数の高温半田球に蒸気セルを半田付けするステップを含み、支持構造体を形成するステップが、支持構造体の周りに磁気コイルを形成するステップを含む、実施例１７または１８に記載の方法を含む。
【００６２】
[0073]実施例２０は、空洞部を画定し、空洞部の側面内に第１の階段部を画定するセラミック本体と、セラミック本体に取り付けられ、空洞部を気密封止するセラミック蓋部と、空洞部の基底面に取り付けられる第１の台座と、第１の台座に実装されるレーザーと、第１の階段部に取り付けられ、蓋部に対向する第１の表面および基底面に対向する第２の表面を有するセラミック支持構造体と、支持構造体の第１の表面に取り付けられる第２の台座と、第２の台座の第１の表面に実装される光検出器と、第２の台座の第１の表面に実装され、光検出器の頂部上に配置される蒸気セルと、蒸気セルが、第２の台座と第３の台座との間およびセラミック支持構造体により形成される開口部内に配置されるように第３の台座に実装される、支持構造体の第２の表面に取り付けられる第３の台座と、レーザーからの光線が、波長板および蒸気セルを通って伝播し、光検出器により検出することができるように、レーザー、波長板、光検出器、および蒸気セルが配置される、第３の台座に実装される波長板とを備える、チップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６３】
[0074]実施例２１は、蒸気セルが、第２の台座の第１の表面上の第１の光検出器の頂部上に配置される、実施例２０に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0075]実施例２２は、第１の光検出器が、第２の台座の第１の表面に取り付けられ、第１の光検出器の周りに配置され、第１の光検出器よりも高い高さを有する複数の高温半田球を使用して、蒸気セルが、第１の表面に取り付けられる、実施例２１に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６４】
[0076]実施例２３は、セラミック支持構造体が、全体的に環形状を有する、実施例２０〜２２のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0077]実施例２４は、セラミック支持構造体が、本体の熱膨張係数と第２の台座の熱膨張係数との間にある熱膨張係数を有する、実施例２０〜２３のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６５】
[0078]実施例２５は、本体および蓋部が、第１のセラミックから構成され、セラミック支持構造体が、第２のセラミックから構成される、実施例２０〜２４のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６６】
[0079]実施例２６は、セラミック支持構造体の周りに磁気コイルを備える、実施例２０〜２５のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0080]実施例２７は、第３の台座が、第２の台座に対向する第１の表面および第１の台座に対向する第２の表面を含み、蒸気セルが、第３の台座の第１の表面に実装され、波長板が、第３の台座の第２の表面に実装される、実施例２０〜２６のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６７】
[0081]実施例２８は、複数の機構部が、第３の台座の第２の表面に対してある角度で波長板を支持するように構成される、実施例２７に記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６８】
[0082]実施例２９は、レーザーに隣接して第１の台座の第１の表面上に実装され、波長板からのレーザー反射を検知するように構成される第２の光検出器を備える、実施例２０〜２８のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
【００６９】
[0083]実施例３０は、蓋部の内部表面上に吸着体フィルムを備える、実施例２０〜２９のいずれか１つに記載のチップスケール原子時計物理パッケージを含む。
[0084]本明細書に特定の実施形態を例示し、説明してきたが、同じ目的を達成するのに計算されるどんな構成でも、示される特定の実施形態と置き換えることができることが、当業者には理解されよう。したがって、本発明が、特許請求の範囲およびその均等のものによってのみ限定されることを明白に表す。
【符号の説明】
【００７０】
１００ チップスケール原子時計物理パッケージ
１０１ 吸着体フィルム
１０２ セラミック本体
１０３ 空洞部
１０４ 蓋部
１０５ 基底面
１０６ 半田封止体
１０７ 内側面
１０８ 下部台座
１０９ 階段部
１１０ レーザー
１１１ 波長板
１１２ 上部台座
１１３ 下部台座の第１の側面
１１４ 蒸気セル
１１５ 下部台座の第２の側面
１１６ 光検出器
１１７ 半田球
１１８ スペーサ
１１９ 枠
１２０ 電子要素
１２１ 上部台座の第１の側面
１２２ 入力／出力半田パッド
１２３ 補強部材
１２４ 上部台座の第２の側面
１２５ 枠
１２６ 半田球
１２７ 補強部材
２００ チップスケール原子時計物理パッケージ
２０２ セラミック本体
２０３ 空洞部
２０４ 蓋部
２０５ 基底面
２０６ 半田封止体
２０７ 内側面
２０８ 下部台座
２０９ 階段部
２１０ レーザー
２１１ 波長板
２１２ 上部台座
２１３ 下部台座の第１の側面
２１４ 蒸気セル
２１５ 下部台座の第２の側面
２１６ 光検出器
２１８ スペーサ
２１９ 枠
２２０ 中間部台座
２２１ 上部台座の第１の側面
２２２ 入力／出力半田パッド
２２３ 補強部材
２２４ 上部台座の第２の側面
２２５ 枠
２２６ 半田球
２２７ 補強部材
２２８ 中間部台座の第１の側面
２２９ 枠
２３０ 中間部台座の第２の側面
２３１ 補強部材
２３２ 傾斜機構部
２３４ 磁気コイル
２３６ 第２の光検出器
３０２ 係留部
３０４ スタッドバンプ
４０２ 係留部
４０４ スタッドバンプ
５０２ 係留部
５０４ スタッドバンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部を画定する本体と、
前記空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第１の台座と、
前記第１の台座の前記第１の表面上に実装されるレーザーと、
前記空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第２の台座であって、前記第２の台座の前記第１の表面が前記第１の台座の前記第１の表面に対向するように配置される第２の台座と、
前記第２の台座の前記第１の表面上に実装される第１の光検出器と、
前記第２の台座の前記第１の表面上に実装される蒸気セルと、
前記レーザーからの光線が、波長板および前記蒸気セルを通って伝播し、前記第１の光検出器により検出することができるように、前記レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される、波長板と、
前記空洞部を覆う蓋部と
を備える、チップスケール原子時計物理パッケージ。
【請求項２】
チップスケール原子時計物理パッケージを形成する方法であって、
少なくとも１つの階段部を画定する空洞部を、画定する本体を形成するステップと、
第１の台座を形成するステップと、
前記第１の台座の第１の表面にレーザーを取り付けるステップと、
前記空洞部内で前記本体に前記第１の台座を取り付けるステップと、
第１の実装面および第２の実装面を有する支持構造体を形成するステップと、
第２の台座を形成するステップと、
前記第２の台座の第１の表面に光検出器を取り付けるステップと、
前記第２の台座の前記第１の表面に蒸気セルを取り付けるステップと、
前記支持構造体の第１の実装面に前記第２の台座を取り付けるステップと、
第３の台座を形成するステップと、
前記第３の台座の第１の表面に波長板を取り付けるステップと、
前記支持構造体の前記第２の実装面に前記第３の台座を取り付け、前記蒸気セルに前記第３の台座を取り付けるステップと、
前記空洞部の前記少なくとも１つの階段部に前記支持構造体を取り付けるステップと、
蓋部に吸着体をコーティングするステップと、
前記吸着体が前記空洞部内にくるように前記本体に前記蓋部を封止するステップと
を含む、方法。
【請求項３】
空洞部を画定し、前記空洞部の側面内に第１の階段部を画定するセラミック本体と、
前記セラミック本体に取り付けられ、前記空洞部を気密封止するセラミック蓋部と、
前記空洞部の基底面に取り付けられる第１の台座と、
前記第１の台座に実装されるレーザーと、
前記第１の階段部に取り付けられ、前記蓋部に対向する第１の表面および前記基底面に対向する第２の表面を有するセラミック支持構造体と、
前記支持構造体の前記第１の表面に取り付けられる第２の台座と、
前記第２の台座の第１の表面に実装される光検出器と、
前記第２の台座の前記第１の表面に実装され、前記光検出器の頂部上に配置される蒸気セルと、
前記蒸気セルが、前記第２の台座と第３の台座との間および前記セラミック支持構造体により形成される開口部内に配置されるように第３の台座に実装される、前記支持構造体の前記第２の表面に取り付けられる第３の台座と、
前記レーザーからの光線が、波長板および前記蒸気セルを通って伝播し、前記光検出器により検出することができるように、前記レーザー、波長板、光検出器、および蒸気セルが配置される、前記第３の台座に実装される波長板と
を備える、チップスケール原子時計物理パッケージ。
【請求項１】
空洞部を画定する本体と、
前記空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第１の台座と、
前記第１の台座の前記第１の表面上に実装されるレーザーと、
前記空洞部内に実装され、第１の表面および第２の表面を有する第２の台座であって、前記第２の台座の前記第１の表面が前記第１の台座の前記第１の表面に対向するように配置される第２の台座と、
前記第２の台座の前記第１の表面上に実装される第１の光検出器と、
前記第２の台座の前記第１の表面上に実装される蒸気セルと、
前記レーザーからの光線が、波長板および前記蒸気セルを通って伝播し、前記第１の光検出器により検出することができるように、前記レーザー、波長板、第１の光検出器、および蒸気セルが配置される、波長板と、
前記空洞部を覆う蓋部と
を備える、チップスケール原子時計物理パッケージ。
【請求項２】
チップスケール原子時計物理パッケージを形成する方法であって、
少なくとも１つの階段部を画定する空洞部を、画定する本体を形成するステップと、
第１の台座を形成するステップと、
前記第１の台座の第１の表面にレーザーを取り付けるステップと、
前記空洞部内で前記本体に前記第１の台座を取り付けるステップと、
第１の実装面および第２の実装面を有する支持構造体を形成するステップと、
第２の台座を形成するステップと、
前記第２の台座の第１の表面に光検出器を取り付けるステップと、
前記第２の台座の前記第１の表面に蒸気セルを取り付けるステップと、
前記支持構造体の第１の実装面に前記第２の台座を取り付けるステップと、
第３の台座を形成するステップと、
前記第３の台座の第１の表面に波長板を取り付けるステップと、
前記支持構造体の前記第２の実装面に前記第３の台座を取り付け、前記蒸気セルに前記第３の台座を取り付けるステップと、
前記空洞部の前記少なくとも１つの階段部に前記支持構造体を取り付けるステップと、
蓋部に吸着体をコーティングするステップと、
前記吸着体が前記空洞部内にくるように前記本体に前記蓋部を封止するステップと
を含む、方法。
【請求項３】
空洞部を画定し、前記空洞部の側面内に第１の階段部を画定するセラミック本体と、
前記セラミック本体に取り付けられ、前記空洞部を気密封止するセラミック蓋部と、
前記空洞部の基底面に取り付けられる第１の台座と、
前記第１の台座に実装されるレーザーと、
前記第１の階段部に取り付けられ、前記蓋部に対向する第１の表面および前記基底面に対向する第２の表面を有するセラミック支持構造体と、
前記支持構造体の前記第１の表面に取り付けられる第２の台座と、
前記第２の台座の第１の表面に実装される光検出器と、
前記第２の台座の前記第１の表面に実装され、前記光検出器の頂部上に配置される蒸気セルと、
前記蒸気セルが、前記第２の台座と第３の台座との間および前記セラミック支持構造体により形成される開口部内に配置されるように第３の台座に実装される、前記支持構造体の前記第２の表面に取り付けられる第３の台座と、
前記レーザーからの光線が、波長板および前記蒸気セルを通って伝播し、前記光検出器により検出することができるように、前記レーザー、波長板、光検出器、および蒸気セルが配置される、前記第３の台座に実装される波長板と
を備える、チップスケール原子時計物理パッケージ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３１３９（Ｐ２０１３−３１３９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−９０９７４（Ｐ２０１２−９０９７４）
【出願日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９０９７４（Ｐ２０１２−９０９７４）
【出願日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
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