本發(fā)明涉及電子器件、量子干涉裝置、原子振蕩器、心磁計(jì)、振蕩器、電子設(shè)備、移動(dòng)體和電子器件的制造方法。
背景技術(shù):
已知將功能部件收納到氣密密封的封裝內(nèi)的電子器件(例如,參照專利文獻(xiàn)1)。
例如,專利文獻(xiàn)1記載的蒸氣室原子鐘表物理封裝具有:陶瓷主體和與陶瓷主體接合的陶瓷蓋部,陶瓷主體和陶瓷蓋部劃分確定出收納激光器、波片、蒸氣室、加熱器和光檢測器等的空腔部。在這種封裝中,通常通過對空腔部進(jìn)行真空密封,實(shí)現(xiàn)例如加熱器的節(jié)電化等特性的提高。
但是,在專利文獻(xiàn)1記載的封裝中,存在以下問題:由于在密封時(shí)或密封后從配置于空腔部的部件等隨時(shí)間排出的不需要?dú)怏w而導(dǎo)致空腔部的真空度下降,其結(jié)果,無法充分實(shí)現(xiàn)特性的提高。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2013-3139號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠長期發(fā)揮優(yōu)異的特性的電子器件及其制造方法,并且,提供具有該電子器件的量子干涉裝置、原子振蕩器、心磁計(jì)、振蕩器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體。
本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的,能夠作為下述的方式或應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。
[應(yīng)用例1]
本發(fā)明的電子器件的特征在于,所述電子器件具有:基底部;功能部件,其被配置在所述基底部上;蓋部,其與所述基底部一起構(gòu)成收納所述功能部件的內(nèi)部空間;吸氣材料,其在所述內(nèi)部空間中與所述基底部之間具有空隙地被配置在所述基底部 上。
根據(jù)這樣的電子器件,能夠利用吸氣材料吸附去除并減少收納功能部件的內(nèi)部空間的不需要?dú)怏w。尤其是,由于吸氣材料被配置成相對于基底部具有間隙,所以在通過加熱使吸氣材料活化時(shí),能夠減少其熱量對其他部分帶來的不良影響(例如密封部和功能部件的損傷)。因此,能夠?qū)?nèi)部空間的真空度長期維持得較高,從而使電子器件的特性優(yōu)異。
另外,在本說明書中,“被配置在基底部上”不僅包含直接安裝到基底部的表面的情況,還包含經(jīng)由其他部件安裝到基底部的表面的情況。
[應(yīng)用例2]
在本發(fā)明的電子器件中,優(yōu)選的是,所述電子器件具有發(fā)熱部,該發(fā)熱部在所述內(nèi)部空間中與所述基底部之間具有空隙地被配置在所述基底部上,能夠加熱所述吸氣材料。
由此,能夠使用發(fā)熱部對吸氣材料進(jìn)行加熱。此外,由于發(fā)熱部被配置成相對于基底部具有間隙,所以能夠減少發(fā)熱部的熱量對其他部分帶來的不良影響(例如密封部和功能部件的損傷)。
[應(yīng)用例3]
在本發(fā)明的電子器件中,優(yōu)選的是,所述吸氣材料和所述發(fā)熱部被層疊。
由此,能夠?qū)崿F(xiàn)一種小型且能夠容易地形成于基底部上的吸氣材料和發(fā)熱部。
[應(yīng)用例4]
在本發(fā)明的電子器件中,優(yōu)選的是,所述吸氣材料有2層,所述發(fā)熱部處于所述2層吸氣材料之間。
由此,能夠減小包含吸氣材料和發(fā)熱部的構(gòu)造體的設(shè)置空間,同時(shí)增大吸氣材料的表面積。
[應(yīng)用例5]
在本發(fā)明的電子器件中,優(yōu)選的是,所述電子器件具有導(dǎo)電性端子,該導(dǎo)電性端子將所述發(fā)熱部和所述基底部連接。
由此,能夠經(jīng)由導(dǎo)電性端子向發(fā)熱部供給電力而使發(fā)熱部發(fā)熱。
[應(yīng)用例6]
在本發(fā)明的電子器件中,優(yōu)選的是,所述導(dǎo)電性端子包含銅。
銅是導(dǎo)電性優(yōu)異并且在金屬之中比較柔軟的金屬。因此,通過使用銅構(gòu)成導(dǎo)電性端子,能夠經(jīng)由導(dǎo)電性端子向發(fā)熱部高效供給電力,并且,即使發(fā)熱部伴隨發(fā)熱發(fā)生了熱膨脹,也能夠利用導(dǎo)電性端子來緩解發(fā)熱部和基底部之間的應(yīng)力。
[應(yīng)用例7]
在本發(fā)明的電子器件中,優(yōu)選的是,所述基底部或者所述蓋部具有貫穿所述內(nèi)部空間的內(nèi)外的孔,所述孔被密封件塞住。
由此,在吸氣材料的活化以前,能夠提高內(nèi)部空間的真空度,減少內(nèi)部空間的不需要?dú)怏w。因此,能夠減小吸氣材料的體積,伴隨于此,能夠?qū)崿F(xiàn)電子器件的小型化。
[應(yīng)用例8]
在本發(fā)明的電子器件中,優(yōu)選的是,所述電子器件具有溫度調(diào)節(jié)單元,該溫度調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)所述功能部件的溫度。
由此,能夠?qū)⒐δ懿考S持到期望的溫度,從而使電子器件的特性優(yōu)異。
[應(yīng)用例9]
本發(fā)明的量子干涉裝置的特征在于,所述量子干涉裝置具有本發(fā)明的電子器件。
根據(jù)這樣的量子干涉裝置,能夠?qū)?nèi)部空間的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
[應(yīng)用例10]
在本發(fā)明的量子干涉裝置中,優(yōu)選的是,所述功能部件包含原子室單元,該原子室單元具有:原子室,其收納金屬原子;光源部,其射出使所述金屬原子進(jìn)行共振的光;以及受光部,其檢測通過所述原子室后的所述光。
由此,能夠高精度地進(jìn)行原子室和光源部等的溫度控制,并能夠使量子干涉裝置的特性優(yōu)異。
[應(yīng)用例11]
在本發(fā)明的量子干涉裝置中,優(yōu)選的是,所述量子干涉裝置具有被配置在所述原子室單元和所述基底部之間的支撐部。
由此,能夠減少原子室單元和外部之間的熱傳遞,高精度地進(jìn)行原子室和光源部等的溫度控制。此外,在通過加熱使吸氣材料活化時(shí),能夠減少原子室單元和吸氣材料之間的熱傳遞,從而減少該熱量對原子室單元造成的不良影響。
[應(yīng)用例12]
在本發(fā)明的量子干涉裝置中,優(yōu)選的是,所述量子干涉裝置具有發(fā)熱部,該發(fā)熱部在所述內(nèi)部空間中與所述基底部之間具有空隙地被配置在所述基底部上,能夠加熱所述吸氣材料,所述基底部和所述發(fā)熱部之間的距離小于所述基底部和所述原子室之間的距離。
由此,能夠減少從發(fā)熱部向原子室單元的熱傳遞。
[應(yīng)用例13]
本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于,所述原子振蕩器具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
根據(jù)這樣的原子振蕩器,能夠?qū)?nèi)部空間的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
[應(yīng)用例14]
本發(fā)明的心磁計(jì)的特征在于,所述心磁計(jì)具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
根據(jù)這樣的心磁計(jì),能夠?qū)?nèi)部空間的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
[應(yīng)用例15]
本發(fā)明的振蕩器的特征在于,所述振蕩器具有本發(fā)明的電子器件,所述功能部件是石英振子。
根據(jù)這樣的石英振蕩器,能夠?qū)?nèi)部空間的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
[應(yīng)用例16]
本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于,所述電子設(shè)備具有本發(fā)明的電子器件。
根據(jù)這樣的電子設(shè)備,由于電子器件長期具有優(yōu)異的特性,所以能夠發(fā)揮優(yōu)異的可靠性。
[應(yīng)用例17]
本發(fā)明的移動(dòng)體的特征在于,所述移動(dòng)體具有本發(fā)明的電子器件。
根據(jù)這樣的移動(dòng)體,由于電子器件長期具有優(yōu)異的特性,所以能夠發(fā)揮優(yōu)異的可靠性。
[應(yīng)用例18]
本發(fā)明的電子器件的制造方法的特征在于,包含以下工序:形成貫穿基底部和蓋部中的一個(gè)的孔,并且在將功能部件和吸氣材料配置在所述基底部上的狀態(tài)下,利用所述基底部和所述蓋部形成收納所述功能部件和所述吸氣材料的內(nèi)部空間;利用密封 件塞住所述孔來對所述內(nèi)部空間進(jìn)行密封;以及通過在與所述基底部之間具有空隙地配置所述吸氣材料的狀態(tài)下加熱所述吸氣材料,使所述吸氣材料活化。
根據(jù)這樣的電子器件的制造方法,能夠利用吸氣材料吸附去除并減少收納功能部件的內(nèi)部空間的不需要?dú)怏w。尤其是,由于吸氣材料被配置成相對于基底部具有間隙,所以在通過加熱使吸氣材料活化時(shí),能夠減少其熱量對其他部分帶來的不良影響(例如密封部和功能部件的損傷)。因此,在所得到的電子器件中,能夠?qū)?nèi)部空間的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
附圖說明
圖1是示出本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子器件(原子振蕩器)的概略圖。
圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
圖3是示出來自光射出部的兩種光的頻率差與由光檢測部檢測的檢測強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖4是圖1所示的電子器件的概要結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖5是示出圖4所示的功能部件和吸氣材料(getter material)的配置的俯視圖。
圖6是用于說明圖5所示的吸氣材料、發(fā)熱部和導(dǎo)電性端子的圖,圖6的(a)是俯視圖,圖6的(b)是圖6的(a)中的A-A線剖視圖。
圖7的(a)和(b)是用于說明圖4所示的吸氣材料的使用方法(電子器件的制造方法)的圖。
圖8是用于說明圖4所示的吸氣材料的使用方法(電子器件的制造方法)的圖。
圖9是用于說明本發(fā)明第2實(shí)施方式的吸氣材料、發(fā)熱部和導(dǎo)電性端子的圖,圖9的(a)是俯視圖,圖9的(b)是圖9的(a)中的A-A線剖視圖。
圖10是示出本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子器件(石英振蕩器)的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖11的(a)和(b)是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的電子器件(心磁計(jì))的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖12是示出在利用了GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用本發(fā)明的振蕩器的情況下的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是示出具有本發(fā)明的振蕩器的移動(dòng)體(汽車)的結(jié)構(gòu)的立體圖。
標(biāo)號說明
1:原子振蕩器(電子器件);1A:石英振蕩器(電子器件);2:原子室單元;2A:單元;3:封裝;3A:封裝;4:支撐部件;4A:支撐部件;5:控制部;6:吸氣部件;6A:吸氣部件;7:石英振子;8:IC芯片;9:磁傳感器;10:心磁計(jì)(電子器件);11:激光光源;12:光纖;21:原子室;22:光射出部;24:光檢測部;25:加熱器;25A:加熱器;26:溫度傳感器;26A:溫度傳感器;27:線圈;28:基板;28A:基板;29:連接部件;30:粘接劑;31:基體;32:蓋體;32A:蓋體;33:密封件;34:端子;41:腳部;42:連結(jié)部;43:柱部;51:激勵(lì)光控制部;52:溫度控制部;53:磁場控制部;61:發(fā)熱部;62:吸氣材料;62A:吸氣材料;63:導(dǎo)電性端子;90:傳感器元件;91:封裝;92:偏振片;93a:反射鏡;93b:反射鏡;93c:反射鏡;93d:反射鏡;94a:反射鏡;94b:反射鏡;94c:反射鏡;94d:反射鏡;95:原子室;96:偏振光分離器;97:光檢測器;98:光檢測器;99:加熱器;100:定位系統(tǒng);121:光連接器;200:GPS衛(wèi)星;211:主體部;212:透光部;213:透光部;231:光學(xué)部件;232:光學(xué)部件;291:連接部件;292:連接部件;300:基站裝置;301:天線;302:接收裝置;303:天線;304:發(fā)送裝置;311:孔;400:GPS接收裝置;401:天線;402:衛(wèi)星接收部;403:天線;404:基站接收部;421:貫通孔;422:貫通孔;500:熱板;1500:移動(dòng)體;1501:車體;1502:車輪;a:第1方向;LL:激勵(lì)光;m:磁向量;S:內(nèi)部空間;S1:內(nèi)部空間;S2:內(nèi)部空間;S3:內(nèi)部空間。
具體實(shí)施方式
以下,根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式,對本發(fā)明的電子器件、量子干涉裝置、原子振蕩器、心磁計(jì)、振蕩器、電子設(shè)備、移動(dòng)體以及電子器件的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
1.電子器件
<第1實(shí)施方式(原子振蕩器)>
首先,對本發(fā)明的電子器件的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中,說明將本發(fā)明的電子器件應(yīng)用于使用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器(量子干涉裝置)的例子。
圖1是示出本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子器件(原子振蕩器)的概略圖。圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖,圖3是示出來自光射出部的兩種光的頻率差與由光檢 測部檢測的檢測強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
圖1所示的原子振蕩器1是利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器。
如圖1所示,該原子振蕩器1具有原子室21、光射出部22、光學(xué)部件231、232、光檢測部24、加熱器25(加熱部)、溫度傳感器26、線圈27以及控制原子振蕩器1的各部件的控制部5。
首先,簡單說明原子振蕩器1的原理。
如圖1所示,在原子振蕩器1中,光射出部22朝向原子室21射出激勵(lì)光LL,由光檢測部24對透過原子室21的激勵(lì)光LL進(jìn)行檢測。
在原子室21內(nèi),封入有氣態(tài)的堿金屬(金屬原子),如圖2所示,堿金屬具有三能級系統(tǒng)的能級,可得到能級不同的兩個(gè)基態(tài)(基態(tài)1、2)和激發(fā)態(tài)這3個(gè)狀態(tài)。這里,基態(tài)1能量是比基態(tài)2低的狀態(tài)。
從光射出部22射出的激勵(lì)光LL包含頻率不同的兩種共振光1、2,在對上述那樣的氣態(tài)的堿金屬照射這兩種共振光1、2時(shí),共振光1、2在堿金屬中的光吸收率(光透射率)根據(jù)共振光1的頻率ω1與共振光2的頻率ω2之差(ω1-ω2)而發(fā)生變化。
并且,在共振光1的頻率ω1與共振光2的頻率ω2之差(ω1-ω2)和相當(dāng)于基態(tài)1與基態(tài)2之間的能量差的頻率一致時(shí),從基態(tài)1、2向激發(fā)態(tài)的激勵(lì)分別停止。此時(shí),共振光1、2均不被堿金屬吸收而透過。將這樣的現(xiàn)象稱作CPT現(xiàn)象或者電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)。
例如,如果光射出部22將共振光1的頻率ω1固定而使共振光2的頻率ω2變化,則在共振光1的頻率ω1與共振光2的頻率ω2之差(ω1-ω2)和相當(dāng)于基態(tài)1與基態(tài)2之間的能量差的頻率ω0一致時(shí),光檢測部24的檢測強(qiáng)度如圖3所示那樣,伴隨上述的EIT現(xiàn)象急劇上升。將這樣的陡峭信號檢測為EIT信號。該EIT信號具有由堿金屬的種類決定的固有值。因此,能夠通過使用這樣的EIT信號,構(gòu)成振蕩器。
以下,對本實(shí)施方式的原子振蕩器1的各部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
圖4是圖1所示的電子器件的概要結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖5是示出圖4所示的功能部件和吸氣材料的配置的俯視圖。圖6是用于說明圖5所示的吸氣材料、發(fā)熱部和導(dǎo)電性端子的圖,圖6的(a)是俯視圖,圖6的(b)是圖6的(a)中的A-A線剖視圖。另外,為了便于說明,以下將圖4中的上側(cè)稱作“上”,將下側(cè)稱作“下”。
如圖4所示,原子振蕩器1(電子器件)具有:產(chǎn)生上述那樣的量子干涉效應(yīng)的 原子室單元2(功能部件);收納原子室單元2的封裝3;支撐部件4(支撐部),其被收納在封裝3內(nèi),相對于封裝3支撐原子室單元2;以及被收納在封裝3內(nèi)的吸氣部件6。另外,雖然未圖示,但在封裝3內(nèi)或者封裝3外,以圍繞原子室單元2的方式配置有線圈27。此外,在封裝3的外側(cè)也可以根據(jù)需要設(shè)置有磁屏蔽罩。
此外,原子室單元2包含原子室21、光射出部22(光源部)、光學(xué)部件231和232、光檢測部24(受光部)、加熱器25(溫度調(diào)節(jié)單元)、溫度傳感器26、基板28、連接部件29,并將這些部件單元化。具體而言,在基板28的上表面搭載有光射出部22、加熱器25、溫度傳感器26和連接部件29,原子室21和光學(xué)部件231、232被連接部件29保持,并且光檢測部24經(jīng)由粘接劑30被接合到連接部件29。
以下,對原子振蕩器1的各部件進(jìn)行說明。
[原子室]
在原子室21內(nèi)封入有氣態(tài)的銣、銫、鈉等堿金屬。此外,在原子室21內(nèi),也可以根據(jù)需要,與堿金屬氣體一并封入有氬、氖等稀有氣體、氮?dú)獾榷栊詺怏w作為緩沖氣體。
如圖4所示,原子室21具備:具有柱狀的貫通孔的主體部211;以及封閉該貫通孔的兩側(cè)的開口的一對透光部212、213。由此,形成了封入有上述那樣的堿金屬的內(nèi)部空間S。
這里,原子室21的各透光部212、213對來自光射出部22的激勵(lì)光LL(共振光)具有透過性。而且,一個(gè)透光部212是使入射到原子室21內(nèi)的激勵(lì)光透過的“入射側(cè)透光部”,另一個(gè)透光部213是使從原子室21內(nèi)射出的激勵(lì)光透過的“射出側(cè)透光部”。
作為構(gòu)成該透光部212、213的材料,只要如上述那樣對激勵(lì)光具有透過性,則不特別限定,例如可舉出玻璃材料、石英等。
此外,構(gòu)成原子室21的主體部211的材料沒有特別限定,可以是硅材料、陶瓷材料、金屬材料、樹脂材料等,也可以與透光部212、213同樣地是玻璃材料、石英等。
并且,將各透光部212、213與主體部211氣密地接合。由此,能夠使原子室21的內(nèi)部空間S成為氣密空間。
作為原子室21的主體部211與透光部212、213的接合方法,根據(jù)它們的構(gòu)成材 料來決定,沒有特別限定,例如能夠使用利用粘接劑的接合方法、直接接合法、陽極接合法等。
[光射出部]
光射出部22具有射出對原子室21中的堿金屬原子進(jìn)行激勵(lì)的激勵(lì)光LL的功能。
更具體而言,光射出部22射出上述那樣的頻率不同的兩種光(共振光1以及共振光2)作為激勵(lì)光。共振光1的頻率ω1能夠?qū)⒃邮?1中的堿金屬從上述基態(tài)1激勵(lì)(共振)成激發(fā)態(tài)。此外,共振光2的頻率ω2能夠?qū)⒃邮?1中的堿金屬從上述基態(tài)2激勵(lì)(共振)成激發(fā)態(tài)。
作為該光射出部22,只要能夠射出上述那樣的激勵(lì)光,則沒有特別限定,例如,能夠使用垂直諧振器面發(fā)光激光器(VCSEL)等半導(dǎo)體激光器等。
[光學(xué)部件]
如圖4所示,多個(gè)光學(xué)部件231、232分別被設(shè)置于上述光射出部22與原子室21之間的激勵(lì)光的光路上。在本實(shí)施方式中,從光射出部22側(cè)到原子室21側(cè),依次配置有光學(xué)部件231、光學(xué)部件232。
光學(xué)部件231為λ/4波片。由此,能夠?qū)碜怨馍涑霾?2的激勵(lì)光LL從線偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光(右旋圓偏振光或者左旋圓偏振光)。
在原子室21內(nèi)的堿金屬原子由于線圈27的磁場而產(chǎn)生塞曼分裂的狀態(tài)下,如果向堿金屬原子照射線偏振光的激勵(lì)光,則由于激勵(lì)光與堿金屬原子的相互作用,堿金屬原子均勻地分散存在于塞曼分裂后的多個(gè)能級。其結(jié)果是,由于期望能級的堿金屬原子的數(shù)量與其它能級的堿金屬原子的數(shù)量相比,相對較少,因此顯現(xiàn)期望的EIT現(xiàn)象的原子數(shù)減少,期望的EIT信號的強(qiáng)度減小,結(jié)果導(dǎo)致原子振蕩器1的振蕩特性的下降。
與此相對,在原子室21內(nèi)的堿金屬原子由于線圈27的磁場而產(chǎn)生塞曼分裂的狀態(tài)下,如果向堿金屬原子照射圓偏振的激勵(lì)光,則由于激勵(lì)光與堿金屬原子的相互作用,能夠使堿金屬原子進(jìn)行塞曼分裂后的多個(gè)能級中的、期望的能級的堿金屬原子的數(shù)量相比其它能級的堿金屬原子的數(shù)量相對地變多。因此,顯現(xiàn)期望的EIT現(xiàn)象的原子數(shù)增加,期望的EIT信號的強(qiáng)度增大,其結(jié)果是,能夠提高原子振蕩器1的振蕩特性。
另外,線圈27可以是電磁線圈,也可以是亥姆霍茲(Helmholtz)線圈。此外, 線圈27產(chǎn)生的磁場可以是直流磁場或交流磁場中的任意一種磁場,也可以是疊加直流磁場和交流磁場而成的磁場。
光學(xué)部件232為減光濾光片(ND濾光片)。由此,能夠調(diào)整(減小)入射到原子室21的激勵(lì)光LL的強(qiáng)度。因此,即使在光射出部22的輸出較大的情況下,也能夠使入射到原子室21的激勵(lì)光成為期望的光量。在本實(shí)施方式中,利用光學(xué)部件232調(diào)整通過了上述光學(xué)部件231后的具有規(guī)定方向的偏振的激勵(lì)光LL的強(qiáng)度。
另外,在光射出部22與原子室21之間,除了波片和減光濾光片以外,還可以配置透鏡、偏振片等其它光學(xué)部件。此外,根據(jù)來自光射出部22的激勵(lì)光的強(qiáng)度,能夠省略光學(xué)部件232。
[光檢測部]
光檢測部24具有對透過原子室21內(nèi)的激勵(lì)光LL(共振光1、2)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測的功能。
作為該光檢測部24,只要能夠檢測上述那樣的激勵(lì)光LL,則沒有特別限定,例如,能夠使用太陽能電池、光電二極管等光檢測器(受光元件)。
[加熱器]
加熱器25具有因通電而發(fā)熱的發(fā)熱電阻體(加熱部)。該加熱器25是對原子室21的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的“溫度調(diào)節(jié)單元(溫度調(diào)節(jié)元件)”。由此,能夠?qū)⒆鳛楣δ懿考脑邮覇卧?維持到期望的溫度,使原子振蕩器1的特性優(yōu)異。
在本實(shí)施方式中,如上所述,加熱器25被設(shè)置在基板28上。并且,來自加熱器25的熱量經(jīng)由基板28和連接部件29被傳遞至原子室21。由此,原子室21(更具體而言,原子室21中的堿金屬)被加熱,能夠?qū)⒃邮?1中的堿金屬維持成期望濃度的氣態(tài)。此外,在本實(shí)施方式中,來自加熱器25的熱量還經(jīng)由基板28被傳遞至光射出部22。
該加熱器25與原子室21隔開。由此,能夠抑制因加熱器25中的通電產(chǎn)生的不需要磁場給原子室21內(nèi)的金屬原子帶來不良影響。
[溫度傳感器]
溫度傳感器26對加熱器25或者原子室21的溫度進(jìn)行檢測。進(jìn)而,根據(jù)該溫度傳感器26的檢測結(jié)果,控制上述加熱器25的發(fā)熱量。由此,能夠?qū)⒃邮?1內(nèi)的堿金屬原子維持到期望的溫度。
在本實(shí)施方式中,如上所述,溫度傳感器26被設(shè)置在基板28上。因此,溫度傳感器26經(jīng)由基板28檢測加熱器25的溫度?;蛘?,溫度傳感器26經(jīng)由基板28和連接部件29,檢測原子室21的溫度。
另外,溫度傳感器26的設(shè)置位置沒有特別限定,例如可以在連接部件29上,可以在加熱器25上,也可以在原子室21的外表面上。
作為溫度傳感器26,沒有特別限定,能夠使用熱敏電阻、熱電偶等公知的各種溫度傳感器。
[連接部件]
連接部件29將加熱器25和原子室21的各透光部212、213熱連接。由此,能夠借助由連接部件29進(jìn)行的熱傳導(dǎo)將來自加熱器25的熱量傳遞至各透光部212、213,對各透光部212、213進(jìn)行加熱。此外,能夠使加熱器25和原子室21隔開。因此,能夠抑制因加熱器25中的通電產(chǎn)生的不需要磁場給原子室21內(nèi)的堿金屬原子帶來不良影響。此外,由于能夠減少加熱器25的數(shù)量,因此例如能夠減少用于加熱器25中的通電的布線數(shù)量,其結(jié)果,實(shí)現(xiàn)原子振蕩器1(量子干涉裝置)的小型化。
如圖4所示,連接部件29由夾著原子室21設(shè)置的一對連接部件291、292構(gòu)成。由此,能夠使得連接部件29相對于原子室21的設(shè)置容易,并且使熱量從連接部件29均勻地傳遞至原子室21的各透光部212、213。
一對連接部件291、292例如從原子室21的彼此相對的一對側(cè)面的兩側(cè)以夾著原子室21的方式嵌合。并且,透光部212、213與連接部件291、292接觸并被熱連接。此外,連接部件291、292分別形成為避開激勵(lì)光LL的通過區(qū)域。
另外,可以在連接部件291、292與透光部212之間、以及連接部件291、292與透光部213之間中的至少一方形成間隙,在該情況下,優(yōu)選在該間隙中填充具有熱傳導(dǎo)性的粘接劑。由此,能夠?qū)⑼腹獠?12、213和連接部件291、292熱連接。作為該粘接劑,例如可舉出金屬糊料、含有導(dǎo)熱性填充劑的樹脂類粘接劑或硅樹脂類粘接劑等。
此外,將連接部件291、292分別配置成在連接部件291、292與原子室21的主體部211之間形成間隙。由此,能夠抑制連接部件291、292與原子室21的主體部211之間的熱量的傳遞,從連接部件291、292向各透光部212、213高效地進(jìn)行熱量的傳遞。
作為這樣的連接部件29的構(gòu)成材料,只要是導(dǎo)熱系數(shù)比構(gòu)成原子室21的材料大的材料即可,優(yōu)選使用熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的材料、例如金屬材料。此外,與后述的封裝3同樣,為了不阻礙來自線圈27的磁場,作為連接部件29的構(gòu)成材料,優(yōu)選使用非磁性材料。
[基板]
基板28具有支撐上述光射出部22、加熱器25、溫度傳感器26和連接部件29等的功能。此外,基板28具有將來自加熱器25的熱量傳遞至連接部件29的功能。由此,即使加熱器25相對于連接部件29隔開,也能夠?qū)碜约訜崞?5的熱量傳遞至連接部件29。
這里,基板28將加熱器25和連接部件29熱連接。通過這樣將加熱器25和連接部件29搭載到基板28,能夠提高加熱器25的設(shè)置的自由度。
此外,通過將光射出部22搭載到基板28,能夠利用來自加熱器25的熱量對基板28上的光射出部22進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
此外,基板28具有與光射出部22、加熱器25、溫度傳感器26電連接的布線(未圖示)。
作為這樣的基板28的構(gòu)成材料,雖然沒有特別限定,但是例如可舉出陶瓷材料、金屬材料等,能夠單獨(dú)使用這些材料中的1種或組合使用兩種以上的材料。另外,在由金屬材料構(gòu)成基板28的表面的情況下,還能夠提高基板28的表面的熱反射率,抑制來自基板28的熱輻射。此外,在由金屬材料構(gòu)成基板28的情況下,出于防止基板28具有的布線的短路等目的,可以根據(jù)需要,在基板28的表面設(shè)置例如由樹脂材料、金屬氧化物、金屬氮化物等構(gòu)成的絕緣層。
此外,與后述的封裝3同樣,為了不阻礙來自線圈27的磁場,作為基板28的構(gòu)成材料,優(yōu)選使用非磁性材料。
另外,基板28能夠根據(jù)連接部件29的形狀、加熱器25的設(shè)置位置等而省略。在該情況下,將加熱器25設(shè)置到與連接部件29接觸的位置即可。
(封裝)
如圖4所示,封裝3具有收納原子室單元2和支撐部件4的功能。另外,可以在封裝3內(nèi)收納除上述部件以外的部件。
如圖4所示,該封裝3具有板狀的基體31(基底部)和有底筒狀的蓋體32(蓋 部),蓋體32的開口由基體31封閉。由此,形成了收納原子室單元2和支撐部件4的內(nèi)部空間。這里,蓋體32與原子室單元2以及支撐部件4隔開。即,在蓋體32與原子室單元2以及支撐部件4之間設(shè)置有空間。由此,上述空間作為隔熱層發(fā)揮功能,能夠減少原子室單元2與封裝3的外部之間的熱干擾。
基體31經(jīng)由支撐部件4支撐原子室單元2。
此外,基體31例如是布線基板,在基體31的下表面設(shè)有多個(gè)端子34。雖然未圖示,但是該多個(gè)端子34經(jīng)由貫穿基體31的布線,與設(shè)置于基體31的上表面的包含后述的導(dǎo)電性端子63的多個(gè)端子電連接。并且,在基體31上,分別經(jīng)由未圖示的布線(例如撓性布線基板或接合線等)電連接有上述光射出部22和基板28等。
此外,在基體31上形成有沿其厚度方向貫穿(貫穿內(nèi)部空間S1的內(nèi)外)的孔311(密封孔)。該孔311被例如由AuGe等金屬構(gòu)成的密封件33氣密地塞住。由此,和在后述的吸氣部件6的吸氣材料62的活化以前、與基體31和蓋體32的接合同時(shí)進(jìn)行密封的情況相比,能夠提高內(nèi)部空間S1的真空度,減少內(nèi)部空間S1的不需要?dú)怏w。因此,能夠減小吸氣材料62的體積,伴隨于此,能夠?qū)崿F(xiàn)原子振蕩器1的小型化。另外,這種密封孔也可以設(shè)置于蓋體32。
雖然作為該基體31的構(gòu)成材料,沒有特別限定,例如能夠使用樹脂材料、陶瓷材料等,優(yōu)選使用陶瓷材料。由此,能夠在實(shí)現(xiàn)構(gòu)成布線基板的基體31的同時(shí),使內(nèi)部空間S1的氣密性優(yōu)異。
在這樣的基體31上,接合有蓋體32。作為基體31與蓋體32的接合方法,沒有特別限定,例如能夠使用釬焊、縫焊、能量線焊接(激光焊接、電子線焊接等)等。另外,在基體31與蓋體32之間,可以夾設(shè)有用于對它們進(jìn)行接合的接合部件。
此外,優(yōu)選將基體31和蓋體32氣密地接合。即,封裝3內(nèi)優(yōu)選為氣密空間。由此,能夠使封裝3內(nèi)為減壓狀態(tài),其結(jié)果是,能夠提高原子振蕩器1的特性。
尤其是,封裝3內(nèi)優(yōu)選為減壓狀態(tài)(真空)。由此,能夠抑制經(jīng)由封裝3內(nèi)的空間的熱量的傳遞。因此,能夠抑制連接部件29與封裝3的外部之間的熱干涉。此外,能夠更有效地抑制原子室單元2與封裝3的外部之間的熱量的傳遞。此外,在使用上述加熱器25將原子室21的溫度維持到規(guī)定溫度時(shí),能夠減小加熱器25的功耗。
作為這種蓋體32的構(gòu)成材料,沒有特別限定,例如能夠使用樹脂材料、陶瓷材料、金屬材料等,但是優(yōu)選使用可伐合金、42合金、不銹鋼等金屬材料。由此,能 夠在實(shí)現(xiàn)具有磁屏蔽性的蓋體32的同時(shí),使內(nèi)部空間S1的氣密性優(yōu)異。此外,在將線圈27配置于封裝3的外部的情況下,能夠使用SUS304等非磁性材料作為蓋體32的構(gòu)成材料。由此,由于能夠減小內(nèi)部空間S1的容積,所以能夠使內(nèi)部空間S1的氣密性優(yōu)異,并且能夠減少加熱器25的功耗。
[支撐部件]
支撐部件4(支撐部)被收納在封裝3內(nèi),并具有相對于封裝3(更具體而言,構(gòu)成封裝3的一部分的基體31)支撐原子室單元2的功能。
此外,支撐部件4具有抑制原子室單元2與封裝3的外部之間的熱量傳遞的功能。由此,能夠抑制原子室單元2的各部件與外部之間的熱干擾。
如圖5所示,該支撐部件4具有:多個(gè)(在本實(shí)施方式中為4個(gè))腳部41(柱部)和多個(gè)(在本實(shí)施方式中為4個(gè))柱部43;以及分別將多個(gè)腳部41間和多個(gè)柱部43間彼此連結(jié)的連結(jié)部42。
該多個(gè)腳部41配置于俯視時(shí)原子室單元2的外側(cè)。
各腳部41呈四棱柱狀,在與基體31的內(nèi)側(cè)的面垂直的方向上延伸。另外,腳部41不限定于上述的形狀,例如可以呈筒狀,也可以是橫截面形狀呈圓形。
這樣的各腳部41的下端部利用例如粘接劑與封裝3的基體31接合。另一方面,多個(gè)腳部41的上端部(另一端部)之間經(jīng)由連結(jié)部42彼此連結(jié)。
連結(jié)部42整體呈板狀,在連結(jié)部42形成有沿其厚度方向貫穿的多個(gè)貫通孔421和多個(gè)貫通孔422。由此,能夠確保連結(jié)部42的剛性,并抑制連結(jié)部42中的熱量的傳遞。
多個(gè)貫通孔421配置成在俯視時(shí)具有位于腳部41和柱部43之間的部分。由此,能夠增大經(jīng)由連結(jié)部42的腳部41和柱部43之間的熱阻。
此外,多個(gè)貫通孔422設(shè)置于俯視時(shí)與原子室單元2重合的位置。由此,能夠進(jìn)一步增大整個(gè)連結(jié)部42的熱阻。
在本實(shí)施方式中,各貫通孔421、422的俯視形狀呈四邊形。此外,該俯視形狀不限于此,例如也可以是三角形、五邊形等其他多邊形、圓形、不規(guī)則形狀等。
多個(gè)柱部43豎立設(shè)置于連結(jié)部42的上表面?zhèn)?,通過連結(jié)部42將多個(gè)柱部43的下端部之間連結(jié)起來。
該多個(gè)柱部43配置于俯視時(shí)的原子室單元2的內(nèi)側(cè)。在本實(shí)施方式中,以與呈 正方形的原子室21的角部對應(yīng)的方式設(shè)有4個(gè)柱部43。柱部43的橫截面呈四邊形。另外,柱部43不限定于上述形狀,例如可以呈筒狀,也可以是橫截面形狀呈圓形。
在這樣的各柱部43的上端部(連結(jié)部42相反側(cè)的端部)接合(連接)有原子室單元2(更具體而言是基板28)。由此,通過支撐部件4支撐原子室單元2。
在這樣構(gòu)成的支撐部件4中,來自原子室單元2的熱量依次通過柱部43、連結(jié)部42、腳部41后被傳遞至基體31。由此,能夠增長經(jīng)由支撐部件4的、從原子室單元2向基體31的熱量的傳遞路徑。
此外,作為支撐部件4的構(gòu)成材料,只要是熱傳導(dǎo)性比較低、且可確保支撐部件4支撐原子室單元2的剛性的材料,則沒有特別限定,但是優(yōu)選使用例如樹脂材料、陶瓷材料等非金屬,更優(yōu)選使用樹脂材料。在主要由樹脂材料構(gòu)成支撐部件4的情況下,能夠增大支撐部件4的熱阻,并且即使支撐部件4的形狀復(fù)雜,也能夠使用例如注塑成型等公知的方法容易地制造支撐部件4。特別是在主要由樹脂材料構(gòu)成支撐部件4的情況下,能夠容易地形成由熱阻較大的發(fā)泡體構(gòu)成的支撐部件4。
此外,為了不阻礙來自線圈27的磁場,作為支撐部件4的構(gòu)成材料,優(yōu)選使用非磁性材料。
根據(jù)以上這樣的支撐部件4,由于配置于原子室單元2和基體31之間,所以能夠減少原子室單元2和外部之間的熱傳遞,高精度進(jìn)行原子室21和光射出部22等的溫度控制。此外,在通過加熱使后述的吸氣部件6的吸氣材料62活化時(shí),能夠減少原子室單元2和吸氣材料62之間的熱傳遞,從而減少該熱量對原子室單元2帶來的不良影響。
[控制部]
圖1所示的控制部5具有分別控制加熱器25、線圈27和光射出部22的功能。
這樣的控制部5具有:激勵(lì)光控制部51,其控制光射出部22的共振光1、2的頻率;溫度控制部52,其控制原子室21中的堿金屬的溫度;以及磁場控制部53,其控制施加到原子室21的磁場。
激勵(lì)光控制部51根據(jù)上述光檢測部24的檢測結(jié)果,控制從光射出部22射出的共振光1、2的頻率。更具體而言,激勵(lì)光控制部51以頻率差(ω1-ω2)成為上述堿金屬的固有頻率ω0的方式,控制從光射出部22射出的共振光1、2的頻率。此外,激勵(lì)光控制部51控制從光射出部22射出的共振光1、2的中心頻率。
這里,雖然未圖示,但激勵(lì)光控制部51具有壓控型石英振蕩器(振蕩電路),其根據(jù)光檢測部24的檢測結(jié)果,對該壓控型石英振蕩器的振蕩頻率進(jìn)行同步/調(diào)整,并將該壓控型石英振蕩器的輸出信號作為原子振蕩器1的輸出信號進(jìn)行輸出。
例如,雖然未圖示,但激勵(lì)光控制部51具有對來自該壓控型石英振蕩器的輸出信號進(jìn)行頻率倍增的倍增器,將通過該倍增器倍增后的信號(高頻信號)疊加到直流偏置電流,并作為驅(qū)動(dòng)信號輸入到光射出部22。由此,通過以在光檢測部24中能檢測到EIT信號的方式對壓控型石英振蕩器進(jìn)行控制,從壓控型石英振蕩器輸出期望的頻率的信號。例如,當(dāng)設(shè)來自原子振蕩器1的輸出信號的期望的頻率為f時(shí),該倍頻器的倍頻率為ω0/(2×f)。由此,在壓控型石英振蕩器的振蕩頻率為f時(shí),使用來自倍增器的信號對由半導(dǎo)體激光器等發(fā)光元件構(gòu)成的光射出部22進(jìn)行調(diào)制,能夠使其射出頻率差(ω1-ω2)為ω0的兩種光。
并且,溫度控制部52根據(jù)溫度傳感器26的檢測結(jié)果控制對加熱器25的通電。由此,能夠?qū)⒃邮?1維持到期望的溫度范圍內(nèi)。
此外,磁場控制部53以使線圈27產(chǎn)生的磁場恒定的方式,控制對線圈27的通電。
這樣的控制部5例如被設(shè)置于安裝在基板上的IC芯片中,該基板安裝有封裝3。另外,控制部5可以設(shè)置于封裝3內(nèi)(例如基體31上)。
[吸氣部件]
吸氣部件6在封裝3的內(nèi)部空間S1中被配置在基體31上。在本實(shí)施方式中,如圖5所示,吸氣部件6配置于在俯視時(shí)從原子室單元2遠(yuǎn)離的位置。該吸氣部件6具有吸附去除內(nèi)部空間S1的不需要?dú)怏w的功能。
如圖6所示,吸氣部件6由發(fā)熱部61、設(shè)置于發(fā)熱部61上的吸氣材料62、以及對吸氣材料62支撐發(fā)熱部61的一對導(dǎo)電性端子63構(gòu)成。
發(fā)熱部61由帶狀的發(fā)熱電阻體構(gòu)成,具有因通電而發(fā)熱的功能。該發(fā)熱部61能夠通過其發(fā)熱對吸氣材料62進(jìn)行加熱。作為構(gòu)成發(fā)熱部61的具體材料,沒有特別限定,但是可舉出例如氧化銦錫(ITO)、碳系材料、鈦酸鋇系陶瓷(BaTiO3)、Fe-Cr-Al(Fe-Cr-Al合金)、Ni-Cr(Ni-Cr合金)等。
此外,基體31和發(fā)熱部61之間的距離優(yōu)選小于基體31和原子室21之間的距離。由此,能夠減少從發(fā)熱部61向原子室單元2的熱傳遞。
在這樣的發(fā)熱部61的一個(gè)面(上表面)上呈層狀地設(shè)有吸氣材料62。該吸氣材料62具有吸附或者吸收內(nèi)部空間S1的不需要?dú)怏w(例如氮?dú)?、氧氣?的功能(吸附功能)。在本實(shí)施方式中,吸氣材料62是與發(fā)熱部61相同的寬度和長度,形成在發(fā)熱部61的一個(gè)面(導(dǎo)電性端子63相反側(cè)的面)的整個(gè)區(qū)域內(nèi)。由此,能夠盡可能地增大吸氣材料62的表面積,提高吸氣材料62的吸附功能。
作為該吸氣材料62,只要具有該功能,則沒有特別限定,例如可舉出包含鈦、鋇、鉭、鋯、鋁、釩、銦、鈣中的至少1個(gè)的合金或者Al-Zr-V-Fe系合金。
另一方面,發(fā)熱部61的另一個(gè)面(下表面)經(jīng)由一對導(dǎo)電性端子63被支撐于封裝3的基體31。由此,發(fā)熱部61在從基體31遠(yuǎn)離的狀態(tài)下被一對導(dǎo)電性端子63支撐。這里,一對導(dǎo)電性端子63與發(fā)熱部61的兩端部連接,相對于封裝3的基體31固定并支撐發(fā)熱部61的兩端部。由此,發(fā)熱部61和吸氣材料62與基體31之間形成有間隙(空隙)。這樣,發(fā)熱部61和吸氣材料62在內(nèi)部空間S1中與基體31之間具有間隙(例如0.1mm以上3mm以下的程度)地配置于基體31上。
作為各導(dǎo)電性端子63的構(gòu)成材料,只要具有導(dǎo)電性,則沒有特別限定,例如能夠使用ITO(氧化銦錫)、ZnO(氧化鋅)等透明電極材料、金(Au)、金合金、鉑(Pt)、鋁(Al)、鋁合金、銀(Ag)、銀合金、鉻(Cr)、鉻合金、銅(Cu)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鎢(W)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鈷(Co)、鋅(Zn)、鋯(Zr)等金屬材料、硅(Si)等半導(dǎo)體材料,但是優(yōu)選使用金屬材料(特別是銅)。銅是導(dǎo)電性優(yōu)異并且在金屬之中比較柔軟的金屬。因此,通過使用銅構(gòu)成導(dǎo)電性端子63,能夠經(jīng)由導(dǎo)電性端子63向發(fā)熱部61高效供給電力,并且,即使發(fā)熱部61伴隨發(fā)熱發(fā)生了熱膨脹,也能夠利用導(dǎo)電性端子63來緩和發(fā)熱部61和基體31之間的應(yīng)力。
根據(jù)以上所說明的吸氣部件6,能夠利用吸氣材料62吸附去除并減少收納原子室單元2的內(nèi)部空間S1的不需要?dú)怏w。尤其是,由于吸氣材料62被配置成相對于基體31具有間隙,所以在通過加熱使吸氣材料62活化時(shí),能夠減少其熱量對其他部分帶來的不良影響(例如基體31和蓋體32之間的密封部和原子室單元2的損傷等)。因此,能夠?qū)?nèi)部空間S1的真空度長期維持得較高,使原子振蕩器1的特性優(yōu)異。
在本實(shí)施方式中,由于收納在封裝內(nèi)的功能部件包含原子室單元2,所以能夠高精度進(jìn)行原子室21和光射出部22等的溫度控制,能夠使原子振蕩器1(量子干涉裝置)的特性優(yōu)異。
尤其是,能夠使用發(fā)熱部61對吸氣材料62進(jìn)行加熱。此外,由于發(fā)熱部61被配置成相對于基體31具有間隙(空隙),所以能夠減少發(fā)熱部61的熱量對其他部分帶來的不良影響(例如基體31和蓋體32之間的密封部和原子室單元2的損傷等)。
此外,吸氣材料62和發(fā)熱部61分別呈層狀,并層疊,所以能夠?qū)崿F(xiàn)小型且可容易地形成在基體31上的吸氣部件6(吸氣材料62和發(fā)熱部61)。
此外,一對導(dǎo)電性端子63將發(fā)熱部61和基體31連接,所以能夠經(jīng)由一對導(dǎo)電性端子63向發(fā)熱部61供給電力而使發(fā)熱部61發(fā)熱。因此,在將封裝3密封后,能夠容易地使吸氣材料62活化。
根據(jù)以上所說明的原子振蕩器1,能夠?qū)?nèi)部空間S1的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
(電子器件的制造方法)
以下,以制造上述原子振蕩器1的情況為例,對本發(fā)明的電子器件的制造方法進(jìn)行說明。
圖7和圖8是用于說明圖4所示的吸氣材料的使用方法(電子器件的制造方法)的圖。
原子振蕩器1的制造方法具有:[1]形成內(nèi)部空間S1的工序;[2]利用密封件33塞住孔311的工序;[3]使吸氣材料62活化的工序。以下,依次說明各工序。
[1]形成內(nèi)部空間S1的工序
首先,如圖7的(a)所示,在基體31上配置原子室單元2和吸氣部件6,將基體31和蓋體32接合,由基體31和蓋體32形成收納原子室單元2和吸氣部件6的內(nèi)部空間S1。這里,在基體31中形成有貫穿的孔311。
對于吸氣部件6的形成,能夠使用例如與公知的布線形成工藝同樣的方法來形成。
[2]利用密封件33塞住孔311的工序
接著,如圖7的(b)所示,利用密封件33塞住孔311來密封內(nèi)部空間S1。
更詳細(xì)說明的話,例如,將由AuGe等金屬構(gòu)成的錫球載置于孔311內(nèi),通過利用激光將該錫球熔融來形成密封件33。此時(shí),通過在真空下(減壓下)進(jìn)行密封件33的形成,獲得被真空密封的內(nèi)部空間S1。
此外,例如圖7的(b)所示,一邊通過熱板500對基體31和蓋體32進(jìn)行加熱 一邊進(jìn)行密封件33的形成。由此,能夠?qū)?11的內(nèi)壁面進(jìn)行加熱,提高密封件33相對于孔311的內(nèi)壁面的密接性,使密封特性優(yōu)異。另外,可以對孔311的內(nèi)壁面實(shí)施用于提高密封件33的密接性的金屬化加工等。
[3]使吸氣材料62活化的工序
接著,如圖8所示,經(jīng)由設(shè)于基體31的外表面的端子34和吸氣部件6的導(dǎo)電性端子,對吸氣部件6的發(fā)熱部61進(jìn)行通電。由此,通過使發(fā)熱部61發(fā)熱,對吸氣材料62進(jìn)行加熱使其活化。此時(shí),發(fā)熱部61和吸氣材料62配置成與基體31之間具有間隙。由此,能夠減少來自發(fā)熱部61和吸氣材料62的熱量對其他部分帶來的不良影響(例如密封部和功能部件的損傷)。
根據(jù)以上所說明的原子振蕩器1的制造方法,能夠利用吸氣材料62吸附去除并減少收納原子室單元2的內(nèi)部空間S1的不需要?dú)怏w。尤其是,由于發(fā)熱部61和吸氣材料62被配置成相對于基體31具有間隙,所以在通過加熱使吸氣材料62活化時(shí),能夠減少其熱量對其他部分帶來的不良影響(例如密封部和功能部件的損傷)。因此,在所得到的原子振蕩器1中,能夠?qū)?nèi)部空間S1的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
<第2實(shí)施方式>
接著,說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。
圖9是用于說明本發(fā)明第2實(shí)施方式的吸氣材料、發(fā)熱部以及導(dǎo)電性端子的圖,圖9的(a)是俯視圖,圖9的(b)是圖9的(a)中的A-A線剖視圖。
本實(shí)施方式除了吸氣部件的吸氣材料的配置不同以外,與上述第1實(shí)施方式相同。
另外,在以下的說明中,關(guān)于第2實(shí)施方式,以與上述實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說明,關(guān)于相同事項(xiàng)省略其說明。此外,在圖9中,對與上述實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同標(biāo)號。
如圖9所示,本實(shí)施方式的吸氣部件6A由發(fā)熱部61、設(shè)置于發(fā)熱部61上的一對吸氣材料62A、以及對每個(gè)吸氣材料62A支撐發(fā)熱部61的一對導(dǎo)電性端子63構(gòu)成。這里,具有2層吸氣材料62A,在2層吸氣材料62A之間具有發(fā)熱部61。由此,能夠減小作為包含吸氣材料62A和發(fā)熱部61的構(gòu)造體的吸氣部件6A的設(shè)置空間,并且增大吸氣材料62A的表面積,使吸氣部件6A的吸附功能優(yōu)異。
此外,在本實(shí)施方式中,吸氣材料62A的長度短于發(fā)熱部61的長度,吸氣材料62A配置于俯視時(shí)的一對導(dǎo)電性端子63之間。由此,能夠偏向發(fā)熱部61的溫度最高的部分側(cè)地配置吸氣材料62A,從而高效地進(jìn)行發(fā)熱部61對吸氣材料62A的加熱。
<第3實(shí)施方式(石英振蕩器)>
接著,說明本發(fā)明的第3實(shí)施方式。
圖10是示出本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子器件(石英振蕩器)的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
本實(shí)施方式除了將本發(fā)明的電子器件應(yīng)用于石英振蕩器以外,與上述第1實(shí)施方式相同。
另外,在以下的說明中,關(guān)于第3實(shí)施方式,以與上述實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說明,關(guān)于相同事項(xiàng)省略其說明。此外,在圖10中,對與上述實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同標(biāo)號。
如圖10所示,石英振蕩器1A(電子器件)具有:單元2A(功能部件),其在基板28A上搭載石英振子7、加熱器25A和溫度傳感器26A而成;封裝3A,其收納單元2A;支撐部件4A(支撐部),其被納在封裝3A內(nèi),相對于封裝3A支撐單元2A;以及吸氣部件6,其被收納在封裝3A內(nèi)。
封裝3A具有基體31(基底部)和有底筒狀的蓋體32A(蓋部),蓋體32A的開口由基體31封閉。由此,形成了收納單元2A、支撐部件4A和吸氣部件6的內(nèi)部空間S2。此外,在內(nèi)部空間S2中,在基體31上設(shè)有IC芯片8(功能部件)。IC芯片8具有:用于與石英振子7一起構(gòu)成振蕩電路的驅(qū)動(dòng)電路、和用于使用了加熱器25A和溫度傳感器26A的溫度控制的溫度控制電路等。
在單元2A中,基板28A例如是布線基板,在基板28A的上表面上搭載有加熱器25A和溫度傳感器26A,另一方面,在基板28A的下表面上搭載有石英振子7。在該單元2A中,根據(jù)溫度傳感器26A的檢測溫度來驅(qū)動(dòng)加熱器25A,將石英振子7的溫度保持到規(guī)定溫度。
作為石英振子7,沒有特別限定,例如能夠使用SC切或AT切的石英振子、SAW(Surface Acoustic Wave:表面聲波)諧振器等。
這樣的單元2A的基板28A經(jīng)由支撐部件4A被支撐于封裝3A的基體31。
根據(jù)以上所說明的石英振蕩器1A,由于吸氣材料62在內(nèi)部空間S2中被配置成 相對于基體31具有間隙,所以能夠長期較高地維持內(nèi)部空間S2的真空度,從而使特性優(yōu)異。
<第4實(shí)施方式(心磁計(jì))>
接著,說明本發(fā)明的第4實(shí)施方式。
圖11是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的電子器件(心磁計(jì))的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
本實(shí)施方式除了將本發(fā)明的電子器件應(yīng)用于心磁計(jì)以外,與上述第1實(shí)施方式相同。
另外,在以下的說明中,關(guān)于第4實(shí)施方式,以與上述實(shí)施方式的不同之處為中心進(jìn)行說明,關(guān)于相同事項(xiàng)省略其說明。此外,在圖11中,對與上述實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同標(biāo)號。
圖11所示的心磁計(jì)10具有磁傳感器9、和經(jīng)由光纖12與磁傳感器9連接的激光光源11。
激光光源11輸出例如與銫的吸收線對應(yīng)的波長的激勵(lì)光LL。激勵(lì)光LL的波長例如是相當(dāng)于D1線的894nm。此外,激光光源11是可調(diào)諧激光,從激光光源11輸出的激勵(lì)光LL是具有固定光量的連續(xù)光。
這樣的激光光源11經(jīng)由光纖12與磁傳感器9連接。并且,來自激光光源11的激勵(lì)光LL經(jīng)由光纖12被提供給磁傳感器9。在光纖12的磁傳感器9側(cè)的端部設(shè)有與磁傳感器9連接的光連接器121。
磁傳感器9是被稱作光泵磁力儀和光泵原子磁傳感器的傳感器。該磁傳感器9具有封裝91、配置于封裝91內(nèi)的偏振片92、反射鏡93a~93d、94a~94d、多個(gè)傳感器元件90、吸氣部件6、和設(shè)置于封裝91的外表面的多個(gè)加熱器99。
經(jīng)由光連接器121供給到磁傳感器9的、在+X軸方向上行進(jìn)的激勵(lì)光LL在偏振片92中通過。通過偏振片92后的激勵(lì)光LL成為線偏振光,沿著+X軸方向,依次通過作為半反射鏡的反射鏡93a、93b、93c,并入射到作為反射鏡的反射鏡93d。此時(shí),反射鏡93a、93b、93c分別朝向-Y軸方向反射激勵(lì)光LL的一部分。并且,反射鏡93d朝向-Y軸方向反射入射來的所有激勵(lì)光LL。
這樣,利用反射鏡93a、93b、93c、93d,將激勵(lì)光LL分支為4個(gè)光路。這里,以分支出的4個(gè)光路的激勵(lì)光LL的光強(qiáng)度彼此相同的方式,設(shè)定各反射鏡93a、93b、93c、93d的反射率。
由反射鏡93a、93b、93c、93d反射后的激勵(lì)光LL沿著-Y軸方向,依次通過作為半反射鏡的反射鏡94a、94b、94c,并入射到作為反射鏡的反射鏡94d。此時(shí),反射鏡94a、94b、94c分別朝向+Z軸方向反射激勵(lì)光LL的一部分。并且,反射鏡94d朝向+Z軸方向反射入射來的所有激勵(lì)光LL。
這樣,利用反射鏡94a、94b、94c、94d將1個(gè)光路的激勵(lì)光LL分支為4個(gè)光路。其結(jié)果,激勵(lì)光LL被分支為總計(jì)16個(gè)光路。這里,以分支出的4個(gè)光路的激勵(lì)光LL的光強(qiáng)度彼此相同的方式,設(shè)定各反射鏡94a、94b、94c、94d的反射率。
這樣被反射鏡93a、93b、93c、93d、94a、94b、94c、94d分支為16個(gè)光路的激勵(lì)光LL分別入射到獨(dú)立的傳感器元件90。所以,與分支出的16個(gè)激勵(lì)光LL對應(yīng)地設(shè)置16個(gè)傳感器元件90。
各傳感器元件90具有原子室95、偏振光分離器96和光檢測器97、98。
原子室95呈4行4列的矩陣狀地排列有16個(gè),并配置于上述各反射鏡94a、94b、94c、94d的+Z軸方向側(cè)的激勵(lì)光LL的各光路中。因此,由反射鏡94a、94b、94c、94d反射后的激勵(lì)光LL入射到原子室95。各原子室95與上述第1實(shí)施方式的原子室21同樣構(gòu)成。
在這樣的各原子室95的+Z軸方向側(cè)設(shè)置有偏振光分離器96,通過原子室95后的激勵(lì)光LL入射到偏振光分離器96。偏振光分離器96是將入射來的激勵(lì)光LL分離為彼此垂直的2個(gè)偏振光成分的元件。作為該偏振光分離器96,例如能夠使用渥拉斯頓棱鏡或偏振光束分離器。
在這樣的偏振光分離器96的+Z軸方向側(cè)設(shè)置有光檢測器97,在偏振光分離器96的-Y軸方向側(cè)設(shè)置有光檢測器98。通過偏振光分離器96后的激勵(lì)光LL(一個(gè)偏振光成分)入射到光檢測器97,由偏振光分離器96反射后的激勵(lì)光LL(另一個(gè)偏振光成分)入射到光檢測器98。光檢測器97、98分別輸出與入射來的激勵(lì)光LL的光量對應(yīng)的電流。該光檢測器97、98優(yōu)選分別由非磁性材料構(gòu)成。由此,能夠防止從光檢測器97、98產(chǎn)生磁場并對測量帶來影響。
封裝91收納偏振片92、反射鏡93a~93d、94a~94d、多個(gè)傳感器元件90和吸氣部件6。雖然未圖示,但該封裝91具有:基底部,其配置有偏振片92、反射鏡93a~93d、94a~94d、多個(gè)傳感器元件90和吸氣部件6;以及蓋部,其與基底部一起構(gòu)成(劃分形成)收納基底部上的部件的內(nèi)部空間S3。
此外,在封裝91的外表面的X軸方向的兩個(gè)面和Y軸方向的兩個(gè)面設(shè)有加熱器99。加熱器99優(yōu)選為不產(chǎn)生磁場的構(gòu)造,例如優(yōu)選使用使蒸氣或熱風(fēng)在流道中通過來進(jìn)行加熱的方式的加熱器。另外,作為原子室95的加熱方法,不限于使用加熱器99的方法,例如可以采用通過高頻電壓對原子室95進(jìn)行感應(yīng)加熱的方法。
如上所說明地構(gòu)成的心磁計(jì)10例如如下進(jìn)行使用。
在使用時(shí),以被檢體相對于磁傳感器9位于-Z軸方向側(cè)的方式配置磁傳感器。由此,被檢體發(fā)出的磁向量m從-Z軸方向側(cè)朝+Z軸方向側(cè)地通過磁傳感器9的原子室95。
這里,通過被照射線偏振光的激勵(lì)光LL,原子室95內(nèi)的銫氣體(銫原子)被激勵(lì)且磁矩的取向?qū)R。在該狀態(tài)下,在磁向量m通過原子室95后,銫原子的磁矩通過磁向量m的磁場而進(jìn)動(dòng)。將該進(jìn)動(dòng)稱作拉莫爾進(jìn)動(dòng)。拉莫爾進(jìn)動(dòng)的大小與磁向量m的強(qiáng)度具有正的相關(guān)。此外,拉莫爾進(jìn)動(dòng)使激勵(lì)光LL的偏振面旋轉(zhuǎn)。拉莫爾進(jìn)動(dòng)的大小和激勵(lì)光LL的偏振面的旋轉(zhuǎn)角的變化量具有正的相關(guān)。因此,磁向量m的強(qiáng)度和激勵(lì)光LL的偏振面的旋轉(zhuǎn)角的變化量具有正的相關(guān)。這種磁傳感器9被配置成,磁向量m在沿著Z軸方向的第1方向a的靈敏度較高,與第1方向a垂直的成分的靈敏度較低。
光檢測器97、98通過檢測垂直的2個(gè)成分的線偏振光的強(qiáng)度,檢測激勵(lì)光LL的偏振面的旋轉(zhuǎn)角。并且,磁傳感器9根據(jù)激勵(lì)光LL的偏振面的旋轉(zhuǎn)角的變化,檢測磁向量m的強(qiáng)度。
根據(jù)以上所說明的心磁計(jì)10,能夠?qū)?nèi)部空間的真空度長期維持得較高,從而使特性優(yōu)異。
另外,傳感器元件90的個(gè)數(shù)和配置不限于上述個(gè)數(shù)和配置,例如,可以為3行以下也可以為5行以上。傳感器元件90的個(gè)數(shù)越多,越能夠提高空間分辨率。
2.電子設(shè)備
以上所說明的本發(fā)明的振蕩器可組裝到各種電子設(shè)備中。這樣的具有本發(fā)明的振蕩器的電子設(shè)備具有優(yōu)異的可靠性。
以下,對具有本發(fā)明的振蕩器的電子設(shè)備的一例進(jìn)行說明。
圖12是示出在利用了GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用本發(fā)明的振蕩器的情況下的概略結(jié)構(gòu)的圖。
圖12所示的定位系統(tǒng)100由GPS衛(wèi)星200、基站裝置300和GPS接收裝置400構(gòu)成。
GPS衛(wèi)星200發(fā)送定位信息(GPS信號)。
基站裝置300具有:接收裝置302,其例如經(jīng)由設(shè)置于電子基準(zhǔn)點(diǎn)(GPS連續(xù)觀測站)的天線301,高精度地接收來自GPS衛(wèi)星200的定位信息;以及發(fā)送裝置304,其經(jīng)由天線303發(fā)送由該接收裝置302接收到的定位信息。
這里,接收裝置302是具有上述本發(fā)明的原子振蕩器1作為其基準(zhǔn)頻率振蕩源的電子裝置。這樣的接收裝置302具有優(yōu)異的可靠性。此外,由接收裝置302接收到的定位信息被發(fā)送裝置304實(shí)時(shí)地發(fā)送。
GPS接收裝置400具有:衛(wèi)星接收部402,其經(jīng)由天線401接收來自GPS衛(wèi)星200的定位信息;以及基站接收部404,其經(jīng)由天線403接收來自基站裝置300的定位信息。
3.移動(dòng)體
此外,上述那樣的本發(fā)明的振蕩器能夠組裝到各種移動(dòng)體。這樣的具有本發(fā)明的振蕩器的移動(dòng)體具有優(yōu)異的可靠性。
下面,對本發(fā)明的移動(dòng)體的一例進(jìn)行說明。
圖13是示出具有本發(fā)明的振蕩器的移動(dòng)體(汽車)的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖13所示的移動(dòng)體1500構(gòu)成為具有車體1501和4個(gè)車輪1502,通過設(shè)置于車體1501的未圖示的動(dòng)力源(發(fā)動(dòng)機(jī))使車輪1502旋轉(zhuǎn)。在這樣的移動(dòng)體1500中內(nèi)置有原子振蕩器1。并且,例如,未圖示的控制部根據(jù)來自原子振蕩器1的振蕩信號控制動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)。
另外,本發(fā)明的電子設(shè)備不限于上述電子設(shè)備,例如還能夠應(yīng)用于智能手機(jī)、平板終端、鐘表、移動(dòng)電話機(jī)、數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)、噴墨式排出裝置(例如噴墨打印機(jī))、個(gè)人計(jì)算機(jī)(移動(dòng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型個(gè)人計(jì)算機(jī))、電視、攝像機(jī)、錄像機(jī)、車載導(dǎo)航裝置、尋呼機(jī)、電子記事本(還包含帶通信功能的)、電子辭典、計(jì)算器、電子游戲設(shè)備、文字處理器、工作站、視頻電話、防盜用電視監(jiān)視器、電子雙筒望遠(yuǎn)鏡、POS終端、醫(yī)療設(shè)備(例如電子體溫計(jì)、血壓計(jì)、血糖計(jì)、心電圖計(jì)測裝置、超聲波診斷裝置、電子內(nèi)窺鏡)、魚群探測器、各種測量設(shè)備、計(jì)量儀器類(例如車輛、飛機(jī)、船舶的計(jì)量儀器類)、飛行模擬器、地面數(shù)字廣播、移動(dòng)電話基站等。
以上,根據(jù)圖示的實(shí)施方式對本發(fā)明的電子器件、量子干涉裝置、原子振蕩器、心磁計(jì)、振蕩器、電子設(shè)備、移動(dòng)體和電子器件的制造方法進(jìn)行了說明,但是本發(fā)明不限于此,例如能夠?qū)⑸鲜鰧?shí)施方式的各部件的結(jié)構(gòu)置換為發(fā)揮相同功能的任意結(jié)構(gòu),此外,還能夠附加任意結(jié)構(gòu)。
此外,上述實(shí)施方式的封裝內(nèi)的結(jié)構(gòu)為一例,不限于此,封裝內(nèi)的各部件的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)變更。
此外,在上述實(shí)施方式中,以將本發(fā)明的電子器件分別應(yīng)用于利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器、石英振蕩器、心磁計(jì)(磁傳感器)的情況為例子進(jìn)行了說明,但是只要是在進(jìn)行了氣密密封的封裝內(nèi)收納功能部件的電子器件,則不限定于此,例如,還能夠應(yīng)用于除了利用雙共振法的原子振蕩器、石英振蕩器以外的振蕩器等。