[发明专利]蒸气室原子钟物理封装

说明书

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明通过由美国陆军给予的W15P7T-10-C-B025在政府支持下完成。政府在本发明中享有一定的权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年6月13提交的美国临时申请No.61/496,517的优先权的权益，其公开内容在此通过引用并入本文中。

背景技术

用于芯片级原子钟的物理封装可包括激光器、波片、蒸气室和光电探测器以及其它相关电子器件。这些元件可以被容纳在主体内，该主体可以被气密地密封以在主体内形成真空。

发明内容

在一个示例中，提供了芯片级原子钟(CSAC)物理封装。该CSAC物理封装包括限定腔的主体和安装在腔内的第一台架。激光器安装在第一台架的第一表面上。第二台架也安装在腔中。第二台架布置成使得第二台架的第一表面面向第一台架。第一光电探测器安装在第二台架的第一表面上。蒸气室安装在第二台架的第一表面上。还包括波片，其中，激光器、波片、第一光电探测器以及蒸气室布置成使得来自激光器的光束能够传播穿过波片和蒸气室并且被第一光电探测器探测到。还包括用于覆盖腔的盖。

附图说明

应当理解附图仅示出了示例性实施例，并因此不会被认为是对范围的限制，示例性实施例以及附加的特征和细节将通过使用附图来得到描述，附图中：

图1是蒸气室原子钟物理封装的示例的截面图。

图2是蒸气室原子钟物理封装的另一示例的截面图。

图3是图2的蒸气室原子钟物理封装的示例下台架的底视图。

图4是图2的蒸气室原子钟物理封装的示例上台架的顶视图。

图5是图2的蒸气室原子钟物理封装的示例中间台架的底视图。

根据惯例，所描述的各个特征并不按比例绘制，而是被绘制成强调与示例性实施例相关的特定特征。

具体实施方式

在以下细节描述中，附图标记被标注到附图中，附图形成本文的一部分，并且在附图中通过说明的方式示出了特定的说明性实施例。然而，应当理解的是可以采用其它实施例，并且可以进行逻辑方面的、机械方面的以及电气方面的变化。此外，在附图和说明书中提到的方法不被解释为对单独步骤所执行的顺序进行限制。因此，以下详细描述不被认为具有限制的含义。

图1是用于芯片级原子钟(CSAC)物理封装100的示例物理封装的截面图。CSAC物理封装100可包括限定腔103的陶瓷主体102，腔103用于容纳CSAC物理封装100的元件。包括位于腔103中的元件的陶瓷主体102可包括陶瓷无铅芯片载体(CLCC)封装。CSAC物理封装100还可以包括无磁性的(例如陶瓷)盖104，其被构造成装到陶瓷主体102的腔103上以形成包围腔103和其中的元件的闭合封装。在一个示例中，陶瓷盖104具有基本上平坦的形状。可采用软焊密封106将盖104密封于主体102。在一个示例中，盖104可以在真空中被密封于所述主体102。在一个示例中，在不使用焊剂的情况下实现了用于CSAC物理封装100(例如用于将盖104密封到主体102)的管芯附接(die attach)和密封操作，以使得密封的封装中能够形成低气压，这能够实现更低功率的操作。该物理封装可以实现盖104到主体102的批量真空密封。CSAC物理封装100还可以包括吸气膜101，吸气膜101涂覆陶瓷盖104的大部分内表面。

在一个示例中，陶瓷主体102的一侧(例如顶侧)开放，使得主体102限定腔103。盖104可覆盖主体102的开放侧从而封闭腔103。在一个示例中，当从开放侧(例如顶侧)看时，腔103具有大体呈五边形截面的形状。在另一示例中，当从开放侧(例如顶侧)看时，腔103具有大体圆形的截面。在任何情况下，腔103可包括基面105以及一个或多个内侧面107。一个或多个侧面107可具有限定于其中的一个或多个台阶109，其用来例如支撑位于主体102的腔中的结构。

CSAC物理封装100可包括一个或多个台架108、112，用于支撑诸如激光器110、波片111、蒸气室114以及光电探测器116的元件。在一个示例中，台架108、112可包括悬挂在框架中的隔膜。台架108、112还可以包括附接到隔膜的加强构件以为隔膜提供附加结构。为了制造尺寸可被用于CSAC物理封装100中的台架108、112，可以采用半导体制造工艺来制造台架108、112。因此，框架和加强构件可由硅构成，并且隔膜可由聚酰亚胺构成。聚酰亚胺能够使加强构件和台架108、112上的元件与框架和主体102热隔离。