JP2017152553A - 電子部品収容容器および電子部品収容容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い剛性を備える金属キャップであっても、セラミック基板にろう接されたシームフレームにそり変形が生じても、気密封止を可能とするパッケージを提供することを目的とする。
【解決手段】基体と、蓋体と、を備え、前記基体と、前記蓋体と、が、シームリングを介して接合され、電子部品収容空間が形成される電子部品収容容器であって、前記基体に接合された前記シームリングの、前記蓋体との接合面が、曲率を有している電子部品収容容器。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子部品収容容器および電子部品収容容器の製造方法に関する。

従来、半導体素子、水晶振動片などのチップをパッケージ内に気密封止する方法として、シーム溶接によるベース基板とキャップとをシーム溶接によって接合する方法が知られている（特許文献１）。

特許文献１に開示されているように、シーム溶接とは、セラミック基板にろう接された金属製シームフレームに、金属製キャップ（蓋板）に被せ、金属製キャップの周縁を１対のローラー電極によって加圧しながら、ローラー電極間に電流を流して発生するジュール熱によって、シームフレームと金属製キャップとを溶接し、封止する。

特開平６−２２４３１５号公報

特許文献１に開示されたシーム接合法では、セラミック基板にシームフレームをろう接することによって、セラミック基板とシームフレーム、すなわちセラミックと金属と、の間の線膨張係数の差に応じて、ろう接後の温度下降にセラミック基板はシームフレームの収縮から、いわゆるそり変形が発生する。そりが発生することによって、シームフレームと金属キャップとの接合部は密着せず隙間が生じてしまう。

しかし、シーム溶接のローラー電極が金属キャップを押圧しながら電流を流し、溶接領域に沿って移動させることにより、金属キャップはシームフレームの変形に沿って矯正され、生じた隙間を閉じながら接合され、所望の気密性を得ることができた。このことは、換言すれば、ローラー電極の押圧力によって変形可能な金属キャップであることが、パッケージを形成するための条件であった。

例えば、パッケージに複数の素子を収容する場合、素子の収容領域をセラミック基板に加えて金属キャップにも設けるなど、金属キャップの形態にも多様性が求められ、高い剛性を備える金属キャップとなる場合もあった。金属キャップが高い剛性を備えることで、セラミック基板にろう接されたシームフレームの金属キャップとの接合面の変形（そり）に対して、ローラー電極の押圧では金属キャップのシームフレームとの接合部を矯正させることが困難となってきた。

そこで、高い剛性を備える金属キャップであっても、セラミック基板にろう接されたシームフレームにそり変形が生じても、気密封止を可能とするパッケージを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

〔適用例１〕本適用例の電子部品収容容器は、基体と、蓋体と、を備え、前記基体と、前記蓋体と、が、シームリングを介して接合され、電子部品が収容可能な電子部品収容空間が形成される電子部品収容容器であって、前記基体に接合された前記シームリングの、前記蓋体との接合面が、曲率を有していることを特徴とする。

本適用例の電子部品収容容器によれば、基体と、蓋体と、を、シームリングを介して接合させることによって電子部品収容空間が形成される。シームリングの蓋体との接合面にそりなどによる曲率が生じていても、蓋体のシームリングとの接合面に曲率を付与することで、シームリングと蓋体との接合部に隙間なく接合することができ、電子部品収容空間を気密に封止することができる電子部品収容容器を得ることができる。

〔適用例２〕上述の適用例において、前記基体はセラミックであり、前記蓋体は金属であることを特徴とする。

上述の適用例によれば、セラミックの基体と、シームリングと、が接合されることにより生じるシームリングの蓋体との接合面の変形（そり）に対して、蓋体が金属であることにより、変形に沿わせて蓋体のシームリングの接合面に曲率を付与させて接合させることができる。

〔適用例３〕上述の適用例において、前記蓋体は、一方の端部が開口し、他方の端部には底部を有する筒状の蓋本体と、前記開口の端部に延設され、前記シームリングに接続される接合面を備える鍔部と、を備えることを特徴とする。

上述の適用例によれば、蓋本体に電子部品の収容空間を構成することにより、電子部品収容容器の回路基板への搭載領域（投影面積）を小さくすることができ、回路の小型化を図ることができる。

〔適用例４〕上述の適用例において、前記電子部品が原子発振器であることを特徴とする。

上述の適用例によれば、小型で高い気密性を備える電子部品収容容器に原子発振器を収容することにより、安定した発振性能を備える原子発振機器を得ることができる。

〔適用例５〕上述の適用例において、前記蓋体が非磁性体であることを特徴とする。

上述の適用例によれば、外部磁界による蓋体の磁化が防止でき、原子発振器を安定し駆動させることができる。

〔適用例６〕本適用例の電子部品収容容器の製造方法は、基体と、蓋体と、を備え、前記基体と、前記蓋体と、が、シームリングを介して接合され、電子部品収容空間が形成される電子部品収容容器の製造方法であって、前記基体に前記シームリングを接合するシームリング接合工程と、前記基体に電子部品を実装する電子部品実装工程と、前記蓋体を準備する蓋体準備工程と、前記蓋体を前記基体に接合された前記シームリングに接合する蓋体接合工程と、前記蓋体接合工程によって形成される電子部品収容空間を気密封止する封止工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例の電子部品収容容器の製造方法によれば、蓋体と、シームリングと、の接合によるシームリングの蓋体との接合面の変形（そり）の状態に沿って蓋体を準備することができる。従って、シームリングの蓋体との接合面に密着させて蓋体を接合させることができ、高い気密性を備える電子部品収容容器を得ることができる。

〔適用例７〕上述の適用例において、前記基体はセラミックであり、前記蓋体は金属であり、前記蓋体接合工程では、前記基体に接合された前記シームリングに前記蓋体をシーム溶接することを特徴とする。

上述の適用例によれば、蓋体が金属であることにより、高い接合性と、密着性が実現できるシーム溶接を行うことができる。

〔適用例８〕上述の適用例において、前記蓋体準備工程は、前記蓋体の前記シームリングへの接合面に曲率を付与する蓋体曲率付与工程を含むことを特徴とする。

上述の適用例において、基体にシームリングを接合することにより生じるシームリングの蓋体接合面の変形（そり）に対応させて蓋体のシームリングとの接合面にそりとしての曲率を付与することにより、シームリングと蓋体との互いの接合面を密着させることができる。従って、高い接合性と密着性とを備える電子部品収容容器を得ることができる。

〔適用例９〕上述の適用例において、前記蓋体は、一方の端部が開口し、他方の端部には底部を有する筒状の蓋本体と、前記開口の端部に延設され、前記シームリングに接続される前記接合面を備える鍔部と、を備えることを特徴とする。

上述の適用例によれば、蓋本体に電子部品の収容空間を構成することにより、電子部品収容容器の回路基板への搭載領域（投影面積）を小さくすることができ、回路の小型化を図ることができる。

〔適用例１０〕上述の適用例において、前記電子部品収容工程において収容される前記電子部品が原子発振器であることを特徴とする。

上述の適用例によれば、小型で高い気密性を備える電子部品収容容器に原子発振器を収容することにより、安定した発振性能を備える原子発振機器を得ることができる。

第１実施形態に係る電子部品収容容器を示す断面図。 第１実施形態に係る電子部品収容容器に収容される原子発振デバイスの概略構成図。 原子発振デバイスのガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図。 原子発振デバイスの光射出部（光源）および光検出部について、光射出部（光源）からの２つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフ。 図１に示すＡ−Ａ´部の断面図。 電子部品収容容器のその他の形態を示し、図１に示すＡ−Ａ´部における断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造方法を示すフローチャート。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第２実施形態に係る電子部品収容容器の製造工程を示す断面図。 第３実施形態に係る電子機器の一例としてＧＰＳ衛星を利用した測位システムの概略構成を示す図。 第４実施形態に係る電子機器の一例としてのクロック伝送システムを示す概略構成図。 第５実施形態に係る移動体の一例としての自動車の構成を示す斜視図。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る電子部品収容容器を示す断面図である。図１に示すように、基体１０と、基体１０にシームリング３０を介して接合される蓋体２０とによって形成される電子部品収容容器１００（以下、収容容器１００という）の内部空間となる電子部品収容空間１００ａ（以下、収容空間１００ａという）に、電子部品としての原子発振デバイス２００が収容され、原子発振器１０００が形成されている。

まず収容容器１００に収容されている原子発振デバイス２００について説明する。図１に示す原子発振デバイス２００は、量子干渉効果を利用した原子発振デバイスである。原子発振デバイス２００は、ガスセルユニット２１０と、光射出部２２０と、光検出部２４０と、ガスセルユニット２１０が搭載される基板２７０と、ガスセルユニット２１０が搭載された基板２７０を保持する支持部材２８０と、ゲッター部２９０と、を含んでいる。

ガスセルユニット２１０は、ガスセル２１１と、ガスセル２１１を保持し、後述するヒーターに発生させる熱をガスセル２１１に伝導させるガスセル保持部材２１２と、ガスセル保持部材２１２のＺ軸方向に沿った外周面に巻き付けられるコイル２６３と、を備えている。

ガスセル２１１は、柱状の貫通孔を有する本体部２１１ａと、その貫通孔の両側の開口を１対の窓部２１１ｂ，２１１ｃによって封鎖することにより、金属原子が封入される収容部としての内部空間Ｓが形成される。ガスセル２１１の内部空間Ｓには、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。

光射出部２２０は、図示されない光源を有し、ガスセル２１１中のアルカリ金属原子を励起する励起光を射出する機能を有する。光源としては、例えば半導体レーザーが用いられる。光射出部２２０は、射出方向（図示矢印の光軸方向Ｒ）に沿ってガスセル２１１と対向するように配置され、光源からガスセル２１１に向かって励起光が射出される。射出された励起光は、ガスセル保持部材２１２と、光軸方向Ｒと、が交差する部分に形成された光射出部２２０側の貫通孔２１２ａに配置された光学部品２３０を透過する。本実施形態では、光射出部２２０側からガスセル２１１側へ、光学部品２３１，２３２の順に配置されている。光学部品２３０を構成する光学部品２３１は、λ／４波長板である。これにより、光射出部２２０からの励起光を直線偏光から円偏光（右円偏光または左円偏光）に変換することができる。また、光学部品２３２は、減光フィルター（ＮＤフィルター）である。これにより、ガスセル２１１に入射する励起光の強度を調整（減少）させることができる。そのため、光射出部２２０の出力が大きい場合でも、ガスセル２１１に入射する励起光を所望の光量とすることができる。

ガスセル保持部材２１２の光軸方向Ｒと並行する外周部２１２ｂには、外周部２１２ｂに沿ってコイル２６３が巻き付けられている。コイル２６３は、通電により、磁場を発生させる機能を有する。これにより、ガスセル２１１中のアルカリ金属に磁場を印加することにより、ゼーマン分裂により、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１０００の発振周波数の精度を高めることができる。なお、コイル２６３が発生する磁場は、直流磁場または交流磁場のいずれかの磁場であってもよいし、直流磁場と交流磁場とを重畳させた磁場であってもよい。また、このコイル２６３は、ガスセル２１１を囲むように設けられたソレノイドコイルであってもよいし、ガスセル２１１を挟むように設けられたヘルムホルツコイルであってもよい。

ガスセル２１１を挟んで光射出部２２０と光軸方向Ｒに沿って対向する位置に光検出部２４０を備えている。光検出部２４０は、ガスセル２１１内を透過した後述する励起光ＬＬ（共鳴光１、共鳴光２）の強度を検出する機能を有する。本実施形態では、光検出部２４０は、接着剤２５０を介してガスセル保持部材２１２に接合されている。ここで、接着剤２５０としては、公知の接着剤を用いることができる。また、この光検出部２４０としては、上述したような励起光を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器（受光素子）を用いることができる。

ガスセルユニット２１０が搭載される基板２７０には、ガスセルユニット２１０を加熱する加熱素子としてのヒーター２６１を備えている。ヒーター２６１は、通電により発熱する発熱抵抗体（発熱部）である。ヒーター２６１が発生した熱は、ガスセル２１１に直接、もしくはガスセル保持部材２１２を介して伝達され、ガスセル２１１を所定の温度に維持し、ガスセル２１１中のアルカリ金属をガス状に維持することができる。なお、ヒーター２６１に代えて、あるいは、ヒーター２６１と併用して、ペルチェ素子を用いてもよい。この場合、ペルチェ素子の発熱側の部分が発熱部を構成する。

また、基板２７０には温度センサー２６２が搭載されている。後述するように、温度センサー２６２の検出温度データに基づいてヒーター２６１への投入電流が制御され、ヒーター２６１からの放熱量が制御される。

そして、ガスセルユニット２１０が搭載された基板２７０は、基体１０のデバイス搭載面１０ａ上に、支持部材２８０を介して搭載されている。なお、支持部材２８０は支持基板２８０ａをデバイス搭載面１０ａと、支持基板２８０ａと、の間に所定の空間２８０ｃが形成されるように支持部２８０ｂによってデバイス搭載面１０ａに搭載される。

空間２８０ｃには、ゲッター部２９０が配設される。ゲッター部２９０は、ゲッター材２９１と、発熱体２９２と、ゲッター材２９１と発熱体２９２と、を支持し、且つ所定の電力を供給する導電性端子２９３と、を備えている。ゲッター部２９０は、ゲッター材２９１を発熱体２９２によって加熱、活性化することにより、収容容器１００の収容空間１００ａに存在する不要原子を吸着することで、収容空間１００ａを清浄に維持する。なお、ゲッター材２９１としては、活性化されて原子を吸着する機能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、チタン、バリウム、タンタル、ジルコニウム、アルミニウム、バナジウム、インジウム、カルシウムのうちの少なくとも１つを含む合金、または、Ａｌ−Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ系合金が挙げられる。

図２は、図１に示す原子発振デバイス２００の動作を示す概略構成図である。また、図３は、図１に示す原子発振デバイス２００のガスセル２１１内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図４は、図１に示す原子発振デバイス２００の光射出部２２０および光検出部２４０について、光射出部２２０からの２つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。

先ず、原子発振デバイス２００の原理を簡単に説明する。原子発振デバイス２００では、ガスセル２１１内に、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属（金属原子）が封入されている。アルカリ金属は、図３に示すように、３準位系のエネルギー準位を有しており、エネルギー準位の異なる２つの基底状態（基底状態１，２）と、励起状態との３つの状態をとり得る。ここで、基底状態１は、基底状態２よりも低いエネルギー状態である。

このようなガス状のアルカリ金属に対して周波数の異なる２種の共鳴光１、および共鳴光２を照射すると、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、共鳴光１、および共鳴光２のアルカリ金属における光吸収率（光透過率）が変化する。そして、共鳴光１の周波数ω１と、共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数に一致したとき、基底状態１、および基底状態２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光１、および共鳴光２は、いずれも、アルカリ金属に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｐｐｉｎｇ）現象、または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）と呼ぶ。

光射出部２２０からは、ガスセル２１１に向けて、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を射出する。例えば、共鳴光１の周波数ω１が固定され、共鳴光２の周波数ω２を変化させていくと、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数ω０に一致したとき、光検出部２４０の検出強度は、図４に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ信号として検出する。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、このようなＥＩＴ信号を用いることにより、発振器を構成することができる。

本実施形態に係る原子発振デバイス２００は、図２に示すように、光射出部２２０から、ガスセル２１１に向かって励起光ＬＬがガスセル２１１への入射光として射出される。励起光ＬＬとして、前述したように、周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）が射出される。共鳴光１の周波数ω１は、ガスセル２１１中のアルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態に励起し得るものである。また、共鳴光２の周波数ω２は、ガスセル２１１中のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態に励起し得るものである。この光射出部２２０に備える光源（図示せず）としては、前述したような励起光を射出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザー等を用いることができる。

光射出部２２０から射出された励起光ＬＬは、励起光ＬＬの光軸方向Ｒ上のガスセル保持部材２１２に形成された貫通孔２１２ａに設けられている光学部品２３０を透過する。光学部品２３０を構成する光学部品２３１は、上述したようにλ／４波長板であり、光射出部２２０から射出された直線偏光の励起光ＬＬを、円偏光（右偏光あるいは左偏光）に変換することができる。次に、光学部品２３２は、減光フィルター（ＮＤフィルター）であり、ガスセル２１１に入射する励起光ＬＬの強度を調整（減少）させることができ、光射出部２２０からの励起光ＬＬの出力が大きい場合でも、ガスセル２１１に入射する励起光ＬＬを所望の光量とすることができる。

光学部品２３１によって励起光ＬＬが円偏光に変換されることによって、コイル２６３の磁場によりガスセル２１１内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光の励起光ＬＬがアルカリ金属原子に照射されると、励起光ＬＬとアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くすることができる。そのため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が増大し、所望のＥＩＴ信号の強度が大きくなり、その結果、原子発振デバイス２００の発振特性を向上させることができる。

なお、光射出部２２０とガスセル２１１との間には、波長板および減光フィルターの他に、レンズ、偏光板等の他の光学部品が配置されていてもよい。また、光射出部２２０からの励起光ＬＬの強度によっては、光学部品２３２を省略することができる。

ガスセル２１１内を透過した励起光ＬＬ（共鳴光１、共鳴光２）は、光検出部２４０により強度が検出される。励起光ＬＬの光検出部２４０による検出結果は、制御部３００（図１には図示されない）に備える励起光制御部３１０に入力され、光射出部２２０から射出される共鳴光１、共鳴光２の周波数を光検出部２４０の検出結果に基づいて制御する。より具体的には、励起光制御部３１０は、前述した光検出部２４０によって検出された（ω１−ω２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω０となるように、光射出部２２０から射出される共鳴光１、共鳴光２の周波数を制御する。また、励起光制御部３１０は、光射出部２２０から射出される共鳴光１、共鳴光２の中心周波数を制御する。これにより、前述したようなＥＩＴ信号を検出することができる。そして、制御部３００は、図示しない水晶発振器の信号をＥＩＴ信号に同期して出力させる。

制御部３００には、温度制御部３２０、および磁場制御部３３０を備えている。温度制御部３２０には、ガスセル２１１の温度を検出する温度センサー２６２からの計測検出結果に基づいて、ヒーター２６１への通電を制御し、ガスセル２１１を所望の温度範囲内に維持する。磁場制御部３３０は、コイル２６３が発生する磁場が一定となるように、コイル２６３への通電を制御する。そして、このような制御部３００は、例えば、原子発振器１０００が実装される実装基板上に実装された電子回路装置（例えば、半導体装置）に設けられている。

図１に示すように、収容容器１００は、基体１０と、蓋体２０と、がシームリング３０を介して接合され、原子発振デバイス２００が収容可能な収容空間１００ａを形成する。

基体１０は、セラミックで形成され、外面１０ｂには、図示しない回路基板に電気的に接続される外部電極１０ｃを備えている。そして、基体１０には外部電極１０ｃと、原子発振デバイス２００と、を電気的に接続する図示しない配線が形成されている。本実施形態に係る収容容器１００に備える基体１０は、平板状であるが、これに限定されず、デバイス搭載面１０ａの外縁に図示するＺ方向へ延設される段差部を備える形態であってもよい。

また、外面１０ｂから、デバイス搭載面１０ａまで貫通孔１０ｄが形成され、後述する収容空間１００ａを気密封止する際に、貫通孔１０ｄに略球体のろう材１１を配置し、ろう材１１を溶融、凝固させて封止部１０ｅが形成されている。なお、ろう材１１としては、Ａｕ−Ｇｅ合金ボールが好適に用いられる。

蓋体２０は、筒状の側壁部２０ａと、側壁部２０ａの一方の端部と繋がる底部２０ｂと、を備える蓋本体と、側壁部２０ａの一方の端部から外側に延設される鍔部２０ｃと、を備えている。鍔部２０ｃの基体１０に対向する接合面２０ｄと、基体１０のデバイス搭載面１０ａと、の間にシームリング３０が配置され、互いに接合される。

蓋体２０は、金属、例えばステンレス、チタンおよびその合金、アルミおよびその合金などが好適に用いられ、ステンレスを用いることがなお好ましい。ステンレスは加工性に優れ、蓋体２０の形態、いわゆる絞り加工に適しており、容易に所望の形状の蓋体２０を得ることができる。更には、原子発振器１０００とする場合、収容空間１００ａに収容される原子発振デバイス２００は、ガスセル２１１内に光軸方向Ｒに沿った方向の磁束をコイル２６３によって通すことで、安定した発振特性を得るものである。しかし、原子発振器１０００の外部に存在する磁力によって収容容器１００が磁化されてしまうと、コイル２６３によって生成される磁界に影響が及び、安定した発振特性を得ることが困難となる。そこで、非磁性体のステンレスを蓋体２０に用いることで、外部磁力による磁化を防止することができる。

シームリング３０の材料として、コバールが好適に用いられる。シームリング３０はセラミックの基体１０にろう付けによって接合される。ろう付けによる接合の場合、シームリング３０と基体１０と、が加熱、冷却される際の線膨張係数の差異による伸縮の差異を少なくするため、セラミックの線膨張係数に近い、線膨張係数の小さいコバールによってシームリング３０を形成することが好ましい。また、シームリング３０の蓋体接合面３０ａと、蓋体２０の鍔部２０ｃの接合面２０ｄと、の接合は、シーム溶接による接合が好適に用いられる。

図５は、図１に示すＡ−Ａ´部の断面図である。図５に示すように、基体１０にろう付けにより接合されたシームリング３０の蓋体接合面３０ａは、略円弧の曲面に変形している。

上述したように、基体１０はセラミックを材料として形成され、シームリング３０は金属のコバールを材料として形成されている。シームリング３０を構成する金属のコバールは線膨張係数が小さい材料ではあるが、基体１０を形成するセラミックの線膨張係数に比較して大きな値を有している。このことにより、シームリング３０を基体１０にろう付けする際に加熱され、ろう付け接合された基体１０とシームリング３０と、が常温に冷却される際に、金属であるシームリング３０が、基体１０に対してより多くの収縮をする。このことにより、図５に示すように、シームリング３０の蓋体接合面３０ａの中央部が凹むように略円弧の曲面、いわゆる「そり」が生じる。

シームリング３０の蓋体接合面３０ａと接合される蓋体２０の接合面２０ｄは、蓋体接合面３０ａのそりに沿うように、略円弧状に形成される。これにより、シームリング３０に蓋体２０がシーム溶接によって隙間なく接合される。よって、高い気密性を備える収容容器１００を得ることができる。

なお本実施形態に係る蓋体２０では、接合面２０ｄに円弧状の形状を付与するために、鍔部２０ｃの厚みを中央部の厚みｔ１から、端部の厚みｔ２に向けて薄く変化させている。しかし、これに限定されず、例えば、図６に示すように鍔部２０ｃの厚みｔ３を変えず、鍔部２０ｃを湾曲させて略円弧状の接合面２０ｄを形成してもよい。

第１実施形態に係る原子発振器１０００の収容容器１００は、基体１０へのシームリング３０のろう付け接合によって生じる蓋体接合面３０ａの変形（そり）に沿わせて、蓋体２０の接合面２０ｄを面形状を形成させることにより、収容容器１００の収容空間１００ａの高い気密性を得ることができる。

（第２実施形態）
図７は、第１実施形態に係る原子発振器１０００に備える収容容器１００の製造方法を示すフローチャートである。また図８から図１５は収容容器１００の製造方法を示す断面図である。

（シームリング接合工程）
シームリング接合工程（Ｓ１）では、先ず、図８に示すように基体１０のデバイス搭載面１０ａに環状のろう材１０ｆを載置し、ろう材１０ｆ上にシームリング３０を載置する。この状態で、ろう付け温度に加温された炉に投入し、ろう材１０ｆを溶融させてシームリング３０を基体１０に接合する。なお、基体１０のデバイス搭載面１０ａのろう材１０ｆ配置領域には、ろう材１０ｆを溶融させた際の接合性（密着性）を高めるため、いわゆるメタライジングにより金属層が形成されていることが好ましい。

ろう付け炉に投入され、ろう材１０ｆが溶融し、常温まで冷却されると、図９Ａに示すように基体１０とシームリング３０と、が接合された状態となる。この時、図９Ａに示すＢ−Ｂ´部の断面を表す図９Ｂに示すように、基体１０およびシームリング３０は、中央部に向けて凹むように、いわゆる、そりが発生する。ここで、後述する蓋体２０の接合のために、シームリング３０の蓋体接合面３０ａが略円弧の形状となるので、そり量としての蓋体接合面３０ａの曲率半径Ｒ₃₀を計測する。

（電子部品実装工程）
シームリング接合工程（Ｓ１）によって得られたシームリング３０が接合された基体１０のデバイス搭載面１０ａ上に、図１０に示すように、電子部品としての原子発振デバイス２００が搭載、実装される電子部品実装工程（Ｓ２）に移行される。原子発振デバイス２００の実装は、図示されないデバイス搭載面１０ａ上に形成された接続電極パッドに、原子発振デバイス２００に備える入出力用の電極を、はんだ、もしくは導電性接着剤などにより電気的な接続と基体１０への固定と、を行う。

（蓋体準備工程）
電子部品実装工程（Ｓ２）によって原子発振デバイス２００が基体１０のデバイス搭載面１０ａ上に配置されると、蓋体準備工程（Ｓ３）に移行される。なお、蓋体準備工程（Ｓ３）は電子部品実装工程（Ｓ２）に並行して実行されてもよい。

蓋体準備工程（Ｓ３）では、先ず図１１に示す蓋体ベース２１が準備される。蓋体ベース２１は、蓋体２０の鍔部２０ｃが半完成状態で供給される。なお、図１１は説明の便宜上、図示する左半分が蓋体ベース２１を示す側面外観図、右半分が蓋体２０を示す側面外観図である。

蓋体ベース２１は、筒状の側壁部２１ａと、側壁部２１ａの一方の端部と繋がる底部２１ｂと、側壁部２１ａの一方の端部から外側に延設される鍔部２１ｃと、を備えている。そして蓋体２０に形成されることで、側壁部２１ａは側壁部２０ａに、底部２１ｂは底部２０ｂに、構成される。一方、鍔部２１ｃは、蓋体準備工程（Ｓ３）に含む蓋体曲率付与工程（Ｓ３ａ）によって、鍔部２１ｃの底面２１ｄに曲率半径Ｒ₃₀に基づいて、所定の曲率半径の面を形成するように加工される。

蓋体曲率付与工程（Ｓ３ａ）は図１１の右半分に示すように、蓋体ベース２１の鍔部２１ｃの底面２１ｄは、蓋体接合面３０ａの曲率半径Ｒ₃₀に基づき、曲率半径Ｒ₂₀を有する接合面２０ｄに、プレス加工あるいは切削加工あるいは研削加工などの機械加工によって形成される。曲率半径Ｒ₂₀は、曲率半径Ｒ₃₀に対して、
Ｒ₂₀＜Ｒ₃₀
の関係を有することが好ましい。なお、この関係を曲率で表すと、蓋体接合面３０ａの曲率χ₃₀は、
χ₃₀＝１／Ｒ₃₀
であり、接合面２０ｄの曲率χ₂₀は、
χ₂₀＝１／Ｒ₂₀
であるので、
χ₂₀＞χ₃₀
の関係を有することが好ましい。

図１２は、蓋体２０が図６に示す鍔部２０ｃの厚みｔ３を変えず、鍔部２０ｃを湾曲させて略円弧状の接合面２０ｄを有する形態を示し、図示する左半分が蓋体ベース２２を示す側面外観図、右半分が蓋体２０を示す側面外観図である。

蓋体ベース２２は、筒状の側壁部２２ａと、側壁部２２ａの一方の端部と繋がる底部２２ｂと、側壁部２２ａの一方の端部から外側に延設される鍔部２２ｃと、を備えている。そして蓋体２０に形成されることで、側壁部２２ａは側壁部２０ａに、底部２２ｂは底部２０ｂに、構成される。一方、鍔部２２ｃは、シームリング接合工程（Ｓ１）において計測された蓋体接合面３０ａの曲率半径Ｒ₃₀に基づいて鍔部２２ｃの底面２２ｄに、所定の曲率半径の面を形成するように、鍔部２２ｃに曲げ加工が施され、鍔部２０ｃが形成される。

図１２の図示する右半分に示すように、蓋体ベース２２の鍔部２２ｃの底面２２ｄが、蓋体接合面３０ａの曲率半径Ｒ₃₀に基づき、曲率半径Ｒ₂₀を有する接合面２０ｄとなるように曲げ加工が施される。この時、Ｒ₂₀とＲ₃₀との関係は上述した通りである。

なお、上述の蓋体準備工程（Ｓ３）では、蓋体接合面３０ａを測定したうえで、蓋体ベース２１、あるいは蓋体ベース２２の底面２１ｄ，２２ｄを加工し、蓋体２０を得る方法を説明したが、同一種の収容容器１００を多量に生産する工程の場合には、蓋体曲率付与工程（Ｓ３ａ）として、予め複数の蓋体接合面３０ａの曲率半径Ｒ₃₀の測定データから求められる平均値、分散（分布）から、接合面２０ｄのＲ₂₀の狙い値、バラツキの許容値、などを決めて生産してもよい。

（蓋体接合工程）
蓋体準備工程（Ｓ３）によって準備された蓋体２０は、基体１０に接合されたシームリング３０に接合させる蓋体接合工程（Ｓ４）に移行される。蓋体接合工程（Ｓ４）は、蓋体仮接合工程（Ｓ４１）と、蓋体本接合工程（Ｓ４２）と、を含むことができる。

蓋体仮接合工程（Ｓ４１）では、図１３に示すように、原子発振デバイス２００が配置された基体１０に接合されたシームリング３０の蓋体接合面３０ａ上に、蓋体２０の接合面２０ｄを対向させて載置する。この時、蓋体接合面３０ａの曲率半径Ｒ₃₀と、接合面２０ｄの曲率半径Ｒ₂₀と、は上述したように、
Ｒ₂₀＜Ｒ₃₀
であることから、蓋体接合面３０ａと、接合面２０ｄと、は接触点Ｐｗで線接触の状態となる。なお、図１３では、説明の便宜上、Ｒ₃₀とＲ₂₀との差を強調して描画してある。

この接触点Ｐｗに対応する鍔部２０ｃ上に、図示しないスポット溶接機の溶接端子Ｗを押圧し、所定の電流を付加し、接触点Ｐｗをスポット溶接する（以下、接触点Ｐｗをスポット溶接部Ｐｗという）。このようにして、シームリング３０に蓋体２０が仮止めされ、後述する蓋体本接合工程（Ｓ４２）における、蓋体２０の位置ずれ、あるいは外れが防止される。なお、収容容器１００の平面視、すなわちＺ軸に沿って図示する上方から矢視した場合、鍔部２０ｃの外形上が矩形の場合、外形の４辺に対応してスポット溶接部Ｐｗを形成することが好ましい。これにより、後述する蓋体本接合工程（Ｓ４２）の際の蓋体２０のシームリング３０との位置ずれ、あるいは外れをより確実に防止することができる。

蓋体仮接合工程（Ｓ４１）によって、シームリング３０に蓋体２０が仮付けされ、蓋体本接合工程（Ｓ４２）に移行される。蓋体本接合工程（Ｓ４２）は、図１４に示すように、図示しないシーム溶接機に備える１対のローラー電極４０１，４０２を、蓋体２０の鍔部２０ｃの接合面２０ｄの反対面２０ｅの外縁２０ｆに押圧させながら、所定の電流をローラー電極４０１とローラー電極４０２との間に印加し、鍔部２０ｃおよびシームリング３０に通電する。

そして、平面視における対向する鍔部２０ｃの外縁２０ｆに沿ってローラー電極４０１，４０２を回動駆動させることにより、ローラー電極４０１，４０２間に印加される電流によって、接合面２０ｄと蓋体接合面３０ａの間にジュール熱によって溶融接合、いわゆる溶接が行われる。これを、鍔部２０ｃの外縁２０ｆの全域に亘ってローラー電極４０１，４０２を回動駆動させることによって、鍔部２０ｃと、基体１０に接合されたシームリング３０と、が気密に溶接される。

蓋体仮接合工程（Ｓ４１）において、図１３に示すようにスポット溶接部Ｐｗから離間する位置では、シームリング３０の蓋体接合面３０ａの曲率半径Ｒ₃₀と、蓋体２０の接合面２０ｄの曲率半径Ｒ₂₀と、の半径の差分は、蓋体接合面３０ａと接合面２０ｄと、の間の隙間となる。しかし、上述したように、蓋体本接合工程（Ｓ４２）ではローラー電極４０１，４０２は蓋体２０の鍔部２０ｃを押圧しながら回動駆動されることで、蓋体２０の鍔部２０ｃは、シームリング３０の蓋体接合面３０ａ側に押圧されることで変形し、接合面２０ｄは蓋体接合面３０ａに密着させられてシーム溶接される。蓋体本接合工程（Ｓ４２）までが終了し、蓋体接合工程（Ｓ４）は終了し、封止工程（Ｓ５）に移行される。

（封止工程）
封止工程（Ｓ５）は、図１５に示すように基体１０に形成された貫通孔１０ｄに略球体のろう材１１を載置し、載置されたろう材１１にエネルギー線としてレーザーＬを照射する。レーザーＬによって溶融したろう材１１は貫通孔１０ｄを塞ぐ封止部１０ｅとなり、収容空間１００ａを気密封止する。この時、原子発振デバイス２００が収容された収容容器１００は、収容空間１００ａが所定の空間環境、例えば真空環境、あるいは不活性ガス充填環境、となるよう、所定の空間環境に維持される図示しないチャンバー装置内において封止工程（Ｓ５）は実施される。

なお、貫通孔１０ｄは、ろう材１１を安定して載置させるために基体１０のデバイス搭載面１０ａから外面１０ｂに向けて開口を徐々に大きくする、いわゆるテーパー付の貫通孔１０ｄとすることが好ましい。また、ろう材１１としては、Ａｕ−Ｇｅ合金ボールが好適に用いられるが、これに限定されない。

封止工程（Ｓ５）が終了し、収容容器１００の内部に原子発振デバイス２００を収容し、気密封止した原子発振器１０００（図１参照）が得られる。

以上、説明したように本実施形態に係る電子部品収容容器１００、あるいは電子部品収容容器１００の製造方法は、基体１０へシームリング３０をろう付けすることで生じる変形により、シームリング３０の蓋体接合面３０ａに発生するそりに対応させて、蓋体２０の接合面２０ｄに曲率を付与させて、シームリング３０への蓋体２０の接合部の気密性を確保している。従って、収容空間１００ａ内部の環境を長期に亘って維持することができ、安定した電子部品の動作を可能とする電子部品収容容器を得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態として、第１実施形態に係る原子発振器１０００を備える電子機器の一例としてＧＰＳ衛星を利用した測位システムを説明する。図１６は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明に係る原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。なお、本実施形態では第１実施形態に係る原子発振器１０００を備える形態を説明する。

図１６に示す測位システム２０００は、ＧＰＳ衛星２１００と、基地局装置２２００と、ＧＰＳ受信装置２３００とで構成されている。ＧＰＳ衛星２１００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。基地局装置２２００は、例えば電子基準点（ＧＰＳ連続観測局）に設置されたアンテナ２２０１を介してＧＰＳ衛星２１００からの測位情報を高精度に受信する受信装置２２０２と、この受信装置２２０２で受信した測位情報を、アンテナ２２０３を介して送信する送信装置２２０４とを備える。

ここで、受信装置２２０２は、その基準周波数発振源として前述した本発明に係る第１実施形態の原子発振器１０００を備える電子装置である。このような受信装置２２０２は、優れた信頼性を有する。また、受信装置２２０２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置２２０４により送信される。ＧＰＳ受信装置２３００は、ＧＰＳ衛星２１００からの測位情報を、アンテナ２３０１を介して受信する衛星受信部２３０２と、基地局装置２２００からの測位情報を、アンテナ２３０３を介して受信する基地局受信部２３０４とを備える。

（第４実施形態）
第４実施形態として、第１実施形態に係る原子発振器１０００を備える電子機器の一例としてクロック伝送システムを説明する。図１７は、クロック伝送システムに本発明に係る原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。なお、本実施形態では第１実施形態に係る原子発振器１０００を備える形態を説明する。

図１７に示すクロック伝送システム３０００は、時分割多重方式のネットワーク内の各装置のクロックを一致させるものであって、Ｎ（Ｎｏｒｍａｌ）系およびＥ（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ）系の冗長構成を有するシステムである。

このクロック伝送システム３０００は、Ａ局（上位（Ｎ系））のクロック供給装置（ＣＳＭ：Ｃｌｏｃｋ Ｓｕｐｐｌｙ Ｍｏｄｕｌｅ）３００１およびＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）装置３００２と、Ｂ局（上位（Ｅ系））のクロック供給装置３００３およびＳＤＨ装置３００４と、Ｃ局（下位）のクロック供給装置３００５およびＳＤＨ装置３００６，３００７とを備える。クロック供給装置３００１は、原子発振器１０００を有し、Ｎ系のクロック信号を生成する。このクロック供給装置３００１内の原子発振器１０００は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック３００８，３００９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。

ＳＤＨ装置３００２は、クロック供給装置３００１からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｎ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置３００５に伝送する。クロック供給装置３００３は、原子発振器１０００を有し、Ｅ系のクロック信号を生成する。このクロック供給装置３００３内の原子発振器１０００は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック３００８，３００９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。

ＳＤＨ装置３００４は、クロック供給装置３００３からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｅ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置３００５に伝送する。クロック供給装置３００５は、クロック供給装置３００１，３００３からのクロック信号を受信し、その受信したクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。

ここで、クロック供給装置３００５は、通常、クロック供給装置３００１からのＮ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。そして、Ｎ系に異常が発生した場合、クロック供給装置３００５は、クロック供給装置３００３からのＥ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。このようにＮ系からＥ系に切り換えることにより、安定したクロック供給を担保し、クロックパス網の信頼性を高めることができる。ＳＤＨ装置３００６は、クロック供給装置３００１からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。同様に、ＳＤＨ装置３００７は、クロック供給装置３００３からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。これにより、Ｃ局の装置をＡ局またはＢ局の装置と同期させることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態として、第１実施形態に係る原子発振器１０００を備える移動体の一例として自動車を例に説明する。図１８は、移動体としての自動車に本発明に係る原子発振器を用いた場合の概略構成を示す斜視図である。なお、本実施形態では第１実施形態に係る原子発振器１０００を備える形態を説明する。

図１８に示す移動体としての自動車４０００は、車体４００１と、４つの車輪４００２とを有しており、車体４００１に設けられた図示しない動力源によって車輪４００２を回転させるように構成されている。このような自動車４０００には、原子発振器１０００が内蔵されている。そして、原子発振器１０００からの発振信号に基づいて、例えば、図示しない制御部が動力源の駆動を制御する。

なお、本発明の原子発振器を組み込む電子機器または移動体は、前述したものに限定されず、例えば、携帯電話機、デジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター）、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。

以上、本発明の原子発振器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、例えば、前述した実施形態の各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。

１０…基体、２０…蓋体、３０…シームリング、２００…原子発振デバイス、１０００…原子発振器。

Claims (10)

1. 基体と、蓋体と、を備え、
   前記基体と、前記蓋体と、が、シームリングを介して接合され、電子部品が収容可能な電子部品収容空間が形成される電子部品収容容器であって、
   前記基体に接合された前記シームリングの、前記蓋体との接合面が、曲率を有している、
   ことを特徴とする電子部品収容容器。
2. 前記基体はセラミックであり、
   前記蓋体は金属である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子部品収容容器。
3. 前記蓋体は、
   一方の端部が開口し、他方の端部には底部を有する筒状の蓋本体と、
   前記開口の端部に延設され、前記シームリングに接続される接合面を備える鍔部と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品収容容器。
4. 前記電子部品が原子発振器であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品収容容器。
5. 前記蓋体が非磁性体であることを特徴とする請求項４に記載の電子部品収容容器。
6. 基体と、蓋体と、を備え、
   前記基体と、前記蓋体と、が、シームリングを介して接合され、電子部品収容空間が形成される電子部品収容容器の製造方法であって、
   前記基体に前記シームリングを接合するシームリング接合工程と、
   前記基体に電子部品を実装する電子部品実装工程と、
   前記蓋体を準備する蓋体準備工程と、
   前記蓋体を前記基体に接合された前記シームリングに接合する蓋体接合工程と、
   前記蓋体接合工程によって形成される電子部品収容空間を気密封止する封止工程と、を含む、
   ことを特徴とする電子部品収容容器の製造方法。
7. 前記基体はセラミックであり、
   前記蓋体は金属であり、
   前記蓋体接合工程では、前記基体に接合された前記シームリングに前記蓋体をシーム溶接する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の電子部品収容容器の製造方法。
8. 前記蓋体準備工程は、前記蓋体の前記シームリングへの接合面に曲率を付与する蓋体曲率付与工程を含む、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の電子部品収容容器の製造方法。
9. 前記蓋体は、
   一方の端部が開口し、他方の端部には底部を有する筒状の蓋本体と、
   前記開口の端部に延設され、前記シームリングに接続される前記接合面を備える鍔部と、を備える、
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の電子部品収容容器の製造方法。
10. 前記電子部品収容工程において収容される前記電子部品が原子発振器である、
    ことを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の電子部品収容容器の製造方法。

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