(57)【要約】【課題】パッケージ内にゲッターを備えていても、ゲッター活性化の熱に対して電子部品への熱影響が低減可能な電子デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】基板と、前記基板に接合される蓋部と、前記基板と、前記蓋部と、により構成される収容空間に、電子部品と、ゲッターと、ゲッター加熱部と、を収容した電子デバイスであって、前記蓋部は、第１の層と、前記第１の層の前記収容空間側に第２の層と、を含み、前記第１の層の熱伝導率をλ１、前記第２の層の熱伝導率をλ２、とし、λ１＞λ２、である電子デバイス。【選択図】図１
2018137265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に接合される蓋部と、
前記基板と、前記蓋部と、により構成される収容空間に、電子部品と、ゲッターと、ゲッター加熱部と、を収容した電子デバイスであって、
前記蓋部は、
第１の層と、前記第１の層の前記収容空間側に第２の層と、を含み、
前記第１の層の熱伝導率をλ１、前記第２の層の熱伝導率をλ２、とし、
λ１＞λ２ 
である、
ことを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記蓋部は、前記基板に対向する天井部と、側壁部と、を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記基板は、
前記収容空間に対向する基板面に、前記第１の層と熱的に導通する熱伝導層が配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記蓋部は放熱部を備えてい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デバイス。
【請求項５】
前記電子部品が原子発振器用のガスセルを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動素子、あるいはセンサー素子などの能動素子は、安定して駆動させるために、能動素子の収容空間を真空状態として気密封止する、いわゆる真空パッケージに収容してデバイスとして様々な電子機器に組み込まれている。
【０００３】
近年のデバイスの機能には、高度の真空度を安定的に維持された収容空間に収容する必要が出てきている。しかし、従来の気密封止されたパッケージでは、気密封止した後に時間の経過とともに、例えばパッケージの劣化、あるいは収容された素子からの発生ガス、などから真空度の低下が生じていた。これに対して、気密封止されたパッケージ内にガス吸着材として非蒸発型ゲッター（ＮＥＧ／Ｎｏｎ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ  Ｇｅｔｔｅｒ：以下、ゲッターという）を搭載し、パッケージ内の真空度を維持することが開示されている（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４５１３４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／００９５３６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および２に開示されているように、ゲッターは表面に吸着される気体が飽和した場合、更に気体を吸着させるためにリフレッシュとしてゲッターを高温（３００℃以上）で加熱し活性化する必要があった。
【０００６】
しかし、ゲッター活性化のための加熱によって密閉されたパッケージ内の温度も上昇することとなり、収容されている能動素子の耐熱温度がゲッターの活性化時に上昇した温度より低い場合には、能動素子の劣化、更には性能維持が不能となってしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明は、パッケージ内にゲッターを備え、ゲッター活性化を行うことができ、且つゲッター活性化時の熱に対して電子部品への熱影響が低減可能な電子デバイスを提供することを目的とし、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。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例の電子デバイスは、基板と、前記基板に接合される蓋部と、前記基板と、前記蓋部と、により構成される収容空間に、電子部品と、ゲッターと、ゲッター加熱部と、を収容した電子デバイスであって、前記蓋部は、第１の層と、前記第１の層の前記収容空間側に第２の層と、を含み、前記第１の層の熱伝導率をλ１、前記第２の層の熱伝導率をλ２、とし、
λ１＞λ２
であることを特徴とする。
【０００９】
本適用例の電子デバイスによれば、電子部品を収容する収容空間の内部に、収容空間の真空度を維持する手段としてのゲッターと、ゲッターの活性化のためにゲッター加熱部と、を備え、ゲッターを活性化する際のゲッター加熱部による熱が収容空間の内部に熱輻射や熱伝導により伝搬しても、蓋部を構成する熱伝導率の大きい第１の層が、第１の層に比べて熱伝導率の小さい第２の層のヒートシンクとなり収容空間の内部の熱の吸熱量を多くすることができる。すなわち、蓋部としての熱伝導率を高めることができ、収容空間の内部の熱の蓋部の外部への放熱量を多くすることができる。
【００１０】
従って、ゲッターの活性化のために収容空間の内部で高い温度がゲッターに負荷されても、電子部品への熱影響を抑制することができ、電子部品の熱による劣化、破壊を防止することができる。従って、ゲッターの活性化を十分に行うことが可能となり、長期に亘って収容空間の内部の真空度を維持することが可能となり、長期的に安定した品質が維持できる電子デバイスを得ることができる。
【００１１】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記蓋部は、前記基板に対向する天井部と、側壁部と、を有していることを特徴とする。
【００１２】
上述の適用例によれば、電子部品を収容する収容空間を構成することができるとともに、大きな表面積を有する蓋部とすることができ、収容空間の内部のゲッター加熱部からの熱が蓋部を伝熱して外気へ放熱される量を多くすることができる。従って、収容空間の内部に収容された電子部品への熱影響を抑制することができ、電子部品の熱による劣化、破壊を防止することができる。
【００１３】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記基板は、前記収容空間に対向する基板面に、前記第１の層と熱的に導通する熱伝導層が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、ゲッター加熱部から収容空間の内部に拡散する熱の内、基板へ伝搬した熱は、基板に備える熱伝導率の高い、すなわち熱の伝わりやすい熱伝導層を介して第１の層に伝熱させることができる。これにより、基板へ伝搬した熱が基板上に配置された電子部品へ伝わることを低減し、電子部品への熱影響を低減することができる。
【００１５】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記蓋部は放熱部を備えていることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、第１の層に伝導された収容空間内の熱を、より大量に外気へ放熱することができる。従って、収容空間の内部に収容された電子部品への熱影響を抑制することができ、電子部品の熱による劣化、破壊を防止することができる。
【００１７】
〔適用例５〕上述の適用例において、前記電子部品が原子発振器用のガスセルを含むことを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、電子デバイスとして原子発振器を得ることができる。そして、第２の層に伝わった熱を、短時間に第１の層に伝わり、外部（外気）へ放熱させることができるため、収容空間の内部に収容された原子発振器用のガスセルへの熱影響を低減することができる。
【００１９】
収容空間内の高い真空度を維持するために、収容空間の内部で高い温度がゲッターに負荷されても、電子部品としてのガスセルへの熱影響を抑制することができ、ガスセルの高い発振性能を維持することができる。従って、ゲッターの活性化を十分に行うことが可能となり、長期に亘って収容空間内の真空度を維持することが可能となり、長期的に安定した品質が維持できる電子デバイスとしての原子発振器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る電子デバイスを示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る電子デバイスのゲッター加熱部からの熱の伝搬を説明する模式図。
【図３】第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図。
【図４】第３実施形態に係る電子デバイスを示す断面図。
【図５】第３実施形態に係る電子デバイスのゲッター加熱部からの熱の伝搬を説明する模式図。
【図６】第４実施形態に係る電子デバイスを示す断面図。
【図７】第４実施形態に係る電子デバイスに備える放熱部の外観斜視図。
【図８】第４実施形態に係る電子デバイスのその他の形態を示す断面図。
【図９】第５実施形態に係る電子デバイスを示す正断面図。
【図１０】図９に示すＡ−Ａ´部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る電子デバイスを図１に示す。図１は、本実施形態に係る電子デバイス１００の断面図である。
【００２３】
図１に示すように電子デバイス１００は、基板１０と、接合部材１００ａを介して基板主面１０ａに接合される蓋部２０と、を備えている。蓋部２０は、基板１０の基板主面１０ａに交差する方向に配置される枠状の側壁部２０ａと、側壁部２０ａの一方の端部に基板１０の基板主面１０ａに接合部材１００ａを介して接合される鍔部２０ｂと、側壁部２０ａの他方の端部に基板１０の基板主面１０ａに対向するように配置される天井部２０ｃと、を有している。
【００２４】
また、蓋部２０は第１の層２１と、第２の層２２と、の２層構造である。第２の層２２は、側壁部２０ａと、天井部２０ｃと、接続される基板１０と、によって構成される収容空間Ｓの側に配置される。第１の層２１は、第２の層２２の外面に接合される。第２の層２２は、蓋部２０の構造基体であり、例えばステンレスなどの所定の強度を有する材料により形成される。
【００２５】
第１の層２１は、第２の層２２に接合され、第２の層２２に保持された熱を吸熱し、吸熱した熱を速やかに第１の層２１の外面へ移動させる、いわゆる熱伝導率の高い材料であることが好ましい。熱伝導率が高い材料としては、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。
【００２６】
第１の層２１と、第２の層２２と、を接合させた蓋部２０は、例えば第２の層２２の形成後にメッキなどの後処理によって第１の層２１を形成する方法、あるいは、第１の層２１の原材料と、第２の層２２の原材料と、を予め接合した、いわゆるクラッド材から、蓋部２０へ形成する方法、などが好適に用いられるが、特に限定は無い。
【００２７】
基板１０は、公知のセラミックなどの絶縁性を備える基材から形成される。基板１０の基板主面１０ａには、電子部品３０が、断熱部４０を介して配置されている。断熱部４０は、例えば断熱材を用いることもでき、あるいは空間層を形成する構成であってもよい。
【００２８】
また基板主面１０ａには、ゲッター加熱部５０が配置される。ゲッター加熱部５０は、後述するゲッター６０を加熱するヒーター部５１と、ヒーター部５１を基板主面１０ａから支持するヒーター支持部５２と、を備えている。ヒーター部５１は、例えばニクロム線などの発熱素子を備え、ゲッター６０の活性化可能な温度である３００℃以上の加熱を可能とするものである。ヒーター支持部５２は、ヒーター部５１を支持すると共に、図示しない基板１０の基板主面１０ａに配設された電源配線からヒーター部５１へ電源を供給する電源供給部として用いることもできる。
【００２９】
ゲッター６０は、ヒーター部５１によって加熱可能に配置されている。ゲッター６０は、金属の気体分子を表面吸着の原理に基づき、よりガス吸着性の高い、主にアルミニウム（Ａｌ）、ジルコニア（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）および鉄（Ｆｅ）の多孔質合金あるいは粉末混合物により形成される非蒸発ゲッター（Ｎｏｎ  Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ  Ｇｅｔｔｅｒ）により形成される。ゲッター６０は、常温（室温）において周辺のガス気体を表面に吸着し、吸着量が飽和しても高温に加熱されることで活性化され、更にガス気体を吸着する性質を持つものである。
【００３０】
電子部品３０、ゲッター加熱部５０、そしてゲッター６０が配置された基板１０の基板主面１０ａに、蓋部２０が接合部材１００ａを介して接合され、基板１０と、蓋部２０と、によって形成される収容空間Ｓが構成される。この時、収容空間Ｓは、収容空間Ｓ内に収容される電子部品３０を安定して作動させるために真空状態、例えば１０Ｐａ以下の圧力状態、となるよう、真空環境下で基板１０と、蓋部２０と、の接合が行われる。
【００３１】
電子デバイス１００は時間の経過とともに、収容されている部品、あるは接合部材１００ａ、あるいは基板１０などから徐々に極微量のガス気体が収容空間Ｓ内に侵入し、収容空間Ｓの真空度が低下する場合がある。しかし、ゲッター６０によって、ゲッター６０の表面のガス吸着量が飽和状態になるまでは、ゲッター６０によってガス気体は吸着され、収容空間Ｓ内の真空度は維持される。
【００３２】
図示しない、収容空間Ｓ内に収容されるガス検出センサーなどにより、収容空間Ｓ内の真空度を低下させる量のガスが検出された場合、すなわちゲッター６０の表面のガス吸着量が飽和状態となったと判断され、ゲッター加熱部５０のヒーター部５１に所定の電力が供給されヒーター部５１が発熱し、ゲッター６０が加熱される。
【００３３】
上述したように、ゲッター６０の活性化に必要な加熱温度は３００℃以上と極めて高温であり、密閉された収容空間Ｓの内部温度も上昇する。従って、収容されている電子部品３０に対する熱影響、例えば機能劣化、機能停止に至るような影響の虞がある。
【００３４】
そこで、本実施形態に係る電子デバイス１００では、蓋部２０を第１の層２１と、第２の層２２と、の複層とすることで収容空間Ｓ内に拡散するゲッター加熱部５０が発生する熱量の多くを電子デバイス１００の外部へ放出させることができ、電子部品３０への熱影響を低減することができる。
【００３５】
図２は、ゲッター加熱部５０からの熱の伝搬を説明する模式図である。図２に示すように、ゲッター加熱部５０のヒーター部５１が発生する熱は、ゲッター６０を加熱するとともに、収容空間Ｓ内に放熱される輻射熱Ｔ１と、主としてヒーター支持部５２を経て基１０を熱伝導によって伝わる熱Ｔ２と、がある。輻射熱Ｔ１と、熱伝導による熱Ｔ２の多くは、収容空間Ｓに内面を有する第２の層２２内を、熱伝導による熱ｔ２として伝導する。熱伝導による熱ｔ２は、第２の層２２に接合している第１の層２１に熱伝導による熱ｔ１として伝わり、第１の層２１の外表面から電子デバイス１００の外部に放熱される。
【００３６】
ここで、蓋部２０の第１の層２１の熱伝導率をλ１、第２の層２２の熱伝導率をλ２、とすると、本実施形態に係る電子デバイス１００では、
λ１＞λ２
の関係となる材料を用いて、第１の層２１および第２の層２２を形成する。上述したように、第１の層２１は、熱伝導率の高い材料が用いられる。第２の層２２を構造基体として例えばステンレススティールを用いた場合、その熱伝導率は１６〜２１（ＳＩ単位：Ｗ／ｍＫ）であるのに対して、第１の層２１に例えば金（Ａｕ）を用いた場合、その熱伝導率は約３２０（Ｗ／ｍＫ）、銅（Ｃｕ）では約４００（Ｗ／ｍＫ）、アルミニウムでは約２４０（Ｗ／ｍＫ）と、極めて高い熱伝導率である。
【００３７】
すなわち、第１の層２１は、第２の層２２に対して熱を通し易い性質を備えるものであり、言い換えると第１の層２１は、第２の層２２に接合されたヒートシンク（Ｈｅａｔ  Ｓｉｎｋ）として機能する。
【００３８】
従って、第２の層２２を伝わる熱伝導による熱ｔ２は第１の層２１に吸熱されて熱伝導による熱ｔ１となり、熱伝導により第１の層２１内の大面積に渡って伝わることから、輻射熱Ｔ１と熱伝導による熱Ｔ２の多くを効率的に電子デバイス１００の外部へ放熱させることができるため、収容空間Ｓ内に収容された電子部品３０への熱影響を低減することができる。
【００３９】
また、熱伝導による熱Ｔ２は、基板１０の基板主面１０ａと、電子部品３０と、の間に断熱部４０を配設することにより、より効率的に電子部品３０への影響を回避することができる。
【００４０】
ゲッター６０の活性化のために収容空間Ｓ内で高い温度がゲッター６０に負荷されても、電子部品３０への熱影響を抑制することができ、電子部品３０の熱による劣化、破壊を防止することができる。従って、ゲッター６０の活性化を十分に行うことが可能となり、長期に亘って収容空間Ｓ内の真空度を維持することが可能となり、長期的に安定した品質が維持できる電子デバイス１００を得ることができる。
【００４１】
なお、上述ではゲッター６０がヒーター部５１を備えるゲッター加熱部５０により加熱される構成を説明したが、これに限定されない。例えば、厚さ５０μｍ程度のニクロム箔の表面に、ゲッター材を約１００μｍの厚みに焼結させた、いわゆるゲッターリボンを用いてもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る電子デバイスを図３に示す。図３は、本実施形態に係る電子デバイス１０００の断面図である。第２実施形態に係る電子デバイス１０００は、第１実施形態に係る電子デバイス１００における基板１０と、蓋部２０と、の構成が異なり、その他の構成要素は同じであるので、電子デバイス１０００における電子デバイス１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００４３】
図３に示す電子デバイス１０００の基板１１０は、第１基板１１１と、熱伝導層としての第２基板１１２と、が接合され、構成される。第１基板１１１はセラミックなどの絶縁性を備える基材から形成され、第２基板１１２は、熱伝導率の高い材料、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などから形成されている。
【００４４】
第１基板１１１の第１基板主面１１１ａ上には、ゲッター６０が配置されているヒーター部５１を支持するヒーター支持部５２が配設され、更に電子部品３０が、断熱部４０を介して配置されている。第２基板１１２は、図示するように、ヒーター支持部５２および電子部品３０を支持している断熱部４０を回避するような貫通部１１２ａが形成されている。
【００４５】
蓋部１２０は、基板１１０の第１基板１１１の第１基板主面１１１ａに交差する方向、および第２基板１１２の、第１基板主面１１１ａと接合される接合面１１２ｂとは反対の第２基板主面１１２ｃに交差する方向に配置される枠状の側壁部１２０ａと、側壁部１２０ａの一方の端部に第２基板１１２の第２基板主面１１２ｃに接合される鍔部１２０ｂと、側壁部１２０ａの一方の端部に第１基板１１１の第１基板主面１１１ａに対向するように配置される天井部１２０ｃと、を有している。
【００４６】
また、蓋部１２０は第１の層１２１と、第２の層１２２と、の２層構造である。第２の層１２２は、側壁部１２０ａと、天井部１２０ｃと、基板１１０によって構成される収容空間Ｓの側に配置される。第１の層１２１は、第２の層１２２の外面に接合される。第２の層１２２は、蓋部１２０の構造基体であり、例えばステンレススティールなどの所定の強度を有する材料により形成される。
【００４７】
第１の層１２１は、第２の層１２２に接合され、第２の層１２２に保持された熱を吸熱し、吸熱した熱を速やかに第１の層１２１の外面へ移動させる、いわゆる熱伝導率の高い材料であることが好ましい。熱伝導率が高い材料としては、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。
【００４８】
蓋部１２０の鍔部１２０ｂは、次のように構成されている。第１の層１２１は、第２の層１２２の鍔部１２２ａを挟むように第１の層１２１の第１の折り曲げ部１２１ａと、第２の折り曲げ部１２１ｃと、を備えている。そして第１の折り曲げ部１２１ａと、第２の折り曲げ部１２１ｃと、を繋ぎ、第２の層１２２の鍔部１２２ａの外端面を覆う外端部１２１ｂと、を備える。言い換えると、蓋部１２０の鍔部１２０ｂは、第２の層１２２の鍔部１２２ａを、第１の層１２１の第１の折り曲げ部１２１ａと、外端部１２１ｂと、第２の折り曲げ部１２１ｃと、で覆うように構成されている。そして、第２基板１１２の第２基板主面１１２ｃの外周領域と、蓋部１２０の鍔部１２０ｂを構成する第１の層１２１の第２の折り曲げ部１２１ｃと、が接合されている。
【００４９】
即ち第２基板１１２が蓋部１２０に熱的に導通していることとなる。尚「熱的に導通」とは、２つの部材がこれらの間において比較的高い熱伝導率により固体熱伝導可能な状態を言い、当該２つの部材が接触している場合だけでなく、当該２つの間に他の部材が介在している場合も含む。
【００５０】
本実施形態に係る電子デバイス１０００では、ゲッター加熱部５０のヒーター部５１が発生する熱は、ゲッター６０を加熱するとともに、収容空間Ｓ内へ放熱される輻射熱Ｔ１と、主としてヒーター支持部５２を経て第１基板１１１を伝わる出熱伝導による熱Ｔ２と、主としてヒーター支持部５２を経て第２基板１１２を伝わる熱伝導による熱Ｔ３と、がある。輻射熱Ｔ１と、熱伝導による熱Ｔ３の多くと、は、収容空間Ｓに内面を有する第２の層１２２を熱伝導による熱ｔ２として伝搬する。熱伝導による熱ｔ２は、第２の層１２２に接合している第１の層１２１に熱伝導による熱ｔ１として伝搬し、第１の層１２１の外表面から外部に放熱される。
【００５１】
第１の層１２１と、第２の層１２２と、の熱伝導は第１実施形態に係る電子デバイス１００と同様に、第１の層１２１の熱伝導率をλ１、第２の層１２２の熱伝導率をλ２、とすると、
λ１＞λ２
の関係となる材料を用いて、第１の層１２１および第２の層１２２を形成する。上述したように、第１の層１２１は、熱伝導率の高い材料が用いられる。第２の層１２２を構造基体として例えばステンレススティールを用いた場合、その熱伝導率は１６〜２１（ＳＩ単位：Ｗ／ｍＫ）であるのに対して、第１の層１２１に例えば金（Ａｕ）を用いた場合、その熱伝導率は約３２０（Ｗ／ｍＫ）、銅（Ｃｕ）では約４００（Ｗ／ｍＫ）、アルミニウムでは約２４０（Ｗ／ｍＫ）と、極めて高い熱伝導率である。
【００５２】
すなわち、第１の層１２１は、第２の層１２２に対して熱を通し易い性質を備えるものであり、言い換えると第１の層１２１は、第２の層１２２に接合されたヒートシンク（Ｈｅａｔ  Ｓｉｎｋ）として機能する。
【００５３】
一方、基板１１０は、収容空間Ｓ側に、上述した高い熱伝導率を有する第２基板１１２が備えられており、蓋部１２０のうち、第２基板１１２と接合されているのは熱伝導率の高い第１の層１２１の第２の折り曲げ部１２１ｃであり、熱伝導による熱Ｔ３は第２基板１１２と接合されている蓋部１２０の鍔部１２０ｂへより伝熱されやすくなる。そして、熱伝導による熱Ｔ３は、熱伝導による熱ｔ１として第１の層１２１に伝導し、第１の層１２１の外表面から外部に放熱される。
【００５４】
第２基板１１２に熱伝導による熱Ｔ３が、より伝熱し易い蓋部１２０の第２の折り曲げ部１２１ｃを通じて、第１の層１２１を伝熱する熱伝導による熱ｔ１となって外部放熱されることから、熱伝導による熱Ｔ３の第１基板１１１への熱伝導が低減されるので、電子部品３０への熱影響を低減することができる。また、第１基板１１１の第１基板主面１１１ａ上に断熱部４０を介することで、電子部品３０への熱影響を更に効率的に低減することができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、第２の層１２２を伝わる熱伝導による熱ｔ２は第１の層１２１に吸熱され熱伝導による熱ｔ１となり、熱伝導により第１の層１２１内の大面積に渡って伝わることから、輻射熱Ｔ１と熱伝導による熱Ｔ３の多くを効率的に電子デバイス１００の外部へ放熱させることができるため、収容空間Ｓ内に収容された電子部品３０への熱影響を低減することができる。
【００５６】
ゲッター６０の活性化のために収容空間Ｓ内で高い温度がゲッター６０に負荷されても、電子部品３０への熱影響を抑制することができることで電子部品３０の熱による劣化、破壊を防止することができる。従って、ゲッター６０の活性化を十分に行うことが可能となり、長期に亘って収容空間Ｓ内の真空度を維持することが可能となり、長期的に安定した品質が維持できる電子デバイス１０００を得ることができる。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る電子デバイスを図４に示す。図４は、本実施形態に係る電子デバイス２０００の断面図である。第３実施形態に係る電子デバイス２０００は、第１実施形態に係る電子デバイス１００における蓋部２０の構成が異なり、その他の構成要素は同じであるので、電子デバイス２０００における電子デバイス１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００５８】
図４に示す電子デバイス２０００に備える蓋部２２０は、第２の層としての蓋基体２２２と、蓋基体２２２を覆うように形成された被覆層２２１と、により構成される。また、蓋部２２０は、基板１０の基板主面１０ａに交差する方向に配置される枠状の側壁部２２０ａと、側壁部２２０ａの一方の端部に基板１０の基板主面１０ａに接合部材１００ａを介して接合される鍔部２２０ｂと、側壁部２２０ａの他方の端部に基板１０の基板主面１０ａに対向するように配置される天井部２２０ｃと、を有している。
【００５９】
被覆層２２１は、蓋基体２２２の外表面を覆う第１の層としての第１の被覆層２２１ａと、蓋基体２２２の内表面を覆う第２の被覆層２２１ｂと、を備えている。そして、第１の被覆層２２１ａと、第２の被覆層２２１ｂと、は、鍔部２２０ｂを構成する蓋基体２２２の基体鍔部２２２ａの外周面を覆う第３の被覆層２２１ｃに繋がることで、被覆層２２１は蓋基体２２２を覆うように形成される。
【００６０】
蓋基体２２２は、蓋部２２０の構造基体であり、例えばステンレススティールなどの所定の強度を有する材料により形成される。被覆層２２１は、熱伝導率の高い材料を用いることが好ましく、熱伝導率が高い材料として、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。
【００６１】
図５に電子デバイス２０００に備えるゲッター加熱部５０からの熱の伝搬を説明する模式図を示す。図５に示すように、本実施形態に係る電子デバイス２０００では、ゲッター加熱部５０のヒーター部５１が発生する熱には、ゲッター６０を加熱するとともに、収容空間Ｓ内へ放熱される輻射熱Ｔ１と、主としてヒーター支持部５２を経て基板１０を伝わる熱伝導による熱Ｔ２がある。輻射熱Ｔ１と熱伝導による熱Ｔ２の多くは、収容空間Ｓに内面を有する第２の被覆層２２１ｂを熱伝導による熱ｔ３として伝搬する。第２の被覆層２２１ｂを有する被覆層２２１は、高い熱伝導率を有しており、蓋部２２０のより広い面積へと熱伝導による熱ｔ３を効率的に伝えることができる。
【００６２】
そして、熱伝導による熱ｔ３は、第２の被覆層２２１ｂが接合している蓋基体２２２に伝導し、熱伝導による熱ｔ２として蓋基体２２２を伝導する。蓋基体２２２中を伝導した熱伝導による熱ｔ２は、蓋基体２２２の外面に接合している第１の被覆層２２１ａに熱伝導による熱ｔ１として伝導し、第１の被覆層２２１ａの外表面から外部に放熱される。
【００６３】
また熱伝導による熱ｔ３は、第２の被覆層２２１ｂと第１の被覆層２２１ａと、を繋ぐ第３の被覆層２２１ｃ、および蓋基体２２２を通じて、第１の被覆層２２１ａへと伝導され熱伝導による熱ｔ１として第１の被覆層２２１ａの外表面から外部に放熱される。すなわちｔ３からｔ２へ、ｔ２からｔ１へ、と伝熱される経路と、第２の被覆層２２１ｂから第１の被覆層２２１ａへと伝熱する、すなわちｔ３からｔ１への被覆層２２１内だけの伝熱経路を有する。
【００６４】
これにより、ゲッター加熱部５０から発生した輻射熱Ｔ１と、熱伝導による熱Ｔ２の多くと、は第１の層としての第１の被覆層２２１ａに伝搬され、蓋部２２０の外部に効率よく放熱される。従って、ゲッター６０の活性化のために収容空間Ｓ内で高い温度がゲッター６０に負荷されても、電子部品３０への熱影響を抑制することができことで電子部品３０の熱による劣化、破壊を防止することができる。従って、ゲッター６０の活性化を十分に行うことが可能となり、長期に亘って収容空間Ｓ内の真空度を維持することが可能となり、長期的に安定した品質が維持できる電子デバイス１００を得ることができる。
【００６５】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る電子デバイスを図６に示す。図６は、本実施形態に係る電子デバイス３０００の断面図である。第４実施形態に係る電子デバイス３０００は、第１実施形態に係る電子デバイス１００における蓋部２０に放熱部が接合されている点で構成が異なり、その他の構成要素は同じであるので、電子デバイス３０００における電子デバイス１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
【００６６】
図６に示すように、電子デバイス３０００の蓋部２０の天井部２０ｃの外平面２０ｄに放熱部７０が接合部材８０によって接合されている。放熱部７０は、基部７２に、図７の放熱部７０の外観斜視図に示すように、櫛歯状に放熱突起７１が複数配設されている。
【００６７】
接合部材８０は、天井部２０ｃの外平面２０ｄを構成する第１の層２１の外平面との熱的な導通が確保できる熱伝導率の高い材料、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などによる溶接法などにより、放熱部７０と、第１の層２１と、の熱的な導通性を確保する。
【００６８】
放熱部７０は、放熱突起７１を備えることで、外気に晒される表面積を格段に拡げ、第１の層２１に伝搬されたゲッター６０の輻射熱Ｔ１と、熱伝導による熱Ｔ２と、をより大きな面積を有する放熱部７０から電子デバイス３０００の外気へと放熱することができるため、電子部品３０への熱影響を低減することができる。
【００６９】
なお、本実施形態に係る電子デバイス３０００では、放熱部７０は蓋部２０の天井部２０ｃへ配置する形態を例示したが、これに限定されない。例えば、側壁部２０ａの外面に配置してもよい。また、放熱部７０と、第１の層２１と、を一体的に形成してもよい。
【００７０】
また、図８に示すように、放熱部として側壁部３２０ａに形成した蛇腹部を有する蓋部３２０を備える電子デバイス３１００であってもよい。図８に示す電子デバイス３１００は、蓋部３２０の側壁部３２０ａに、周状の突出部３２０ｄを複数列、配設した放熱部としての蛇腹部３２０ｅを備えている。
【００７１】
蛇腹部３２０ｅは、突出部３２０ｄによって側壁部３２０ａの表面積を拡げられる効果を有する。従って、蓋部３２０の外部への放熱量を増加させることができ、収容空間Ｓ内に収容された電子部品３０への熱影響を低減することができる。
【００７２】
（第５実施形態）
図９および図１０に第５実施形態に係る電子デバイス４０００を示し、図９は正断面図、図１０は図９に示すＡ−Ａ´部の断面図である。図９および図１０に示す電子デバイス４０００は、電子部品として後述するガスセルを含むガスセルユニットを備え、量子干渉効果を利用した原子発振器の構成である。従って、以下では電子デバイス４０００を原子発振器４０００という。
【００７３】
図９および図１０に示すように、原子発振器４０００は、ガスセルユニット４１０と、光射出部４２０と、ガスセルユニット４１０を収納し、本実施形態に係る原子発振器４０００では磁気遮蔽性を有するガスセル側磁気遮蔽体４４０（以下、セル側遮蔽体４４０という）と、を備えている。
【００７４】
ガスセルユニット４１０は、ガスセル４１１と、ガスセル４１１を保持し、後述するヒーターに発生させる熱をガスセル４１１に伝導させるガスセル保持部材４１２と、ガスセル保持部材４１２のＸ軸方向に沿った外周面に巻き付けられるコイル４１３と、を備えている。
【００７５】
ガスセル４１１は、柱状の貫通孔を有する本体部４１１ａと、その貫通孔の両側の開口を１対の窓部４１１ｂ，４１１ｃによって封鎖することにより、内部空間Ｐが形成される。ガスセルの内部空間Ｐ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。
【００７６】
光射出部４２０は、光源収容体４２１と、光源収容体４２１に収容、固定された光源４２２とを有する。光源４２２には、レーザーダイオードが用いられても良い。光源４２２は、ガスセル４１１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４２２は、光源収容体４２１の内部に励起光の射出方向（図示矢印の光軸方向Ｒ）に沿ってガスセル４１１と対向するように配置され、励起光の射出方向と交差する領域に貫通孔４２１ａが設けられており、この貫通孔４２１ａを通って光源４２２からガスセル４１１に向かって励起光が射出される。
【００７７】
射出された励起光は、ガスセル保持部材４１２と、光軸方向Ｒと、が交差する部分に形成された貫通孔４１２ａ，４１２ｂのうち、光射出部４２０側の貫通孔４１２ａに配置された光学部品４１４，４１５を透過する。本実施形態では、光源４２２側からガスセル４１１側へ、光学部品４１４，４１５の順に配置されている。光学部品４１４は、λ／４波長板である。これにより、光源４２２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。光学部品４１５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４１１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、光源４２２の出力が大きい場合でも、ガスセル４１１に入射する励起光を所望の光量とすることができる。
【００７８】
ガスセル保持部材４１２の光軸方向Ｒと並行する外周部４１２ｃには、外周部４１２ｃに沿ってコイル４１３が巻き付けられている。コイル４１３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４１１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４０００の発振周波数の精度を高めることができる。なお、コイル４１３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４１３は、ガスセル４１１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４１１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。
【００７９】
ガスセル４１１を挟んで光射出部４２０と光軸方向Ｒに沿って対向する位置に光検出部４３０を備えている。光検出部４３０は、ガスセル４１１内を透過した励起光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４３０は、接着剤４３１を介してガスセル保持部材４１２に接合されている。また、この光検出部４３０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。
【００８０】
上述したガスセルユニット４１０と、光検出部４３０と、はセル側遮蔽体４４０の内部に収容されている。セル側遮蔽体４４０は、基板４５０に載置され、光検出部４３０を備えたガスセルユニット４１０を覆うように構成される。セル側遮蔽体４４０は、セル側遮蔽体４４０の内部に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有し、セル側遮蔽体４４０に収容されるガスセルユニット４１０への外部からの磁気を遮蔽する。
【００８１】
セル側遮蔽体４４０のガスセル保持部材４１２に形成された貫通孔４１２ａに対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔４４０ａが設けられている。なお、貫通孔４４０ａには、励起光を透過し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが気密接合されていてもよい。このように、貫通孔４４０ａが気密接合されていることで、セル側遮蔽体４４０内を気密空間とすることが可能となる。なお、図９および図１０では、図示を省略しているが、セル側遮蔽体４４０には、前述した部品以外の部品が収納されていてもよい。また、図示しないが、基板４５０には、セル側遮蔽体４４０の外部からガスセルユニット４１０への通電のための複数の配線などが設けられている。
【００８２】
セル側遮蔽体４４０の材料としては、磁気遮蔽効果を有していることがなお好ましく、例えば、鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）、銅（Ｃｕ）、銅合金などの軟磁性材料がより好ましい。このような材料をセル側遮蔽体４４０に用いることにより、外部からの磁気（磁場の変化）をセル側遮蔽体４４０によって遮蔽することができる。これにより、外部からの磁気（磁場の変化）によるガスセル４１１内の金属原子への影響を抑制し、原子発振器４０００としての発振特性の安定化を図ることが可能となる。
【００８３】
また、上述したようにセル側遮蔽体４４０内が気密空間であることが好ましい。これにより、セル側遮蔽体４４０内を減圧状態または不活性ガス封入状態とすることができ、その結果、原子発振器４０００の特性を向上させることができる。特に、セル側遮蔽体４４０内は、減圧状態であることが好ましい。これにより、セル側遮蔽体４４０内の空間を介した熱の伝達を抑制することができる。そのため、ガスセル保持部材４１２とセル側遮蔽体４４０の外部との間や、セル側遮蔽体４４０内の空間を介した、後述するヒーター４６０とガスセル４１１との間の熱干渉を抑制することができる。そのため、ヒーター４６０の熱がガスセル保持部材４１２を介して効率的に２つの窓部４１１ｂ，４１１ｃへ伝達し、２つの窓部４１１ｂ，４１１ｃ間の温度差を抑制することができる。また、ガスセルユニット４１０とセル側遮蔽体４４０の外部との間の熱の伝達をより効果的に抑制することができる。
【００８４】
図１０に示すように、本実施形態に係る原子発振器４０００は、ガスセルユニット４１０を加熱する加熱素子としてのヒーター４６０を備えている。ヒーター４６０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４６０は、セル側遮蔽体４４０の外部に配置され、ヒーター４６０が発生した熱は、セル側遮蔽体４４０を介してガスセル４１１に伝達される。
【００８５】
ヒーター４６０が発生した熱は、ガスセル４１１に伝達され、ガスセル４１１を所定の温度に維持し、ガスセル４１１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４６０に代えて、あるいは、ヒーター４６０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。
【００８６】
また、原子発振器４０００は、図９および図１０に示すように、ガスセルユニット４１０が内部に収納されたセル側遮蔽体４４０と、光検出部４３０と、ヒーター４６０と、光射出部４２０と、を収納する磁気遮蔽性を有する外殻磁気遮蔽体４７０（以下、外殻遮蔽体４７０という）を備えている。外殻遮蔽体４７０は、底部４７２と、蓋部４７１とを備え、蓋部４７１の開口側が基板４５０に接合されることで蓋部４７１の開口は気密封止されている。これにより、セル側遮蔽体４４０と、光検出部４３０と、ヒーター４６０と、光射出部４２０と、を収納する収容空間Ｓが形成されている。そして、蓋部４７１が配置される基板４５０の面の反対面に底部４７２が配置され、外部磁気から内部を遮蔽する外殻遮蔽体４７０が構成される。
【００８７】
蓋部４７１は、収容空間Ｓ側に内面を有する第２の層４７１ｂと、第２の層４７１ｂの外面に接合される第１の層４７１ａと、により構成される。第２の層４７１ｂと、底部４７２と、は構成材料として磁気遮蔽効果を有していることがより好ましく、例えば、鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、蓋部４７１の第２の層４７１ｂおよび底部４７２に用いることにより、外部からの磁気（磁場の変化）を外殻遮蔽体４７０によって収容空間Ｓ内への磁気の透過を遮蔽することができる。加えて、ガスセル４１１は、セル側遮蔽体４４０も含んだ二重の磁気遮蔽構造となることから、外部からの磁気（磁場の変化）によるガスセル４１１内の金属原子への影響を、より大きく抑制することが可能となる。
【００８８】
収容空間Ｓ内の基板４５０上には、第１実施形態に係る電子デバイス１００にも備えるヒーター部５１とヒーター支持部５２とを備えるゲッター加熱部５０と、ゲッター加熱部５０により加熱されるゲッター６０と、が配設されている。原子発振器４０００は、気密封止、特に真空に気密封止された中にガスセルユニット４１０が内部に収納されたセル側遮蔽体４４０と、光検出部４３０と、ヒーター４６０と、光射出部４２０と、が収納されることで、安定した発振性能を得ることができる。
【００８９】
そこで、ゲッター６０を収容空間Ｓ内に配置することにより、収容空間Ｓを長期に安定した真空環境に維持することができる。しかし、上述したように、ゲッター６０は、常温（室温）において周辺のガス気体を表面に吸着し、吸着量が飽和しても高温に加熱されることで活性化され、更にガス気体を吸着する性質を持つものである。従って、ゲッター６０は、活性化のためにヒーター部５１によって３００℃以上に加熱されることがある。
【００９０】
一方、ガスセルユニット４１０に含むガスセル４１１は、ガス状のアルカリ金属が封入されている為、ゲッター加熱部の熱により劣化する虞があった。また光源４２２に用いられるレーザーダイオードもゲッター加熱部の熱により特性が変化してしまう可能性があった。
【００９１】
そこで、本実施形態に係る原子発振器４０００では、蓋部４７１を第１の層４７１ａと、第２の層４７１ｂと、の複層とすることで収容空間Ｓ内に拡散するゲッター加熱部５０が発生する熱量の多くを原子発振器４０００の外部へ放出させることができ、電子部品としてのガスセル４１１への熱影響を低減することができる。
【００９２】
ここで、蓋部４７１の第１の層４７１ａの熱伝導率をλ１、第２の層４７１ｂの熱伝導率をλ２、とすると、本実施形態に係る原子発振器４０００では、
λ１＞λ２
の関係となる材料を用いて、第１の層４７１ａおよび第２の層４７１ｂを形成する。上述したように、第１の層４７１ａは、熱伝導率の高い材料が用いられる。第２の層４７１ｂは磁気遮蔽性を備えた構造基体として、例えば鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）などの軟磁性材料を用いた場合、その熱伝導率は約８０（ＳＩ単位：Ｗ／ｍＫ）であるのに対して、第１の層２１に例えば金（Ａｕ）を用いた場合、その熱伝導率は約３２０（Ｗ／ｍＫ）、銅（Ｃｕ）では約４００（Ｗ／ｍＫ）、アルミニウムでは約２４０（Ｗ／ｍＫ）と、極めて高い熱伝導率である。
【００９３】
すなわち、第１の層４７１ａは、第２の層４７１ｂに対して熱を通し易い性質を備えるものであり、言い換えると第１の層４７１ａは、第２の層４７１ｂに接合されたヒートシンク（Ｈｅａｔ  Ｓｉｎｋ）として機能する。
【００９４】
従って、第２の層４７１ｂが吸熱したゲッター加熱部５０の熱は、短時間に第１の層４７１ａに吸熱され、より大きな面積から原子発振器４０００の外部へ放熱させることができるため、収容空間Ｓ内に収容されたガスセル４１１への熱影響を低減することができる。
【００９５】
収容空間Ｓ内の高い真空度を維持するために、収容空間Ｓ内で高い温度がゲッター６０に負荷されても、電子部品としてのガスセル４１１への熱影響を抑制することができ、ガスセル４１１の高い発振性能を維持することができる。従って、ゲッター６０の活性化を十分に行うことが可能となり、長期に亘って収容空間Ｓ内の真空度を維持することが可能となり、長期的に安定した品質が維持できる原子発振器４０００を得ることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０…基板、２０…蓋部、３０…電子部品、４０…断熱部、５０…ゲッター加熱部、６０…ゲッター、１００…電子デバイス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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