[发明专利]用于紧凑型原子装置的集成场线圈

说明书

一种磁场线圈组件，包括：多个堆叠的电介质层，多个堆叠的电介质层之中的每个具有在该层的第一侧上的部分环路导电线路、通孔互连和蒸汽室接纳孔，该通孔互连与部分环路导电线路连通，并且从该层的第一侧延伸到该层的与第一侧相对的一侧；和蒸汽室，该蒸汽室轴向延伸穿过多个蒸汽室接纳孔，使得多个部分环路导电线路串联地电连接，以形成布置在蒸汽室周围的连续线圈，该线圈在施加电流时将产生磁场。

技术领域

本发明的领域涉及用于原子装置的物理封装，且更具体地，涉及与原子钟一起使用的场线圈。

背景技术

诸如芯片级原子钟(“CSAC”)的芯片级原子装置可以涉及在通常包含碱性物质和缓冲气体的蒸汽室中对原子态的解调(interrogation)。这些装置的物理封装通常使用多个部件子系统的组件来构成：光源，通常是垂直腔面发射激光器(“VCSEL”)；调节光学器件；蒸汽室(vapor cell)；和光电探测器。这些部件必须保持在给定位置，以保持光学解调的再现性。VCSEL和蒸汽室必须热偏置，以稳定温度并允许控制一系列外部环境条件，并且该组件必须允许VCSEL、蒸汽室和光电探测器模块的电互连。通常必须施加受控磁场，以在碱蒸汽中产生必要的原子态。这些限制会使装配变得困难，常常妨碍使用自动装配技术，并增加装配和封装成本。存在简化装配方法和降低封装成本(包括将场线圈装配在蒸汽室周围的方法)的需求。

发明内容

一种磁场线圈组件包括：多个堆叠的电介质层，多个堆叠的电介质层之中的每个具有在该层的第一侧上的部分环路导电线路、通孔互连(via interconnect)和蒸汽室接纳孔，该通孔互连与部分环路导电线路连通，并且从该层的第一侧延伸到该层的与第一侧相对的一侧。磁场线圈组件还可以包括蒸汽室，该蒸汽室轴向延伸穿过多个蒸汽室接纳孔，使得多个部分环路导电线路串联地电连接，以形成布置在蒸汽室周围的连续线圈，该线圈在施加电流时将产生磁场。

在一个实施例中，一种磁场线圈组件可以包括：电介质衬底，其具有蒸汽室中心孔；嵌入该衬底中的多个部分环路导电线路，该多个平面部分环路导电线路之中的每个都围绕该蒸汽室中心孔的周边延伸；相应的多个通孔互连，相应的多个通孔互连布置成与多个平面部分环路导电线路正交，该相应的多个通孔互连使多个平面部分环路导电线路串联地电连接，使得多个平面部分环路导电线路在蒸汽室中心孔周围形成连续的导电环路；和蒸汽室，其布置在蒸汽室中心孔中，使得多个平面部分环路导电线路和相应的多个通孔互连在蒸汽室周围形成磁场线圈。

一种磁场线圈组件还可以包括：具有蒸汽室中心孔的电介质衬底、嵌入该衬底中的线圈(该线圈围绕蒸汽室中心孔的周边延伸)和蒸汽室，该蒸汽室布置在蒸汽室中心孔中，使得线圈在蒸汽室周围构形成磁场线圈，该磁场线圈在施加电流时能够产生磁场。

附图说明

附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。在全部不同的视图中，相似的附图标记表示相应的部分。

图1是具有蒸汽室、光电探测器和VCSEL激光源的原子钟物理封装的一个实施例的分解透视图，该蒸汽室、光电探测器和VCSEL激光源可以以可拆卸的方式插入密封的开槽容器中；

图2和图3是图1的原子钟物理封装组件的分解透视图，该组件对齐，用以以可滑动的方式联接在具有内部电触点的开槽容器和开槽盖内；

图4和图5是具有蒸汽室、光电探测器和VCSEL激光源的原子钟物理封装的另一实施例的分解正视透视图，该蒸汽室、光电探测器和VCSEL激光源可以以可拆卸的方式插入具有内部电触点的密封的开槽容器中；

图6是完全装配好的开槽容器组件的透视图；

图7和图8是图4和图5的正视透视图中首次示出的开槽容器、基壁和焊盘衬底(padsubstrate)的分解后视透视图；

图9是图7和图8所示的装配好的部件的透视图；