JP2016192558A

JP2016192558A - ガスセル及び磁気測定装置

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Publication number: JP2016192558A
Application number: JP2016114143A
Authority: JP
Inventors: 長坂　公夫; Kimio Nagasaka; 公夫長坂; 上野　仁; Hitoshi Ueno; 仁上野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2031-08-15
Also published as: JP6164340B2

Abstract

【課題】パッケージの内部と外部との間で流体が流通し易くしつつ、パッケージを容易に封止する。
【解決手段】開口部を有するパッケージと開口部を覆うリッドとの間に、貫通孔を有する封止材を設け、パッケージとリッドとを接合し、パッケージの内部と外部との間で、貫通孔を介して洗浄液やコーティング剤を流通させ、封止材を溶融させて貫通孔を封止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、パッケージを封止する方法に関する。

電子部品や半導体のパッケージを封止する技術が知られている。例えば、引用文献１には、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)やＦＥＤ(Field Emission Display)などの表示装置の製造において、通気孔に封着材料を配置し、レーザ光を照射して溶融させることにより、フロントパネルとリアパネルとの間の空間を封止する方法が記載されている。引用文献２には、容器の底部に設けられた貫通孔に封止部材を置き、レーザービーム照射によって封止部材を溶融することにより、貫通孔を封止する方法が記載されている。引用文献３には、筒状ガラス管の内部に細孔を形成し、この細孔を介して排気及びガスの封入を行った後、レーザ光線を細孔の周囲のガラスにあてて加熱溶融し、細孔を塞いで気密封止する方法が記載されている。

特開２００８−１０３１８４号公報特開２００８−５７９９５号公報特開昭６１−５１７４６号公報

ところで、生体の心臓等から発せられる磁場を検出する装置として、光ポンピング式の磁気センサーが知られている。この磁気センサーには、アルカリ金属ガスが封入されたガスセルが用いられる。このガスセルを製造する場合、ガスセルの筐体（パッケージ）を形成した後に、筐体内にコーティング剤を流入させて、筐体の内面に膜を形成する。しかし、上述した特許文献１又は２に記載された方法では、封止材がパッケージの貫通孔を封止してしまうため、コーティング剤をパッケージの内部に流入させるのが難しい。また、上述した特許文献３に記載された方法では、筒状ガラス管の細孔を封止するには高温で加熱する必要があるため、パッケージを容易に封止することができない。
本発明は、パッケージの内部と外部との間で流体が流通し易くしつつ、パッケージを容易に封止することを目的とする。

本発明は、開口部を有するパッケージと当該開口部を覆う蓋との間に、貫通孔を有する封止材を設け、当該パッケージと当該蓋とを接合する接合工程と、前記パッケージの内部と外部との間で、前記貫通孔を介して流体を流通させる流通工程と、前記封止材を溶融させて前記貫通孔を封止する封止工程とを備えることを特徴とするパッケージの封止方法を提供する。
この封止方法によれば、パッケージの内部と外部との間で流体が流通し易くしつつ、パッケージを容易に封止することができる。

好ましい態様において、前記接合工程において、前記パッケージと前記蓋とが接合する面には、接合材料が塗布され、当該パッケージと当該蓋との間には、一端が外部に突出するように棒状部材が配置され、当該接合材料が溶融されることにより前記パッケージと前記蓋とが接合され、冷却後、当該棒状部材が引き抜かれることにより、当該接合材料により前記封止材が形成されてもよい。
この封止方法によれば、パッケージと蓋との間に容易に封止材を設けることができる。

好ましい態様において、前記接合工程において、前記パッケージと前記蓋とが接合する面には、融点が第１の温度である接合材料が塗布され、前記パッケージと前記蓋との間には、融点が前記第１の温度よりも高い第２の温度である材料で形成され、貫通孔を有する封止材が配置され、前記接合材料は、前記第１の温度以上前記第２の温度未満の温度で加熱され、当該接合材料が溶融することにより、前記パッケージと前記蓋とが接合され、前記封止工程において、前記封止材は、前記第２の温度以上の温度で加熱されてもよい。
この封止方法によれば、パッケージと蓋との間に容易に封止材を設けることができる。

好ましい態様において、前記接合工程において、前記パッケージ内には、アルカリ金属原子を収容する収容部が配置され、前記パッケージと前記蓋との間には、第１の貫通孔を有する第１の封止材と、第２の貫通孔を有する第２の封止材とが設けられ、前記流通工程において、前記パッケージの内部には、前記第１の貫通孔を介してコーティング剤が流入され、当該コーティング剤により当該パッケージの内面に膜が形成され、当該コーティング剤は、前記第２の貫通孔を介して外部に流出され、前記封止工程において、前記第１の封止材を溶融させ、前記第１の貫通孔を封止する第１の封止工程と、前記収容部にレーザ光を照射して、当該収容部を破壊する破壊工程と、前記封止工程において、前記収容部が破壊された後、決められた時間が経過してから、前記第１の封止材を溶融させ、前記第２の貫通孔を封止する第２の封止工程とを備えてもよい。
この封止方法によれば、コーティング剤により内面に膜が形成され、アルカリ金属原子を封入したパッケージを容易に製造することができる。

好ましい態様において、前記接合工程において、前記パッケージは、複数並べられて一体に連結されており、前記パッケージと前記蓋との間には、隣接するパッケージを連通する第３の貫通孔を有する第３の封止材が設けられ、前記第２の封止工程において、前記第３の封止材は、前記第２の封止材から遠い順に加熱され、当該第３の封止材が溶融することにより、前記第３の貫通孔が順に封止され、前記第２の貫通孔は、当該第３の貫通孔が全て封止された後に封止されてもよい。
この封止方法によれば、コーティング剤により内面に膜が形成され、アルカリ金属原子を封入した複数のパッケージをまとめて製造することができる。

また、本発明は、開口部を有するパッケージと、前記開口部を覆う蓋と、貫通孔を有し、前記パッケージと前記蓋との間に設けられ、加熱されると溶融して、当該貫通孔を封止する封止材とを備えることを特徴とする電子デバイスの筐体を提供する。
この電子デバイスの筐体によれば、パッケージの内部と外部との間で流体が流通し易くしつつ、パッケージを容易に封止することができる。

また、本発明は、開口部を有するパッケージと、前記開口部を覆う蓋と、前記パッケージ内に配置され、アルカリ金属原子を収容し、レーザ光で破壊されると、当該アルカリ金属を放出する収容部と、第１の貫通孔を有し、前記パッケージと前記蓋との間に設けられ、加熱されると溶融して、当該第１の貫通孔を封止する第１の封止材と、第２の貫通孔を有し、前記パッケージと前記蓋との間に設けられ、加熱されると溶融して、当該第２の貫通孔を封止する第２の封止材とを備えることを特徴とするセルを提供する。
このセルによれば、パッケージの内部と外部との間で流体が流通し易くしつつ、パッケージを容易に封止することができる。

磁気測定装置の構成を表すブロック図。第１実施形態に係るガスセルを示す斜視図。第１実施形態に係るガスセルの製造工程を示すフローチャート。第１実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第１実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第１実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第１実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第１実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第１実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第２実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第２実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第２実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第２実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第２実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。第２実施形態に係るガスセルの製造工程を説明する図。変形例１に係るガスセルの製造工程を示すフローチャート。変形例１に係るガスセルの製造方法を説明する図。変形例１に係るガスセルの製造方法を説明する図。変形例１に係るガスセルの製造方法を説明する図。変形例１に係るガスセルの製造方法を説明する図。変形例２に係るガスセルアレイの断面図。変形例２に係るガスセルアレイの平面図。変形例３に係るパッケージの平面図。変形例３に係るガスセルの断面図。

１．第１実施形態
（１）構成
図１は、第１実施形態に係る磁気測定装置１の構成を表すブロック図である。磁気測定装置１は、心臓から発生する磁場（心磁）または脳から発生する磁場（脳磁）等、生体から発生する磁場を、生体の状態の指標として測定する磁気センサーである。磁気測定装置１は、ガスセルアレイ１０と、ポンプ光照射ユニット２０と、プローブ光照射ユニット３０と、検出ユニット４０とを有する。ガスセルアレイ１０は、複数のガスセル１１を有する。ガスセル１１内には、アルカリ金属ガス（例えば、セシウム（Ｃｓ））が封入されている。ポンプ光照射ユニット２０は、アルカリ金属原子と相互作用するポンプ光（例えば、セシウムのＤ１線に相当する波長８９４ｎｍの光）を出力する。ポンプ光は円偏光成分を有する。ポンプ光が照射されると、アルカリ金属原子の最外殻電子が励起され、スピン偏極が生じる。スピン偏極したアルカリ金属原子は、被測定物が生じる磁場Ｂによって歳差運動をする。一つのアルカリ金属原子のスピン偏極は、時間の経過とともに緩和するが、ポンプ光がＣＷ（Continuous Wave）光であるので、スピン偏極の形成と緩和は、同時平行的かつ連続的に繰り返される。その結果、原子の集団全体としてみれば、定常的なスピン偏極が形成される。

プローブ光照射ユニット３０は、直線偏光成分を有するプローブ光を出力する。ガスセル１１の透過前後において、プローブ光の偏光面は、ファラデー効果により回転する。偏光面の回転角は、磁場Ｂの関数である。検出ユニット４０は、プローブ光の回転角を検出する。検出ユニット４０は、入射した光の光量に応じた信号を出力する光検出器と、信号を処理するプロセッサーと、データを記憶するメモリーとを有する。プロセッサーは、光検出器から出力された信号を用いて磁場Ｂの大きさを算出する。プロセッサーは、算出した結果を示すデータをメモリーに書き込む。こうして、ユーザーは、被測定物から発生する磁場Ｂの情報を得ることができる。

図２は、ガスセル１１を示す斜視図である。ガスセル１１は、石英ガラスまたはホウケイ酸ガラス等、光透過性を有する材料を用いて形成されている。ガスセル１１は、パッケージ１２とリッド１３とを有する。パッケージ１２は、例えばガラス成型により製造される。なお、パッケージ１２は、ガラス加工により形成されてもよい。パッケージ１２は、アルカリ金属ガスが封入される主室１４を有する。この主室１４は、外部に向けて開口されている。つまり、パッケージ１２は、開口部を有する。リッド１３は、パッケージ１２の上面を覆う蓋である。リッド１３は、例えばガラスの平板である。

パッケージ１２には、主室１４の隣に断面がＶ字型の凹部１５が形成されている。この凹部１５には、アルカリ金属が封入されたアンプル５０が収容される。このアンプル５０は、例えばガラス容器である。アンプル５０は、アルカリ金属原子を収容する収容部として用いられる。パッケージ１２の上面には、凹部１５から主室１４に向かって溝１６が形成されている。この溝１６も、例えばガラス成型で形成される。凹部１５と主室１４とは、この溝１６を介して接続される。溝１６の内径は、後述する洗浄液やコーティング剤を流通させることはできるが、主室１４内でスピン偏極しているアルカリ金属原子が入り難いような大ききであるのが好ましい。図２に示す溝１６では、主室１４側の端部が、凹部１５側の端部に比べて内径が小さくなっている。また、パッケージ１２の上面には、主室１４から外部へ向けて溝１７が形成され、凹部１５から外部へ向けて溝１８が形成されている。さらに、パッケージ１２の上面には、溝１７と交わるように、断面がＶ字型の凹部１９が形成されている。

（２）製造方法
図３は、ガスセル１１の製造工程を示すフローチャートである。図４〜９は、ガスセル１１の製造工程を説明する図である。図４〜９では、図２に示すＩ−Ｉ線で切断したガスセル１１の断面が示されている。ステップＳ１１０（結合工程）において、パッケージ１２とリッド１３とが接合する面に、ペースト状の低融点ガラス６０を塗布する。具体的には、パッケージ１２の上面とリッド１３の下面の周辺部とに、ペースト状の低融点ガラス６０を塗布する。この低融点ガラス６０の塗布は、例えばスクリーン印刷やディスペンサを利用して行われる。低融点ガラス６０を塗布した後、加熱により、低融点ガラス６０に含まれる溶剤成分を蒸発させ、乾燥させる。次に、アンプル５０をパッケージ１２の凹部１５に置く。アンプル５０を置いた後、図４に示すように、棒状の金属ワイヤ６１を溝１７に入れる。このとき、金属ワイヤ６１は、一端が外部に突出し、他端が凹部１９内に突出するように配置される。また、棒状の金属ワイヤ６２を溝１８に入れる。このとき、金属ワイヤ６２は、一端が外部に突出し、他端が凹部１５内に突出するように配置される。なお、パッケージ１２には、金属ワイヤ６１，６２の位置決めができるように、金属ワイヤ６１，６２が配置されるところに溝が形成されていてもよい。

金属ワイヤ６１，６２を配置した後、パッケージ１２の上にリッド１３を重ねる。これにより、パッケージ１２とリッド１３との間に、低融点ガラス６０を介して金属ワイヤ６１，６２が挟み込まれる。この金属ワイヤ６１，６２は、いずれも低融点ガラス６０に接合し難い金属、例えばニッケル等の材料を用いて形成されている。次に、加圧しながら、低融点ガラス６０が溶融するような温度、例えば４００℃まで加熱する。この加熱には、例えばアニール炉が利用される。この加熱により、パッケージ１２とリッド１３との間の低融点ガラス６０が溶融し、パッケージ１２とリッド１３とが接合される。

また、溶融した低融点ガラス６０は、溝１７において金属ワイヤ６１の円周面を覆う。ただし、溝１７から溢れた低融点ガラス６０は、凹部１９内に落ちる。そうすると、金属ワイヤ６１において、外部に突出している一端と、凹部１９内に突出している他端とは、低融点ガラス６０で覆われない。従って、金属ワイヤ６１は、溝１７内の低融点ガラス６０を貫通する。同様に、溶融した低融点ガラス６０は、溝１８において金属ワイヤ６２の円周面を覆う。ただし、溝１８から溢れた低融点ガラス６０は、凹部１５内に落ちる。そうすると、金属ワイヤ６２において、外部に突出している一端と、凹部１５内に突出して他端とは、低融点ガラス６０で覆われない。従って、金属ワイヤ６２は、溝１８内の低融点ガラス６０を貫通する。冷却後、金属ワイヤ６１，６２を引き抜く。これにより、図５に示すように、パッケージ１２とリッド１３との間に、２つの貫通孔７１，７２が形成される。この場合、貫通孔７１，７２を形成する低融点ガラス６０が、封止材として用いられる。

ステップＳ１２０（コーティング工程）において、図５に示すように、洗浄液を貫通孔７１から流入させ、貫通孔７２からポンプで流出させる。このようにして、ガスセル１１内の汚染物質を除去した後、コーティング剤を用いて、主室１４の内面に膜７０を形成する。このコーティング剤には、例えばパラフィンやシラン系炭化水素が使用される。また、コーティング剤には、ヘキサメチルジシランが使用されてもよい。膜７０を形成する方法としては、液相成膜法と気相成膜法とがある。いずれの方法においても、図５に示すように、コーティング剤が貫通孔７１から流入され、貫通孔７２から流出される。ただし、液相成膜法を用いた場合には、コーティング剤が液体の状態でガスセル１１内に流入される。一方、気相成膜法を用いた場合には、コーティング剤が気体の状態でガスセル１１内に流入される。洗浄液やコーティング剤は、貫通孔７１，７２を介してガスセル１１の内部と外部との間で流通する流体である。つまり、ステップＳ１２０（コーティング工程）は、ガスセル１１の内部と外部との間で、貫通孔７１，７２を介して流体を流通させる流通工程に含まれる。

ステップＳ１３０（第１の封止工程）において、図６に示すように、真空環境の下、貫通孔７１を形成している低融点ガラス６０にリッド１３を介してレーザ光を照射し、加熱する。これにより、図７に示すように、低融点ガラス６０が溶融し、貫通孔７１が封止される。レーザ光の吸収を向上させるために、低融点ガラス６０に光吸収材を添加してもよい。

ステップＳ１４０（アンプル破壊工程）において、図７に示すように、真空環境の下、レーザ光の焦点をアンプル５０に合わせ、リッド１３を介してレーザ光をアンプル５０に照射する。これにより、アンプル５０に穴が開けられ、又はアンプル５０が割断されて、アンプル５０が破壊される。この「破壊」とは、アンプル５０の形を崩して、アンプル５０の内部と外部とを連通させることをいう。レーザ光の吸収を向上させるために、アンプルに光吸収材の膜を形成してもよい。また、超短パルスレーザを用いてアンプル５０を破壊してもよい。アンプル５０の破壊にあたり、気化成分が発生することがある。この気化成分は、貫通孔７２から外部へ排気される。気化成分が貫通孔７２から排気されるのに十分な時間が確保されるように、次のステップＳ１５０（第２の封止工程）は、アンプル５０が破壊された後、決められた時間が経過してから行われる。

ステップＳ１５０（第２の封止工程）において、図８に示すように、真空環境の下、貫通孔７２を形成している低融点ガラス６０にリッド１３を介してレーザ光を照射し、加熱する。これにより、図９に示すように、低融点ガラス６０が溶融し、貫通孔７２が封止される。

ステップＳ１６０（充填工程）において、ガスセル１１内にアルカリ金属ガスを充填させる。具体的には、ガスセル１１を加熱することにより、アンプル５０内のアルカリ金属を気化させる。これにより、アンプル５０からアルカリ金属ガスが放出される。図９に示すように、アンプル５０から放出されたアルカリ金属ガスは、溝１６を介して主室１４に移動する。これにより、アルカリ金属ガスが拡散され、主室１４内にアルカリ金属ガスが充填される。

第１実施形態では、ガスセル１１に貫通孔７１，７２が形成されるため、ガスセル１１の内部と外部との間で洗浄液やコーティング剤を容易に流入、流出させることができる。また、この貫通孔７１，７２は、通常のガラスより溶融点の低い低融点ガラス６０で形成されている。そのため、貫通孔７１，７２が通常のガラスで形成されている場合に比べて、低温で加熱しても貫通孔７１，７２を封止することができる。すなわち、第１実施形態によれば、ガスセル１１の内部と外部との間で洗浄液やコーティング剤が流通し易くしつつ、ガスセル１１を容易に封止することができる。

２．第２実施形態
上述した第１実施形態では、金属ワイヤ６１，６２を用いて、低融点ガラス６０により貫通孔７１，７２を有する封止材を形成していた。第２実施形態は、これらの封止材に代えて、予め貫通孔７３，７４を有する筒状の形状に成形された封止材８１，８２を用いる点で、第１実施形態と異なる。それ以外の点については、概ね第１実施形態と同様である。従って、第２実施形態では、ガスセル１１の製造方法を中心に説明する。また、第２実施形態に係るガスセル１１の構成は、第１実施形態で説明した構成と概ね同じである。ただし、パッケージ１２には、凹部１９は設けられていない。その他の第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明した図２及び図４〜９と同様の符号を付し、その説明を省略する。

図１０〜１５は、第２実施形態に係るガスセル１１の製造工程を説明する図である。上述したステップＳ１１０（結合工程）において、図１０に示すように、パッケージ１２の溝１７には、金属ワイヤ６１に代えて、筒状の封止材８１が配置される。パッケージ１２の溝１８には、金属ワイヤ６２に代えて、筒状の封止材８２が配置される。この封止材８１，８２は、リッド１３とパッケージ１２に塗布された低融点ガラス６０よりも融点が高い低融点ガラスや半田などの材料を用いて形成されている。ここでは、低融点ガラス６０の融点が温度Ｔ１（第１の温度）であり、封止材８１，８２を形成する材料の融点が温度Ｔ２（第２の温度）である場合を想定する。この場合、パッケージ１２とリッド１３とを接合するときには、温度Ｔ１以上温度Ｔ２未満の温度で加熱され、リッド１３とパッケージ１２に塗布された低融点ガラス６０だけが溶融される。このときの加熱温度は、封止材８１，８２の融点よりも低いため、封止材８１，８２は、溶融せずに筒状の形状を保つ。

上述したステップＳ１２０（コーティング工程）において、図１１に示すように、この筒状の封止材８１，８２の貫通孔７３，７４を介して洗浄液やコーティング剤を流入、流出させる。上述したステップＳ１３０（第１の封止工程）において、図１２に示すように、レーザ光を照射して、低融点ガラス６０とともに封止材８１を温度Ｔ２以上の温度で加熱する。これにより、低融点ガラス６０とともに封止材８１が溶融して、貫通孔７３が封止される。上述したステップＳ１５０（第２の封止工程）において、図１４に示すように、レーザ光を照射して、低融点ガラス６０とともに封止材８２を温度Ｔ２以上の温度で加熱する。これにより、低融点ガラス６０とともに封止材８２が溶融して、貫通孔７４が封止される。その他の工程は、上述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

第２実施形態に係る方法であっても、上述した第１実施形態と同様に、ガスセル１１の内部と外部との間で洗浄液やコーティング剤が流通し易くしつつ、ガスセル１１を容易に封止することができる。

３．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

（１）変形例１
ガスセル１１を製造するときに、複数のガスセル１１をまとめて製造してもよい。
図１６は、変形例１に係るガスセル１１の製造方法を示すフローチャートである。図１７〜２０は、変形例１に係るガスセル１１の製造方法を説明する図である。図１７〜２０では複数のガスセル１１のＩ−Ｉ断面が示されている。図１７〜２０に示す例では、第２実施形態に係るガスセル１１と同じ構成の４つのガスセル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄがまとめて製造される。以下の説明では、ガスセル１１Ａに関する構成については、符号に「Ａ」という文字を付加する。同様に、ガスセル１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに関する構成については、符号に「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」という文字を付加する。

パッケージ１２Ａ〜１２Ｄは、矢印ｘ方向に並べられて一体に連結されている。同様に、リッド１３Ａ〜１３Ｄは、矢印ｘ方向に並べられて一体に連結されている。隣接するガスセル１１Ａとガスセル１１Ｂとの間では、溝１８Ａと溝１７Ｂとが連結されている。隣接するガスセル１１Ｂとガスセル１１Ｃとの間では、溝１８Ｂと溝１７Ｃとが連結されている。隣接するガスセル１１Ｃとガスセル１１Ｄとの間では、溝１８Ｃと溝１７Ｄとが連結されている。

ステップＳ２１０（接合工程）において、図１７に示すように、溝１７Ａには、筒状の封止材８３Ａが配置される。溝１８Ａ及び溝１７Ｂには、筒状の封止材８３Ｂが配置される。溝１８Ｂ及び溝１７Ｃには、筒状の封止材８３Ｃが配置される。溝１８Ｃ及び溝１７Ｄには、筒状の封止材８３Ｄが配置される。溝１８Ｄには、筒状の封止材８３Ｅが配置される。この封止材８３Ａ〜８３Ｅは、上述した封止材８１，８２と同様に、予め貫通孔７５Ａ〜７５Ｅを有する筒状の形状に成形されている。従って、封止材８３Ｂが配置されることにより、隣接するガスセル１１Ａとガスセル１１Ｂとが貫通孔７５Ｂを介して連通する。同様に、封止材８３Ｃ，８３Ｄが配置されることにより、隣接するガスセル１１Ｂ，１１Ｂ，１１Ｃが貫通孔７５Ｃ，７５Ｄを介して連通する。この貫通孔７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄは、隣接するガスセルを連通する第３の貫通孔として用いられる。封止材８３Ａの貫通孔７５Ａは、洗浄液やコーティング剤が流入される第１の貫通孔として用いられる。封止材８３Ｅの貫通孔７５Ｅは、洗浄液やコーティング剤が流出される第２の貫通孔として用いられるとともに、アンプル５０の破壊において発生する気化成分を外部へ排気する役割を果たす。その他の処理は、第２実施形態に係るステップＳ１１０（接合処理）と同様である。

ステップＳ２２０（コーティング工程）において、図１７に示すように、筒状の封止材８３Ａ〜８３Ｅを介して洗浄液やコーティング剤を流入、流出させる。その他の処理は、第１実施形態に係るＳ１２０（コーティング工程）と同様である。ステップＳ２３０（アンプル破壊工程）において、図１８に示すように、アンプル５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄという順番でレーザ光を照射して加熱する。この順番は、封止材８３Ｅから遠い順である。これにより、アンプル５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄが順番に破壊される。アンプル５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄの破壊において発生した気化成分は、貫通孔７５Ｂ、７５Ｃ又は７５Ｄを介して図中の矢印ｘ方向へと移動し、貫通孔７５Ｅから外部に排気される。その他の処理は、第１実施形態に係るＳ１４０（アンプル破壊工程）と同様である。

ステップＳ２４０（封止工程）において、図１９に示すように、レーザ光を照射して、封止材８３Ａを温度Ｔ２以上の温度で加熱する。これにより、封止材８３Ａが溶融し、貫通孔７５Ａが封止される。次に、封止材８３Ｂ，８３Ｃ，８３Ｄという順番でレーザを照射して、温度Ｔ２以上の温度で加熱する。この順番は、封入材８３Ｅから遠い順である。このとき、各々の封止材８３Ｂ〜８３Ｄについて、一端だけではなく両端を加熱する。これにより、封止材８３Ｂ，８３Ｃ，８３Ｄが溶融し、貫通孔７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄが順番に封止される。このように貫通孔７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄを順番に封止することにより、上述した気化成分の移動を妨げずに、外部に排気することができる。貫通孔７５Ｂ，７５Ｃ，７５Ｄを全て封止した後、封入材８３Ｅにレーザを照射して、温度Ｔ２以上の温度で加熱する。これにより、封入材８３Ｅが溶融し、貫通孔７５Ｅが封止される。その他の処理は、第２実施形態に係るステップＳ１３０（第１の封止工程）又はステップＳ１５０（第２の封止工程）と同様である。なお、図１９では、アンプル５０Ａ〜５０Ｄを全て破壊した後、封止材８３Ａ〜８３Ｅを順番に溶融させていたが、各ガスセルにおいて、アンプルを破壊し、封止材を溶融させるという動作を、ガスセル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄという順番で繰り返してもよい。

ステップＳ２５０（充填工程）は、第１実施形態に係るステップＳ１６０（充填工程）と同様である。ステップＳ２６０（ダイシング工程）において、図２０に示すように、隣接するガスセルの間を切断して、個別のガスセル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに切り分ける。これにより、４つのガスセル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄがまとめて製造される。なお、図１７〜２０に示す例では、４つのガスセルを矢印ｘ方向に並べてまとめて製造していたが、より多くのガスセルを矢印ｘ方向に並べてまとめて製造してもよい。また、複数のガスセル１１を２次元方向に並べてまとめて製造してもよい。また、図１７〜２０に示す例では、各ガスセルにアンプルが一つずつ設けられているが、アルカリ金属ガスを拡散させて各ガスセル内に充填させることができれば、アンプルの数を減らしてもよい。

（２）変形例２
ガスセルアレイ１０は、単に複数のガスセル１１を並べたものに限らない。
図２１は、変形例２に係るガスセルアレイＥのＩ−Ｉ断面図である。このガスセルアレイ１０Ｅは、ガスセル１１に複数の主室１４を設けたものと同様の構成を有している。ガスセルアレイ１０Ｅは、パッケージ１２Ｅとリッド１３Ｅとを有している。パッケージ１２Ｅは、４つの主室１４Ａ〜１４Ｄを有している。このパッケージ１２Ｅの上面には、上述した凹部１５，１９，溝１６〜１８に加えて、溝９１〜９３が形成されている。溝９１は、主室１４Ａと主室１４Ｂとを接続する。溝９２は、主室１４Ｂと主室１４Ｃとを接続する。溝９３は、主室１４Ｃと主室１４Ｄとを接続する。凹部１５は、主室１４Ｄの隣に形成される。溝１７は、主室１４Ａから外部に向けて形成される。このガスセルアレイ１０Ｅでは、アンプル５０から放出されたアルカリ金属ガスは、溝１６を介して主室１４Ｄへと移動する。続いて、アルカリ金属ガスは、溝９３，９２，９１を介して、主室１４Ｃ，１４Ｂ，１４Ａへと順に移動する。これにより、主室１４Ａ〜１４Ｄにアルカリ金属ガスが充填される。

また、ガスセルアレイ１０において、複数のガスセル及びダミーセルを含むセル群が、ｘｙ平面上に２次元配置（マトリクス状に配置）されてもよい。
図２２は、変形例２に係るガスセルアレイ１０Ｆの断面図である。この断面は、図に示すｘｙ平面に平行である。ガスセルアレイ１０Ｆは、ガスセル１１０と、ガスセル１２０と、ガスセル１４０と、ガスセル１５０と、ダミーセル１３０とを有している。ガスセル１１０とダミーセル１３０との間には、貫通孔１１１が設けられている。ガスセル１２０とダミーセル１３０との間には、貫通孔１２１が設けられている。ガスセル１４０とダミーセル１３０との間には、貫通孔１４１が設けられている。ガスセル１５０とダミーセル１３０との間には、貫通孔１５１が設けられている。ダミーセル１３０にはアンプル５０が収納される。アンプル５０から放出されたアルカリ金属ガスは、ダミーセル１３０から、貫通孔１１１、貫通孔１２１、貫通孔１４１、および貫通孔１５１を介して、ガスセル１１０、ガスセル１２０、ガスセル１４０、およびガスセル１５０に拡散される。

なお、図２２は断面図であるため示されていないが、ダミーセル１３０の上面には、図２に示すガスセル１１と同様に、ダミーセル１３０から外部へと向かう溝１７及び溝１８が形成されている。この溝１７と溝１８とは、例えば対向する位置に設けられる。なお、このガスセルアレイ１０Ｆでは、アンプル５０がダミーセル１３０に配置されるため、凹部１５を設ける必要はない。ガスセルアレイ１０Ｆを封止する方法については、上述したガスセル１１を封止する方法と同様である。

（３）変形例３
溝１７，溝１８の位置は、図２に示す位置に限定されない。
図２３は、変形例３に係るパッケージ１２Ｆの平面図である。図２３に示す主室１４の形状は、直方体である。この場合、主室１４の角においては、アルカリ金属原子のスピン偏極が緩和しやすい。従って、溝１７と溝１８とは、パッケージ１２Ｆの上面において、主室１４の対角に設けられてもよい。なお、図２３に示す溝１７，１８は、ガスセル１１の側面と平行に延びるように形成されているが、主室１４の角からガスセル１１の角に向けて延びるように形成されていてもよい。

図２４は、変形例３に係るガスセル１１Ｇを示すＩ−Ｉ断面図である。このガスセル１１Ｇは、パッケージ１２Ｇを有する。このパッケージ１２Ｇには、溝１８に代えて、主室１４の下部と外部とを連通する貫通孔７６が設けられている。この場合、この貫通孔７６が、洗浄液やコーティング剤を流出させる第２の貫通孔として用いられる。なお、図２４に示す貫通孔７６は、主室１４の底面と平行に延びるように形成されているが、洗浄液やコーティング剤が流出しやすいように、主室１４の底面から下方向に延びるように形成されていてもよい。また、図２４に示すガスセル１１Ｇでは、溝１８に代えて貫通孔７６が設けられていたが、アンプル５０から放出された気化成分を外部へ排気するために、溝１８と貫通孔７６とが両方とも設けられていてもよい。

（４）変形例４
ガスセル１１には、必ずしも２つの貫通孔を設ける必要はない。例えば、洗浄液やコーティング剤の流入と流出とを１つの貫通孔を用いて行う場合には、ガスセル１１に１つの貫通孔だけが設けられてもよい。ただし、アンプル５０から放出された気化成分を外部へ排気することを考えると、アンプル５０側の貫通孔を設けるのが好ましい。また、パッケージ１２とリッド１３とを接合する前に、予めコーティング剤により主室１４の内面に膜７０を形成する場合には、貫通孔を使用せずに、パッケージ１２の開口部から洗浄液やコーティング剤は流入、流出させることができる。ただし、パッケージ１２とリッド１３とを接合した後に、アンプル５０から放出された気化成分を外部へ排気する必要がある。従って、この場合には、アンプル５０側の貫通孔だけを設けてもよい。ガスセル１１に１つの貫通孔だけが設けられる場合には、その貫通孔を封止するときに、アニール炉を利用してガスセル１１全体を加熱してもよい。

（５）変形例５
ガスセル１１の形状は図２に示す形状に限定されない。図２に示すガスセル１１は、直方体の形状をしている。しかし、ガスセル１１の形状は、直方体以外の多面体、球体、または、円柱等、一部に曲面を有するものであってもよい。

（６）変形例６
パッケージ１２とリッド１３とを接合する接合材料は、低融点ガラスに限定されない。例えば、半田であってもよい。また、パッケージ１２とリッド１３とをオプティカルコンタクトにより接合してもよい。この場合、溝１７，１８だけに接合材料が塗布される。また、接合材料は、パッケージ１２とリッド１３との両方に塗布されてもよいし、パッケージ１２の上面だけに塗布されてもよい。

（７）変形例７
封止材の形状は、貫通孔を有する筒状の形状に限定されない。例えば、封止材の形状は、立方体や直方体などの多面体、球体、円柱などの、貫通孔を有する筒状以外の立体形状であってもよい。この場合、第１実施形態では、封止材の形状に合わせた溝１７，１８が形成される。第２実施形態では、このような形状を有する封止材８１，８２が用いられる。また、封止材の材料は、低融点ガラスや半田に限定されない。例えば、樹脂であってもよい。

（８）変形例８
パッケージ１２とリッド１３との間に配置される棒状部材は、ニッケルを用いて形成された金属ワイヤ６１，６２に限定されない。この棒状部材は、ニッケル以外の材料を用いて形成された棒状の部材に、ニッケルめっきを施したものであってもよい。また、この棒状部材は、パッケージ１２とリッド１３との接合に用いられる接合材料と接合し難い材料を用いて形成されるのが好ましい。棒状部材を引き抜き難い場合には、超音波振動を印加して、棒状部材と接合材料との接合界面を剥離させてもよい。

（９）変形例９
アルカリ金属原子は、固体、液体、または気体のうち、どの状態でガスセル１１に導入されてもよい。アルカリ金属は、少なくとも測定時にガス化していればよく、常にガス状態である必要はない。

（１０）変形例１０
ガスセル１１の用途は、磁気センサーに限定されない。例えば、ガスセル１１は、原子発振器に用いられてもよい。

（１１）変形例１１
本発明に係るパッケージの封止方法を用いて封止されるパッケージは、ガスセル１１に限定されない。例えば、水晶やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたジャイロセンサー、加速度センサー、圧力センサー、傾斜センサー、水晶発振器などの電子デバイスの筐体には、気密封止パッケージが使われている。本発明に係るパッケージの封止方法は、この気密封止パッケージを封止するのに用いられてもよい。具体的には、上述した第１実施形態、第２実施形態又は変形例と同じ方法で、気密封止パッケージとリッドとの間に貫通孔を有する封止材を設け、気密封止パッケージとリッドとを接合し、気密封止パッケージの内部と外部との間で、この貫通孔を介して流体を流通させ、封止材を溶融させ、貫通孔を封止する。これにより、開口部を有するパッケージと、この開口部を覆う蓋と、貫通孔を有し、パッケージと蓋との間に設けられ、加熱されると溶融して、この貫通孔を封止する封止材とを備える電子デバイスの筐体が提供される。

１…磁気測定装置、１０…ガスセルアレイ、１１…ガスセル、１２…パッケージ、１３…リッド、５０…アンプル、６１，６２…金属ワイヤ、７１，７２…貫通孔。

Claims

第一室と、前記第一室に接続孔を介して接続し、長手方向を有する第二室と、を備え、
前記第二室は、前記長手方向に見たときの断面がＶ字状であり、
前記第一室と前記第二室とにはアルカリ金属ガスが封入され、
前記第二室にはアルカリ金属原子が配置されており、
前記アルカリ金属原子は、前記第二室内にて割断されたアンプル内に配置されており、
前記アンプルは、長手方向が前記第二室の長手方向に沿って配置されていることを特徴とするガスセル。
前記接続孔が延在する方向と前記長手方向とが交わる、請求項１に記載のガスセル。
前記第一室と前記第二室と前記接続孔とは、主室と凹部と溝とを有するパッケージと、
前記主室の開口部と前記凹部と前記溝とを覆う蓋と、前記パッケージと前記蓋とを接合する封止材と、により形成されている事を特徴とする請求項１又は２に記載のガスセル。
前記第一室からは外側に向けて第一の孔が伸び、前記第一の孔の末端は前記封止材にて封止されている事を特徴とする請求項３に記載のガスセル。
前記第二室からは外側に向けて第二の孔が伸び、前記第二の孔の末端は前記封止材にて封止されている事を特徴とする請求項３又は４に記載のガスセル。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガスセルを備えた事を特徴とする磁気測定装置。