声压缩、焊球凸起等接合在一起。在至少一 个实现中，不同的层在不使用环氧树脂或包含有机物的焊料的情况下接合在一起。避免环 氧树脂和具有有机物的焊料也避免了当某些结合材料超时暴露于真空时可能发生的脱气。 在另外的实现中，吸气剂可以用于吸收由脱气材料产生的气体。当制造原子钟200时，原子 钟200可以安装在晶片级物理封装内侧。
[0015] 图3是用于晶片级设备100的晶片级物理封装300的横截面视图。物理封装300 可以包括陶瓷外壳302,其限定空腔303以用于容纳晶片级物理封装300的部件，所述晶片 级物理封装300包括上文在图1中描述的晶片级设备100(其可以是如上文在图2中所描述 的原子钟200)。在空腔303中包括部件的陶瓷外壳302可以包括低温共烧陶瓷（LTCC)封 装。晶片级物理封装300还可以包括第一非磁性(例如，陶瓷)盖304和第二非磁性盖305， 它们被配置为包封陶瓷主体302的空腔303以形成闭合的封装，该闭合的封装包住空腔303 及其中的部件。在示例中，盖304和305具有一般而言平面的形状。可替代地，高渗透性金 属可以用于零件304和305从而形成密封/真空的包封，该包封形成晶片水平物理封装300 周围的外部金属屏蔽的部分。
[0016] 第一盖304和第二盖305可以安装在一个或多个间隔物318(例如，支柱（leg)结 构、垫圈）的相对侧。此外，在空腔303内，第一支架310和第二支架312可以起到用于晶 片级设备100的支持结构的作用。第一支架310和第二支架312被安装到间隔物318上的 凸缘（flange)308。例如，焊料凸起306用于将第一支架310和第二支架接合到间隔物318 上的凸缘308。因此，晶片级设备100在一端上附接到第一支架310并且在相对端上附接到 第二支架312。当第一支架310和第二支架312由间隔物318上的凸缘308支持时，晶片 级设备100可以布置在间隔物318的孔隙内。在示例中，间隔物318可以具有环形形状(例 如，五边形的环形形状)，其中限定了孔隙。间隔物318可以布置在晶片级设备100的周围， 使得晶片级设备1〇〇在由间隔物318包封的孔隙内。
[0017] 在至少一个实现中，第一盖304和第二盖305可以利用焊封而结合到间隔物318。 在至少一个示例中，用于将盖304和305封到间隔物318的封闭操作和管芯附接在不使用 焊剂（flux)的情况下实现，从而使得能够实现封闭封装中的低压，这可以使得能够实现较 低功率操作。在示例中，盖304可以在真空中被封到主体302。物理封装300还可以包括 吸气剂膜，其涂覆了第一盖304和第二盖305的内部表面的大部分。而且，吸气剂膜可以涂 覆第一支架310和第二支架312的部分。为了以可以用于物理封装300的尺寸来生产支架 310和312,支架310和312可以通过使用半导体制造工艺来制造。
[0018] 在示例中，间隔物318还可以起作用以减少将第一支架310和第二支架312耦合 到凸缘308以及将第一盖304和第二盖305耦合到间隔物318的（多个)接合上的疲劳。间 隔物318可以通过由这样的材料构成来减少疲劳：所述材料具有介于盖304和305的热膨 胀系数与支架310和312的热膨胀系数之间的热膨胀系数。因此，当盖304和305以及支 架310和312由于温度改变而膨胀和收缩时，间隔物318可以吸收一些改变。在另一示例 中，间隔物318可以由与盖304和305相同的材料形成。间隔物318还可以提供对于支架 310和312的电接触，这继而提供至晶片级设备100的电接触。
[0019] 第一支架310可以包括与盖304相对的第一侧321以及与第一侧321相反并且面 对第二支架312的第二侧324。在示例中，晶片级设备100被安装到第二侧324。而且，第 二支架312处于相对于第一支架310的翻转位置。即，第二支架312包括与盖305相对的 第一侧322以及与第一侧321相反并且面对第一支架的第二侧323。
[0020] 在至少一个示例性实施例中，磁螺管线圈334可以绕间隔物318(例如在其之内） 布置，使得磁线圈在晶片级设备100周围延伸。磁线圈334可以被配置为提供用于晶片级 设备100的偏磁场。在示例中，磁线圈334可以集成到由多个陶瓷层形成的间隔物318中 (例如，在其内部)。在另外的实现中，间隔物318可以具有形成在其中的凹部319,其中凹部 319保持管芯或芯片级集成的电路封装。例如，安装在凹部319内的RF部件和微处理器可 以允许时钟被保持在单个陶瓷内，其能够执行控制原子钟的操作和控制对来自多个室的测 量的平均这二者的功能。
[0021] 在至少一个实现中，第一盖304在第一盖304的外部部分上包括输入/输出（I/O) 焊盘332。可替代地，I/O焊盘332位于第二盖305的外部部分上。作为另外的可替代方 案，间隔物318可以延伸以提供足够空间来容纳从电路板直接到间隔物318的焊球或柱状 螺栓附接。因此，物理封装300的一部分可以附接到电路板。在示例中，I/O焊盘332与晶 片级设备100中存在的内部部件之间的互连可以路由通过物理封装300的主体。例如，支 架310和312上的互连可以路由通过间隔物318至I/O焊盘332。因此，间隔物318可以包 括在其内部或外部部分上的电迹线。
[0022] 在示例中，为了制造物理封装300,支架310和312、间隔物318以及盖304和305 可以形成并组合在一起。支架可以以晶片水平被创建和组装。一旦被创建，第一支架310 可以安装到间隔物318的凸缘308。当第一支架310安装到间隔物318的凸缘308时，晶片 级设备100可以安装到第一支架310,并且第二支架312可以安装到间隔物318的凸缘308 和晶片级设备100以相对于间隔物318来固定晶片级设备100。当支架310和312二者都 固定到间隔物318的凸缘308时，盖304和305安装到间隔物318。在至少一个实施例中， 部件通过使用焊料、环氧树脂、热声结合或其它管芯附接方法来进行附接。
[0023] 在至少一个实现中，温度调节设备被制造在第一支架310和第二支架312上以控 制室204内的气体的温度。例如，温度调节设备可以包括加热元件、热电偶、惠斯通电桥等 等。可替代地，温度调节设备可以被制造在光控制层212和/或电子器件层202内。温度 调节设备连接到对温度调节设备所生成的功率进行控制的外部电子器件。此外，室层213 中的每个室可以与不同的温度调节设备相关联，使得每个室的温度可以被单独控制。而且， 热调谐可以用于信号量化、波形成以及数字化以应用于由物理封装300产生的信号的加密 和硬件安全性。
[0024] 在操作中，图2中的电子器件层202中的电子器件通过图3中的I/O焊盘332与 外部系统通信。通过这些电通信，电子器件层202上的电子器件控制光从光源层206至分 离的室204中的发射。光询问室204中的气体(例如，铷气体)，并且来自气体的反射由光源 层206中的光检测器或光控制层212中的光检测器来检测。由光检测器产生的电信号然后 被放大和采样并通过I/O焊盘332被传输出物理封装300,其中外部系统确定室204内的气 体的共振频率。
[0025] 因为存在多个室，所以外部系统对与不同室相关联的不同共振频率测量一起进行 平均以确定晶片级设备1〇〇的平均共振频率。通过平均来自不同室的不同测量，晶片级设 备100可以产生比单个室所能产生的更准确的测量。例如，当存在N个室时，不同测量的平 均可以提供等于1/#的精度改进。如果晶片级设备100包括100个室，则晶片级设备对于 单个室将具有〇. 1的改进的精度。由于多个室的增加的精度，单独室可以更小，因此降低了 物理封装300的剖面。物理封装300的降低的剖面允许物理封装300被安装在具有紧密空 间限制的设备中。
[0026] 在另外的实施例中，晶片级设备100还可以由抗福射（radiationhardened)部分 制造。例如，在不同层中的电子部件可以是抗辐射的。而且，当与特定室相关联的部件发生 故障时，晶片级设备1〇〇可以将故障隔离至所述单个室，其中晶片级设备1〇〇仍然使用来自 继续正确操作的室的测量进行操作。
[0027] 物理封装300还可以实现为如在2011年12月15日提交的序列号为13/327, 417 (申请人案号ffi)〇31730)的、题为"vaporcellatomicclockphysicspackage" 的共同未 决的美国专利申请中所描述的那样，通过引用将该美国专利申请在其整体上并入本文。
[0028] 图4是图示了根据至少一个实施例的用于制造晶片级设备的方法400的流程图。 方法400在402处继续进行，其中制造第一衬底。例如，第一衬底可以包括帮助晶片级设备 运行的多个层。在至少一个实现中，第一衬底包括电子器件层，其提供接入以在晶片级设备 上进行控制。第一衬底还包括光源层，其可以将光发射到不同室中。此外，第一衬底包括四 分之一波长板层，其可以改变光源层所发射的光的偏振。
[0029] 方法400在404处继续进行，其中制造室层，其中所述室层包括多个室。在某些实 施例中，制造室层包括形成第一玻璃层和形成晶片层，其中晶片层具有形成在其中的多个 室，而且，所述多个室