CN101178969A

CN101178969A - 平面式变压器

Info

Publication number: CN101178969A
Application number: CNA2006101435913A
Authority: CN
Inventors: 许村来
Original assignee: United Microelectronics Corp
Current assignee: United Microelectronics Corp
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2008-05-14

Abstract

本发明公开一种平面式变压器，包括第一线圈以及第二线圈。其中第一线圈包含多个导电路径与一电性连接部。第一线圈的导电路径环绕一位置点。电性连接部电性连接至第一线圈的导电路径，以形成该第一线圈，其中该电性连接部被配置于一焊垫层中。第二线圈也圈环绕该位置点。

Description

平面式变压器

技术领域

本发明涉及一种变压器，特别是涉及一种平面式变压器的布局。

背景技术

在某些应用电路中，例如射频电路，往往具有一或多个变压器。在电子产品日益轻薄短小的趋势下，电子电路中的变压器往往需要实施在记体电路中。例如美国专利公告第4816784号、第6580334号、第6608364号、第6927664号等，其分别揭露各种不同变压器的实施方式。

基于电磁耦合效率的考量，上述现有变压器必须大体上将第一线圈(例如当作一次侧)以及第二线圈(例如当作二次侧)交替安排在同一平面上。因此，现有变压器的第一线圈与第二线圈的圈数比(turn ratio)只能是k∶k或k∶k+1(k为正整数)。图1是说明现有变压器的布局图。此变压器100对称于对称线A，其同时亦对称于对称线B。变压器100具有第一线圈114以及第二线圈116，其圈数比为1∶1。在图1中，第二线圈116另具有中央引线，此中央引线电性连接至第二线圈116的中央节点CT。

由图1中可以看出变压器100具有两个交叉部(cross parts)118。由于第一线圈114以及第二线圈116被交替安排在同一平面上，因此交叉部118中不互相电性连接的两个电性路径(分别属于第一线圈114以及第二线圈116)必须被安排在不同平面中。例如，假设第一线圈114以及第二线圈116大体上被交替安排在第四金属层中，若交叉部118中属于第一线圈114的电性路径亦被配置在第四金属层，则交叉部118中属于第二线圈116的电性路径必须被配置在第3金属层中并且透过介层窗插塞(via)连接至在第四金属层的第二线圈116。在射频电路的应用中，交叉部118将会形成阻抗。

图2是说明另一现有变压器的布局图。此变压器200对称于对称线A。变压器200具有第一线圈214以及第二线圈216。如图所示，由于第一线圈214(包含线圈R1、R3、R5)以及第二线圈216(包含线圈R2、R4)被交替安排在同一平面上，因此第一线圈214以及第二线圈216的圈数比为3∶2(即k+1∶k)。在图2中，第二线圈216另具有中央引线224电性连接至第二线圈216的中央节点CT。若不考虑中央引线224，则变压器200具有5个交叉部226。在射频电路的应用中，交叉部226将会形成阻抗。

综上所述，基于电磁耦合效率的考量，上述现有变压器必须大体上将第一线圈以及第二线圈交替安排在同一平面上。因此，现有变压器的第一线圈与第二线圈的圈数比只能是k∶k或k∶k+1(k为正整数)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面式变压器，可以任何圈数比而将第一线圈以及第二线圈交替安排在同一平面上。

本发明的再一目的在于提供一种平面式变压器，利用配置于焊垫层的连接部而弹性决定变压器的圈数比。

本发明的又一目的在于提供一种平面式变压器，利用配置于焊垫层的连接部而减少变压器于金属层间的交叉部数量。

基于上述目的，本发明提出一种平面式变压器，包括第一线圈以及第二线圈。其中第一线圈包含多个导电路径与至少一电性连接部。第一线圈之导电路径环绕一位置点。电性连接部电性连接至第一线圈的导电路径，以形成该第一线圈，其中该电性连接部被配置于一焊垫层中。第二线圈也圈环绕该位置点。

本发明另提出一种平面式变压器，包括第一线圈以及第二线圈。第一线圈与第二线圈大体上被配置在最上层金属层。其中第一线圈包含多个导电路径与至少一电性连接部。第一线圈的导电路径与第二线圈均环绕一位置点。电性连接部电性连接至该第一线圈的导电路径，以形成第一线圈。其中，上述电性连接部被配置于焊垫层中。

本发明又提出一平面式变压器，包括至少二个线圈。其中，上述线圈环绕同一位置点，且该平面式变压器的部分电性路径被配置于一焊垫层中。

依照本发明的较佳实施例所述平面式变压器，上述的第一线圈与第二线圈大体上被配置在同一平面上。

依照本发明的较佳实施例所述平面式变压器，更包括电性连接至其中的一线圈的中央节点的引线。

依照本发明的较佳实施例所述平面式变压器，上述的线圈均对称于一对称线，而该对称线通过该位置点。

依照本发明的较佳实施例所述平面式变压器，上述焊垫层的材质包括铝或铝化合物。

本发明因利用配置于焊垫层的连接部，因此可以弹性地决定变压器的圈数比。本发明的平面式变压器可以任何圈数比而将第一线圈以及第二线圈交替安排在同一平面上。本发明也可利用配置于焊垫层的连接部而减少变压器于金属层间的交叉部数量。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为现有圈数比为1∶1的变压器布局图；

图2为另一现有圈数比为3∶2的变压器布局图；

图3为本发明说明一种圈数比4∶4平面式变压器的实施例示意图；

图3A～图3C为本发明说明图3平面式变压器的其它实施例；

图4为本发明说明一种圈数比3∶4平面式变压器的实施例示意图；

图4A～图4C为本发明说明图4平面式变压器的其它实施例示意图；

图5为本发明说明一种圈数比2∶4平面式变压器的实施例示意图；

图5A～图5C为本发明说明图5平面式变压器的其它实施例示意图；

图6为本发明说明一种圈数比1∶4平面式变压器的实施例示意图；

图6A～图6C为本发明说明图6平面式变压器的其它实施例示意图。

主要元件符号说明：

100、200：变压器

114、214、310、410、510、610：第一线圈

116、216、320、420、520、620：第二线圈

118、226、311、312、313、321、322、323：交叉部

224、340、350、440、450、540、550、640、650：中央引线

300、400、500、600：平面式变压器

330、430、431、430、431、432、530、531、532、533、631、632、633：电性连接部

A、B、C：对称线

CT：中央节点

PP：位置点

R1～R8：线圈或导电路径

具体实施方式

为了方便说明本发明，以下将以图3所示平面式变压器作为圈数比(turn ratio)k∶k的实施例。然而，本发明的实施方式不应以此为限。另外，为了说明本发明可以弹性地决定变压器的圈数比，同时可以将第一线圈以及第二线圈交替安排在同一平面上，因此下述其它实施例将以图3的对称形状为修改基础，而证明本发明因利用配置于焊垫层之连接部，而达到弹性地决定任何圈数比的功效。此领域具有通常知识者可以依据本发明的精神与下述诸实施例的教示，而类推至任何具有对称形状的平面式变压器。

图3是依照本发明说明一种圈数比4∶4平面式变压器的实施例。请参照图3，平面式变压器300包括第一线圈310以及第二线圈320。在图中，分别以不同粗细的线条分别表示第一线圈310以及第二线圈320，然而图中线条的粗细不代表平面式变压器300在实际布局中金属导线的粗细。

在线圈310中包含导电路径R2、R4、R6、R8，而线圈320则包含导电路径R1、R3、R5、R7。导电路径R1～R8均环绕一位置点(position point)PP。在此将线圈310与线圈320大体上以交替方式配置在同一平面上，如图3所示。线圈310与线圈320对称于对称线C，而对称线C通过位置点PP。

若考量变压器300与基底(substrate)的耦合效应，则应将变压器300与基底之间的距离尽可能的加大。在本实施例中，线圈310与线圈320譬如被配置在最上层金属层(top metal)中。

由于线圈310以及线圈320被交替安排在同一平面上，但线圈310与线圈320彼此间又不电性连接，因此变压器300配置有交叉部(cross parts)311、312、313、321、322、323。在每一个交叉部中，不互相电性连接之2个电性路径必须被安排在不同平面中。例如，假设交叉部311的第一电性路径(连接导电路径R6者)被配置在最上层金属层，则交叉部311的第二电性路径(连接导电路径R8者)则被配置在最上层金属层之下一层金属层中，并且交叉部311的第二电性路径透过介层窗插塞(via)连接至位于最上层金属层的导电路径R8。

在本实施例中，第一线圈310更包括电性连接部330。电性连接部330被配置于焊垫层(pad layer)中。其中，前述焊垫层位于最上层金属层的上方。焊垫层一般是用来形成焊垫(bonding pad)的。此焊垫层之材质可能不同于其下方诸金属层。例如，诸金属层的材质可能是铜(或铜化合物)，而焊垫层的材质则可以是铝或铝化合物。由于电性连接部330被配置于焊垫层，因此其并不会影响平面式变压器300的效率。通过电性连接部330电性连接导电路径R2与R4，因此形成完整的第一线圈310。

视应用的需求，也可以在变压器300的第一线圈310或第二线圈320配置中央引线。例如，可以配置第一引线340而使该引线电性连接至第一线圈310的中央节点(在此中央节点正好在电性连接部330)，如图3A所示；也可以配置第二引线350而使该引线电性连接至第二线圈320的中央节点(例如图中的CT)，如图3B所示。当然，可以在变压器300的第一线圈310与第二线圈320各自配置中央引线340与350，如图3C所示。在本实施例中，第一线圈310与第二线圈320的中央节点都恰好在对称线C上。

图4是依照本发明说明一种圈数比3∶4平面式变压器的实施例。本实施例将图3的对称形状进行修改，并利用配置于焊垫层的电性连接部的巧妙连接而改变圈数比。请参照图4，平面式变压器400包括第一线圈410以及第二线圈420。在本实施例中未述及之处可以参照图3与前一实施例所述实施之。图4中分别以不同粗细的线条分别表示第一线圈410以及第二线圈420，然而图中线条的粗细不代表平面式变压器400在实际布局中金属导线的粗细。

在线圈410中包含导电路径R2、R4、R6、R8，而线圈420则包含导电路径R1、R3、R5、R7。由图4可以清楚看出，线圈410与线圈420大体上是以交替方式配置在同一平面上。在本实施例中，线圈410与线圈420大体上被配置在最上层金属层中。

在本实施例中，第一线圈410更包括电性连接部430、431与432。电性连接部430、431与432被配置于焊垫层中。由于电性连接部430与431被配置于焊垫层，因此其并不会影响平面式变压器400的效率。通过电性连接部432而形成导电路径R4，且通过电性连接部430与431电性连接导电路径R2与R4，因此形成完整的第一线圈410(其圈数为3)。

视应用的需求，也可以在变压器400的第一线圈410或第二线圈420配置中央引线。例如，可以配置第一引线440而使该引线电性连接至第一线圈410的中央节点(在此中央节点正好在电性连接部432)，如图4A所示；也可以配置第二引线450而使该引线电性连接至第二线圈420的中央节点(例如图中的CT)，如图4B所示。当然，可以在变压器400的第一线圈410与第二线圈420各自配置中央引线440与450，如图4C所示。在本实施例中，第一线圈410与第二线圈420的中央节点都恰好在对称线C上。

图5是依照本发明说明一种圈数比2∶4平面式变压器的实施例。本实施例是将图3的对称形状进行修改，并利用配置于焊垫层的电性连接部的巧妙连接而改变圈数比。请参照图5，平面式变压器500包括第一线圈510以及第二线圈520。在本实施例中未述及之处可以参照图3与前述实施例所述实施之。

在线圈510中包含导电路径R2、R4、R6、R8，而线圈520则包含导电路径R1、R3、R5、R7。由图5可以清楚看出，线圈510与线圈520大体上是以交替方式配置在同一平面上。在本实施例中，线圈510与线圈520大体上被配置在最上层金属层中。

在本实施例中，第一线圈510更包括电性连接部530、531、532与533。电性连接部530～533被配置于焊垫层中。由于电性连接部530～533被配置于焊垫层，因此其并不会影响平面式变压器500的效率。电性连接部530电性连接导电路径R6与R8，电性连接部531电性连接导电路径R6与R2，电性连接部532电性连接导电路径R4与R8，而电性连接部533电性连接导电路径R2与R4，因此形成完整的第一线圈510(其圈数为2)。

视应用的需求，也可以在变压器500的第一线圈510或第二线圈520配置中央引线。例如，可以配置第一引线540而使该引线电性连接至第一线圈510的中央节点(在此中央节点正好在电性连接部533)，如图5A所示；也可以配置第二引线550而使该引线电性连接至第二线圈520的中央节点(例如图中的CT)，如图5B所示。当然，可以在变压器500的第一线圈510与第二线圈520各自配置中央引线540与550，如图5C所示。

图6是依照本发明说明一种圈数比1∶4平面式变压器的实施例。本实施例是将图3的对称形状进行修改，并利用配置于焊垫层的电性连接部的巧妙连接而改变圈数比。请参照图6，平面式变压器600包括第一线圈610以及第二线圈620。在本实施例中未述及之处可以参照图3与前述实施例所述实施之。

在线圈610中包含导电路径R2、R4、R6、R8，而线圈620则包含导电路径R1、R3、R5、R7。由图6可以清楚看出，线圈610与线圈620大体上是以交替方式配置在同一平面上。在本实施例中，线圈610与线圈620大体上被配置在最上层金属层中。

在本实施例中，第一线圈610更包括电性连接部631、632与633。电性连接部631～633被配置于焊垫层中。由于电性连接部631～633被配置于焊垫层，因此其并不会影响平面式变压器600的效率。电性连接部631与632电性连接导电路径R2、R4、R6、R8，因此形成完整的第一线圈610(其圈数为1)。

视应用的需求，也可以在变压器600的第一线圈610或第二线圈620配置中央引线。例如，可以配置第一引线640而使该引线电性连接至第一线圈610的中央节点(在此中央节点正好在电性连接部633)，如图6A所示；也可以配置第二引线650而使该引线电性连接至第二线圈620的中央节点(例如图中的CT)，如图6B所示。当然，可以在变压器600的第一线圈610与第二线圈620各自配置中央引线640与650，如图6C所示。

综上所述，本发明因利用配置于焊垫层的连接部，因此可以弹性地决定变压器的圈数比。本发明的平面式变压器可以任何圈数比而将第一线圈以及第二线圈交替安排在同一平面上。本发明也可利用配置于焊垫层的连接部而减少变压器于金属层间的交叉部数量。

虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作一些的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所上的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种平面式变压器，包括：

一第一线圈，包含：

多个导电路径，其中该第一线圈的导电路径环绕一位置点；以及

一电性连接部，电性连接至该第一线圈的导电路径，以形成该第一线圈，其中该电性连接部被配置于一焊垫层中；以及

一第二线圈，其中该第二线圈环绕该位置点。

2.如权利要求1所述的平面式变压器，其中该第一线圈与该第二线圈大体上被配置在同一平面上。

3.如权利要求2所述的平面式变压器，其中该第一线圈与该第二线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点。

4.如权利要求1所述的平面式变压器，其中该焊垫层的材质包括铝或铝化合物。

5.如权利要求1所述的平面式变压器，其中该第一线圈更包括：

一第一引线，电性连接至该第一线圈的导电路径与电性连接部所形成的线圈的中央节点。

6.如权利要求5所述的平面式变压器，其中该第一线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点与该中央节点。

7.如权利要求1所述的平面式变压器，其中该第二线圈包括：

一第二引线，其电性连接至该第二线圈的中央节点。

8.如权利要求7所述的平面式变压器，其中该第二线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点与该中央节点。

9.一种平面式变压器，包括：

一第一线圈，包含：

一第二线圈，其中该第二线圈环绕该位置点；

其中该第一线圈与该第二线圈大体上被配置在最上层金属层。

10.如权利要求9所述的平面式变压器，其中该第一线圈与该第二线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点。

11.如权利要求9所述的平面式变压器，其中该焊垫层的材质包括铝或铝化合物。

12.如权利要求9所述的平面式变压器，其中该第一线圈更包括：

13.如权利要求12所述的平面式变压器，其中该第一线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点与该中央节点。

14.如权利要求9所述的平面式变压器，其中该第二线圈包括：

一第二引线，其电性连接至该第二线圈的中央节点。

15.如权利要求14所述的平面式变压器，其中该第二线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点与该中央节点。

16.一种平面式变压器，包括至少二个线圈，其中该些线圈环绕同一位置点，且该平面式变压器的部分电性路径被配置于一焊垫层中。

17.如权利要求16所述的平面式变压器，其中该些线圈大体上被配置在同一平面上。

18.如权利要求17所述的平面式变压器，其中该些线圈大体上被配置在最上层金属层。

19.如权利要求17所述的平面式变压器，其中该些线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点。

20.如权利要求16所述的平面式变压器，其中该焊垫层的材质包括铝或铝化合物。

21.如权利要求16所述的平面式变压器，更包括：

一引线，电性连接至该些线圈其中之一的中央节点。

22.如权利要求21所述的平面式变压器，其中该些线圈对称于一对称线，而该对称线通过该位置点与该中央节点。