CN109585139B - 一种电感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电感器，所述电感器包括：芯片基板；导线，所述导线以所述芯片基板上的直线为中轴线周期性往复铺设至所述芯片基板上，其中，所述导线的两端分别具有一引出端。解决了现有技术中电感器使用较多磁性材料加载，在宽带应用中不能实现较大的电感值，磁芯体积大、磁损耗较大的技术问题。达到了使用较少的磁性材料，减少高频磁损耗，优化高频性能，通过特殊盘绕方法，大幅缩小电感器体积，便于集成，并在芯片上实现宽带电感，适应大规模生产的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及电感器技术领域，尤其涉及一种电感器。
背景技术
电感是闭合回路的一种属性，是一个物理量，当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流，这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，提供电感的器件称为电感器。其中宽带电感器可用于射频、微波、毫米波电路；射频、微波、毫米波集成电路；光、电通信电路中；宽带电感器可用于宽带放大器中；可用于宽带bias-tee中；可用于宽带滤波器中。
但本发明申请人发现现有技术至少存在如下技术问题：
现有技术中电感器使用较多磁性材料加载，在宽带应用中不能实现较大的电感值，磁芯体积大、磁损耗较大的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种电感器，解决了现有技术中电感器使用较多磁性材料加载，在宽带应用中不能实现较大的电感值，磁芯体积大、磁损耗较大的技术问题。
鉴于上述问题，本发明提供了一种电感器，所述电感器包括：芯片基板；导线，所述导线以所述芯片基板上的直线为中轴线周期性往复铺设至所述芯片基板上，其中，所述导线的两端分别具有一引出端。
优选的，所述芯片基板填充材料包括砷化镓、硅、锗硅、氮化镓磷化铟中的一种或多种。
优选的，所述中轴线一侧导线相邻拐点的连线符合异形边界函数曲线的曲线曲率逐渐变小的部分。
优选的，所述异形边界函数曲线至少为星型线、阿基米德螺线或双曲螺线中的一种。
优选的，所述导线包括N条垂直于所述中轴线的导线以及N-1个连接导线，所述连接导线连接两相邻的垂直于所述中轴线的导线，其中N为大于3的正整数。
优选的，所述N条垂直于所述中轴线的导线长度依次增加。
优选的，所述电感器的可用带宽为100MHz～90GHz。
优选的，所述导线直径小于等于20μm。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供的一种电感器，所述电感器包括：芯片基板、导线，所述导线以所述芯片基板上的直线为中轴线周期性往复铺设至所述芯片基板上，通过周期性即有规律的往复盘绕使电感两端边缘的连接线符合函数规律，减少了磁性材料的使用量，避免磁损耗，同时增加电感器感值，减小电感频段寄生特性，增强在带宽内射频抑制效果，其中，所述导线的两端分别具有一引出端，便于进行集成。从而解决了现有技术中电感器使用较多磁性材料加载，在宽带应用中不能实现较大的电感值，磁芯体积大、磁损耗较大的技术问题。达到了使用较少的磁性材料，减少高频磁损耗，优化高频性能，通过特殊盘绕方法，大幅缩小电感器体积，便于集成，并在芯片上实现宽带电感，适应大规模生产的技术效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明实施例的一种电感器的结构示意图；
图2为本发明实施例中电感器集成的工艺示意图；
图3为本发明实施例中电感器集成的另一种工艺示意图；
图4为本发明实施例中一星型函数线示意图；
图5为本发明实施例中一阿基米德螺函数线示意图；
图6为本发明实施例中一双曲螺函数线示意图。
附图标记说明：导线1，芯片基板2，中轴线3，引出端4。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电感器，用于解决现有技术中电感器使用较多磁性材料加载，在宽带应用中不能实现较大的电感值，磁芯体积大、磁损耗较大的技术问题。
本发明提供的技术方案总体思路如下：
芯片基板；导线，所述导线以所述芯片基板上的直线为中轴线周期性往复铺设至所述芯片基板上，其中，所述导线的两端分别具有一引出端。达到了使用较少的磁性材料，减少高频磁损耗，优化高频性能，通过特殊盘绕方法，大幅缩小电感器体积，便于集成，并在芯片上实现宽带电感，适应大规模生产的技术效果。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例中一种电感器的结构示意图。本发明实施例提供了一种电感器，请参考图1-图6，所述电感器包括：芯片基板2，导线1。
所述导线1以所述芯片基板2上以直线为中轴线3周期性往复铺设至所述芯片基板2上，其中，所述导线1的两端分别具有一引出端。
进一步的，所述导线1包括N条垂直于所述中轴线3的导线以及N-1个连接导线，所述连接导线连接两相邻的垂直于所述中轴线3的导线1，其中N为大于3的正整数。
进一步的，所述N条垂直于所述中轴线3的导线1长度依次增加。
具体而言，为了减少磁损耗将所述导线1采用滴灌技术与所述芯片基板2连接，这样能够减少磁性材料的使用，由于现有技术中通常采用较大的磁性材料作为电感器的中间填充物，方法为在所述磁性骨架上进行绕制，这样使用的磁性材料较大，会导致磁损耗大，而导致高频性能变差，本发明实施例中通过使用滴灌技术，这样能够通过使用较少量的磁性材料将所述导线1固定在所述芯片基板2上，由于减少了磁性材料，且，由于未使用骨架安装而减少引入额外的寄生参数，因而可减少高频磁损耗，从而优化了高频性能，同时所述导线1采用渐变蛇形盘于所述芯片基板2上，如图1所示，以中间直线为中轴线3周期往复进行铺设，且随着所述导线1的不断盘绕其盘绕直径逐渐增大，即所述导线1的长度增加，参考图1中所述导线1第一盘绕直径为L1，第二盘绕直径为L2，每增加一次盘绕，其盘绕直径增大ΔL即L2-L1＝ΔL依此类推至Ln，将所述导线1按照本发明实施例进行盘绕，从而缩小了电感器的体积，使之便于集成，同时在所述导线1的两端分别设有引出端4，通过两端的所述引出端4以便于将所述电感器接入电路中，如图2、图3所示，所述电感器通过所述引出端4与电路进行集成的具体实施方式，但不限于该集成方式，在具体实现过程中，可以通过键合、压接或焊接的方式将两个引出端4接入电路，本发明所属领域的普通技术人员可以根据实际进行选择，本发明不做具体限制。综上可见，通过本发明实施例的所述电感器有效解决了现有技术中电感器使用较多磁性材料加载，在宽带应用中不能实现较大的电感值，磁芯体积大、磁损耗较大的技术问题。同时可以实现不同型号电感器大规模快速生产。
进一步的，所述芯片基板2填充材料包括砷化镓、硅、锗硅、氮化镓磷化铟中的一种或多种。
具体而言，所述芯片基板2优选使用砷化镓、硅、锗硅、氮化镓磷化铟中的一种或多种为填充材料，但不限于此。选择基板材料首先必须考虑到基板材料的电气特性，即基材的绝缘电阻、抗电弧性、击穿强度；其次要考虑其机械特性，即印制电路板的抗剪强度和硬度；另外还要考虑到价格和制造成本。其他填充材质也有多样，本发明所属领域的普通技术人员可以根据实际进行选择，本发明不做具体限制。
进一步的，所述中轴线3一侧导线相邻拐点的连线符合异形边界函数曲线的曲线曲率逐渐变小的部分。
进一步的，所述异形边界函数曲线至少为星型线、阿基米德螺线或双曲螺线中的一种。
具体而言，现有技术中μF级电感的电感值和截止频率往往比较小，并且200KHz～65GHz带宽内射频抑制效果不佳，一般地，电感值在2μF以下，使用截止频率在40GHz以下。为了解决电感值和截止频率低，以及带宽内射频抑制效果不佳的问题，本发明实施例中的所述电感器的中心连线符合复杂函数曲线。在具体实现过程中，复杂函数曲线有多种，例如图4所示的星型线、图5所示的阿基米德螺线或图6所示的双曲螺线等等，因此绕制所述导线1的方式也有多种，本发明所属领域的普通技术人员可以根据实际进行选择，本发明不做具体限制。
中轴线一侧导线相邻拐点的连线具体符合复杂函数曲线中曲率逐渐变小的部分。其中，由于从不同的方向观察复杂函数曲线的变化可能有所不同，因此本发明所述的“曲率逐渐变小”是以横轴变大的方向而言的，在具体实现过程中，本发明所属领域的技术人员也可以按照类似的方式选取复杂曲线的部分曲线，例如选取在横轴变小的方向曲率逐渐变大的部分，本发明不做具体限制。举例而言，假设复杂函数曲线具体为图6所示的双曲螺线，那么可以选取X＝[-1/4,3/2]部分的曲线来制作基体并绕制所述导线1，进而电感剖面的导线中心连线符合双曲螺线X＝[-1/4,3/2]部分的曲线。
另外，一些复杂函数曲线曲率逐渐变小的部分是对称的，例如图4所示的星型线，那么也可以从对称的至少两部分中选择任意一部分绕制导线。还是以图4所示的星型线为例，将每个象限等分为45°的两部分，进而将星型线等分为八部分。每部分内的曲线都是对称且一致的，因此选择任意一部分内的曲线为基准制成基体并绕制导线均可，进而电感剖面的导线中心连线符合星型线中曲率逐渐变小的部分。减小顶部直径可以拓宽电感高频截止频率，增大底部直径可以降低电感低端截止频率，通过增大绕制圈数可以增大电感感值，同时使用复杂曲线绕制可以增大低端截止频率和高端截止频率之间的抑制性能，同时减小电感频段寄生特性。因此，按照本发明实施例中的绕制方式，可以达到提高电感的电感值和截止频率，并且增强在带宽内射频抑制的效果，故而本发明实施例中的所述电感器可广泛应用于宽带电路中。
进一步的，所述电感器的可用带宽为100MHz～90GHz。
进一步的，所述导线直径小于等于20μm。
具体而言，本发明实施例中所述电感器中导线边沿连线形成的图像符合复杂函数曲线，经过测试所述电感器可用带宽为100MHz～90GHz，实现电感应用，从而解决了带宽内射频抑制效果不佳的问题。
本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
本发明实施例提供的一种电感器，所述电感器包括：芯片基板、导线，所述导线以所述芯片基板上的直线为中轴线周期性往复铺设至所述芯片基板上，通过周期性即有规律的往复盘绕使电感两端边缘的连接线符合函数规律，减少了磁性材料的使用量，避免磁损耗，同时增加电感器感值，减小电感频段寄生特性，增强在带宽内射频抑制效果，其中，所述导线的两端分别具有一引出端，便于进行集成。从而解决了现有技术中电感器使用较多磁性材料加载，在宽带应用中不能实现较大的电感值，磁芯体积大、磁损耗较大的技术问题。达到了使用较少的磁性材料，减少高频磁损耗，优化高频性能，通过特殊盘绕方法，大幅缩小电感器体积，便于集成，并在芯片上实现宽带电感，适应大规模生产的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种电感器，其特征在于，所述电感器包括：
芯片基板；
导线，所述导线以所述芯片基板上的直线为中轴线周期性往复铺设至所述芯片基板上，其中，所述导线的两端分别具有一引出端；
所述导线采用滴灌技术与所述芯片基板连接；
所述导线包括N条垂直于所述中轴线的导线以及N-1个连接导线，所述连接导线连接两相邻的垂直于所述中轴线的导线，其中N为大于3的正整数；
所述N条垂直于所述中轴线的导线长度依次增加。
2.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述芯片基板填充材料包括砷化镓、硅、锗硅、氮化镓磷化铟中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，以横轴变大的方向而言，所述中轴线一侧导线相邻拐点的连线符合异形边界函数曲线的曲线曲率逐渐变小的部分。
4.如权利要求3所述的电感器，其特征在于，所述异形边界函数曲线为星型线、阿基米德螺线或双曲螺线中的一种。
5.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述电感器的可用带宽为100MHz～90GHz。
6.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述导线直径小于等于20μm。
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