CN110474614B - 电容电感谐振腔及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种电容电感谐振腔装置及其制造方法，所述电容电感谐振腔装置包括：线圈、一对向内延伸引脚、一对向外延伸引脚、第一电容、第二电容以及第三电容。线圈配置为由第一端起始并至第二端结束的环路拓扑。该对向内延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的一内侧延伸至第三端以及第四端。该对向外延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的外侧延伸至第五端以及第六端。第一电容配置以提供第一端以及第二端间的电容性耦合。第二电容配置以提供第三端以及第四端间的电容性耦合。第三电容配置以提供第五端以及第六端间的电容性耦合。

Description

电容电感谐振腔及其制造方法
技术领域
本发明涉及电容技术，且特别涉及一种电容电感谐振腔及其制造方法。
背景技术
电容电感谐振腔(LC tank)装置包含由连接金属所电性耦接的电感以及电容，以形成具有谐振频率f0的谐振网络，此谐振频率可用数学表示为下面的等式：
Figure BDA0002053254590000011
在此，L为电感的感值，C为电容的容值。电容电感谐振腔装置的问题在于：用以耦接电感以及电容的金属线，会成为电感的一部分，并可能导致明显的感值增加，并因此明显地使谐振频率往下移动。这个问题在电容的物理尺寸较大且需要较长的金属线作连接时特别严重。
因此，如何设计新的电容电感谐振腔及其制造方法，以解决上述的缺失，乃为此一业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容电感谐振腔(LC tank)装置，包括：线圈、一对向内延伸引脚、一对向外延伸引脚、第一电容、第二电容以及第三电容。线圈配置为由第一端起始并至第二端结束的环路拓扑。该对向内延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的一内侧延伸至第三端以及第四端。该对向外延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的外侧延伸至第五端以及第六端。第一电容配置以提供第一端以及第二端间的电容性耦合。第二电容配置以提供第三端以及第四端间的电容性耦合。第三电容配置以提供第五端以及第六端间的电容性耦合。
本发明的另一目的在于提供一种电容电感谐振腔装置制造方法，包括：设置线圈，线圈配置为由第一端起始并至第二端结束的环路拓扑。设置一对向内延伸引脚，该对向内延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的一内侧延伸至第三端以及第四端。设置一对向外延伸引脚，该对向外延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的外侧延伸至第五端以及第六端。设置第一电容，第一电容配置以提供第一端以及第二端间的电容性耦合。设置第二电容，第二电容配置以提供第三端以及第四端间的电容性耦合。设置第三电容，第三电容配置以提供第五端以及第六端间的电容性耦合。
应用本发明的优点在于通过在电容电感谐振腔装置设置四个延伸引脚，将不太会对等效感值造成影响，并可达到缓解谐振频率下移的问题的目的。
附图说明
图1为本发明一实施例中，一种电容电感谐振腔装置的布局图；以及
图2为本发明一实施例中，电容电感谐振腔制造方法的流程图。
符号说明
100：电容电感谐振腔装置 110：线圈
121、122：向内延伸引脚 131、132：向外延伸引脚
200：流程图 210-260：步骤
C1：第一电容 C2：第二电容
C3：第三电容 E1：第一端
E2：第二端 E3：第三端
E4：第四端 E5：第五端
E6：第六端
具体实施方式
本公开内容与电容电感谐振腔装置相关。虽然本发明的说明书以数个范例性的实施例作为最佳实施例进行描述，但需注意的是本公开内容可以多种方式实现，且不限于下面叙述的特定范例或是这些范例的任何特征的特定实现方式。在其他情况下，众所皆知的细节并不再赘述，以避免模糊本公开内容的焦点。
本领域技术人员当能理解本公开内容中所使用的与微电子学相关的术语和基本概念，例如“线圈”、“电感”、“电容”、“电容电感谐振腔”、“可变电容”、“电能”、“磁能”、“电流”、“电压”、“电感值”、“电容值”、“谐振腔”、“谐振频率”、“变容二极管(varactor)”、“开关”以及“逻辑信号”。类似这些的术语或基本概念，对于本领域技术人员是明显的，因此不在此赘述。
本公开内容是以工程角度描述，而非严格的数学角度。举例而言，“A为0”表示“A小于给定的工程容许值”，“A等于B”表示“A与B间的误差小于给定的工程容许值”。
请参照图1。图1为本发明一实施例中，一种电容电感谐振腔装置100的布局图。电容电感谐振腔装置100包含线圈110，配置为由第一端E1起始并至第二端E2结束的环路拓扑；一对向内延伸引脚121及122，分别配置以自第一端E1以及第二端E2向线圈110的一内侧延伸至第三端E3以及第四端E4；一对向外延伸引脚131及132，分别配置以自第一端E1以及第二端E2向线圈110的外侧延伸至第五端E5以及第六端E6；第一电容C1，配置以提供第一端E1以及第二端E2间的电容性耦合；第二电容C2，配置以提供第三端E3以及第四端E4间的电容性耦合；第三电容C3，配置以提供第五端E5以及第六端E6间的电容性耦合。在非用以限制的一范例中，所有上述三个电容C1、C2及C3均如图中所示，由指叉状(interdigitatedfinger)拓扑实现。环路110、该对向内延伸引脚121及122、该对向外延伸引脚131及132形成分布电感(distributed inductor)，而第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3形成分布电容。电容电感谐振腔装置100的谐振频率fr可由下式表示：
Figure BDA0002053254590000031
在此，Le为所述分布电感的等效电感，且Ce为所述分布电容的等效电容。线圈110构成所述分布电感的大部分，且因此所述分布电感的等效感值大部分是由线圈110的感值决定。在谐振时，一部分能量(电性的)存储于所述的分布电容中，而另一部分能量(磁性的)存储于所述的分布电感中，并在两者间周期性地交换。当存储在所述分布电容的能量(以三个电容的电压的形式)转换至所述分布电感(以电感110以及四个延伸引脚121、122、131及132的电流的形式)时，存储在所述分布电感的磁能将大部分被线圈110的电流所激励的磁场所决定。同时，该对向内延伸引脚121及122的电流稍微阻碍磁场，但该对向外延伸引脚131及132的电流则稍微加强磁场。亦即是说，该对向内延伸引脚121及122的影响以及该对向外延伸引脚131及132的影响是相反并互相抵消的。在最终的结果，这四个延伸引脚将不太会对等效感值造成影响。这样的方式缓解了现有技术的电容电感谐振腔装置集成电路中，谐振频率下移的问题。
虽然线圈110为单圈的线圈，但是多圈的线圈亦适用。虽然三个电容C1、C2及C3是利用单层指叉状拓扑实现，其他的方式，例如多层指叉状的结构亦适用。
如图1所示，该对向内延伸引脚(121及122)明显地较线圈110为窄。这样的方式协助降低该对向外延伸引脚(131及132)的寄生电容。然而，虽然这样的配置是优选的，却并非必须的。该对向外延伸引脚(131及132)明显地较线圈110为窄。这样的方式协助降低该对向内延伸引脚(121及122)的寄生电容。然而，虽然这样的配置是优选的，却并非必须的。
在部分应用中，可调的电容电感谐振腔装置是必须的。图1所示的电容电感谐振腔装置100可通过使三个电容C1、C2及C3至少其中之一以可变电容实现，或是等效地可变，来改为可调的电容电感谐振腔装置。举例而言，第二电容C2可由变容二极管取代，其为可变电容的一个实施方式。另一个范例中，可通过插入两个开关，以在需要时才连接第二电容C2至第三端E3及第四端E4，来使第二电容C2等效地可调。其中，此两个开关由逻辑信号控制。当逻辑信号被拉高时，两个开关将导通，第二电容C2将有效地被连接(至第三端E3及第四端E4)而被致能，以贡献有效电容值。当逻辑信号被拉低时，两个开关将关闭，第二电容C2将有效地被断开(于第三端E3及第四端E4)，而不贡献有效电容值。
如图2所示的流程图200，本发明一实施例中的电容电感谐振腔装置制造方法包括：设置线圈，线圈配置为由第一端起始并至第二端结束的环路拓扑(步骤210)。设置一对向内延伸引脚，该对向内延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的一内侧延伸至第三端以及第四端(步骤220)。设置一对向外延伸引脚，该对向外延伸引脚分别配置以自第一端以及第二端向线圈的外侧延伸至第五端以及第六端(步骤230)。设置第一电容，第一电容配置以提供第一端以及第二端间的电容性耦合(步骤240)。设置第二电容，第二电容配置以提供第三端以及第四端间的电容性耦合(步骤250)。设置第三电容，第三电容配置以提供第五端以及第六端间的电容性耦合(步骤260)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电容电感谐振腔装置，包括：
一线圈，配置为由一第一端起始并至一第二端结束的一环路拓扑；
一对向内延伸引脚，分别配置以自该第一端以及该第二端向该线圈的一内侧延伸至一第三端以及一第四端；
一对向外延伸引脚，分别配置以自该第一端以及该第二端向该线圈的一外侧延伸至一第五端以及一第六端；
一第一电容，配置以提供该第一端以及该第二端间的电容性耦合；
一第二电容，配置以提供该第三端以及该第四端间的电容性耦合；以及
一第三电容，配置以提供该第五端以及该第六端间的电容性耦合，其中该第一电容、该第二电容以及该第三电容至少其中之一是一指叉状拓扑。
2.如权利要求1所述的电容电感谐振腔装置，其中该对向内延伸引脚较该线圈为窄。
3.如权利要求1所述的电容电感谐振腔装置，其中该对向外延伸引脚较该线圈为窄。
4.如权利要求1所述的电容电感谐振腔装置，其中该第一电容、该第二电容以及该第三电容至少其中之一是一可变电容。
5.一种电容电感谐振腔装置制造方法，包括：
设置一线圈，该线圈配置为由一第一端起始并至一第二端结束的一环路拓扑；
设置一对向内延伸引脚，该对向内延伸引脚分别配置以自该第一端以及该第二端向该线圈的一内侧延伸至一第三端以及一第四端；
设置一对向外延伸引脚，该对向外延伸引脚分别配置以自该第一端以及该第二端向该线圈的一外侧延伸至一第五端以及一第六端；
设置一第一电容，该第一电容配置以提供该第一端以及该第二端间的电容性耦合；
设置一第二电容，该第二电容配置以提供该第三端以及该第四端间的电容性耦合；以及
设置一第三电容，该第三电容配置以提供该第五端以及该第六端间的电容性耦合，其中该第一电容、该第二电容以及该第三电容至少其中之一是一指叉状拓扑。
6.如权利要求5所述的电容电感谐振腔装置制造方法，其中该对向内延伸引脚较该线圈为窄。
7.如权利要求5所述的电容电感谐振腔装置制造方法，其中该对向外延伸引脚较该线圈为窄。
8.如权利要求5所述的电容电感谐振腔装置制造方法，其中该第一电容、该第二电容以及该第三电容至少其中之一是一可变电容。
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