CN111755222B - 电感装置 - Google Patents

Abstract

一种电感装置，其包含第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈及八字型电感。第一线圈配置于第一区域。第二线圈配置于第二区域。输入端配置于第二区域的第一侧。第三线圈配置于第一区域并与第一线圈在垂直方向上至少部分重叠，其中第三线圈耦接于第一线圈。第四线圈配置于第二区域并第二线圈并与第二线圈在垂直方向上至少部分重叠，其中第四线圈耦接于第二线圈。八字型电感配置于第三线圈及第四线圈的外圈。

Description

电感装置

技术领域

本案是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种电感装置。

背景技术

现有的各种型态的电感器皆有其优势与劣势，诸如螺旋状电感器，其品质因素(Qvalue)较高且具有较大的互感值(mutual inductance)，然其互感值及耦合均发生在线圈之间。对八字型电感器来说，其具有二组线圈，二组线圈之间的耦合发生的状况较低，然而，八字型电感器于装置中占用的面积较大。再者，虽然传统的堆叠的八字型电感器对称性较佳，然其单位面积的电感值较低。因此，上述电感器的应用范围皆有所限制。

发明内容

发明内容旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基本的理解。此发明内容并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本案实施例的重要/关键组件或界定本案的范围。

本案内容的一目的是在提供一种电感装置，藉以解决先前技术存在的问题，解决的手段如后所述。

为达上述目的，本案内容的一技术态样是关于一种电感装置，其包含第一线圈、第二线圈、输入端以及八字型电感。第一线圈配置于第一区域。第二线圈配置于第二区域。输入端配置于该第二区域的一第一侧。第三线圈配置于第一区域并与第一线圈在垂直方向上至少部分重叠，其中第三线圈耦接于第一线圈。第四线圈配置于第二区域并与第二线圈在垂直方向上至少部分重叠，其中第四线圈耦接于第二线圈。以及八字型电感配置于第三线圈及第四线圈的外圈。

因此，根据本案的技术内容，采用本案实施例的架构的电感装置具有更佳的单位面积电感值。

在参阅下文实施方式后，本案所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本案的基本精神及其他发明目的，以及本案所采用的技术手段与实施态样。

附图说明

图1是依照本案一实施例绘示一种电感装置的示意图。

图2是依照本案一实施例绘示一种如图1所示的电感装置的部分结构示意图。

图3是依照本案一实施例绘示一种如图1所示的电感装置的部分结构示意图。

图4是依照本案一实施例绘示一种电感装置的示意图。

图5是依照本案一实施例绘示一种如图4所示的电感装置的部分结构示意图。

图6是依照本案一实施例绘示一种如图4所示的电感装置的部分结构示意图。

图7是绘示依照本案一实施例的一种电感装置的实验数据示意图。

符号说明

1000、4000 电感装置

1100、4100 电感装置部分结构

1110、4110 第一线圈

1120、4120 第二线圈

1130 连接件

120、420 部分结构

1200、4200 八字型电感

1210、4210 第三线圈

1220、4220 第四线圈

1213、1223、1230 交错部

1400 第一区域

1500 第二区域

1600 输入端

1700 中央抽头端

4131、4133、4140 连接件

4213、4223、4231、4233、4240 交错部

A-F 连接点

CP 点

L1、Q1 曲线

SY1 对称轴

具体实施方式

图1是依照本案一实施例绘示一种电感装置1000的示意图。如图1所示，电感装置1000包含第一线圈1110、第二线圈1120、第三线圈1210、第四线圈1220以及八字型电感1200。八字型电感1200为电感装置1000最外圈的电感线圈(如虚线所示)。也就是说，八字型电感1200配置于第三线圈1210及第四线圈1220的外圈。第一线圈1110以及第二线圈1120为部分重叠于第三线圈1210以及第四线圈1220而在范围上涵盖于八字型电感1200的内部的线圈。第一线圈1110、第二线圈1120、第三线圈1210以及第四线圈1220可为不同的电感设计。在一实施例中，第一线圈1110、第二线圈1120、第三线圈1210以及第四线圈1220可以是螺旋堆叠电感(spiral stacked inductor)、对称式堆叠电感(symmetric stackedinductor)、螺旋电感(spiral inductor)或对称式电感(symmetric inductor)等，然本案不限于此。

为使本案利于理解，图1所示的电感装置1000分为图2所示的电感装置1000的部分结构1100及图3所示的电感装置1000的部分结构120。部分结构120包含八字型电感1200、第三线圈1210以及第四线圈1220。

请一并参阅图1至图3，第一线圈1110配置于第一区域1400，第二线圈1120配置于第二区域1500。举例而言，第一区域1400位于电感装置1000的上方，第二区域1500位于电感装置1000的下方。其中，图2及图3中的第一区域1400和第二区域1500中央堆叠的第一线圈1110、第二线圈1120、第三线圈1210以及第四线圈1220，可互为镜像对称(mirrored)或是上下平移复制(duplicated)的关系，此关系可以使其具有对称性，并有容易设计的好处。详细的结构及连接关系将于后文中逐一说明。

请参阅图1至图3，第三线圈1210配置于第一区域1400并与第一线圈1110在垂直方向上至少部分重叠。也就是说，第三线圈1210配置于第一线圈1110的上方或者下方，且第三线圈1210耦接于第一线圈1110。

在一实施例中，第一线圈1110的第一端位于第一线圈1110的内圈。第三线圈1210的第一端位于第三线圈1210的内圈。第一线圈1110的第一端与第三线圈1210的第一端耦接于连接点A。

在一实施例中，在与第三线圈1210垂直的方向上，第三线圈1210与第一线圈1110部分重叠。换言之，在俯视电感装置1000的方向上，第三线圈1210与第一线圈1110部分重叠。于连接点A处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件(如via)耦接第一线圈1110与第三线圈1210。在另一实施例中，在与第三线圈1210垂直的方向上，第三线圈1210与第一线圈1110实质重叠。

在一实施例中，第一线圈1110的第二端(位于第一线圈1110的外圈)与八字型电感1200耦接于连接点B。于连接点B处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件耦接第一线圈1110与八字型电感1200。

在一实施例中，第四线圈1220配置于第二区域1500并与第二线圈1120在垂直方向上至少部分重叠。也就是说，第四线圈1220配置于第二线圈1120的上方或者下方，且第四线圈1220耦接于第二线圈1120。

在一实施例中，第二线圈1120的第一端位于第二线圈1120的内圈。第四线圈1220的第一端位于第四线圈1220的内圈。第二线圈1120的第一端与第四线圈1220的第一端耦接于连接点C。

在一实施例中，在与第四线圈1220垂直的方向上，第四线圈1220与第二线圈1120部分重叠。换言之，在俯视电感装置1000的方向上，第四线圈1220与第二线圈1120部分重叠。于连接点C处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件耦接第二线圈1120与第四线圈1220。在另一实施例中，在与第四线圈1220垂直的方向上，第四线圈1220与第二线圈1120实质重叠。

在一实施例中，第二线圈1120的第二端(位于第二线圈1120的外圈)与八字型电感1200耦接于连接点D。于连接点D处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件耦接第二线圈1120与八字型电感1200。

在一实施例中，第一线圈1110与第二线圈1120两者近似对称。第三线圈1210与第四线圈1220两者近似对称。举例来说，第一线圈1110与第二线圈1120两者基于对称轴SY1彼此近似对称。第三线圈1210与第四线圈1220两者基于对称轴SY1彼此近似对称。

在一实施例中，八字型电感1200包含位于第一区域1400的第二侧(例如左侧)的交错部1213以及位于第二区域1500的第二侧(例如左侧)的交错部1223。如图1及图3所示，八字型电感1200透过交错部1213耦接于第三线圈1210的第二端(位于第三线圈1210的外圈)，以及八字型电感1200透过交错部1223耦接于第四线圈1220的第二端(位于第四线圈1220的外圈)，使得第三线圈1210及第四线圈1220位于八字型电感1200的内部。

在一实施例中，电感装置1000更包含连接件1130(如图2所示)。连接件1130配置于八字型电感1200之上或八字型电感1200之下。连接件1130与交错部1230经配置于第一区域1400与第二区域1500的交界处，以耦接于八字型电感1200的上半部及下半部之间，使得八字型电感1200形成八字型的回路。

在一实施例中，电感装置1000更包含输入端1600，此输入端1600配置于第二区域1500的第一侧(例如图1的下侧)，亦即相对于交界处的另一侧。再者，电感装置1000更包含中央抽头端1700，此中央抽头端1700配置于第一区域1400的第三侧(例如图1的上侧)，亦即相对于交界处的另一侧。在一实施例中，输入端1600与中央抽头端170设置于八字型电感1200上。

请参阅图3，第三线圈1210与第四线圈1220位于同一层。在一实施例中，第三线圈1210与第四线圈1220可共同配置为八字型电感1200，第三线圈1210与第四线圈1220不限于图3所示的结构，第三线圈1210与第四线圈1220的形状及所绕圈数可依实际需求配置。再者，请参阅图1至图3，由于第三线圈1210配置于第一线圈1110上，且第一线圈1110与第二线圈1120位于同一层，因此，第三线圈1210与第二线圈1120位于不同层。另外，由于第四线圈1220配置于第二线圈1120上，且第一线圈1110与第二线圈1120位于同一层，因此，第四线圈1220与第一线圈1110位于不同层。

请参阅图1至图3，当输入端1600的一端(例如左端)输入一讯号时，此讯号在八字型电感1200的下半部、交错部1223、第四线圈1220中沿着第一方向(例如顺时针方向)被传送。在连接点C处，讯号从第四线圈1220被传送至第二线圈1120，并且在第二线圈1120中沿着第一方向(例如顺时针方向)被传送。接着，讯号从第二线圈1120透过连接点D被传送至八字型电感1200。连接件1130的一端(例如连接点E)耦接于八字型电感1200的下半部，以及连接件1130的另一端(例如连接点F)耦接于八字型电感1200的上半部。因此，讯号藉由连接件1130从八字型电感1200的下半部被传送至上半部。

讯号在八字型电感1200的上半部、交错部1213、第三线圈1210中沿着第二方向(例如逆时针方向)被传送。在连接点A处，讯号从第三线圈1210被传送至第一线圈1110，并且在第一线圈1110中沿着第二方向(例如逆时针方向)被传送。接着，讯号从第一线圈1110透过连接点B被传送至八字型电感1200。讯号经由交错部1230被传送至八字型电感1200的下半部，并于输入端1600的另一端(例如右端)被输出。

图4是依照本案一实施例绘示一种电感装置4000的示意图。如图4所示，电感装置4000包含第一线圈4110、第二线圈4120、第三线圈4210、第四线圈4220以及八字型电感4200。八字型电感4200为电感装置4000最外圈的电感线圈。在一实施例中，八字型电感4200为电感装置4000最外二圈的电感线圈(如虚线所示)。第一线圈4110、第二线圈4120、第三线圈4210以及第四线圈4220为位于八字型电感4200的内部和/或不超过八字型电感4200外围的线圈。

为使本案利于理解，图4所示的电感装置4000分为图5所示的电感装置4000的部分结构4100及图6所示的电感装置4000的部分结构420。部分结构420包含八字型电感4200、第三线圈4210以及第四线圈4220。

请一并参阅图4至图6，第一线圈4110配置于第一区域1400，第二线圈4120配置于第二区域1500。值得一提的是，图4至图6中相同于图1至图3的编号，其连接关系、功能或相关说明相似于前述段落内容。

请参阅图4至图6，第三线圈4210配置于第一区域1400与第一线圈4110在垂直方向上至少部分重叠。也就是说，第三线圈4210配置于第一线圈4110的上方或者下方，且第三线圈4210耦接于第一线圈4110。相似地，第四线圈4220配置于第二区域1500与第二线圈4120在垂直方向上至少部分重叠。也就是说，第四线圈4220配置于第二线圈4120的上方或者下方，且第四线圈4220耦接于第二线圈4120。

在一实施例中，八字型电感4200包含位于第一区域1400的第四侧(例如右侧)的交错部4213以及位于第二区域1500的第二侧(例如左侧)的交错部4223，其中第一区域1400的第四侧不同于第二区域1500的第二侧。如图4所示，八字型电感4200透过交错部4213耦接于第三线圈4210，以及八字型电感4200透过交错部4223耦接于第四线圈4220，使得第三线圈4210及第四线圈4220位于八字型电感4200的内部。

在一实施例中，八字型电感4200于第一区域1400的第三侧(例如上侧)交错耦接，其中第一区域1400的第三侧的延伸方向垂直于第一区域1400的第四侧(例如右侧)的延伸方向。第三线圈4210在第一区域1400的第三侧(例如上侧)具有交错部4240(如图6所示)。此外，电感装置4000更包含连接件4140(如图5所示)，以耦接八字型电感4200最外二圈的电感线圈。

在一实施例中，电感装置4000更包含连接件4131与连接件4133(如图5所示)。连接件4131与连接件4133配置于八字型电感4200之上或八字型电感4200之下。连接件4131与连接件4133与交错部4231与交错部4233经配置于第一区域1400与第二区域1500的交界处，以耦接于八字型电感4200的上半部及下半部之间，使得八字型电感4200形成八字型的回路。

在一实施例中，电感装置4000更包含输入端1600及中央抽头端1700。输入端1600及中央抽头端1700配置于第二区域1500的第一侧(例如图4的下侧)，亦即相对于交界处的另一侧。换言之，输入端1600及中央抽头端1700设置于电感装置4000的相同侧。在一实施例中，输入端1600与中央抽头端1700设置于八字型电感4200上。

在一实施例中，第一线圈4110与第二线圈4120位于相同层，以及第三线圈4210与第四线圈4220位于相同层。由于第三线圈4210配置于第一线圈4110之上，以及第四线圈4220配置于第二线圈4120之上，因此第三线圈4210与第二线圈4120位于不同层，并且第四线圈4220与第一线圈4110位于不同层。

在一实施例中，电感装置4000为具有斜角对称的结构。如图4所示，以点CP为圆心，于电感装置4000被旋转180度之后，被旋转后的第一区域1400的结构会与第二区域1500的结构近似相同。相似地，被旋转后的第二区域1500的结构与第一区域1400的结构近似相同。

图7是绘示依照本案一实施例的一种电感装置的实验数据示意图。如图所示，采用本案的架构配置，其品质因素的实验曲线为Q1，其电感值的实验曲线为L1，其中曲线L1的数值(即电感值nH)共用曲线Q1的数值(即品质因素，如图7左侧的Y轴数值所示)。由图7可知，采用本案的架构图1的电感装置1000具有更佳的单位面积电感值。举例而言，此电感装置1000在90um*90um的面积内，如曲线L1所示，于频率2.6GHz处，电感值可达约6.5nH，而如曲线Q1所示，品质因素(Q)约为6.5。另外，采用本案的架构图4的电感装置4000，在95um*95um的面积内，于频率2.6GHz处，电感值可达约7.0nH，而品质因素(Q)约为6.2。

由上述本案实施方式可知，应用本案具有下列优点。采用本案实施例的架构的电感装置具有对称性结构，在电感装置的左右侧产生耦合以及上下层产生耦合。采用本案实施例的架构的电感装置产生差模(differential mode)电感值并可将共模(common mode)电感值降至最低。如此一来，本案的电感装置可具有更佳的单位面积电感值。

Claims (8)

1.一种电感装置，包含：

一第一线圈，配置于一第一区域；

一第二线圈，配置于一第二区域；

一输入端，配置于该第二区域的一第一侧；

一第三线圈，配置于该第一区域并与该第一线圈在垂直方向上至少部分重叠，其中该第三线圈耦接于该第一线圈；

一第四线圈，配置于该第二区域并与该第二线圈在垂直方向上至少部分重叠，其中该第四线圈耦接于该第二线圈；以及

一八字型电感，配置于该第三线圈及该第四线圈的外圈，

其中该第一线圈的一第一端位于该第一线圈的内圈以及该第三线圈的一第一端位于该第三线圈的内圈，其中该第三线圈的该第一端与该第一线圈的该第一端耦接于一第一连接点；其中该第一线圈的一第二端位于该第一线圈的外圈，以及该第一线圈的该第二端与于该八字型电感耦接于一第二连接点，

其中该第二线圈的一第一端位于该第二线圈的内圈，以及该第四线圈的一第一端位于该第四线圈的内圈，其中该第二线圈的该第一端耦与该第四线圈的该第一端耦接于一第三连接点；以及该第二线圈的一第二端位于该第二线圈的外圈，以及该第二线圈的该第二端与于该八字型电感耦接于一第四连接点，

其中该输入端设置于该八字型电感上。

2.根据权利要求1所述的电感装置，其中该八字型电感与该第三线圈耦接于该第一区域的一第一交错部，以及该八字型电感与该第四线圈耦接于该第二区域的一第二交错部。

3.根据权利要求1所述的电感装置，其中该第一线圈与该第二线圈两者近似对称，以及该第三线圈与该第四线圈两者近似对称。

4.根据权利要求2所述的电感装置，其中该第一交错部位于该第一区域的一第二侧，以及该第二交错部位于该第二区域的一第二侧，其中该第一区域的该第二侧与该第二区域的该第二侧位于该八字型电感的相同侧。

5.根据权利要求2所述的电感装置，其中电感装置，更包含：

一中央抽头端，配置于该第一区域的一第三侧，

其中该八字型电感于该第一区域与该第二区域的一交界处交错耦接，

其中该第二区域的该第一侧与该第一区域的该第三侧分别位于该交界处的两侧。

6.根据权利要求2所述的电感装置，其中该第一交错部位于该第一区域的一第四侧，以及该第二交错部位于该第二区域的一第二侧，其中该第一区域的该第四侧与该第二区域的该第二侧位于该八字型电感的不同侧。

7.根据权利要求6所述的电感装置，其中更包含：

一中央抽头端，配置于该第二区域的该第一侧；

其中该八字型电感于该第一区域与该第二区域的一交界处交错耦接。

8.根据权利要求1所述的电感装置，其中该八字型电感为电感装置最外二圈的电感线圈。

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