CN111755224B - 电感装置 - Google Patents

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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结构。第一线圈配置于第一区域。第二线圈配置于第二区域。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。第三线圈包含至少两个第三次线圈。至少两个第三次线圈之间彼此间隔地配置。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。第四线圈包含至少两个第四次线圈。至少两个第四次线圈之间彼此间隔地配置。

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
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、第三线圈、第四线圈及八字型电感结构。第一线圈配置于第一区域。第二线圈配置于第二区域。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。第三线圈包含至少两个第三次线圈。至少两个第三次线圈之间彼此间隔地配置。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。第四线圈包含至少两个第四次线圈。至少两个第四次线圈之间彼此间隔地配置。八字型电感结构配置于第三线圈及第四线圈的外圈。
因此，本案实施例所示的电感装置具有更佳的单位面积电感值。此外，采用本案的电感装置的堆叠架构，在共模模式(common mode)下使电感值相抵消，并增强差模模式(differential mode)下的电感值。
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。
图6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
1112、1114、4112、4114…第一次线圈
1120、4120…第二线圈
1122、1124、4122、4124…第二次线圈
1130、4132a、4132b、4132c…连接件
120、420…部分结构
1200、4200…八字型电感结构
1210、4210…第三线圈
1212、1214、4212、4214…第三次线圈
1212a、1214a、1222a、1224a、1230、4235、4236、4237…交错部
1220、4220…第四线圈
1222、1224、4222、4224…第四次线圈
1242～1248、1252～1526…电感线段
1400…第一区域
1500…第二区域
1600…输入端
1700…中央抽头端
A-H…连接点
L、L1、L2…曲线
Q…曲线
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。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及八字型电感结构1200。八字型电感结构1200为电感装置1000最外圈的电感线圈(如虚线所示的线圈部分)。也就是说，八字型电感结构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。
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包含八字型电感结构1200、第三线圈1210以及第四线圈1220。在一些实施例中，八字型电感结构1200包含多个电感线段。举例而言，八字型电感结构1200包含电感线段1242、1244、1246、1248、1252、1254、1256以及交错部1230。
请一并参阅图1至图3，第一线圈1110包含至少两个第一次线圈1112、1114。第二线圈1120包含至少两个第二次线圈1122、1124。第三线圈1210包含至少两个第三次线圈1212、1214。第四线圈1220包含至少两个第四次线圈1222、1224。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。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。
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的垂直方向的上方或者下方。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的垂直方向的上方或者下方。
在一实施例中，至少两个第一次线圈1112、1114之间彼此间隔地配置。如图2所示，第一线圈1110的最内圈到最外圈(例如从第一线圈1110的中心往下的配置顺序)，间隔地配置的线圈依序为第一次线圈1112、第一次线圈1114、第一次线圈1112、第一次线圈1114等，惟本案不以此顺序为限。
在一实施例中，至少两个第一次线圈1112、1114以第一环绕方向配置。举例而言，第一次线圈1112、1114以逆时针方向配置。此外，第一次线圈1112的一圈经配置以与第一次线圈1114的一圈间隔地配置(反之亦然)，使得第一线圈1110形成一个较大的电感线圈。
在一实施例中，至少两个第二次线圈1122、1124之间彼此间隔地配置。如图2所示，第二线圈1120的最内圈到最外圈(例如从第二线圈1120的中心往下的配置顺序)，间隔地配置的线圈依序为第二次线圈1124、第二次线圈1122、第二次线圈1124、第二次线圈1122等，惟本案不以此顺序为限。
在一实施例中，至少两个第二次线圈1122、1124以第二环绕方向配置，其中第二环绕方向不同于第一环绕方向。举例而言，第二次线圈1122、1124以顺时针方向配置。此外，第二次线圈1122的一圈经配置以与第二次线圈1124的一圈间隔地配置(反之亦然)，使得第二线圈1120形成一个较大的电感线圈。
在一实施例中，至少两个第三次线圈1212、1214之间彼此间隔地配置。如图3所示，第三线圈1210的最内圈到最外圈(例如从第三线圈1210的中心往下的配置顺序)，间隔地配置的线圈依序为第三次线圈1214、第三次线圈1212、第三次线圈1214、第三次线圈1212等，惟本案不以此顺序为限。
在一实施例中，至少两个第三次线圈1212、1214以第一环绕方向配置。举例而言，第三次线圈1212、1214以逆时针方向配置。此外，第三次线圈1212的一圈经配置以与第三次线圈1214的一圈间隔地配置(反之亦然)，使得第三线圈1210形成一个较大的电感线圈。
在一实施例中，至少两个第四次线圈1222、1224之间彼此间隔地配置。如图3所示，第四线圈1220的最内圈到最外圈(例如从第四线圈1220的中心往下的配置顺序)，依序配置的线圈依序为第四次线圈1222、第四次线圈1224、第四次线圈1222、第四次线圈1224等，惟本案不以此顺序为限。
在一实施例中，至少两个第四次线圈1222、1224以第二环绕方向配置，其中第二环绕方向不同于第一环绕方向。举例而言，第四次线圈1222、1224以顺时针方向配置。此外，第四次线圈1222的一圈经配置以与第四次线圈1224的一圈间隔地配置(反之亦然)，使得第三线圈1210形成一个较大的电感线圈。
在一实施例中，至少两个第一次线圈1112、1114的其中一者耦接于至少两个第三次线圈1212、1214的其中一者。举例而言，第一次线圈1112于连接点A耦接于第三次线圈1212，第一次线圈1114于连接点B耦接于第三次线圈1214。再者，于A连接点处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件(如via)耦接第一次线圈1112与第三次线圈1212。另外，于B连接点处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件耦接第一次线圈1114与第三次线圈1214。然本案不以上述连接方式为限，可视实际需求来设计连接方式。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实质重叠。
在一实施例中，至少两个第二次线圈1122、1124的其中一者耦接于至少两个第四次线圈1222、1224的其中一者。举例而言，第二次线圈1122于连接点C耦接于第四次线圈1222，第二次线圈1124于连接点D耦接于第四次线圈1224。于C连接点处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件耦接第二次线圈1122与第四次线圈1222。于D连接点处，在俯视电感装置1000的方向上，可透过垂直连接件耦接第二次线圈1124与第四次线圈1224。本案不以上述连接方式为限。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实质重叠。
在一实施例中，至少两个第一次线圈1112、1114、至少两个第二次线圈1122、1124、至少两个第三次线圈1212、1214及至少两个第四次线圈1222、1224的每一者绕设为复数圈。然本案不以图式的圈数为限，可视实际需求来设计圈数。
在一实施例中，至少两个第一次线圈1112、1114之间彼此不直接耦接，以及至少两个第二次线圈1122、1124之间彼此不直接耦接。在一实施例中，至少两个第三次线圈1212、1214之间彼此不直接耦接，以及至少两个第四次线圈1222、1224之间彼此不直接耦接。
请参阅图1至图3，八字型电感结构1200于第一区域1400的第一侧与至少两个第三次线圈1212、1214的其中一者交错耦接，且八字型电感结构1200于第一区域1400的第二侧与至少两个第三次线圈1212、1214的其中另一者交错耦接。在一实施例中，第一区域1400的第一侧相对于第一区域1400的第二侧。举例而言，八字型电感结构1200于第一区域1400的左侧与第三次线圈1212交错耦接(例如交错部1212a)，八字型电感1200于第一区域1400的右侧与第三次线圈1214交错耦接(例如交错部1214a)。
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。
请参阅图1至图3，八字型电感结构1200于第二区域1500的第一侧与至少两个第四次线圈1222、1224的其中一者交错耦接，且八字型电感结构1200于第二区域1500的第二侧与至少两个第四次线圈1222、1224的其中另一者交错耦接。在一实施例中，第二区域1500的第一侧相对于第二区域1500的第二侧。举例而言，八字型电感结构1200于第二区域1500的左侧与第四次线圈1222交错耦接(例如交错部1222a)，八字型电感结构1200于第二区域1500的右侧与第四次线圈1224交错耦接(例如交错部1224a)。
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。
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配置于八字型电感结构1200的垂直方向之上或八字型电感结构1200的垂直方向之下。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结构1200的上半部及下半部之间，使得八字型电感结构1200形成八字型的回路。
在一实施例中，第一线圈1110与第二线圈1120位于同一层，第三线圈1210与第四线圈1220位于同一层。第一线圈1110与第三线圈1210位于不同层，第二线圈1120与第四线圈1220位于不同层。
请参阅图1至图3，电感装置1000更包含输入端1600。输入端1600配置于第二区域1500的一侧(例如图中下侧)。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的一侧(例如图中上侧)。
在一实施例中，当输入端1600的一端(例如左端)输入一讯号时，此讯号经由电感线段1244及交错部1222a被传送至第四次线圈1222，并沿着第一环绕方向(例如顺时针方向)于第四次线圈1222中被传送。在连接点C处，讯号从第四次线圈1222被传送至第二次线圈1122，并且在第二次线圈1122中沿着第一方向(例如顺时针方向)被传送。在连接点G处，讯号从第二次线圈1122被传送至电感线段1242，并透过连接件1130被传送至电感线段1256。
讯号经由电感线段1256及交错部1214a被传送至第三次线圈1214，并在第三次线圈1214中沿着第二环绕方向(例如逆时针方向)被传送。在连接点B处，讯号从第三次线圈1214被传送至第一次线圈1114，并且在第一次线圈1114中沿着第二环绕方向(例如逆时针方向)被传送。在连接点F处，讯号被传送至电感线段1252，并且经由交错部1212a被传送至第三次线圈1212。讯号在第三次线圈1212中沿着第二环绕方向被传送。在连接点A处，讯号被传送至第一次线圈1112，并且在第一次线圈1112中沿着第二环绕方向被传送。在连接点E处，讯号被传送至电感线段1254，并透过交错部1230被传送至电感线段1248。
讯号经由电感线段1248与交错部1224a被传送至第四次线圈1224，并在第四次线圈1224中沿着第一环绕方向被传送。在连接点D处，讯号被传送至第二次线圈1124。在连接点H处，讯号被传送至电感线段1246，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。电感装置4000包含电感装置部分结构4100以及部分结构420。电感装置部分结构4100包含第一线圈4110以及第二线圈4120。部分结构420包含八字型电感结构4200、第三线圈4210以及第四线圈4220。
在一实施例中，第一线圈4110包含至少两个第一次线圈4112、4114。第二线圈4120包含至少两个第二次线圈4122、4124。第三线圈4210包含至少两个第三次线圈4212、4214。第四线圈4220包含至少两个第四次线圈4222、4224。图4中与图1至图3相似或相同的技术用语与结构关系，其参照于图1至图3的说明。
在一实施例中，八字型电感结构4200为配置于第三线圈4210及第四线圈4220的外围两圈的线圈结构。
在一实施例中，电感装置4000更包含连接件4132a、4132b。八字型电感结构4200于第一区域1400与第二区域1500的交界处，交错耦接于连接件4132a与连接件4132b。连接件4132a与连接件4132b配置于八字型电感结构4200的交错部4235、4236的垂直方向之上或之下。八字型电感结构4200于第一区域1400的一侧(例如图中上侧)，透过连接件4132c在交错部4237交错耦接。连接件4132c配置于八字型电感结构4200的交错部4237的垂直方向之上或之下。类似于第1-3图的配置，八字型电感结构4200与第三线圈4210及第四线圈4220分别在各自的交错部交错耦接，在此不再赘述。
在一实施例中，电感装置4000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的相对于交界处的一侧(例如图中下侧)。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。
图5是绘示依照本案一实施例的一种电感装置1000的实验数据示意图。如图所示，采用本案的架构配置，于差模模式下，其品质因素的实验曲线为Q，其电感值的实验曲线为L。由图中可知，采用本案的架构的电感装置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，于频率2.5GHz处，电感值可达约6.5nH，而品质因素(Q)约为5.5。
图6是绘示依照本案一实施例的电感装置1000的实验数据示意图。如图所示，采用本案的架构配置，于共模模式下，其电感值的实验曲线为L1，而未采用本案的架构配置的电感装置，其电感值的实验曲线则为L2。由图中可知，于共模模式下，采用本案的架构的电感装置1000具有较低的电感值。举例而言，于频率约2.4GHz处，未采用本案的架构配置的电感装置的电感值约1.15nH，而本案的电感装置1000的电感值仅约0.15nH。此外，采用本案电感装置的堆叠架构，在输入端1600以相同交流电流(AC)讯号馈入之下，在共模模式下电流方向相反，使共模模式下电感值相抵消，并进而改善差模电路的特性，例如:二阶谐波(secondharmonic)。
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更佳的单位面积电感值。此外，采用本案的电感装置的堆叠架构，在共模模式下降低电感值，并增强差模模式下的电感值。

Claims (8)

1.一种电感装置，包含：
一第一线圈，配置于一第一区域，其中该第一线圈包含至少两个第一次线圈；
一第二线圈，配置于一第二区域，其中该第二线圈包含至少两个第二次线圈；
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，其中该第三线圈包含至少两个第三次线圈，以及该至少两个第三次线圈之间彼此间隔地配置；
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，其中该第四线圈包含至少两个第四次线圈，以及该至少两个第四次线圈之间彼此间隔地配置；以及
一八字型电感结构，配置于该第三线圈及该第四线圈的外圈，
其中该至少两个第一次线圈的其中一者耦接于该至少两个第三次线圈的其中一者，该至少两个第二次线圈的其中一者耦接于该至少两个第四次线圈的其中一者，
其中该八字型电感结构于该第一区域的一第一侧与该至少两个第三次线圈的其中一者交错耦接，且该八字型电感结构于该第一区域的一第二侧与该至少两个第三次线圈的其中另一者交错耦接，其中该第一区域的该第一侧相对于该第一区域的该第二侧，以及该八字型电感结构于该第二区域的一第一侧与该至少两个第四次线圈的其中一者交错耦接，且该八字型电感结构于该第二区域的一第二侧与该至少两个第四次线圈的其中另一者交错耦接，其中该第二区域的该第一侧相对于该第二区域的该第二侧。
2.根据权利要求1所述的电感装置，其中该至少两个第一次线圈之间彼此以一第一环绕方向间隔地配置，以及该至少两个第二次线圈彼此以一第二环绕方向间隔地配置，其中该第二环绕方向不同于该第一环绕方向。
3.根据权利要求1所述的电感装置，其中该至少两个第一次线圈之间彼此不直接耦接，以及该至少两个第二次线圈之间彼此不直接耦接。
4.根据权利要求1所述的电感装置，其中该至少两个第三次线圈彼此以一第一环绕方向间隔地配置，以及其中该至少两个第四次线圈彼此以一第二环绕方向间隔地配置，其中该第一环绕方向不同于该第二环绕方向。
5.根据权利要求1所述的电感装置，其中该至少两个第三次线圈之间彼此不直接耦接，以及该至少两个第四次线圈之间彼此不直接耦接。
6.根据权利要求1所述的电感装置，更包含：
一输入端，配置于该第二区域的一第三侧；以及
一中央抽头端，配置于该第一区域的一第三侧，其中该第一区域的该第三侧相对于该第二区域的该第三侧；
其中该八字型电感结构于该第一区域与该第二区域的一交界处交错耦接。
7.根据权利要求1所述的电感装置，其中该八字型电感结构为配置于该第三线圈及该第四线圈的外围两圈的线圈结构。
8.根据权利要求1所述的电感装置，更包含：
一输入端，配置于该第二区域的一第四侧；以及
一中央抽头端，设置于该第二区域的该第四侧；
其中该八字型电感结构于该第一区域的一第四侧交错耦接于一交错部，其中该第一区域的该第四侧相对于该第二区域的该第四侧。
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