CN113013332A - 螺旋电感器及无源集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明的螺旋电感器，包含基板及设置于所述基板的螺旋配线，所述螺旋配线的一部分包括分割配线部，所述分割配线部从俯视视角看被分割成多个互相并联的配线，所述分割配线部设置于所述螺旋配线的内侧，在所述分割配线部的线路中，在所述分割配线部的线路中，分割配线部内外的配线是间隔着第二绝缘层交错设置，使分割配线部内侧的配线在交错后成为外侧的配线，且分割配线部外侧的配线在交错后成为内侧的配线。所述螺旋电感器可抑制集肤效应及邻近效应，且能提升面积使用效率而降低串联阻抗。此外，所述分割配线部通过绝缘层交错地设置而能提升Q值。

Description

螺旋电感器及无源集成电路

技术领域

本发明涉及一种在衬底上设置螺旋配线的高频螺旋电感器，及一种使用螺旋电感器的无源集成电路。

背景技术

在高频带滤波器中常使用诸如SAW滤波器或BAW滤波器的弹性波滤波器，及包括电感器、电容器的无源滤波器。然而，对于在5GHz左右的高频带的宽带滤波器，主要使用无源滤波器来代替弹性波滤波器。原因在于，弹性波滤波器虽然具有高Q值，且具有非常出色的禁止带域特性，但本质上要拓宽其带域是很困难的。

无源滤波器的物理形状，是以LTCC(低温共烧陶瓷基板)等成膜技术形成其构成要件的层状结构。另外，还有以类似半导体制程技术在晶圆平面上形成其构成要件的结构。后者通常被称为IPD(积体无源组件)。

在IPD中，作为构成要件的电感器和电容器的Q值是高，所以必然地用于低损耗和禁止带域特性的改善。通常，电容器的Q值是电感器Q值的数倍以上，因此在改善低损耗和禁止带域特性的同时，提升电感器的Q值也是重要的。

IPD中使用的金属膜的厚度比通过LTCC所形成的金属膜较薄且层数较少。因此，常应用于被称为螺旋电感器的结构。

图27至图29是现有技术中被广泛使用的，通过在基板50上设置螺旋配线51而形成的螺旋电感器(例如参见特开2010-16240号公报1)。应注意的是，该示例中在配线有两层的情况下，如图28和图29所示，在基板50上通过第一绝缘层52形成双层结构的螺旋配线51。在该示例中的螺旋配线51是以最外侧的配线部51a、最内侧的配线部51c，及中间的配线部51b所构成的三圈结构。每个配线部51a～51c通过第二绝缘层53而保持电绝缘。所述螺旋配线51的内端在接续部55与用于连接其他电路的端子引出线54相连接。所述螺旋配线51的外端与用于连接其他电路的端子引出线56相连接。

在所述螺旋电感器中，高频带域中的集肤效应(Skin Effect)和邻近效应(Proximity Effect)是必须解决的问题。在此所述的集肤效应是指电流只集中在配线的表面的现象。图30说明邻近效应。最内侧的配线部51c以外的外侧配线部51a和配线部51b，分别有电流Ia和Ib流过。产生的磁通量Φ会在所述内侧的配线部51c中产生涡电流Ix。所述涡电流Ix的方向，在配线部51c的内侧51c1会与原来配线部51c的电流Ic的方向相同，但在配线部51c的外侧51c2则会相反。因此，内侧的配线部51c的电流Ic会集中在阴影线标示的区域。结果，在配线部51c中，电流实际流通的截面积变窄，造成串联阻抗增加。因此，在螺旋电感器中，不仅是集肤效应、邻近效应也会导致配线的串联阻抗增加。串联阻抗的增加将会阻碍Q值的改善。

为了解决上述问题，现有技术如图31所示，使最内圈的配线部51c的宽度t1，比其他配线部51b的宽度t2和配线部51a的宽度t3小(t1<t2<t3)。在这种情况下，是采用往所述螺旋配线51中心的方向，配线间的间隔变宽(W1<W2)的结构。

图32至图34说明一种现有可进一步地抑制集肤效应和邻近效应的其他示例。图32至图34是将中国实用新型第204391102号公开的结构简化后示出。所述结构是将形成在衬底50上的螺旋配线57的全部从俯视视角看(也就是沿垂直于形成螺旋配线57的平面的视角)进行分割而成。所述示例显示三圈的螺旋配线。换言之，所述螺旋配线57包括最外侧的分割配线部57a的配线57a1及配线57a2、内侧的分割配线部57b的配线57b1及配线57b2，及最内侧的分割配线部57c的配线57c1及配线57c2。最外侧的分割配线部57a的配线57a1和配线57a2在交叉部57x1电绝缘地交错。同样地，内侧的分割配线部57b的配线57b1与配线57b2在交叉部57x2互相电绝缘地交错。并且，最内侧的分割配线部57c的配线57c1与配线57c2在交叉部57x3互相电绝缘地交错。最内侧的分割配线部57c的配线57c1与配线57c2的内端连接于端子引出线58。并且，最外侧的分割配线部57a的配线57a1及配线57a2的外端连接用于连接其他电路的端子引出线59。

根据如图31所示的螺旋配线的结构，宽度较窄的配线部51c能有效地利用导体的电流路径，并改善Q值。然而，只有最内侧的配线部51c的宽度较窄不足以抑制邻近效应，而限制了Q值的提升。

另一方面，如图32至34所示，所述螺旋配线57从俯视视角看被分割，而能降低生成于螺旋配线57内侧的涡电流，比图31的螺旋电感器更能提升Q值。然而，分割配线部57a、分割配线部57b，及分割配线部57c之间，必须分别确保一定以上的间隔。此外，各分割配线部的配线57a1与配线57a2之间、配线57b1与配线57b2之间，及配线57c1与配线57c2之间，也必须分别确保一定以上的间隔。因此，为了确保所述间隔，电感器整体的尺寸将会大幅增加，而且因为外侧的分割配线部57a线宽变细，串联阻抗因此增加，而限制Q值的提升。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的为提供一种能够提升Q值的螺旋电感器，及一种使用所述螺旋电感器的无源集成电路。

本发明的螺旋电感器的一个实施态样，包含基板及设置于所述基板的螺旋配线，所述螺旋配线的一部分包括分割配线部，所述分割配线部从俯视视角看被分割成多个互相并联的配线，所述分割配线部设置于所述螺旋配线的内侧，在所述分割配线部的线路中，分割配线部内外的配线是间隔着第二绝缘层交错设置，使分割配线部内侧的配线在交错后成为外侧的配线，且分割配线部外侧的配线在交错后成为内侧的配线。

因此，通过将分割配线部设置于螺旋配线的内侧，可降低因邻近效应集中于螺旋配线的内侧的涡电流，并可抑制邻近效应引起的串联电阻增加。而且因为外侧的配线部并非分割配线结构，所以外侧的配线部中的串联电阻不会增加。并且，所述分割配线部通过让内外的配线在交叉部交错，而能让分割配线部的各配线的串联电阻几乎相等。因此，能降低卷线全体的串联电阻。结果，能获得比现有螺旋电感器更高的Q值。

本发明的螺旋电感器的另一实施态样，所述螺旋配线在最内侧的部分设有所述分割配线部。

因此，通过只在螺旋配线的最内侧的部分设置分割配线部，能有效地抑制邻近效应。并且，因为外侧的配线并未设置分割配线部，与外侧的配线在平面上分割的情况相比，能将螺旋配线整体缩小。因此，在本发明的螺旋配线结构中，因为能在有限的面积里以更高的效率设置配线，而能提升面积的使用效率，因此能获得比现有的螺旋电感器更高的Q值。

本发明的螺旋电感器的另一实施态样，所述螺旋配线从俯视视角看包括多个分割数量不同的所述分割配线部，在所述分割配线部中，位于内侧的分割配线部的分割数量较多。

螺旋配线的内侧有较高的磁通量密度，而产生较强的邻近效应。因此，通过设置多个分割配线部，并针对内侧的分割配线部增加平面上的分割数量，而得以抑制邻近效应。根据上述实施态样将配线设置于合适的位置能抑制邻近效应。因此，能大幅地抑制在邻近效应中十分重要的内侧配线的串联阻抗。并且，通过让分割配线部的分割数量随着邻近效应的影响程度的缩小而减少，而能制作出高面积利用效率的图案。因此，通过扩大空间能减缓串联阻抗的增加。结果，能获得比现有的螺旋电感器更高的Q值。本发明的螺旋电感器的另一实施态样，在所述螺旋配线中，最外侧的分割配线部具有多个通过绝缘层层叠的配线，所述层叠的配线互相串联。因此，最外侧的配线部中，通过让多个沿层叠的方向电绝缘的配线互相串联，能让狭小空间中的短金属线具有较高的电感值，并提升Q值。

本发明的螺旋电感器的另一实施态样，在所述螺旋配线中，最外侧的分割配线部具有多个通过所述第二绝缘层层叠的配线，所述层叠的配线互相串联。

因此，通过让最外侧配线部在层叠的方向上以多个电性绝缘的配线串联，可在相对狭小的空间中以较短的金属线获得较高的电感值，并提升Q值。

本发明的螺旋电感器，所述螺旋配线通过第一绝缘层形成于所述基板上。

本发明的螺旋电感器,所述螺旋配线的圈数大于或等于三。

本发明的螺旋电感器，所述分割配线部的并联配线的间距(tb2)小于所述螺旋配线的间距(ta2)

本发明的螺旋电感器，分割配线部的交错位置位于分割配线部的中间区域。

本发明的螺旋电感器，螺旋配线的卷线图案为矩形、菱形、多边形、椭圆形或圆形。

本发明的无源集成电路的一个实施态样，包含至少一个螺旋电感器、与具有金属-绝缘体-金属结构的电容器。

因此，通过在无源集成电路中设置本发明具有较高Q值的螺旋电感器，能得到具有低插入损失的电路。例如在具有滤波器的无源集成电路中，能得到较低的插入损失与出色的阻止域特性。

本发明的有益效果在于：所述螺旋电感器可抑制集肤效应及邻近效应，且能提升面积使用效率而降低串联阻抗。此外，所述分割配线部通过绝缘层而交错地设置。因此，能提升Q值。并且，使用本发明螺旋电感器的无源集成电路可降低插入损失(InsertionLoss)。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1为本发明螺旋电感器的第一实施例的俯视图；

图2为图1沿A-A的剖面图；

图3为图1沿B-B的剖面图；

图4为图1沿C-C的剖面图；

图5为图1的分割配线部中内外配线长度的示意图；

图6为图1的螺旋电感器的其他配线结构的剖面图；

图7为使用图6的配线结构的情况下，分割配线的交叉部的结构的剖面图；

图8为本发明螺旋电感器的第二实施例的俯视图；

图9为图8沿D-D的剖面图；

图10为图8沿E-E的剖面图；

图11为图8沿F-F的剖面图；

图12为图8的分割配线部中内外配线长度的示意图；

图13为图8的螺旋电感器的其他配线结构的剖面图；

图14为使用图13的配线结构的情况下，分割配线的交叉部的结构的剖面图；

图15为本发明螺旋电感器的第三实施例的俯视图；

图16为图15沿G-G的剖面图；

图17为图15沿H-H的剖面图；

图18为图15沿I-I的剖面图；

图19为图15的螺旋电感器的其他配线结构的剖面图；

图20为使用图19的配线结构的情况下，分割配线的交叉部的结构的剖面图；

图21为本发明的实施例的卷线图案的示意图；

图22为本发明的比较例的卷线图案的示意图；

图23为第一现有例的卷线图案的示意图；

图24为第二现有例的卷线图案的示意图；

图25为具有图21至图24中各卷线图案的电感器的Q值对应频率的变化示意图；

图26为由本发明螺旋电感器构成的无源集成电路的实施例的俯视图；

图27为现有螺旋电感器的一个示例的俯视图；

图28为图27沿J-J的剖面图；

图29为图27沿K-K的剖面图；

图30为螺旋电感器的邻近效应的说明图；

图31为现有螺旋电感器的另一示例的俯视图；

图32为现有螺旋电感器的又另一示例的俯视图；

图33为图32沿L-L的剖面图；及

图34为图32沿M-M的剖面图。

具体实施方式

以下说明本发明螺旋电感器的实施态样。图1至图7说明本发明螺旋电感器的第一实施例。所述第一实施例的螺旋电感器通过在基板1上形成螺旋配线2而构成。较佳地，所述基板1使用阻抗值为1kΩ·cm.以上的材料制成。所述基板1的材料例如为高阻抗的硅、砷化镓、蓝宝石、多晶氧化铝，或玻璃等。然而本发明中使用的基板1并不限于上述材料。

在该第一实施例中，在所述基板1上通过第一绝缘层3形成螺旋配线2。所述第一绝缘层3例如可以使用二氧化硅。在使用高介电常数的材料作为基板1的情况下，所述第一绝缘层3可用于降低所述螺旋配线2的配线之间的电容。因此，根据基板1的材料，所述第一绝缘层并非必要。所述螺旋配线2通过位于所述第一绝缘层3上的第二绝缘层4保持绝缘。所述第二绝缘层4例如可以使用聚酰亚胺树脂，或是使用其他的绝缘材料。

螺旋配线2一般可为金或铜或者是金和銅的层状结构，或是使用其他的金属，也可以是其他的形状。在该第一实施例中，所述螺旋配线2有三圈。也就是由螺旋配线2的最外侧的配线部2a、中间部的配线2b，及最内侧的分割配线部2c构成。所述螺旋配线2的圈数也可以是两圈或是四圈以上。并且，虽然该第一实施例的螺旋配线2的卷线图案为四边形，如矩形、菱形、方形、及不规则图形等包含四个角的形状，但也可以使用多边形或是椭圆形及圆形等其他形状。

最内侧的分割配线部2c为螺旋配线2的一部分，且从俯视视角看被分割成多个。该第一实施例的分割配线部2c被分割成第一配线2c1与第二配线2c2两个配线。并且，在该第一实施例中，构成分割配线部2c的第一配线2c1与第二配线2c2的线宽，是以分割配线部2c的线宽比外侧的配线部2a与中间的配线部2b的线宽还窄的方式形成。所述分割配线部2c的分割数也可以是三或四。其他的配线部2a与配线部2b不具有分割的结构。并且，配线部2a与配线部2b之间、配线部2b与分割配线部2c之间，及分割配线部2c中第一配线2c1与第二配线2c2之间的间隔可以根据情况选择最适当的数值，不以图中的示例为限。

如图2所示，配线部2a、配线部2b，及分割配线部2c分别具有以下配线20与上配线21构成的双层结构。但是，如图3所示，螺旋配线2的内端部通过接续部5与端子引出线6连接。在配线部2a与配线部2b，以及端子引出线6的交错区域，由于所述第二绝缘层介于其中，因此只设置上配线21。

包括在分割配线部2c中的第一配线2c1与第二配线2c2，如图1所示被设置成以交叉部2cx为界，其内外的位置反转。换言之，在所述分割配线部2中，比所述交叉部2cx更接近所述端子引出线6的所述接续部5a这一侧，所述第一配线2c1的一部分2c11位于所述第二配线2c2的一部分2c21的外侧。另一方面，在所述分割配线部2中，比所述交叉部2cx更接近所述配线部2b的所述接续部5b这一侧，第一配线2c1的剩余部分2c12位于第二配线2c2的剩余部分2c22的内侧。

图4显示交叉部2cx的剖面图。在该第一实施例中，第二配线2c2的内侧配线2c21的下配线20x朝外侧延长，第二配线2c2的外侧配线2c22的上配线21与所述延长部分连接。并且，第一配线2c1的内侧配线2c12形成于绝缘层4的表面。借此，交叉部2cx中第一配线2c1与第二配线2c2是电性绝缘的。而且，配线的交叉部2cx的结构不限于此。在所述交叉部中，例如可以将第一配线2c1设置在下侧、第二配线设置在上侧等，进行各种变更。

在所述第一实施例中，所述螺旋配线2呈四角形。换言之，所述分割配线部2c具有从端子引出线6的接续部5a到配线部2b的接续部5b之间垂直地弯曲的三个转角部26、27、28。而且，交叉部2cx是设置于三个转角部26、27、28中位于中间的转角部27。因此，在接续部5a和接续部5b之间的第一配线2c1的长度为L1，第二配线部2c2的长度为L2的情况下，由于以下的原因，两者的长度几乎相等(L1≈L2)。

换言之，根据图5，第一配线2c1的各边的长度为a1～a4，第二配线2c2的各边的长度为b1～b4，因此

L1＝a1+a2+a3+a4...(1)

L2＝b1+b2+b3+b4...(2)

应注意的是，各配线的各边的长度是以配线的线宽的中心线部分的长度计算。在这里，因为在所述分割配线部2c的全部范围内，所述第一配线2c1与第二配线2c2的间隔几乎相同，因此

a2≈b2...(3)

a3≈b3...(4)

b1-a1≈a4-b4...(5)

因此L1≈L2。

借此，因为第一配线2c1的长度L1与第二配线2c2的长度L2几乎相同，与配线长度成正比的串连阻抗也几乎相同。

如本第一实施例所示，通过将并联地分割的分割配线部2c设置在螺旋配线2的内侧，可降低因邻近效应而集中在内侧配线的内侧的涡电流，并抑制因邻近效应增大的串联阻抗。换言之，通过将螺旋配线中倾向有高磁通量密度而产生邻近效应的内侧的配线部，分割成多个内侧配线2c1与外侧配线2c2，可降低在所述配线中产生的涡电流。

此外，因为所述分割配线部2c的第一配线2c1与第二配线2c2在交叉部2cx交错，所述第一配线2c1与所述第二配线2c2的各边长几乎相同，其串联阻抗几乎相同。因此，所述第一配线2c1与所述第二配线2c2中的电流不会偏向任何一边，而能降低分割配线部2c的串联阻抗。

并且，因为外侧的配线部2a与配线部2b并未分割，在有限的空间中能充分地确保配线的宽度，而能降低串联阻抗。因此，与外侧的配线部2a与配线部2b分割的情况相比，面积利用效率较高，可将整体的配线部缩小。因此，在内侧设置分割配线部2c而让串联阻抗下降，使所述螺旋形电感器能获得比现有螺旋形电感器更高的Q值。

图6是图2所示的配线结构的变化例。所述变化例的配线结构在配线部2a、配线部2b及分割配线部2c的下配线20与上配线21间的全部区域设有第二绝缘层4。但在螺旋配线2的内端部连接于端子引出线6的接续部5a，分割配线部2c的下配线20与上配线21连接。并且，配线部2a与配线部2b在与端子引出线6交错的区域附近，下配线20与上配线21连接。而且，位于所述螺旋配线2的另一端的端子引出线7，配线部2a的下配线20与上配线21连接。

图7显示图6所示的配线结构，也就是在采用上下配线通过绝缘层互相分离的结构的情况下，交叉部2cx的结构。在所述交叉部2cx的结构中，第二配线2c2的内侧配线2c21的上配线21与下配线20x通过纵向配线20y连接。

如图6所示，螺旋配线2的下配线20与上配线21设有绝缘层4，能使流经所述螺旋配线2的电流往下配线20与上配线21分流。因此，通过增加电流的路径而能减缓集肤效应、实质地增加电流流通的截面积，并降低串联阻抗。因此，能进一步提升Q值。

图8至图14说明本发明螺旋电感器的第二实施例。在该第二实施例中，螺旋配线2A包括最外侧的配线部2d、中间部的分割配线部2e、最内侧的分割配线部2f。所述中间部的分割配线部2e是由互相并联的第一配线2e1与第二配线2e2构成。所述最内侧的分割配线部2f是由互相并联的第一配线2f1、第二配线2f2、第三配线2f3及第四配线2f4构成。

如图9所示，配线部2d、配线部2e及配线部2f，与所述第一实施例同样由层叠的下配线20与上配线21构成。并且，如图10所示，端子引出线6与接续部5c的接续构造与所述第一实施例相同。而且，端子引出线6与配线部2d及分割配线部2e的交叉部的结构，也和所述第一实施例中端子引出线6与配线部2a及分割配线部2b的交叉部的结构一样设有绝缘层4。

在本第二实施例中，构成分割配线部2e的第一配线2e1与第二配线2e2的线宽比外侧的配线部2d的线宽还窄。最内侧的分割配线部2f的第一至第四配线4f1～4f4的线宽，比分割配线部2e的第一配线2e1及第二配线2e2的线宽还窄。换言之，螺旋配线2A中，越内侧的配线部的线宽越窄。

分割配线部2f所包含的四条配线2f1～2f4的各一端，全部都与端子引出线6的接续部5c连接。在所述四条配线2f1～2f4中，位于内侧的第一配线2f1与第二配线2f2的另一端，在接续部5d与构成分割配线部2e的第二配线2e2连接。另一方面，在所述四条配线2f1～2f4中，位于外侧的第三配线2f3与第四配线2f4的另一端，在接续部5e与构成分割配线部2e的第一配线2e1连接。

位于中间的分割配线部2e的第一配线2e1与第二配线2e2，被设置成以交叉部2ex为界内外的位置反转。换言之，在交叉部2ex与连接分割配线部2f的接续部5d与5e间，分割配线部2e的第一配线2e1的一部分2e11位于第二配线2e2的一部分2e21的外侧。另一方面，在分割配线部2e中，在交叉部2ex与连接配线部2d的接续部5f间，第一配线2e1剩余的部分2e12位于第二配线2e2剩于的部分2e22的内侧。

在最内侧的分割配线部2f中，第一配线2f1与第二配线2f2被设置成以交叉部2fx1为界内外的位置反转。换言之，在交叉部2fx1与连接端子引出线6的接续部5c间，第一配线2f1的一部分2f11位在第二配线2f2的一部分2f21的外侧。另一方面，交叉部2fx1与连接分割配线部2e的第二配线2e2的接续部5d间，第一配线2f1剩余的部分2f12位于第二配线2f2剩余的部分2f22内侧的位置。

在最内侧的分割配线部中，第三配线2f3与第四配线2f4被设置成以交叉部2fx2为界内外的位置反转。换言之，在交叉部2fx2与连接端子引出线6的接续部5c间，第三配线2f3的一部分2f31位在第四配线2f4的一部分2f41的外侧。另一方面，交叉部2fx2与连接分割配线部2e的第一配线2e1的接续部5e间，第三配线2f3剩余的部分2f32位于第四配线2f4剩余的部分2f42内侧的位置。

图11说明第一配线2f1与第二配线2f2的交叉部2fx1的剖面结构。如图所示，第二配线2f2的内侧配线2f21的下配线20x朝外侧延长，所述第二配线2f2的外侧配线2f22的上配线21连接所述延长的部分。并且，第一配线2f1的内侧配线2f12形成于绝缘层4的表面。因此，第一配线2f1与第二配线2f2之间为电绝缘。交叉部2fx2与交叉部2ex也具有同样的剖面结构，省略图标。

在如图8具有交叉部2fx1配线结构中，分割配线部2f中第一配线2f1与第二配线2f2的串联阻抗，如在图1中说明的理由，通过交叉部2fx1的设置而能几乎相同。同样地，分割配线部2f中第三配线2f3与第四配线2f4的串联阻抗，如在图1中说明的理由，通过交叉部2fx2的设置而能几乎相同。

在这里，分割配线部2f中，内侧的第一配线2f1与第二配线2f2的平均长度概括为L(f12)，外侧的第三配线2f3与第四配线2f4的平均长度概括为L(f34)。因为第三配线2f3与第四配线2f4在第一配线2f1与第二配线2f2的外侧，所以

L(f12)<L(f34)…(7)

因此，由于长度L(f12)与长度L(f34)之间存在差异，内侧配线2f1、2f2与外侧配线2f3、2f4之间的串联阻抗也会产生差异。然而，针对上述串联阻抗的差异，可通过调整分别连接内侧配线2f1、2f2与外侧配线2f3、2f4的分割配线部2e的第一配线2e1与第二配线2e2的长度，而能变小或消除。接着说明配线的长度差异的调整。

图12说明分割配线部2e及分割配线部2f的配线长度。在图12中，分割配线部2f的内侧的第一配线2f1与第二配线2f2各边概括的长度c1、c2、c3及c4，是以第一配线2f1与第二配线2f2间沟槽的中心线的长度作计算。同样地，分割配线部2f的外侧的第三配线2f3与第四配线2f4各边概括的长度d1、d2、d3及d4，是以第三配线2f3与第四配线2f4间沟槽的中心线的长度作计算。在这里，分割配线部2f内侧的第一配线2f1及第二配线2f2的长度概括为L(f12)。并且，外侧的第三配线2f3与第四配线2f4长度概括为L(f34)。

上述长度L(f12)和L(f34)分别以下面的公式表示。

L(f12)＝c1+c2+c3+c4…(8)

L(f34)＝d1+d2+d3+d4…(9)

另一方面，关于分割配线部2e的第一配线2e1的长度L(2e1)及第二配线2e2的长度L(2e2)，各配线2e1及配线2e2的各边的长度e1、e2、e3及e4及f1、f2、f3及f4，是以配线的线宽的中心线部分的长度计算。分割配线部2e的第一配线2e1的长度L(2e1)及第二配线2e2的长度L(2e2)以下面的公式表示。以

L(2e1)＝e1+e2+e3+e4…(10)

L(2e2)＝f1+f2+f3+f4…(11)

并且，

L(f34)-L(f12)≈L(2e2)-L(2e1)…(12)

来设计配线的长度与配线间的沟槽的间隔。换言之，分割配线部2f的第三配线2f3与第四配线2f4的平均长度，与第一配线2f1与第二配线2f2的平均长度的差异，被分割配线部2e的第一配线2e1与第二配线2e2的长度差异吸收。

如该第二实施例所示，通过设置多个分割数量相异的分割配线部，且在平面上增加内侧的分割配线部的分割数量，在抑制邻近效应的基础上，将配线部设置在适合的位置能够更好地抑制邻近效应。因此，内侧的分割配线部2e及分割配线部2f对邻近效应的抑制十分重要，能实质上大幅地降低串联阻抗。并且，通过让分割配线部2e与分割配线部2f的分割数量，随着邻近效应的影响程度的缩小而减少，而能制作出高面积利用效率的图案。因此，通过扩大空间能减缓串联阻抗的增加。

而且，分割配线部2e及分割配线部2f在交叉部2ex及交叉部2fx1、交叉部2fx2交错。因此，可以使分割配线部2e的第一配线2e1与第二配线2e2的长度几乎相同、分割配线部2f的第一配线2f1与第二配线2f2的长度几乎相同，且第三配线2f3与第四配线2f4的长度几乎相同。因此，可使这些的串联阻抗几乎相等。

并且，分割配线部2f的第三配线2f3与第四配线2f4的平均长度，与分割配线部2f的第一配线2f1与第二配线2f2的平均长度的差异，被分割配线部2e的第一配线2e1与第二配线2e2的长度差异吸收。因此，借由将分割配线部2f的分割数量设计为四，可消除或降低内外配线长度的差异所造成的串联阻抗差异。

通过上述原因，与现有的螺旋电感器相比可获得较高的Q值。

图13是图9所示的配线部结构的变化例，配线部2d、分割配线部2e，及分割配线部2f的下配线20与上配线21间的全部区域设有绝缘层4。然而如图10所示，至少在连接螺旋配线的内端部的端子引出线6的接续部5c，分割配线部2f的下配线20与上配线21相连接。并且，在配线部2d及分割配线部2e与端子引出线6交错的区域附近，下配线20与上配线21连接。并且，位于螺旋配线的另一端的端子引出线7，配线部2d的下配线20与上配线21相连接。

如图13所示，螺旋配线的下配线20与上配线21间设有绝缘层4，而能让在螺旋配线中流动的电流往下配线20与上配线21分流。因此，能减缓集肤效应、实质地增加电流流通的截面积，及降低串联阻抗。因此，能进一步地增加Q值。

图14是如图13所示的配线结构，在分割配线部2f中第一配线2f1与第二配线2f2的交叉部2fx1的剖面结构。如图所示，第二配线2f2的内侧配线2f21的下配线20x朝外侧延长，所述延长的部分连接于第二配线2f2的外侧配线2f22的上配线21。并且，第一配线2f1的内侧配线2f12形成于绝缘层4的表面。借此，交叉部2fx1中第一配线2f1与第二配线2f2为电绝缘。第二配线2f2的内侧配线2f21的上配线21与下配线20x，通过纵向配线20y而相连接。交叉部2fx2及交叉部2ex也具有同样的剖面结构。

图15至图20说明螺旋电感器的第三实施例。在所述第三实施例中，螺旋配线2B的最外侧的配线部2g，具有多个通过绝缘层4而层叠的配线。在所述第三实施例中显示所述配线具有下配线22与上配线23。所述下配线22的端部与上配线23的终端部23b在接续部24串联。如图17所示，配线部2g的上配线23中，最外侧的终端部23b及内侧的线部23a，与端子引出线6相隔着绝缘层4地交错设置。需注意的是，构成最外侧的配线部2g的配线，不限于示例中的上下两层，也可以是三层以上。

如图15与图16所示，螺旋配线2B的内侧的配线部由分割配线部2h构成。换言之，内侧的分割配线部2h被分割成内侧配线2h1与外侧配线2h2。内侧配线2h1与外侧配线2h2的其中一端连接于端子引出线6的接续部5。内侧配线2h1与外侧配线2h2的另一端连接于配线部2g的上配线23的接续部25。需注意的是，分割配线部2h中配线的分割数量不限于二，可以是三以上。

所述螺旋配线2B的电流路径依序为端子引出线6－接续部5－分割配线部2h(2h11和2h22)－接续部25－配线部2g的上配线23－接续部24－配线部2g的下配线22－端子引出线7。

图18为交叉部2hx的剖面图。在该第三实施例中，所述第二配线2h22的下配线20x朝外侧延长，所述第二配线2h21的上配线21连接所述延长的部分。并且，所述第一配线2h11形成于绝缘层4的表面。借此，在交叉部2hx中第一配线2h11与第二配线2h21电绝缘。

所述第三实施例以多个下配线22与上配线23构成所述外侧的配线部2g，并让所述配线串联，而能在较狭窄的空间中以较短的配线长度获得相同的电感，而提升Q值。并且，在该第三实施例中，因为在分割配线部2h设有所述交叉部2hx，而能进一步提升Q值。

图19是如图16所示的配线结构的变化例，分割配线部2h的下配线20与上配线21间设有绝缘层4。然而如图17所示，至少在螺旋配线2B的内端部连接端子引出线6的接续部5的区域，所述分割配线部2h的下配线20与上配线21连接。

图20为交叉部2hx的剖面结构。在所述交叉部2hx的结构中，第二配线2h2的内侧配线2h22的下配线20x和第二配线2h2的外侧配线的上配线21通过纵向配线20y相连接。

如图19所示，分割配线部2h的下配线20与上配线21间设有绝缘层4，而能让在分割配线部2h中流动的电流往下配线20与上配线21分流。因此，能减缓集肤效应、实质地增加电流流通的截面积，及降低串联阻抗。因此，能进一步地增加Q值。

图21至图24是为了研究本发明Q值的提升，用于比较的本发明实施例、比较例，及两个现有例的螺旋电感器的卷线图案示意图。在图21中，本发明的实施例在最内侧包括具有内外配线的分割配线部2c，与位于该分割配线部2c的交叉部2x。在所述实施例中，有如图1所示的卷线结构。在图22中，所述比较例虽然具有和所述实施例同样的分割配线部，却不具有交叉部2x。在图23中，第一现有例与图27至图28所示的卷线结构相当。在图24中，第二现有例与图32至图33所示的卷线结构相当。

在图21至图24中，本发明的实施例、比较例，及两个现有例中，基板为砷化镓基板，卷线的材料为金。而且卷线圈数(但每一分割配线部为一圈)为三，卷线部整体的宽度W1为200μm，最内侧的卷线宽度W2为100μm。并且，较宽的配线2a、2b、51a、51b及51c的宽度ta1为25μm。而且，卷线部的间隔ta2为15μm。并且，分割配线部2c、57a～57c中，配线的宽度tb1为10μm，配线的间隔tb2为5μm。而且，全部配线的厚度为10μm。

图25为具有图21至图24中各卷线图案的电感器的Q值对频率的变化示意图。如图25所示，一般用于或预定用于移动通信设备的频率带域为2.0～5.5GHz，本发明实施例(A)，与比较例(B)、第一现有例(C)及第二现有例(D)相较，有较高的Q值。

图26是由本发明螺旋电感器构成的无源集成电路的实施例。在图26中，螺旋电感器具有本发明的结构。也就是说，螺旋电感器9的内侧配线，通过由第一配线90a与第二配线90b形成的分割配线部90构成。所述第一配线90a与第二配线90y在交叉部90x相隔着绝缘层而交错设置。图26的作为无源集成电路的滤波器12，包含螺旋电感器9、螺旋电感器9X、电容器10，及电容器10X。所述螺旋电感器9的一端通过接续线11a与具有「金属-绝缘体-金属结构」(MIM结构)的电容器(MIM电容器)10连接。所述螺旋电感器9的另一端通过接续线11b与其他的MIM电容器10X连接。螺旋电感器9X的一端通过接续线11c与电容器10连接。螺旋电感器9X的另一端通过接续线11d与电容器10X连接。

因此，本发的无源集成电路包含至少一个本发明的螺旋电感器9与电容器10。是以，借由本发明具有较高Q值的螺旋电感器9，可实现具有低插入损失的无源集成电路。如图所示，使用本发明螺旋电感器的滤波器12能具有较低的插入损失并具有出色的阻止域特性。无源集成电路中除了滤波器，针对换衡器(平衡·不平衡变换)、双工器(高频域与低频域的信号分离)，及阻抗匹配等功效的提升也有帮助。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (10)

1.一种螺旋电感器，其特征在于：所述螺旋电感器包含基板及设置于所述基板的螺旋配线，所述螺旋配线的一部分包括分割配线部，所述分割配线部从俯视视角看被分割成多个互相并联的配线，所述分割配线部设置于所述螺旋配线的内侧，在所述分割配线部的线路中，分割配线部内外的配线是间隔着第二绝缘层交错设置，使分割配线部内侧的配线在交错后成为外侧的配线，且分割配线部外侧的配线在交错后成为内侧的配线。

2.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：所述螺旋配线在最内侧的部分设有所述分割配线部。

3.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：所述螺旋配线从俯视视角看包括多个分割数量不同的所述分割配线部，在所述分割配线部中，位于内侧的分割配线部的分割数量较多。

4.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：在所述螺旋配线中，最外侧的分割配线部具有多个通过所述第二绝缘层层叠的配线，所述层叠的配线互相串联。

5.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：所述螺旋配线通过第一绝缘层形成于所述基板上。

6.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：所述螺旋配线的圈数大于或等于三。

7.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：所述分割配线部的并联配线的间距小于所述螺旋配线的间距。

8.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：分割配线部的交错位置位于分割配线部的中间区域。

9.根据权利要求1所述的螺旋电感器，其特征在于：螺旋配线的卷线图案为矩形、菱形、多边形、椭圆形或圆形。

10.一种无源集成电路，其特征在于：所述无源集成电路包含至少一个根据权利要求1至9中任一权利要求所述的螺旋电感器，与具有金属-绝缘体-金属结构的电容器。

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