CN113257534A - 具有浮动导电层的微型器件 - Google Patents

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P·拉姆博肯
L·B·奥苏利文
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S·唐荷
陈宝兴
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Abstract

公开具有浮动导电层的微型器件，例如变压器和电容器。浮动导电层可以设置在绝缘体层中，并且可以减小微型无源器件的第一平面导体和第二平面导体之间的最大电场。减小第一平面导体和第二平面导体之间的最大电场可以减少对电子组件的不良影响。

Description

具有浮动导电层的微型器件
技术领域
本申请涉及微型器件，例如变压器或电容器。
背景技术
诸如变压器或电容器之类的微型器件可以在组件之间提供电场。电场可对电气组件造成不良影响。
发明内容
公开具有浮动导电层的微型器件，例如变压器和电容器。浮动导电层可以设置在绝缘体层中，并且可以减小微型无源器件的第一平面导体和第二平面导体之间的最大电场。减小第一平面导体和第二平面导体之间的最大电场可以减少对电子组件的不良影响。
根据本公开的第一方面，提供隔离的微型无源器件，被配置为设置在包括上表面的基板上。隔离的微型无源器件包括：第一平面导体；第二平面导体，被配置为设置在所述第一平面导体和所述基板之间；设置在所述第一平面导体和所述第二平面导体之间的绝缘体层；和在所述绝缘体层中的浮动导电层。
根据本公开的第二方面，提供隔离的微型无源器件，被配置为设置在包括上表面的基板上。隔离的微型无源器件包括：第一平面导体；第二平面导体，被配置为设置在所述第一平面导体和所述基板之间；在所述第一平面导体和所述第二平面导体之间设置的第一绝缘体层；在所述第一平面导体和所述第二平面导体之间设置的第二绝缘体层；和在所述第一绝缘体层和所述第二绝缘体层之间设置的浮动导电层。
根据本公开的第三方面，提供隔离的微型无源器件，被配置为设置在包括上表面的基板上。隔离的微型无源器件包括：第一平面导体；第二平面导体，被配置为设置在所述第一平面导体和所述基板之间；和构件，用于减小所述第一平面导体和所述第二平面导体之间的最大电场。
附图说明
将参考以下附图描述本申请的各个方面和实施例。应当理解，附图不一定按比例绘制。出现在多个图中的项目在所有出现的图中均用相同的参考数字表示。
图1是微型无源器件的横截面侧视图；
图2是微型无源器件的横截面侧视图；
图3是微型无源器件的组件的俯视图；
图4是微型无源器件的组件的俯视图；
图5是微型无源器件的横截面侧视图；
图6是微型无源器件的横截面侧视图；
图7是微型无源器件的横截面侧视图；
图8是微型无源器件的横截面侧视图；和
图9是微型无源器件的横截面侧视图。
具体实施方式
根据本申请的方面，提供了一种微型装置。微型器件可以包括隔离的微型无源器件，并且可以包括第一平面导体和第二平面导体，在第一平面导体和第二平面导体之间具有绝缘体层。这种微型无源器件被配置为表现出减小的最大电场。绝缘体层中的浮动导电层可以被配置为减小最大电场。
本公开涉及微型无源器件。两种类型的微型无源器件是平面线圈变压器和平板电容器。变压器可用于将电路的第一部分处的第一电压电平转换为电路的第二部分处的第二电压电平。变压器和电容器可以传输数据和/或功率信号。变压器和电容器可用于隔离电路两部分之间的信号，因此可构成隔离器或隔离设备的一部分。变压器和电容器通常可以传输交流信号，但也可以传输直流信号。
诸如变压器和电容器之类的微型无源器件可以包括两个或更多个微型平面导体。第一导体和第二导体中的每一个可以以基本上平面的配置布置在基板上。变压器的平面导体可以包括平面线圈。平面线圈可以绕导体轴以大体上螺旋形的形状在基板上图案化。电容器的平面导体可以包括平板。可以在基板上围绕导体轴以大致连续的圆形图案对平板进行构图。
第一导体和第二导体可以保持在不同的电势。由于第一导体和第二导体的电势不同，因此在第一导体和第二导体之间可能会产生电场。由于变压器线圈之间的寄生电容，电场可能会在变压器中产生。由于电容器的操作，可能在电容器中产生电场。
这样的电场可以包括具有最大电场的点。发明人已经认识到，电子设备中的电场可能会对电气部件造成不良影响。发明人已经认识到，电子设备中的最大电场可能是电气部件的特别不期望的效果的方面。
发明人已经认识到，增加绝缘体层的高度可以减小电子设备的平均电场。然而，发明人进一步认识到，虽然增加绝缘体层的高度可以与绝缘体的高度成反比地减小电子设备的平均电场，但是增加绝缘体层的高度可以不与高度的增加成反比地减小电子设备的最大电场。例如，将绝缘子的高度增加两倍，可以将平均电场E_av减小为平均电场E_av/2，但是绝缘子高度的相同增加却出乎意料地仅将最大电场E_max减小为最大电场E_max/(sqrt(2))。发明人已经认识到，增加绝缘体的高度会产生递减的收益，以减小最大电场。
发明人已经认识到，在绝缘体层中设置浮动导电层可以减小最大电场，而不仅仅是由于绝缘体高度增加而导致的最大电场的减小。例如，在一些实施例中，将绝缘体的高度增加两倍，与在绝缘体层的高度大约一半处包含浮动导电层相结合，可以将最大电场E_max减小到最大电场E_max/2。因此，本公开的方面提供了在绝缘体层中具有浮动导电层的微型无源器件。
图1示出了微型无源器件100的截面侧视图。微型无源器件100被布置在具有上表面104的基板102上，并且包括层106、绝缘体层108、导体110、导体112、导体层114，所示的导体层114包括导体116和电压源118。
微型无源器件100可以包括各种微型无源器件之一。在一些实施例中，微型无源器件100包括变压器。在一些实施例中，微型无源器件100包括电容器。在一些实施例中，微型无源器件100包括电感器。在一些实施例中，微型无源器件100包括隔离器或隔离的微型无源器件，例如，隔离的变压器或隔离的电容器。
微型无源器件100包括导体110。在一些实施例中，导体110包括平面导体。在图1的说明性实施例中，导体110布置在层106中。在一些实施例中，层106可以包括第一层。层106可以被图案化以形成导体110。在各种实施例中，层106可以在基板102上包括氧化物层。例如，层106可以包括玻璃或二氧化硅。
在图1中，导体110被布置在基板102上方。在微型无源器件100包括变压器的实施例中，导体110可以包括变压器的线圈。在微型无源器件100包括电容器的实施例中，导体110可以包括电容器的板。导体110的至少一个端子可以耦合到诸如电压源118的电压源。
微型无源器件100包括导体112。在一些实施例中，导体112包括平面导体。导体112可以布置在绝缘体层108中，例如，基本上在绝缘体层108的顶部。在其他实施例中，导体112可以布置在绝缘体层上方的层中。导体112可以被布置在导体110之上和之上。导体112可以被布置为使得导体110被配置为布置在导体112和基板102之间。在微型无源器件100包括变压器的实施例中，导体112可以包括变压器的线圈。在微型无源器件100包括电容器的实施例中，导体112可以包括电容器的板。导体112的至少一个端子可以耦合到诸如电压源118的电压源。
在一些实施方案中，导体112可以包括第一导体，导体110可以包括第二导体。导体110和导体112可以耦合。在导体110被布置在微型无源器件100的初级侧并且导体112被布置在微型无源器件100的次级侧的示例性实施例中，导体110可以是发射导体，导体112可以是接收导体。导体110可以发送由导体112接收的信号。然而，每个导体可以包括布置在初级侧上的发送导体或布置在次级侧上的接收导体。例如，在一些实施例中，导体112可以布置在初级侧上作为发送导体，并且导体110可以布置在次级侧上作为接收导体。在变压器中，发射导体可以包括发射线圈，而接收导体可以包括接收线圈。在电容器中，发射导体可以包括发射板，而接收导体可以包括接收板。
导体110和导体112可各自绕各自的导体轴线布置。在一些实施例中，这样的导体轴垂直于基板102的上表面104。在一些实施例中，导体110沿着导体轴与导体112垂直地间隔开。在一些实施例中，导体110设置在平行于基板102的上表面104的平面中，并且导体112设置在平行于基板102的上表面104的不同平面中。导体110和导体112可以在它们各自的层中图案化，使得导体110和导体112分别垂直于导体轴进行构图。在一些实施例中，导体轴彼此大致对准，或者可以包括相同的导体轴。
微型无源器件100包括导电层114。在一些实施例中，例如，当导电层114不与其他导电元件耦合时，导电层可以包括浮动导电层。在一些实施例中，设置导电层114使得其仅与诸如绝缘体层108的绝缘元件接触。在一些实施例中，导电层114可以不保持在任何电位或接地。在一些实施例中，导电层114可以被嵌入在绝缘体层108中。在一些实施例中，导电层114可以被绝缘体层108封装。
导电层114沿着导体轴的方向布置在导体110和导体112之间。导电层114可以进一步沿着近似垂直于导体轴线的方向至少部分地布置在导体110和导体112之间。
在一些实施方案中，导电层114可以包括导体116，其可以是平面导体。导体116可以包括第三导体。导体116可以包括中间导体。例如，导体116可以在与导体110和导体112不同的平面中被图案化。导体116的平面可以平行于基板102的上表面104，使得导体116被垂直于导体轴图案化。在一些实施例中，导体116包括第一表面和第二表面。第一表面可以是基本平面的。第二表面可以是基本平面的。第一平面表面可以面对导体110，第二平面表面可以面对导体112。在一些实施例中，第一平面表面和第二平面表面中的每一个完全被绝缘体层108覆盖。在各种实施例中，导体116可沿着垂直于导体轴线的方向延伸的距离大于沿着一个或多个导体110或导体112延伸的沿着垂直于导体轴线的方向的距离。在各种实施例中，导体116沿导体轴的厚度可大于约0.4微米，大于约2微米，小于约6微米，小于约8微米，在约0.4微米与约8微米之间，在约2微米和约6微米之间，或约4微米。
在图1中，导电层114被布置在绝缘体层108中。绝缘体层108被布置在导体110和导体112之间。在一些实施例中，绝缘体层108的第一部分被布置在导电层114和导体110之间。在一些实施例中，绝缘体层108的第二部分设置在导电层114和导体112之间。在一些实施例中，绝缘体层108可以形成为在基板102或层106和导电层114中的一个或多个之间的第一绝缘体层，以及在导电层114和导体112之间的第二绝缘体层。绝缘体层108可以包括隔离层，其可以由绝缘或介电材料形成。在一些实施例中，绝缘体层108可以包括聚合物，例如聚酰亚胺。
在导体110和导体112之间可能会产生电场。在微型无源器件100包括变压器的两个实施例和微型无源器件100包括电容器的两个实施例中，当通过电压源118在导体110和导体112之间施加电压时，导体110和导体112之间可能会产生电场。在各种实施例中，电压源可在导体110和导体112上施加交流信号、直流信号或其组合中的一个或多个。
电场可以是导体110和导体112之间的电压差的结果。在一些实施例中，当微型无源器件100由于电容器的操作而包括电容器时，会发生电场。在一些实施例中，当微型无源器件100包括变压器时，由于变压器的线圈(例如，平面线圈)之间的寄生电容，会产生电场。在电场内，可能存在具有最大电场的点。导电层114可以被配置为减小微型无源器件100的最大电场。导体，例如，图1中的导体116，可以被配置为减小微型无源器件100的最大电场。例如，导电层114可以浮动在例如介于导体110的电压电势和导体112的电压电势之间的大约一半的中间电压电势上。通过在中间电压电势上浮动，导电层可以减小在任何给定点的最大电场。导电层114可以通过不被其他电子部件保持在电压电势或接地而浮在中间电压电势上。
诸如线圈或板之类的导体，诸如平面导体或导电颗粒之类的导电层以及其他元件可以包括各种材料。在一些实施例中，导体或导电层包括导电材料，例如金属，例如铜、金或铝，或者可以包括半导体材料，例如掺杂的半导体材料。在一些实施例中，每个导体和导电层布置在金属化层中，或布置在一个以上的金属化层中。
基板102具有上表面104。上表面104可以是基本平坦的。基板104的上表面布置在基板102和层106之间。
根据本申请的方面，诸如基板102之类的基板可以包括各种材料。在一些实施例中，基板可以包括半导体材料。例如，基板可以包括块体或单晶半导体基板，诸如块体或单晶硅基板。在一些实施例中，基板可以包括沉积的半导体基板，例如多晶硅。在一些实施例中，基板可以包括绝缘体上硅基板或者可以包括掩埋氧化物层。其他半导体材料可以用作基板。在一些实施例中，诸如基板102之类的基板可以包括玻璃基板或印刷电路板(PCB)。
图2示出了微型无源器件100的截面侧视图，其示出了距离A、距离B、距离C、距离D、距离E、距离F、距离G和距离H。在一些实施方案中，可以采取图2的横截面，使得绝缘体层108、导体110、导体112和导体116的所示横截面沿着垂直于导体轴线的方向示出了这些部件中的每一个的最大尺寸。
在一些实施例中，距离A包括在导体112和导体116之间沿平行于导体轴线的方向的测量。在一些实施例中，距离B包括在层106和导体116之间沿平行于导体轴线的方向进行的测量。在一些实施例中，距离C包括在导体112的最外边缘与导体116的最外边缘之间沿垂直于导体轴线的方向的尺寸，该最外边缘仅出于说明目的而布置在图2左侧。在一些实施例中，距离D包括在导体112的最外边缘与导体116的最外边缘之间沿垂直于导体轴线的方向的尺寸，该最外边缘仅出于说明目的布置在图2的右侧。在一些实施例中，距离E包括在绝缘体层108的最外边缘和导体112的最外边缘之间沿垂直于导体轴线的方向的尺寸，该最外边缘仅出于说明目的而布置在图2的左侧。在一些实施例中，距离F包括在绝缘体层108的最外边缘与导体112的最外边缘之间沿垂直于导体轴线的方向的尺寸，该最外边缘仅出于说明目的而布置在图2右侧。在一些实施例中，距离G包括在绝缘体层108的最外边缘与导体116的最外边缘之间沿垂直于导体轴线的方向的尺寸，该最外边缘仅出于说明目的布置在图2左侧。在一些实施例中，距离H包括在绝缘体层108的最外边缘和导体116的最外边缘之间沿垂直于导体轴线的方向的尺寸，该最外边缘仅出于说明目的布置在图2右侧。
在各种实施例中，距离A可以近似等于距离B，使得导电层114和导体116沿着导体轴布置在导体110和导体112之间的大约一半的位置。距离C可以近似等于距离D。距离E可以近似等于距离F。距离G可以近似等于距离H。在一些实施例中，距离C可以近似为距离A的两倍。在一些实施例中，距离E可以大约为距离G的两倍。在一些实施例中，距离C可以近似等于距离G。在一些实施例中，距离A可以近似为20微米。在一些实施例中，距离C可以是大约10微米。
图3示出了导体316的俯视图，导体316是诸如微型无源器件100之类的微型无源器件的组件。导体316可以包括平面导体。在一些实施例中，图1所示的导电层114可以包括导体316。
当微型无源器件100包括变压器时，当微型无源器件100的导体110和导体112包括第一线圈和第二线圈时，导体316可以被包括在微型无源器件100中。
如在图3的示例性实施例中所示，导体316可以包括基本圆形的形状，该基本圆形形状在垂直于导体轴线的平面中具有基本圆形的周边。然而，本公开的各方面不受导体316的形状的限制。例如，导体316可替代地具有基本上对应于包括导体316的微型无源器件的第一线圈或第二线圈中的一个或多个的任何形状和周长。
发明人已经认识到，对于包括变压器的微型无源器件，允许磁场基本上穿过导体可能是有益的。在一些实施例中，导体，诸如图4中的导体316，可以被配置为减少或基本上消除被导体阻挡的磁场的量，从而磁场基本上完全地通过导体。
导体316可包括开槽导体。例如，导体316可包括至少一个狭槽302。至少一个狭槽302被配置为减小导体316中的涡电流。至少一个狭槽302可在导体316中形成至少一个高长宽比段304。至少一个高长宽比段304被配置为减小导体316中的涡电流。可以对多个高长宽比段进行构图以形成导体316的整体圆形或其他形状。
变压器的电气组件中可能会产生涡流。涡电流是电流的闭环，该电流可以在导体316或与通过该电子部件的变化磁场垂直的另一电子部件中感应。变化的磁场穿过的物理空间，例如垂直于磁场的平面中的二维区域，可以确定涡流回路的尺寸。电流的大小与环路的大小成正比。较大的电流对应于来自磁场的能量损失较大，从而降低了变压器的效率。因此，例如通过使用狭槽302和高长宽比段304来减小环路的尺寸，将允许更多的磁场通过导体316，并且将减小或基本上消除涡电流降低的效率的影响。
图4示出了导体416的俯视图，导体416是诸如微型无源器件100之类的微型无源器件的组件。导体416可以包括平面导体。在一些实施例中，图1所示的导电层114可以包括导体416。
当微型无源器件100包括电容器时，当微型无源器件100的导体110和导体112包括第一板和第二板时，导体416可以包括在微型无源器件100中。
如在图4的示例性实施例中所示，导体416可以包括基本上圆形的形状，该形状在垂直于上述导体轴的平面中具有基本上圆形的周边。然而，本公开的各方面不受导体416的形状的限制。例如，导体416可替代地具有基本上对应于包括导体416的微型无源器件的第一板或第二板中的一个或多个的任何形状和周长。
导体416可包括连续导体。例如，在一些实施例中，导体416可以不包括至少一个槽并且可以不包括至少一个高长宽比段。在一些实施例中，导体416不包括至少一个狭槽并且不包括至少一个高长宽比段，因为导体416没有被配置成经受显着变化的磁场并且因此没有被配置成产生显着的涡电流。
图5示出了微型无源器件500的横截面侧视图。微型无源器件500包括导电层114的替代布置。微型无源器件500被布置在具有上表面104的基板102上，并包括层106、绝缘体层108、导体110、导体112、导电层114，所示的导电层114包括导体516a、导体516b和导体516c。尽管在图5中未示出，但是微型无源器件500可以包括电压源，例如电压源118。
在一些实施例中，导电层114可以包括多个导体。例如，在图5中，导电层114包括导体516a、导体516b和导体516c。导体516a、导体516b和导体516c中的每一个可以包括平面导体。在一些实施例中，导体516a、导体516b和导体516c中的每一个包括浮动导电层的一部分，并且例如可以在绝缘体层108中包括浮动导体。可以配置多个导体，例如，图5中的导体516a、导体516b和导体516c，以减小微型无源器件100的最大电场。具有导电层的微型无源器件500包括多个导体，例如图5中的导体516a、导体516b和导体516c，与具有仅包含单个导体的导电层的微型无源器件相比，其可以提供最大电场的进一步减小。在一些实施例中，微型无源器件500可以具有比微型无源器件100更大的绝缘体高度。
导体516a、导体516b和导体516c沿着导体轴间隔开，使得导体516a、导体516b和导体516c中的每一个被布置在垂直于导体轴的不同平面中。在一些实施例中，绝缘体层108的一部分设置在每个相邻导体之间。在一些实施例中，在每个相邻导体之间形成绝缘体层。
在各种实施例中，导体516a、导体516b和导体516c中的每一个可沿垂直于导体轴线的方向延伸的距离大于沿垂直于导体轴线(导体110或导体112中的一个或多个延伸)的方向的距离。
在各个实施例中，每个随后位于中心的导体可以沿着垂直于导体轴线的方向延伸距离，该距离大于沿着垂直于导体轴线的方向的距离，随后每个位于中央位置稍小的导体延伸。例如，在图5中，位于更中心的导体516b沿着垂直于导体轴线的方向延伸的距离大于沿着每个导体516a和导体516c延伸的沿着垂直于导体轴线的方向的距离。
尽管图5示出了包括三个导体的导电层，但是这种导体布置，包括导体延伸距离的布置，可以被施加到任意数量的导体，诸如两个、四个、五个、六个或大于六个的导体。在包括偶数个导体的实施例中，两个最里面的导体可以延伸大约相同的距离。
图6示出了微型无源器件600的横截面侧视图。微型无源器件600包括导电层114的替代布置。微型无源器件600被布置在具有上表面104的基板102上，并包括层106，绝缘体层108，导体110，导体112，导电层114，所示的导电层114包括多个导体616。虽然在图6中未示出，但是微型无源器件600可以包括例如电压源118的电压源。多个导电粒子，例如，图6中的导电粒子616，可以被配置为减小微型无源器件100的最大电场。
在一些实施方案中，导电层114可以包括多个导电颗粒。例如，在图6中，导电层114包括多个导电颗粒616，出于说明性目的，仅四个被标记。在一些实施例中，每个导电颗粒616包括浮动导电层的一部分，并且例如可以在绝缘体层108中包括浮动导体。在一些实施例中，导电颗粒616可以分布在整个绝缘体层108中。在一些实施例中，导电颗粒616可以基本均匀地分布在绝缘体层108内。在一些实施例中，导电颗粒616可以基本从绝缘体层108的下表面至上表面分布。在一些实施方案中，导电粒子616中的一些可以在与导体112相同的平面中分布在绝缘体层108中，使得导电粒子沿着垂直于导体轴的方向与导体112相邻地布置。
在各种实施例中，导电粒子可具有沿导体轴的厚度，沿垂直于导体轴的方向的宽度，或在任何方向上的最大横向宽度大于约0.4微米、大于约2微米、小于约6微米、小于约8微米、约0.4微米至约8微米、约2微米至约6微米或约4微米。
图7示出了微型无源器件100的横截面侧视图，其示出了导体110上的点702a和点702b、导体116上的点702c和点702d以及导体112上的点702e和点702f。在一些实施方案中，点702e或点702f中的一个或多个可以是具有微型无源器件100的最大电场的点。出于说明性目的，在图7中未示出电压源118。
在一些实施方案中，当导体116包括薄导体，诸如具有约0.4微米的厚度的导体时，点702c或点702d中的一个或多个可以是微型无源器件100的具有最大电场的点。在图7的实施例中，点702c和点702d被布置在导体116的下表面的外边缘处。然而，在一些实施例中，可替代地或另外地，当导体116包括细导体时，布置在导体116的顶表面的外边缘处的一个或多个点可以是具有微型无源器件100的最大电场的点。
在一些实施方案中，当导体116包括薄导体，例如具有大约0.4微米的厚度的导体时，与当导体116不包括薄导体时的布置相比，点702a或点702b中的一个或多个可以具有增加的电场。在一些实施例中，点702e或点702f中的一个或多个具有高电场。例如，在一些实施例中，点702e和702f可以在高耐压性(HVE)期间以加速的速率老化，例如当导电层114与导体110比与导体112更紧密地耦合时，如下面更详细地讨论的那样。
图8示出了微型无源器件100的截面侧视图，示出了电容802a、电容802b、电容802c和电容802d。为了说明的目的，在图8中未示出电压源118。
电容802a可以代表导体116和基板102之间的电容。电容802b可以代表导体116和导体110之间的电容。电容802c可以代表导体116和基板102之间的电容。电容802d可以代表导体116和导体112之间的电容。在一些实施例中，电容802b可以通过电容802d大致平衡。
在一些实施方案中，第一电容可以包括在导体116与基板102和导体110的组合之间的电容。在一些实施例中，第一电容可以包括较低的电容或底部的电容。在一些实施例中，第一电容可以包括电容802a、电容802b和电容802c的总电容。
在一些实施方案中，第二电容可包括导体116和导体112之间的电容。在一些实施例中，第二电容可包括上部电容或顶部电容。在一些实施例中，第二电容可以包括电容802d。
在一些实施方案中，第一电容可以大于第二电容。在一些实施例中，更大的第一电容可导致导体116具有比导体112的电压电势更接近导体110的电压电势的电压电势。电压比导体110的电压电势更接近导体110的电压电势的导体116可能使导体116和导体112之间的平均电场比如果第一电容与第二电容近似平衡时的平均电场更高。如果第二电容与第一电容近似平衡，电压电势比导体110的电势更接近导体110的电势的导体116可使点702e或点702f中的一个或多个具有更高的电场，例如更高的最大电场。
在一些实施方案中，导体116被迫具有在导体110的电压电势和导体112的电压电势之间的中间的电压电势。在这样的实施例中，由于电容不平衡导致的平均和最大电场的增加可以被减少或基本消除。
发明人已经认识到，在高电压下，例如在刚好低于击穿电压的电压下，由于在刚好低于击穿电压的电压下发生泄漏，导体116可达到接近导体110的电势和导体112的电势之间的一半的电势。在某些实施例中，泄漏在击穿之前发生，并且可能使导体116的电势远离基板102或导体110的电势并更接近导体112的电势。在一些实施例中，由于泄漏引起的导体116的电势的偏移可以减小导体112的电场，并且在一些实施例中，抵消更大的第一电容，因此减小了在点702e或点702f中的一个或多个处的电场。
图9示出了微型无源器件900的截面侧视图。微型无源器件900被布置在具有上表面104的基板102上，并且包括层106、绝缘体层108、导体910、导体912和导电层114，示出的导电层114包括导体916。虽然在图9中未示出，但是微型无源器件900可以包括电压源，例如电压源118。
在一些实施方案中，微型无源器件900可以包括微型无源器件100。导体910可以包括导体110。在图9的说明性实施例中，导体910包括平面线圈。导体912可以包括导体112。在图9的说明性实施例中，导体912包括平面线圈。尽管在图9中将导电层114图示为导体916，但是其他布置也是可能的。例如，图9的导电层114可以包括多个导体或多个导电颗粒。
在一些实施方案中，导体910可以包括线圈孔。距离X可以包括导体910的线圈孔直径。在一些实施例中，距离Y可以包括导体116的半径。在一些实施例中，导体912可以不包括线圈孔。在一些实施例中，距离Z可以包括导体912的线圈外半径。
图9示出了电容902a、电容902b、电容902c、电容902d、电容902e、电容902f、电容902g、电容902h、电容902i、电容902j和电容902k。图9示出了距离X、距离Y和距离Z。在一些实施例中，距离Y和距离Z之间的差可以为大约40微米。
电容902a可以代表导体916和基板102之间的电容。电容902b可以代表接触绝缘体层108的层106的表面与导体910的外部之间的电容。电容902c可以代表导体916和层106的表面之间的电容。电容902d可以代表在层106的表面和基板102之间的电容。电容902e可以代表在导体916和层106的表面之间的电容。电容902f可以代表层106的表面与导体910的外部之间的电容。电容902g可以代表导体916和层106的表面之间的电容。电容902h可以代表导体916和基板102之间的电容。
电容902i可以代表导体916和导体912的外部之间的电容。电容902j可以代表导体916和导体912的内部之间的电容。电容902k可以表示导体916和导体912的外部之间的电容。
在一些实施方案中，电容902c可以与电容902i大致平衡。在一些实施例中，电容902e可以与电容902j大致平衡。在一些实施例中，电容902g可以与电容902k大致平衡。
电容902a、电容902b、电容902c、电容902d、电容902e、电容902f、电容902g和电容902h的总电容可以为微型无源器件900提供第一电容。电容902i、电容902j和电容902k的总电容可为微型无源器件900提供第二电容。
在一些实施方案中，电容902a可以增加第一电容。在一些实施方案中，电容902h可以增加第一电容。在一些实施方案中，电容902b可以减小第一电容。在一些实施方案中，电容902d可以减小第一电容。在一些实施方案中，电容902f可以减小第一电容。这些增加和减少可能导致第一电容和第二电容之间的不平衡。例如，第一电容可以大于第二电容。
发明人已经认识到影响第一电容和第二电容的平衡的各种条件。发明人已经认识到，基板102的存在可以增加第一电容。发明人已经认识到，距离Y、导体916的半径和距离Z、导体912的半径之间的差可以增加第一电容。发明人已经认识到，导体910的线圈孔的存在和导体912中的线圈孔的不存在可以减小第一电容。发明人已经认识到，层106的厚度可以减小第一电容。
发明人已经认识到，在至少一些操作条件下，平衡电容可以提供更鲁棒的微型无源器件。发明人已经认识到，增大距离X，即线圈孔的直径，可以减小第一电容。发明人已经认识到，增加层106的厚度可以例如达到大约50微米的厚度，可以减小第一电容或基本平衡第一电容与第二电容。发明人已经认识到，将距离Y(导体916的半径)与距离Z(导体912的半径)之间的差减小至例如大约10微米，可以减小第一电容或使第一电容与第二电容基本平衡。
发明人已经认识到，图2的距离A和B可以形成为具有使第一电容与第一电容大致平衡的高度。例如，距离A可以被配置为小于距离B。在一些实施例中，绝缘体层108的总厚度可以为大约40微米。在这样的实施例中，为了使第一电容与第一电容平衡，距离A可以被配置为比距离B小大约1微米至大约2微米之间。在各个实施例中，距离A可以被配置为比距离B小大约2.5％至约12.5％，或约5％至约10％，或约5％至约10％，或约6.25％至约8.75％或约7.5％。提供具有这些条件的绝缘体层108可以使第一电容与第二电容基本平衡。
与背对背设计的微型无源器件相比，根据本公开的方面的微型无源器件，例如包括双重绝缘体高度和绝缘体层中的导电层的堆叠的微型无源器件，可以具有各种优点。背对背设计的微型无源器件可以包括两个串联的，相邻的单个绝缘体高度的堆叠，在绝缘体层中没有导电层。
在一些实施例中，本公开的微型无源器件可以具有比背对背设计的微型无源器件更高的耦合因子。例如，在单个绝缘体高度的堆叠的耦合因子为K的情况下，本公开的微型无源器件可以具有大约K/1.3的耦合因子，而背靠背设计的微型无源器件的耦合因子可以是大约K/2的K^2的函数。在一些实施例中，本公开的微型无源器件可以具有比背对背设计的微型无源器件高约54％的耦合因子。
在一些实施方案中，与背对背设计的微型无源器件相比，本公开的微型无源器件可以在基板的表面上占据更少的面积。例如，与背对背设计的微型无源器件相比，本公开的微型无源器件可在基板表面上占据大约少40％的面积。
在一些实施方案中，与背对背设计的微型无源器件相比，本公开的微型无源器件可以表现出较小的IR损耗。例如，与背对背设计的微型无源器件相比，本公开的微型无源器件可表现出约小40％的IR损耗。在一些实施例中，由于由于需要较少的发射和接收导体，因此所需的导体尺寸较小，因此本公开的微型无源器件与背对背设计的微型无源器件相比可以表现出较小的IR损耗。
在一些实施方案中，本公开的微型无源器件可能不需要背对背设计的微型无源器件可能需要的隔离基板，因为隔离基板的导体被保持在较高的电压电位。因此，在一些实施例中，本公开的微型无源器件可以具有比背对背设计的微型无源器件更小的、更少的复杂性或更少的成本的基板。
一种制造微型无源器件的方法可以包括以下步骤：形成关于图1、2、5、6、7、8和9中的任何一个所描述的每个层，以及图案化每个导体和导电层，包括图3和4的导体。例如，可以提供基板。可以在基板上形成包括导体的层。可以在上述布置中在层中图案化导体。可以在该层上形成包括至少一个导电层的至少一个绝缘体层。在上述布置中，可以在至少一个绝缘体层中图案化至少一个导电层。在上述布置中，可以在绝缘体层中或上方对导体进行构图。
一种操作微型无源器件的方法可以包括以下步骤：向微型无源器件的第一导体的端子和第二导体的端子施加一组信号，以在第一导体和第二导体之间提供电场。该方法可以包括减小第一导体和第二导体之间的最大电场。该方法可以包括使用绝缘体层中的至少一个浮动导电层来减小第一导体和第二导体之间的最大电场。
尽管本申请中的浮动导电层通常可以关于诸如变压器和电容器之类的微型无源装置来描述，但是本申请的方面可以应用于其他电子装置。例如，在一些实施例中，本申请中描述的浮动导电层可以应用于表现出不期望的电场或最大电场的其他变压器、电容器、其他微型器件或其他电子器件。
而且，如所描述的，一些方面可以体现为一种或多种方法。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造这样的实施例，其中，以与所示出的顺序不同的顺序来执行动作，即使在说明性实施例中被示为顺序动作，该动作也可以包括同时执行一些动作。
术语“大约”、“基本上”和“大概”在一些实施方案中可用于表示目标值的±20％以内，在一些实施方案中可用于表示目标值的±10％以内，在一些实施方案中可用于表示目标值的±5％以内，在一些实施方案中可用于表示目标值的±2％以内。术语“大约”和“大概”可以包括目标值。

Claims (20)

1.隔离的微型无源器件，被配置为设置在包括上表面的基板上，该隔离的微型无源器件包括：
第一平面导体；
第二平面导体，被配置为设置在所述第一平面导体和所述基板之间；
设置在所述第一平面导体和所述第二平面导体之间的绝缘体层；和
在所述绝缘体层中的浮动导电层。
2.权利要求1所述的隔离的微型无源器件，其中:
所述第二平面导体沿平行于所述基板的上表面的轴线延伸第一距离；
所述浮动导电层包括至少一个沿所述轴线延伸第二距离的导体；和
所述第二距离大于所述第一距离。
3.权利要求1所述的隔离的微型无源器件，其中所述浮动导电层嵌入在所述绝缘体层内。
4.权利要求1所述的隔离的微型无源器件，其中所述浮动导电层包括第三平面导体。
5.权利要求4所述的隔离的微型无源器件，其中:
所述第三平面导体包括第一平面和第二平面；和
所述第一平面和所述第二平面中的每个均被所述绝缘体层完全覆盖。
6.权利要求1所述的隔离的微型无源器件，其中:
所述绝缘体层的第一部分设置在所述浮动导电层和所述第一平面导体之间；和
所述绝缘体层的第二部分设置在所述浮动导电层和所述第二平面导体之间。
7.权利要求1所述的隔离的微型无源器件，其中所述导电层包括多个导电颗粒。
8.权利要求1所述的隔离的微型无源器件，其中所述导电层包括多个第三平面导体。
9.隔离的微型无源器件，被配置为设置在包括上表面的基板上,该隔离的微型无源器件包括:
第一平面导体；
第二平面导体，被配置为设置在所述第一平面导体和所述基板之间；
在所述第一平面导体和所述第二平面导体之间设置的第一绝缘体层；
在所述第一平面导体和所述第二平面导体之间设置的第二绝缘体层；和
在所述第一绝缘体层和所述第二绝缘体层之间设置的浮动导电层。
10.权利要求9所述的隔离的微型无源器件，其中所述第一平面导体沿垂直于所述基板的上表面的轴线与所述第二平面导体间隔开。
11.权利要求10所述的隔离的微型无源器件，其中:
所述第一平面导体设置在平行于所述基板的上表面的第一平面中；和
所述第二平面导体设置在平行于所述基板的上表面的第二平面中。
12.权利要求10所述的隔离的微型无源器件，其中:
所述浮动导电层包括多个第三平面导体；和
所述多个第三平面导体沿所述轴线间隔开。
13.权利要求10所述的隔离的微型无源器件，其中所述浮动导电层沿所述轴线设置在所述第一平面导体和所述第二平面之间的大约一半处。
14.权利要求10所述的隔离的微型无源器件，其中沿着所述轴线，所述浮动导电层与所述第一平面导体之间的距离比所述浮动导电层与所述第二平面导体之间的距离小大约2.5％至大约12.5％。
15.隔离的微型无源器件，被配置为设置在包括上表面的基板上，该隔离的微型无源器件包括:
第一平面导体；
第二平面导体，被配置为设置在所述第一平面导体和所述基板之间；和
构件，用于减小所述第一平面导体和所述第二平面导体之间的最大电场。
16.权利要求15所述的隔离的微型无源器件，其中隔离的微型无源器件包括变压器；
所述第一平面导体包括所述变压器的第一平面线圈；和
所述第二平面导体包括所述变压器的第二平面线圈。
17.权利要求16所述的隔离的微型无源器件，其中:
用于减小所述第一平面导体和所述第二平面导体之间的最大电场的构件包括在绝缘体层中的浮动导电层；和
所述浮动导电层包括开槽的平面导体。
18.权利要求15所述的隔离的微型无源器件，其中隔离的微型无源器件包括电容器；
所述第一平面导体包括所述电容器的第一板；和
所述第二平面导体包括所述电容器的第二板。
19.权利要求18所述的隔离的微型无源器件，其中:
用于减小所述第一平面导体和所述第二平面导体之间的最大电场的构件包括在绝缘体层中的浮动导电层；和
所述浮动导电层包括连续的平面导体。
20.权利要求15所述的隔离的微型无源器件，其中用于减小所述第一平面导体和所述第二平面导体之间的最大电场的构件包括由绝缘体层封装的浮动导电层。
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