CN113690031B - 堆叠式电感装置 - Google Patents

Abstract

一种堆叠式电感装置包括八字型电感结构及堆叠线圈。八字型电感结构包含第一线圈及第二线圈。第一线圈配置在第一区域中，其中第一线圈包含第一子线圈及第二子线圈，第一子线圈与第二子线圈彼此间隔地环绕配置。第二线圈配置在第二区域中，其中第二线圈在第一区域与第二区域之间的边界耦接于第一线圈。第二线圈包含第三子线圈及第四子线圈，第三子线圈与第四子线圈彼此间隔地环绕配置。堆叠线圈耦接于第一线圈与第二线圈，并部分堆叠在第一线圈与第二线圈之上或之下。

Description

堆叠式电感装置

技术领域

本申请涉及一种电子装置，并且特别地涉及一种电感装置。

背景技术

现有的各种类型之电感器皆有其优劣势，如螺旋状(spiral-type)电感器，其品质因素(Q value)较高且具有较大之互感值(mutual inductance)，其互感值及耦合均发生在线圈之间，而对八字型电感器来说，因其两个线圈感应磁场方向相反，其耦合和互感值是发生在另一线圈的耦合磁场，此外，八字型电感器在装置中占用之面积较大。因此，两者之应用范围皆有所限制。

发明内容

发明内容旨在提供本公开内容的简化描述，以使阅读者对本申请内容具备基本的理解。此发明内容并非本公开内容的完整概述，且其目的并非指出本申请实施例的重要/关键组件或界定本申请的范围。

根据本申请之实施例，公开一种堆叠式电感装置，其包括八字型电感结构及堆叠线圈。八字型电感结构包含第一线圈及第二线圈。第一线圈配置在第一区域中，其中第一线圈包含第一子线圈及第二子线圈，第一子线圈与第二子线圈彼此间隔地环绕配置。第二线圈配置在第二区域中，其中第二线圈在第一区域与第二区域之间的边界耦接于第一线圈。第二线圈包含第三子线圈及第四子线圈，第三子线圈与第四子线圈彼此间隔地环绕配置。堆叠线圈耦接于第一线圈与第二线圈，并部分堆叠在第一线圈与第二线圈之上或之下。

附图说明

当以下详细描述结合附图阅读时，将有利于较佳地理解本公开文件之各方面。应注意，根据实际的需求，附图中各特征并不一定按比例绘制。实际上，出于描述清晰之目的，可能任意增加或减小各特征之尺寸。

图1示出根据本申请一些实施例中一种堆叠式电感装置的示意图。

图2示出根据本申请一些实施例中一种堆叠式电感装置的示意图。

图3示出根据本申请一些实施例中一种堆叠式电感装置的示意图。

图4示出根据如图3所示之堆叠式电感装置的八字型电感结构的示意图。

图5示出根据如图3所示之堆叠式电感装置的堆叠线圈的结构示意图。

图6是示出依照本申请实施例的一种堆叠式电感装置之实验数据示意图。

图7是示出依照本申请实施例的一种堆叠式电感装置之实验数据示意图。

图8是示出依照本申请实施例的一种堆叠式电感装置之实验数据示意图。

具体实施方式

以下公开内容提供许多不同实施例，以便实施本申请之不同特征。下文描述组件及排列之实施例以简化本申请。当然，这些实施例仅是示例性的且并不为了限制性的目的。举例而言，本申请中使用「第一」、「第二」等用语描述组件，仅是用以区别相同或相似的组件或操作，该用语并非用以限定本申请的技术组件，亦非用以限定操作的次序或顺序。另外，本申请可在各实施例中重复组件符号及/或字母，并且在各实施例中，相同的技术用语可使用相同及/或相应的组件符号。此重复是出于简明性及清晰之目的，且本身并不指示所描述之各实施例及/或配置之间的关系。

请参阅图1，其示出根据本申请一些实施例中一种堆叠式电感装置1000的示意图。如图1所示，堆叠式电感装置1000包含八字型电感结构1100及堆叠线圈1200。八字型电感结构1100包含第一线圈1110及第二线圈1120。第一线圈1110配置在第一区域1400中。第二线圈1120配置在第二区域1500中。第一区域1400在边界1900相邻于第二区域1500。第一线圈1110包含第一子线圈1111及第二子线圈1112。第一子线圈1111及第二子线圈1112彼此间隔地环绕配置，形成较大的线圈。第二线圈1120包含第三子线圈1121及第四子线圈1122。第三子线圈1121及第四子线圈1122彼此间隔地环绕配置，形成较大的线圈。

于一些实施例中，第一子线圈1111通过连接件1230耦接于第四子线圈1122。第二子线圈1112通过交错部1130耦接于第三子线圈1121。

堆叠线圈1200在垂直方向上部分堆叠配置在八字型电感结构1100之上或之下。堆叠线圈1200包含第一线段1210及第二线段1220。在俯视堆叠式电感装置1000之方向上，第一线段1210的第一端通过垂直连接件(例如，通路(via))在连接点A1耦接于第一子线圈1111的第一端。第一线段1210的第二端通过垂直连接件在连接点A2耦接于第三子线圈1121的第一端。第二线段1220的第一端通过垂直连接件在连接点B1耦接于第二子线圈1112的第一端。第二线段1220的第二端通过垂直连接件在连接点B2耦接于第四子线圈1122的第一端。如此，第一线段1210及第二线段1220跨接在第一线圈1110与第二线圈1120之间，而在垂直方向上部分重叠于第一线圈1110及第二线圈1120。然而，本申请不以上述连接方式为限，可根据实际需求来设计连接方式。

于一些实施例中，第一线段1210及第二线段1220的宽度是第一线圈1110及第二线圈1120的宽度的两倍。如此，可降低堆叠线圈1200的电阻值，提升堆叠式电感装置1000的电感值。

堆叠式电感装置1000包含输入端1600及中央抽头端1700。于一些实施例中，输入端1600耦接于第一子线圈1111。中央抽头端1700耦接于第二子线圈1112。输入端1600及中央抽头端1700配置在第一区域1400中的相对于边界1900的一侧(例如，第一区域1400的左侧)。

于一些实施例中，第一线圈1110及第二线圈1120基于边界1900彼此斜角对称(oblique symmetric)。举例而言，第一线圈1110被翻转(例如上下180度角翻转)后的翻转结构会基于边界1900与第二线圈1120对称(或者第一线圈1110被上下及左右翻转后的翻转结构会与第二线圈1120相同)。第一子线圈1111与第四子线圈1122基于边界1900彼此斜角对称。举例而言，第一子线圈1111被翻转(例如上下翻转)后的翻转结构会基于边界1900与第四子线圈1122对称(或者第一子线圈1111被上下及左右翻转后的翻转结构会与第四子线圈1122相同)。第二子线圈1112与第三子线圈1121基于边界1900彼此斜角对称。举例而言，第二子线圈1112被翻转(例如上下翻转)后的翻转结构会基于边界1900与第三子线圈1121对称(或者第二子线圈1112被上下及左右翻转后的翻转结构会与第三子线圈1121相同)。

请参照图2，其示出根据本申请一些实施例中一种堆叠式电感装置2000的示意图。对于图2中相同于图1中的编号之组件，其功能、连接关系或相关叙述相同于图1之功能、连接关系或相关叙述，为简洁说明书之说明，在此不再重述图2的相同组件的说明。

如图2所示，堆叠式电感装置2000包含八字型电感结构1100及堆叠线圈2200。堆叠线圈2200在垂直方向上部分堆叠在八字型电感结构1100之上或之下。

堆叠线圈2200包含第三线圈2210及第四线圈2220。在俯视堆叠式电感装置2000之方向上，第三线圈2210的第一端可通过垂直连接件(如via)在连接点A1耦接于第一子线圈1111的第一端。第三线圈2210的第二端通过垂直连接件在连接点A2耦接于第三子线圈1121的第一端。第四线圈2220的第一端通过垂直连接件在连接点B1耦接于第二子线圈1112的第一端。第四线圈2220的第二端通过垂直连接件在连接点B2耦接于第四子线圈1122的第一端。如此，第三线圈2210及第四线圈2220跨接在第一线圈1110及第二线圈1120之间，而在垂直方向上部分重叠于第一线圈1110及第二线圈1120。于一些实施例中，第三线圈2210与第四线圈2220彼此间隔地配置。

于一些实施例中，第三线圈2210与第四线圈2220基于边界1900彼此斜角对称。

请参照图3，其示出根据本申请一些实施例中一种堆叠式电感装置3000的示意图。为便于理解本申请，图3的堆叠式电感装置3000包含图4的八字型电感结构3100以及图5的堆叠线圈3200。

请一并参照图3及图4，八字型电感结构3100包含第一线圈3110及第二线圈3120。第一线圈3110配置在第一区域1400中。第二线圈3120配置在第二区域1500中。第一线圈3110包含第一子线圈3111及第二子线圈3112。第一子线圈3111及第二子线圈3112彼此间隔地环绕配置，形成较大的线圈。第二线圈3120包含第三子线圈3121及第四子线圈3122。第三子线圈3121及第四子线圈3122彼此间隔地环绕配置，形成较大的线圈。

请参照图4，第二子线圈3112及第三子线圈3121通过连接线段3130耦接。于一些实施例中，第二子线圈3112、第三子线圈3121及连接线段3130是一体成形的线圈。

请一并参照图3及图5，堆叠线圈3200包含第一双螺旋线圈3210及第二双螺旋线圈3220。于一些实施例中，第一双螺旋线圈3210及第二双螺旋线圈3220彼此间隔地配置。

第一双螺旋线圈3210包含两个螺旋线圈，例如螺旋线圈3210a及螺旋线圈3210b。螺旋线圈3210a及螺旋线圈3210b通过连接线段3230彼此耦接。相似地，第二双螺旋线圈3220也包含两个螺旋线圈，例如螺旋线圈3220a及螺旋线圈3220b。

请参照图5，螺旋线圈3220a及螺旋线圈3220b通过连接线段3240彼此耦接。于一些实施例中，螺旋线圈3210a、螺旋线圈3210b及连接线段3230是一体成形的线圈。螺旋线圈3220a、螺旋线圈3220b及连接线段3240是一体成形的线圈。

请一并参照图3至图5，在俯视堆叠式电感装置3000之方向上，第一双螺旋线圈3210的第一端可通过垂直连接件(如via)在连接点A1耦接于第一子线圈3111的第一端。第一双螺旋线圈3210的第二端通过垂直连接件在连接点A2耦接于第三子线圈3121的第一端。第二双螺旋线圈3220的第一端通过垂直连接件在连接点B1耦接于第二子线圈3112的第一端。第二双螺旋线圈3220的第二端通过垂直连接件在连接点B2耦接于第四子线圈3122的第一端。如此，第一双螺旋线圈3210及第二双螺旋线圈3220几乎重叠于第一线圈3110及第二线圈3120的范围内而堆叠在第一线圈3110及第二线圈3120之上或之下。

于一些实施例中，八字型电感结构3100为具有基于边界1900之斜角对称的结构。堆叠线圈3200为具有基于边界1900之斜角对称的结构。

请参照图3，堆叠式电感装置3000包含第一输入端1610及第二输入端1620。第一输入端1610耦接于第二子线圈3112的第二端。第二子线圈3112的第二端配置在第一区域1400中的相对于边界1900的一侧，例如左侧。第二输入端1620耦接于第三子线圈3121的第二端。第三子线圈3121的第二端配置在第二区域1500中的相对于边界1900的一侧，例如右侧。堆叠式电感装置3000包含中央抽头端(未示出)。于一些实施例中，中央抽头端耦接在第一双螺旋线圈3210的两个螺旋线圈3210a、3210b之间及第二双螺旋线圈3220的两个螺旋线圈3220a、3220b之间。举例而言，中央抽头端耦接于连接线段3230及/或连接线段3240并且平行于边界1900向下或向上延伸。

请参照图3，于一些实施例中，第一线圈3110与第二线圈3120位于第一层，堆叠线圈3200位于第二层，其中，第一层不同于第二层。

请参照图6，其示出依照本申请实施例的一种堆叠式电感装置之实验数据示意图。此实验数据图是为了说明在不同频率下，堆叠式电感装置1000之品质因素(Q)与电感值。曲线L1为堆叠式电感装置1000之品质因素曲线，曲线L2为堆叠式电感装置1000之电感值曲线。堆叠式电感装置1000的堆叠线圈的面积最小(相较于堆叠式电感装置2000及3000)。采用本申请之架构的堆叠式电感装置1000在高温下仍具有更佳的电感值。如图6所示，于温度80度(℃)的操作温度，在频率3.5GHz处，电感值可达约5.1nH，而品质因素约9.5。若于温度80度(℃)的室内温度，品质因素则可提高至约11。

请参照图7，其示出依照本申请实施例的一种堆叠式电感装置之实验数据示意图。此实验数据图是为了说明在不同频率下，堆叠式电感装置2000之品质因素(Q)与电感值。曲线L3为堆叠式电感装置2000之品质因素曲线，曲线L4为堆叠式电感装置2000之电感值曲线。堆叠式电感装置2000稍微增加(相较于堆叠式电感装置1000)的堆叠线圈的面积，于频率2.6GHz处，电感值可达约11.5nH。另一方面，在频率2GHz处，电感值可达约10nH，而品质因素约8。

请参照图8，其示出依照本申请实施例的一种堆叠式电感装置之实验数据示意图。此实验数据图是为了说明在不同频率下，堆叠式电感装置3000之品质因素(Q)与电感值。曲线L5为堆叠式电感装置3000之品质因素曲线，曲线L6为堆叠式电感装置3000之电感值曲线。堆叠式电感装置3000的堆叠线圈的面积最大(相较于堆叠式电感装置1000及2000)。于频率1.4GHz处，电感值可达约20.6nH，而品质因素约6.8。另一方面，在频率0.1GHz处，电感值可达约16.6nH，在低频的情况也可以达到较高的电感值。

上述内容概述若干实施例之特征，使得熟习此项技术者可更好地理解本申请之各方面。熟习此项技术者应了解，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可轻易使用上述内容作为设计或修改为其他变化的基础，以便实施本文所介绍之实施例的相同目的及/或实现相同优势。上述内容应当被理解为本申请的举例，其保护范围应以申请专利范围为准。

【符号说明】

1000、2000、3000:堆叠式电感装置

1100:八字型电感结构

1110:第一线圈

1111:第一子线圈

1112:第二子线圈

1120:第二线圈

1121:第三子线圈

1122:第四子线圈

1130:交错部

1200:堆叠线圈

1210:第一线段

1220:第二线段

1230:连接件

1400:第一区域

1500:第二区域

1600:输入端

1610:第一输入端

1620:第二输入端

1700:中央抽头端

1900:边界

2200:堆叠线圈

2210:第三线圈

2220:第四线圈

1230:连接件

3100:八字型电感结构

3110:第一线圈

3111:第一子线圈

3112:第二子线圈

3120:第二线圈

3121:第三子线圈

3122:第四子线圈

3130:连接线段

3200:堆叠线圈

3210:第一双螺旋线圈

3210a、3210b:螺旋线圈

3220:第二双螺旋线圈

3220a、3220b:螺旋线圈

3230、3240:连接线段

A1、A2、B1、B2:连接点

L1～L6:曲线

Claims (10)

1.一种堆叠式电感装置，包括：

八字型电感结构，包含：

第一线圈，配置在第一区域中，其中该第一线圈包含第一子线圈及第二子线圈，该第一子线圈与该第二子线圈彼此间隔地环绕配置；和

第二线圈，配置在第二区域中，其中该第二线圈在该第一区域与该第二区域之间的边界耦接于该第一线圈，并且该第二线圈包含第三子线圈及第四子线圈，该第三子线圈与该第四子线圈彼此间隔地环绕配置；以及

堆叠线圈，耦接于该第一线圈与该第二线圈，并部分堆叠在该第一线圈与该第二线圈之上或之下，

其中，该堆叠线圈跨接在该第一线圈与该第二线圈之间，并且该堆叠线圈在垂直方向上部分重叠于该第一线圈和该第二线圈，

其中，该第一线圈和该第二线圈位于第一层，该堆叠线圈位于第二层，该第一层不同于该第二层。

2.如权利要求1所述的堆叠式电感装置，其中该第一线圈与该第二线圈基于该边界彼此斜角对称。

3.如权利要求2所述的堆叠式电感装置，其中该第一线圈与该第二线圈基于该边界彼此斜角对称包含该第一线圈翻转后的翻转结构基于该边界与该第二线圈对称。

4.如权利要求1所述的堆叠式电感装置，其中该堆叠线圈包含：

第一线段，该第一线段的第一端耦接于该第一子线圈的第一端并且该第一线段的第二端耦接于该第三子线圈的第一端；以及

第二线段，该第二线段的第一端耦接于该第二子线圈的第一端并且该第二线段的第二端耦接于该第四子线圈的第一端。

5.如权利要求4所述的堆叠式电感装置，其中该第一线段与该第二线段的宽度是该第一线圈及该第二线圈的两倍。

6.如权利要求1所述的堆叠式电感装置，其中该堆叠线圈包含：

第三线圈，该第三线圈的第一端耦接于该第一子线圈的第一端并且该第三线圈的第二端耦接于该第三子线圈的第一端，使得该第三线圈部分堆叠在该第一线圈及该第二线圈之上或之下；以及

第四线圈，该第四线圈的第一端耦接于该第二子线圈的第一端以及该第四线圈的第二端耦接于该第四子线圈的第一端，使得该第四线圈部分堆叠在该第一线圈及该第二线圈之上或之下。

7.如权利要求1所述的堆叠式电感装置，还包含：

输入端，耦接于该八字型电感结构；以及

中央抽头端，耦接于该八字型电感结构；

其中该输入端与该中央抽头端配置在该第一区域中的相对于该边界的一侧。

8.如权利要求1所述的堆叠式电感装置，其中该第一子线圈与该第四子线圈基于该边界彼此斜角对称，该第二子线圈与该第三子线圈基于该边界彼此斜角对称。

9.如权利要求1所述的堆叠式电感装置，其中该堆叠线圈包含：

第一双螺旋线圈，该第一双螺旋线圈的第一端耦接于该第一子线圈的第一端并且该第一双螺旋线圈的第二端耦接于该第三子线圈的第一端，使得该第一双螺旋线圈在该第一线圈及该第二线圈的范围内部分堆叠在该第一线圈及该第二线圈之上或之下；以及

第二双螺旋线圈，该第二双螺旋线圈的第一端耦接于该第二子线圈的第一端并且该第二双螺旋线圈的第二端耦接于该第四子线圈的第一端，使得该第二双螺旋线圈在该第一线圈及该第二线圈的范围内而堆叠在该第一线圈及该第二线圈之上或之下，其中该第一双螺旋线圈与该第二双螺旋线圈彼此间隔地配置。

10.如权利要求9所述的堆叠式电感装置，还包含：

第一输入端，耦接于第二子线圈的第二端，其中该第一输入端配置在该第一区域中的相对于该边界的一侧；以及

第二输入端，耦接于该第三子线圈的第二端，其中该第二输入端配置在该第二区域中的相对于该边界的一侧。