TW200811887A - On-chip transformer balun - Google Patents

Description

200811887 ‘九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種晶片式平銜τ ^ tmnsfo腿er balun)，並且特別地，關於二衡釔壓态（〇n_chlP 的電流的平衡-不平衡變壓器。 、了承錄傳統變壓器為大 【先前技術】

以現有的晶片式平衡·不平衡題器而言，並 同層者’但會有明顯的寄生效應問題 ς二；= 合係數則會降低。亦有其齡在同—層；3 數’但受限於佈線區域有限，繞線&數比無法提高。此=馬以 限於半導體製㈣躲，其最上層的電路可承=高料他ς 流密度’因此若繞線有中斷處而需以金屬電‘連接 = 路，載的電流將受限於其他層可承受的電流密度， 去達到减阻抗轉換㈣求。尤狀在功率轉換的領域， 抗轉換比即代表需要更多的轉換級數，也就是需】更 夕的佈線空間及更大的能量轉換損失。 受旯 變壓承妹倾霞料大的紐时衡·不平衡 【發明内容】 / 一本發明之目的在於提供一種晶片式平衡_不平衡變壓器。該平 衡-不平衡變壓器可承受較傳統變壓器為大的電流。口口以 σ〃根據本發明之一較佳具體實施例，該晶片式平衡-不平衡變壓 器係成形於7層連續隔離層(Isolating layer)中，其中該等隔離層係 /由ΐ至下起算成形於一半導體基材上或之上。該晶片式平衡-不平 衡變壓為包含一主繞線(Primary winding)以及一次繞線(secondaiy 5 200811887 winding)。該主繞線包含複數個第一線段以及一 (Metal bridge) 〇 3 —f l^®(Semi-to =1以3個第二半圈線圈。該等第一半圈線圈以及該等第二半 ΪΪΪΐί一f要金屬層，根據該較佳具體實施例，即成形於該 人:l之第1層隔離層上。該等第—導電段分別位於該主要 金屬層以外之不同金屬層上，根據該較佳频實補，即成形於 該等隔離層中從第2層隔離層至第5層隔離層上。並且，該第一 金屬電橋*複數個弟一導電段(Conductjjjg secti〇n)以及複數個第 -貫孔(Via)。該等第—貫孔係將該等第—導電段以及該等第一 J 段躺接在-起。根據雜佳具體實蝴，即每—個第 1層隔離層至第4層隔離層之第一貫孔連接； 荨弟-相線圈中之-個第—相線圈與該等第二半圈線圈 η,ίί線圈。此外’該主繞線進—步包含複數個金屬接 δ。该專金屬接合成形於該第丨層隔離層上。每一個金屬 -個第-半圈線圈與該等第二半“ 該次繞線包含複數個第二線段以及—第二金屬電橋。詨 二線段包含2個第三半®線圈以及2個第四半圈賴。該^第： 半圈線圈以及該㈣四半_圈位於該主要金屬層，根& 具體實施例，即成形於該等隔離層中之第i層隔離層上。今/ 錯。該等第四半圈線圈〜ίί ，專第一相線錯。敍少__第二導電段分別位於該主 ，層以外之不同金屬層上’根據該較佳具體實施例，即成形於今 等隔離層中之第6 ,隔離層上。並且’該第二金屬電橋包含至二 =第二導電段以及複數個第二貫孔。該等第二貫孔 二 /導電第二線段雛在—起。根據該較佳具體ί施 例，即每1弟二導電段藉由該等成形於該第」層 =1 層隔離層之第，貫孔連接該等第三半圈線圈中之—個第】 圈與該等第四半圈線圈中之-個第四半圈線圈，或連接該等第^ 200811887 之:Sij·線5與該等第三半圈線圈之另-個第 該等第四糊、個料半圈《與 流，在ί ί:二：f:下等第-金屬電橋以提昇容許的電 平銜-X承;^_b/抗轉換比下，該主繞線可承受較傳統晶片式 數個咖If二Γ所脉受更大的電流。並且，該次繞線係以複 ’可使域線與次繞線的錄比提高，以使得 回低阻抗的轉換在同一級轉換中得以實現。 口此根據本發明之晶片式平衡-不平衡變壓器可承受較傳统 =器為大的電流，並且可節省柄 式得點純神可邱由以下的發明詳述及所附圖 【實施方式】 施例至圖四’圖—係根據本發明之—較佳具體實 ==日曰片式平衡-不平衡髓器之—正視圖。圖二係緣示圖一 綱ί部侧視圖。圖二包含—圖—之縮圖以及該第一局部 中技二局部側視圖係緣示該縮圖中關部分，沿該縮圖 側視圖。圖三係繪示圖—中之—第二局部側視圖。 二加丨’圖二包含一圖一之縮圖以及該第二局部側視圖。該第二 =侧視圖鱗示該縮射_部分，沿該_中箭頭方向之側 ^。圖四係繪示圖一中之一第三局部側視圖。同樣地，圖四包 二賴以及該第三局部侧簡。該第三局部側視圖係緣 了該縮圖中關部分，沿該_中箭頭方向之侧視圖。需注意的 是’該等局部側視圖係將隔離層視為透明而繪示。 ^ 該晶片式平衡-不平衡變壓 根據本發明之該較佳具體實施例， 7 200811887 =中，其中鮮隔離層ω係由上 衡變壓器1包含-主繞線二或之上。該晶片式平衡-不平 複數個第Hx及-第域線13。社齡I2包含 -半圈線圈121以及3個第二。該等第—線段包含3個第 m以及該等第二半圈線圈⑺圈線圈122。該等第—半圈線圈 具體實施例，即成形於該等隔離/n^ 根據該較佳 該較隹具體實施例，即咖科^ 2场之抑1鎖層上，根據 5層隔離層上。並且，該離層中從第2層隔離層至第 123以及複數個第一貫孔Λ124。該^橋第一導電段 導電段123以及該等第一線 一貝孔124係將該等第一 例，即每-個第-^段起。根雜紐具體實施 第4層隔離層之第一貫孔該第1層隔離層至 5接=卜125m 2進—步包含複數個金屬接合125。該等 1層隔離層上。每一個金屬接合125連 一ίΞ中之一個第一半_圈121與該等第二半圈 線圈中之一個第二半圈線圈122。 包含複數個第二線段以及一第二金屬電橋。該 t 轉三相賴131以及2㈣四半亂線圈 132。該等第二+圈線圈131以及該等第四半圈線圈132位於該 主要金屬層’根據該較佳具體實施例’即成形於該等隔離層中之 第1層隔離層上。該等第三半圈線圈131係與該等第—半齡圈 121交錯。該等第四半圈線圈132係與該等第二半圈線圈122交 錯。該至少一第二導電段133分別位於該主要金屬層以外之不同 金屬層上，根據該較佳具體實施例，即成形於該等隔離層中之第 6層隔離層上。並且，該第二金屬電橋包含至少—第二導電段 133以及複數個第二貫孔134。該等第二貫孔134係將;至少一 8 200811887 < 專一導電#又I%以及该等第二線段麵接在一起。根據該較佳且體 實，例，即每一個第二導電段133藉由該等成形於第&層隔^層 之第二貫孔134連接該等第三半圈線圈中之一個第三^圈線^ 與該等第四半圈線圈中之一個第四半圈線圈132丁或連接該 等第三半圈線圈中之-個第三半圈線圈m與該等第三半圈線^ 之另一個第三半圈線圈131，或連接該等第四半圈線圈中之一個 第四半圈線圈m與該等第四半圈線圈之另—個第四半圈線圈 132。 、，ftf流可同時流經該等第—導電段123以提昇容許的電 「抗轉換比下’該主繞線12可承受較傳統晶 二器所能承受更大的電流。並且，該次繞線 =數個線圈並聯組成，可使該主繞12與該次繞線13的區 數比& ’以使得高低阻抗的轉換铜— ΐ;具;第一線，至少其中之- 轉換。、、又、八中之一的線見’猎此亦得以調整高低阻抗的 此外，該主繞線12進-步包含_第—埠14 ί圈連ί至該等第—半圈線圈中之最外圈的^一 +圈Λ圈121。該苐一琿15係連接至 圈的第二半圈線圈122。並且，射㈣^::牛圈線圈中之取外 及-第三埠17。該細^ 5步包含一第四埠 按主料弟二+圈線圈中之最外圈的第 疋 埠π經由該至少—第二導電段3弟:+圈線圈m。該第三 之最外圈的第四半圈線圈132。 接至該等第四半圈線圈中 19。該主繞線12之中央_^^3=1 具有—中央抽頭π、 以成形於第6層及第7層隔離層之第金屬電橋的結構’ 三貫孔i27來連接魏，如圖:=二=段以以及複數個第 ^—所不。其中該第三導電段126使 200811887 13之中央 以及複數個 用的層數及係局則應視實際電流需求而定。該次繞線 抽頭19則以成形於第6層隔離層之第四導電段^'5 弟四貝孔136來連接達成’如圖四所示。 於實際的應用中，可將根據本發明之變壓哭之主植绩 繞線以各種不同的串聯、並聯或混合的方式組==== 抗匹配，其示意圖如圖五所示。 變壓 失0 =======

發明例之詳述，係希望能更加清楚描述本 本發明之㈣引、’以上述所揭露的較佳具體實施例來對 明之耗臂加以限制。相反地，其g 及具相等性的安排於本發明所欲申 望^涵盍各種改變 r本發明所中請之專利範圍的範^·^^圍，，。因 _轉，⑽输 200811887 【圖式簡單說明】 圖一係根據本發明之一較佳呈妒杳#μ々a u L 藤器夕一 m 罕成、體實施例之一晶片式平衡 不平 衡變壓器之一正視圖 圖二係綠示圖-令之一第一局部側視圖。 圖二係綠示圖一中之一第二局部侧視圖。 圖四係繪示圖一中之一第 三局部側視圖。 圖五係繪示根據本發明之串並聯電路圖。 【主要元件符號說明】 1:晶片式平衡-不平衡變壓器 10 :隔離層 11 :半導體基材 12 :主繞線 13 :次繞線 14 :第一埠 15 :第二埠 16 :第四埠 Π :第三埠 18 :主繞線之中央抽頭 :次繞線之中央卓 121 :第一半圈線圈 122 :第二半圈線圈 123 :第一導電段 124:第一貫孔 125 :金屬接合 I26 ··第三導電段 127 :第三貫孔 131 :第三半圈線圈 11 200811887 % § 132 :第四半圈線圈 133 :第二導電段 134 :第二貫孔 135 :第四導電段 136 :第四貫孔

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Claims (1)

1. 200811887 十、申請專利範圍： 一種晶片式平衡-不平衡變麼器(〇n_chip transformer balun)，該晶 片式平衡_不平衡變壓器係成形於N層連續隔離層(Is〇lating layer) 中，該N層隔離層係由上至下起算成形於一半導體基材上或之 上，N係一大於4之整數，該晶片式平衡_不平衡變壓器包含： 一第一繞線(Winding)，包含： 複數個第一半圈線圈(Semi4um c〇il)，該等第一半圈線圈係 成形於該等隔離層中之第一層隔離層上； 複數個第二半圈線圈，該等第二半圈線圈係大致與該等第 半圈線圈對稱，並且成形於該等隔離層中之第一層隔離 層上； 複數個金屬接合⑽如_c_，該等金屬接合成形 :形:m^°nducting section) ’該等第-導電段係 ^線财之-目咖與該等第二 弟—繞線，包含： 半:線圈’該等第三半圈線圈係與該等第-半 !線圈又錯，並且成形於該等隔離層中之第一“ 半，/線圈’該等第四半圈線圈係大致與該等第 ΐ隔離層請交錯，並且形於該 複數個第二導電段’該㈣二導電段係成形於該等隔離層 13 200811887 * :之第(汗1)層隔離層上，該等第二導 導電段係_成形於該等_層中之 之一個第：丰圈绩 f接該4第二半圈線圈中 之一個第四次=第= 圈中之另一個第四半圈線圈。 卞園深 2、 4、

   利範圍第1項所述之晶片式平衡不平衡變壓器，i中談 第、、％線進一步包含一第一埠以及一第二瑋，辞楚一说二、U 至該等第-相線圈中之最外圈的第—半圈線^填= 連接至該等第二半圈線圈中之最外圈的第二半:-阜係 ^申^利範圍第！項所述之晶片式平衡·不平衡變壓器，其中該 =線進—步包含—第三埠及—第四埠，該第四埠係連^至 邊專苐二半圈線圈中之最外_第三半圈線圈，該第三 接至該等第四半圈線圈中之最外圈的第四半圈線圈。 η連 一種變壓器，包含： V ° 一第一繞線（Winding)，包含： 複數個第一線段，該等第一線段位於一主要金屬層；以及 一第一金屬電橋（Metal bridge)，用來將該等第一"線段 在一起，該第一金屬電橋包含： 複數個第一導電段(Conducting section)，該等導電段分別位 於該主要金屬層以外之不同金屬層上；.以及 刀 複數個第一貫孔（Via)，用來將該等第一導電段與該第一 線段耦接在一起;以及 〃 〃 一苐二繞線’包含·· 複數個第二線段，該等第二線段位於該主要金屬層；以及 一第一金屬電橋，用來將該等第二線段轉接在一起，該第 二金屬電橋包含： μ 至少一第二導電段，該第二導電段位於該主要金屬層以外 14 200811887 之金屬層上；以及 複數個第二貫孔，用來將該至少一第二導電段與該第二線 段耦接在一起；以及。 5、如申請專利範圍第4項所述之變壓器，其中該等第一線段的至少 其中之一的線寬異於該等第二線段的至少其中之一的線寬。

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