TW201342402A - 晶載式多繞組變壓器 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種多繞組變壓器，形成於一積體電路基板上，其包括：一多繞組結構，其至少包含空間上相互分離的一第一繞組、一第二繞組、及一第三繞組；以及一保護環，形成於該多繞組結構外圍；其中，該第一繞組與該第二繞組做為一第一變壓器，該第二繞組與該第三繞組做為一第二變壓器。

Description

晶載式多繞組變壓器
本發明係關於一種晶載式(on-chip)變壓器，特別是指一種具有三繞組以上且的晶載式多繞組變壓器。
在無線通訊的應用領域中，系統的三個主要單元為傳輸器、天線、及接收器。一般而言，在空氣中所傳輸的無線訊號皆屬於單端式訊號(single-ended signal)，而傳輸器內部的差動電路卻是屬於差動式訊號(differential signal)，因此傳輸器必須將其內部的差動式訊號轉換成單端式訊號，方能再經由天線發送至空氣中；另一方面，接收器則必須將天線接收而傳來的單端式訊號先轉換成差動訊號後，方能交由其內的低雜訊放大器(low noise amplifier,LNA)使用。此類訊號轉換的操作係透過平衡-非平衡式(balanced to unbalanced,balun)變壓器來實現，且傳輸端與接收端各具一變壓器元件，若實現於晶片上將佔用頗大的晶片面積。
隨著積體電路科技往單晶片系統(system on chip,SoC)的方向發展，積體式電感變壓器已取代傳統分離式(discrete)變壓器，而被廣泛使用在射頻積體電路(RFIC)中。然而，積體電路中的被動元件，例如電感器或其組成之變壓器，常佔用大的晶片面積；因此，如何將其數量精簡化及面積最小化，同時還能維持良好的元件特性，例如品質因數、耦合係數、或匹配等，成為降低晶片成本的重要關鍵。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提出一種多繞組的晶載式變壓器，可將多顆的變壓器整合成一個積體式元件，以大幅變壓器或電感器所佔用的晶片佈局面積。
根據本發明的一實施例，其提供一種多繞組變壓器，形成於一積體電路基板上，其包括：一多繞組結構，其至少包含空間上相互分離的一第一繞組、一第二繞組、及一第三繞組；以及一保護環，形成於該多繞組結構外圍；其中，該第一繞組與該第二繞組做為一第一變壓器，該第二繞組與該第三繞組做為一第二變壓器。
根據本發明的一實施例，其提供一種多繞組變壓器，形成於一積體電路基板上，其包括：一第一繞組；一第二繞組；以及一第三繞組；其中，該第一、第二及第三繞組相互環繞但獨立，該第一繞組與該第二繞組做為一第一變壓器，該第二繞組與該第三繞組做為一第二變壓器。
根據本發明的一實施例，其提供一種多繞組變壓器，形成於一積體電路基板上，其包括：一第一繞組；一第二繞組；以及一第三繞組；其中，該第一、第二及第三繞組相互環繞但獨立，且該第二及第三繞組俯視投射至基板的位置位於該第一繞組的最外線圈俯視投射至基板的位置之內。
以下將參照隨附之圖式詳細描述及說明本發明之特徵、目的、功能，及其達成所使用的技術手段。
本發明所揭露者係關於一種晶載式的多繞組變壓器，其將變壓器以積體電路製程而積體化於半導體基板或晶圓上的多層結構中。該變壓器依據其應用電路的功能或需求，具有至少三個由導電線圈所形成的繞組(winding)。例如，第一、第二及第三繞組，其可形成於基板上之多層金屬結構中的同層或不同層金屬中，且各繞組的線路圖案在空間上係互相分離或獨立的，其可包含單數或複數個線圈，藉以利用不同繞組之間的電磁耦合效應，而達成二個或以上之變壓器的電壓轉換功能。其中第一、第二及第三繞組係相互環繞而形成一多繞組結構。
而當繞組的導電線圈係形成於該多層結構之同一層金屬時，該繞組之導電線圈的線路佈局可能會出現交叉的情況；而為了該等導電線圈之間的電性絕緣，在線路佈局的交叉處，可將該部分的導電線圈往該金層層的上或下層以橋接的方式調整或跳線，因此，該繞組的導電線圈有可能不是完全形成於該多層結構的同一層，而是基本上或實質上形成於同一層中。
如前所述，本發明實施例的晶載式變壓器具有三個或以上的繞組；在以下的實施例中，將以三繞組或四繞組的變壓器為例，說明其實施的具體方式；但不因此而限制本發明。
圖1A為根據本發明第一實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖，且圖2為根據圖1A的實施例沿著A-A’直線所得到的剖面結構圖。本實施例的多繞組變壓器100包含一多繞組結構；該多繞組結構至少包含空間上相互分離或獨立的一第一繞組30、一第二繞組40、以及一第三繞組50，其係形成於一基板10上的多層結構20中；在另一實施例中，變壓器100可另包含一保護環(guard ring) 70，該保護環70較佳為一堆疊式的保護環，亦即由多層金屬材料組成的保護環，形成於該多繞組結構外圍的多層結構20與基板10中，藉以將該變壓器的電磁作用或雜訊隔絕，而降低該些繞組與該保護環外的其他元件間的相互電性影響。該第一繞組30、該第二繞組40、及該第三繞組50可形成結構上具有三個繞組的變壓器。該基板10可以是半導體基板或軟性基板。
該第一繞組30基本上係設置於該多層結構20的一第一層201金屬層中。該第一繞組30可以是多圈(turn)數的線圈(coil)結構；以圖3A所示，該第一繞組30可包含多個第一半圈(semi-turn)線圈31a/31b/31c、多個第二半圈線圈32a/32b/32c、及多個橋接部分33a/33b/33c/33d。例如，該第一半圈線圈31a與該第二半圈線圈32b藉由該橋接部分33a而連接成一第一線圈；其中，該第一半圈線圈31a與該第二半圈線圈32b基本上是形狀相同但大小比例不同，且位置配置彼此對稱的半圈線圈。該第一半圈線圈31a、該橋接部分33a、及該第二半圈線圈32b皆形成於該第一層中。又例如，該第一半圈線圈31c與該第二半圈線圈32c藉由該橋接部分33b及/或該橋接部分33c而連接成另一第一線圈；其中，該第一半圈線圈31c與該第二半圈線圈32c基本上是形狀與尺寸皆相同，但位置配置彼此對稱的半圈線圈。該第一半圈線圈31c、該橋接部分33b、及該第二半圈線圈32c皆形成於該第一層中，但該橋接部分33c與該橋接部分33b交叉的部份係利用跳線的方式(不同金屬層)，以保持該第一繞組30線圈路徑的連續，也就是該等第一線圈之間的分開而不短路。同理，該第一半圈線圈31b與該第二半圈線圈32a藉由該橋接部分33d又連接成另一第一線圈；其中，該第一半圈線圈31b與該第二半圈線圈32a亦是形狀相同但比例不同，且位置配置彼此對稱的半圈線圈。該第一半圈線圈31b及該第二半圈線圈32a皆形成於該第一層中，但該橋接部分33d由於與該橋接部分33a形成交叉，係利用跳線的方式(不同金屬層)使其電性絕緣。為了提高線圈圖案的密集度，該等第一線圈之間可以是互相纏繞式的設置，如圖3A所示，形成類似螺旋狀的線路圖案。換言之，單圈的第一線圈基本上是第一半圈線圈、第二半圈線圈、及橋接部分各一個所構成；但不限於以上所述者，亦可以是其他的連接或佈局方式。
該第二繞組40亦係基本上設置於該多層結構20的該第一層201中，也就是與該第一繞組30位於同一層中。該第二繞組40可以是多圈數的線圈結構；以圖3B所示，該第二繞組40可包含多個第一半圈線圈41a/41b、多個第二半圈線圈42a/42b、及多個橋接部分43a/43b，其連接成第二線圈的狀況類似於前段落對於該第一繞組30的第一線圈的描述，在此不再贅述。其中，該第一繞組30及該第二繞組40的線路圖案例示為方形或矩形，但不以此為限，亦可以圓形、八邊形、或是其他的形狀，以利於匹配、出線、或增加空間與晶片面積的應用。
該第一繞組30及該第二繞組40設置於同一金屬層中，其目的是為了使兩者之間可以利用水平或側向(lateral)的電磁耦合效應，以提供變壓器的操作功能。因此，該第一繞組30及該第二繞組40的線路圖案在空間上係互相分離(獨立)且基本上係互相平行的，而且為了提高電磁耦合的效率，本實施例的該等第一及第二線圈係呈指間交錯式(inter-digital)的設置，如圖1所示，並有助於在最少的晶片面積上形成最密集的線圈圖案。
該第三繞組50係基本上設置於該多層結構20的該第二層203中，也就是與該第一繞組30及該第二繞組40位於不同的金屬層，且一由絕緣材料組成的第三層202設置於該第一層201及第二層203的金屬層之間。該第三繞組50的線路圖案可以相同或不同於該第二繞組40的線路圖案，但可旋轉一特定的角度，以便於繞組輸入/輸出的連接端以最短路徑連接上主動電路，而能減少傳輸線的寄生元件以利於電路佈線的最佳化；該第二繞組40及該第三繞組50的線路圖案基本上係上下互相完全或部分重疊的，以使兩者之間可以利用垂直(vertical)的電磁耦合效應，以提供另一變壓器的操作功能。以圖3C所示，該第三繞組50為該第二繞組40的線路圖案順時鐘旋轉90度；但不以此為限，亦可以其他適當的角度；且該第三繞組50亦可包含多個第一半圈線圈51a/51b、多個第二半圈線圈52a/52b、及多個橋接部分53a/53b之多圈的線圈結構，其構成第三線圈的狀況如同對於該第一繞組30的第一線圈的的描述，在此不再贅述。藉此，該第三繞組50及該第二繞組40的線路圖案在空間上係互相分離且基本上係互相平行的，而且為了提高電磁耦合的效率，本實施例的該等第二及第三線圈基本上係上下重疊的設置，如圖1所示；但不以此為限，兩者之間亦可以有互相些許的位移、或僅呈部份重疊或非中央對稱的線路設置，。
如圖1A及2所示，該第二繞組40及該第三繞組50俯視投射至該基板10上的位置，位於該第一繞組30的最外線圈俯視投射至該基板10上的位置之內。此外，在圖2的剖面圖中，該第二層203是位於該第一層201的上方；但不以此為限，該第二層203亦可以位於該第一層201的下方，亦即第三繞組50亦可以位於第二繞組40的下方。
綜上所述，圖1A所示為具有三個繞組的變壓器，其等效電路圖可繪示於圖1B。該第一繞組30、該第二繞組40、及該第三繞組50為相互環繞但獨立的導電線圈，各具有二個連接端。該第一繞組30及該第二繞組40藉由側向的電磁耦合效應而形成第一變壓器，該第一繞組30作為該第一變壓器的一次側(primary)線圈，其正極連接端為P1 +及負極連接端為P1 -，且該第二繞組40作為該第一變壓器的二次側(secondary)線圈，其正極連接端為S1 +及負極連接端為S1 -。此外，該第二繞組40及該第三繞組50藉由垂直的電磁耦合效應而形成第二變壓器，該第二繞組40亦作為該第二變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P2 +及負極連接端為P2 -，且該第三繞組50作為該第二變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S2 +及負極連接端為S2 -。其中，該第二繞組40可為該第一及第二變壓器所共用。各變壓器一次側連接端的引出方向可以與其二次側連接端以180度、90度、45度(例如，八邊形的線圈圖案之應用上)、或其他適當的任意角度(例如，圓形的線圈圖案之應用上)之方向位置的安排，以便於繞組輸入/輸出的連接端埠以最短路徑連接上其它電路元件，而能減少傳輸線的寄生元件以利於電路佈線的最佳化。
本發明在圖1之第一實施例的基礎上，將可發展為將無線通訊的收發機所需的二個平衡-非平衡式變壓器進行整合的單一元件，但不以此應用為限。
圖4A為根據本發明第二實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。本實施例的多繞組變壓器200係形成於一基板上的多層結構中，其包含一第一繞組30、一第二繞組40、以及一第三繞組50，其為相互環繞但獨立的導電線圈，以形成具有三個繞組的平衡-非平衡式變壓器。第二實施例的變壓器組成或結構係建立在第一實施例的基礎上；因此，兩者類似之處將不再重複描述。在本實施例中，該第一繞組30及該第二繞組40藉由側向的電磁耦合效應而形成第一變壓器，該第一繞組30作為該第一變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P1 +及負極連接端為P1 -，且該第二繞組40作為該第一變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S1 +及負極連接端為S1 -。此外，該第二繞組40及該第三繞組50藉由垂直的電磁耦合效應而形成第二變壓器，該第二繞組40亦作為該第二變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P2 +及負極連接端為P2 -，且該第三繞組50作為該第二變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S2 +及負極連接端為S2 -。其中，該第二繞組40可為該第一及第二變壓器所共用。該第一繞組30更具有一第一中分接頭(center tap) 35，其係為該第一繞組30的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用；該第一中分接頭35的引出方向可以是與該第一變壓器一次側連接端形成90度、180度、或其他適當的任意角度，以便以最短路徑連接上外部的主動電路。且該第三繞組50更具有一第二中分接頭55，其係為該第三繞組50的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用；該第二中分接頭55的引出方向亦可以是與該第二變壓器一次側連接端形成90度、180度、或其他適當的任意角度。將該第二繞組40的正極連接端S1 +或P2 +接地，則圖4A之平衡-非平衡式變壓器的等效電路圖可繪示於圖4B；藉此，該第一變壓器可將差動式訊號轉換成單端式訊號，而該第二變壓器可將單端式訊號轉換成差動式訊號，以達成平衡-非平衡式變壓器的操作。
圖4A之三繞組式變壓器可應用於無線收發器(transceiver)。當收發器操作於傳輸模式，則第一變壓器一次側之差動式線圈可將共閘級功率放大器的差動式訊號轉經由第一變壓器二次側之單端式線圈轉換為單端式訊號，而提供給天線發射到空氣中。另一方面，當該收發器切換成接收模式，則天線所接收的單端式訊號將輸入到第二變壓器一次側之單端式線圈，經由第二變壓器二次側之的差動式線圈轉換為差動式訊號，而提供給差動式低雜訊放大器當作輸入訊號源。
在上述的實施例中，該第一繞組30亦可形成於該多層結構20的複數層中(未圖示)；例如，該第一繞組30可既形成於該第一層201，又形成於該第二層203中，使其為部份與第二繞組40平行，但不以此為限。在某些實施例中，該第二或第三繞組亦可形成於該多層結構20的複數層中(未圖示)。該第一繞組30、該第二繞組40及該第三繞組50之間的電磁耦合可以是完全或部份的垂直耦合或水平耦合、或其組合。
圖5A為根據本發明第三實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。本實施例的多繞組變壓器300係形成於一基板上的多層結構中，其包含一第一繞組30、一第二繞組40、以及一第三繞組50，其為相互環繞但獨立的導電線圈，以形成具有三個繞組的平衡-非平衡式變壓器。第三實施例的變壓器結構或組成亦係建立在第一實施例的基礎上，因此，兩者類似之處將不再重複描述。在本實施例中，該第三繞組50的線圈結構類同於該第一繞組30，該第三繞組50及該第一繞組30的線路圖案基本上係上下互相重疊的，以使兩者之間形成垂直的電磁耦合效應。該第一繞組30及該第二繞組40藉由側向的電磁耦合效應而形成第一變壓器，該第一繞組30作為該第一變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P1 +及負極連接端為P1 -，且該第二繞組40作為該第一變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S1 +及負極連接端為S1 -。此外，該第一繞組30及該第三繞組50藉由垂直的電磁耦合效應而形成第二變壓器，該第一繞組30亦作為該第二變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P2 +及負極連接端為P2 -，且該第三繞組50作為該第二變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S2 +及負極連接端為S2 -。其中，該第一繞組30為該第一及第二變壓器所共用。該第一繞組30更具有一第一中分接頭35，其係為該第一繞組30的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用；且該第三繞組50更具有一第二中分接頭55，其係為該第三繞組50的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用。各中分接頭的引出方向可以是與該變壓器一次側形成90度、180度、或其他適當的任意角度，則圖5A之平衡-非平衡式變壓器的等效電路圖可繪示於圖5B；藉此，該第一變壓器可將差動式訊號轉換成單端式訊號，而該第二變壓器可將差動式訊號轉換成另一差動式訊號，以達成平衡-非平衡式變壓器的操作。
此外，對於具有三個繞組的晶載式變壓器亦可有不同的結構，例如圖6為根據本發明第四實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。本實施例的多繞組變壓器係形成於一基板上的多層結構中，其包含一第一繞組30、一第二繞組40、以及一第三繞組50。該第一繞組30、該第二繞組40及該第三繞組50為相互環繞但獨立的導電線圈，其可形成於該多層結構的同一層(第一與第二變壓器皆利用水平耦合)、不同層、或部份同層而部份不同層。
在上述的實施例中，該第一繞組30、該第二繞組40及該第三繞組50之間的電磁耦合可以是水平耦合、垂直耦合、或其組合。亦即，根據繞組線路佈局的變化與其金屬層的使用，各繞組間會有不同的耦合效果，本發明不以此為限。
根據本發明之多繞組變壓器，亦可以包含三個以上的繞組。圖7A為根據本發明第五實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。圖7B為根據圖7A的實施例之剖面結構圖。本實施例的多繞組變壓器400係形成於一積體電路晶片10上的多層結構20中，其包含一第一繞組30、一第二繞組40、一第三繞組50、以及一第四繞組60，其為相互環繞但獨立的導電線圈，以形成具有四個繞組的變壓器。一保護環70可形成於該等繞組外圍，其可為堆疊式的金屬保護環。第四實施例的變壓器組成或結構係為在第一實施例的基礎上，更包括該第四繞組60，而與第一實施例類同之處將不再重複描述。該第四繞組60係基本上設置於該多層結構的該第二層中，也就是與該第三繞組50位於同一層中。該第四繞組60可以是多圈數的線圈結構，包含多個第一半圈線圈、多個第二半圈線圈、及多個橋接部分，其連接成第四線圈的狀況類似於第一實施例對於該第一繞組30的描述。該第四繞組60及該第三繞組50設置於同一層中，其目的是為了使兩者之間形成側向的電磁耦合效應，以提供變壓器的操作功能。因此，該第四繞組60及該第三繞組50的線路圖案在空間上係互相分離(或獨立)且基本上係互相平行的，而本實施例的該等第四線圈的設置完全為該第三線圈所圍繞，如圖7A所示，以助於在最少的晶片面積上形成最密集的線圈圖案。其中，該第四繞組60或該第三繞組50的線路圖案可能會發生交叉連接的部份，亦如前所述，可藉由跳線分開該第四繞組60或該第三繞組50。
在本實施例中，該第一繞組30及該第二繞組40藉由側向的電磁耦合效應而形成第一變壓器，該第一繞組30作為該第一變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P1 +及負極連接端為P1 -，且該第二繞組40作為該第一變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S1 +及負極連接端為S1 -。該第二繞組40及該第三繞組50藉由垂直的電磁耦合效應而形成第二變壓器，該第二繞組40亦作為該第二變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P2 +及負極連接端為P2 -，且該第三繞組50作為該第二變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S2 +及負極連接端為S2 -。此外，該第三繞組50及該第四繞組60藉由側向的電磁耦合效應而形成第三變壓器，該第三繞組50作為該第三變壓器的一次側線圈，其正極連接端為P3 +及負極連接端為P3 -，且該第四繞組60作為該第三變壓器的二次側線圈，其正極連接端為S3 +及負極連接端為S3 -。其中，該第二繞組40可為該第一及第二變壓器所共用，且該第三繞組50可為該第二及第三變壓器所共用。該第一繞組30更具有一第一中分接頭35，其係可為該第一繞組30的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用；該第一中分接頭35的引出方向可以是與該第一變壓器一次側連接端形成180度的設置。且該第三繞組50更具有一第二中分接頭55，其係為該第三繞組50的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用；該第二中分接頭55的引出方向亦可以是與該第二變壓器一次側連接端形成90度的設置，則圖7A之變壓器的等效電路圖可繪示於圖7C；藉此，該第一變壓器可將差動式訊號轉換成單端式訊號，該第二變壓器可將單端式訊號轉換成差動式訊號，而該第三變壓器可將差動式訊號轉換成單端式訊號，以達成平衡-非平衡式變壓器的操作。
圖7A之四繞組式變壓器可應用於無線收發器。例如，當收發器操作於傳輸模式，則第一變壓器一次側之差動式線圈可將共閘級功率放大器的差動式訊號轉經由第一變壓器二次側之單端式線圈轉換為單端式訊號，而提供給天線發射到空氣中。另一方面，當該收發器切換成接收模式，則天線所接收的單端式訊號將輸入到第二變壓器一次側之單端式線圈，經由第二變壓器二次側之的差動式線圈轉換為差動式訊號，而提供給共閘級差動式低雜訊放大器當作輸入訊號源。此外，第二變壓器二次側之差動式線圈亦可作為第三變壓器的一次側線圈，而第三變壓器的二次側線圈則為位於同一層而纏繞在其一次側線圈的內側，以進行側向的電磁耦合，可作為低雜訊放大器(LNA)的負載使用。
此外，圖8A為根據本發明第六實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。圖8B為根據圖8A的實施例之剖面結構圖。本實施例的多繞組變壓器500係形成於一積體電路晶片10上的多層結構20中，其包含一第一繞組30、一第二繞組40、一第三繞組50、以及一第四繞組60，其為相互環繞但獨立的導電線圈，以形成具有四個繞組的變壓器。一保護環70可形成於該等繞組外圍，其可為堆疊式的保護環。本實施例的變壓器組成結構基本上類同於第五實施例，差別之處在於該第四繞組60的第四線圈完全圍繞該等第三線圈，如圖8A所示。因此，該第一繞組30及該第二繞組40藉由側向的電磁耦合效應而形成第一變壓器，該第一繞組30作為該第一變壓器的一次側線圈，且該第二繞組40作為該第一變壓器的二次側線圈。該第二繞組40及該第三繞組50藉由垂直的電磁耦合效應而形成第二變壓器，該第二繞組40亦作為該第二變壓器的一次側線圈，且該第三繞組50作為該第二變壓器的二次側線圈。此外，該第三繞組50及該第四繞組60藉由側向的電磁耦合效應而形成第三變壓器，該第三繞組50作為該第三變壓器的一次側線圈，且該第四繞組60作為該第三變壓器的二次側線圈。其中，該第二繞組40可為該第一及第二變壓器所共用，且該第三繞組50可為該第二及第三變壓器所共用。該第一繞組30具有一第一中分接頭35,其係為該第一繞組30的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用，且該第三繞組50具有一第二中分接頭55,其係為該第三繞組50的線圈中央處所拉出的分接頭，以供差動式訊號的使用，則圖8A之變壓器的等效電路圖可繪示於圖8C；藉此，該第一變壓器可將差動式訊號轉換成單端式訊號，該第二變壓器可將單端式訊號轉換成差動式訊號，而該第三變壓器可將差動式訊號轉換成單端式訊號，以達成平衡-非平衡式變壓器的操作。
根據上述的實施例及說明，本發明之多繞組變壓器確可將三個以上的繞組(二個以上的變壓器)整合為單一元件，而降低面積並具良好匹配，進而降低成本。唯以上所述者，包含：特徵、結構、及其它類似的效果，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明的範圍。
100/200/300/400/500．．．變壓器
10．．．基板/晶片
20．．．多層結構
201．．．第一層
203．．．第二層
202．．．第三層
30．．．第一繞組
31a/31b/31c．．．第一半圈線圈
32a/32b/32c．．．第二半圈線圈
33a/33b/33c/33d．．．橋接部分
35．．．第一中分接頭
40．．．第二繞組
41a/41b．．．第一半圈線圈
42a/42b．．．第二半圈線圈
43a/43b．．．橋接部分
50．．．第三繞組
51a/51b．．．第一半圈線圈
52a/52b．．．第二半圈線圈
53a/53b．．．橋接部分
55．．．第二中分接頭
60．．．第四繞組
70．．．保護環
P1 +/P2 +/P3 +．．．變壓器一次側線圈的正極連接端
P1 -/P2 -/P3 -．．．變壓器一次側線圈的負極連接端
S1 +/S2 +/S3 +．．．變壓器二次側線圈的正極連接端
S1 -/S2 -/S3 -．．．變壓器二次側線圈的負極連接端
圖1A為根據本發明第一實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。
圖1B為根據圖1A的實施例之變壓器的等效電路圖。
圖2為根據圖1A的實施例沿著A-A’直線所得到的剖面結構圖。
圖3A為根據圖1A實施例之第一繞組的線路佈局圖。
圖3B為根據圖1A實施例之第二繞組的線路佈局圖。
圖3C為根據圖1A實施例之第三繞組的線路佈局圖。
圖4A為根據本發明第二實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。
圖4B為根據圖4A的實施例之變壓器的等效電路圖。
圖5A為根據本發明第三實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。
圖5B為根據圖5A的實施例之變壓器的等效電路圖。
圖6為根據本發明第四實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。
圖7A為根據本發明第五實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。
圖7B為根據圖7A的實施例之剖面結構圖。
圖7C為根據圖7A的實施例之變壓器的等效電路圖。
圖8A為根據本發明第六實施例之多繞組變壓器的繞組線路佈局圖。
圖8B為根據圖8A的實施例之剖面結構圖。
圖8C為根據圖8A的實施例之變壓器的等效電路圖。
100．．．變壓器
30．．．第一繞組
40．．．第二繞組
50．．．第三繞組
P1 +/P2 +．．．變壓器一次側線圈的正極連接端
P1 -/P2 -．．．變壓器一次側線圈的負極連接端
S1 +/S2 +．．．變壓器二次側線圈的正極連接端
S1 -/S2 -．．．變壓器二次側線圈的負極連接端

Claims (16)

  1. 一種多繞組變壓器，形成於一積體電路基板上，其包括：一多繞組結構，其至少包含空間上相互分離的一第一繞組、一第二繞組、及一第三繞組；以及一保護環，形成於該多繞組結構外圍；其中，該第一繞組與該第二繞組做為一第一變壓器，該第二繞組與該第三繞組做為一第二變壓器。
  2. 如申請專利範圍第1項之多繞組變壓器，其中該第一繞組與該第二繞組利用側向耦合做為該第一變壓器。
  3. 如申請專利範圍第2項之多繞組變壓器，其中該第二繞組與該第三繞組利用垂直耦合做為該第二變壓器。
  4. 如申請專利範圍第1項之多繞組變壓器，其中該第二及第三繞組俯視投射至基板的位置位於該第一繞組的最外線圈俯視投射至基板的位置之內。
  5. 如申請專利範圍第1項之多繞組變壓器，其中該第一、第二及第三繞組中的二者分別具有一中分接頭(center tap)。
  6. 如申請專利範圍第1項之多繞組變壓器，其中該第一及第二繞組實質上形成於相同的金屬層中。
  7. 如申請專利範圍第6項之多繞組變壓器，其中該第三繞組與該第一繞組實質上形成於不同的金屬層中。
  8. 如申請專利範圍第1項之多繞組變壓器，其中，該第一變壓器用於將單端訊號轉為雙端訊號，該第二變壓器用於將雙端訊號轉為單端訊號。
  9. 一種多繞組變壓器，形成於一積體電路基板上，其包括：一第一繞組；一第二繞組；以及一第三繞組；其中，該第一、第二及第三繞組相互環繞但獨立，該第一繞組與該第二繞組做為一第一變壓器，該第二繞組與該第三繞組做為一第二變壓器。
  10. 如申請專利範圍第9項之多繞組變壓器，其中該第一及第二繞組實質上形成於相同的金屬層中。
  11. 如申請專利範圍第9項之多繞組變壓器，其中該第三繞組與該第一繞組實質上形成於不同的金屬層中。
  12. 如申請專利範圍第9項之多繞組變壓器，其中，該第一變壓器用於將單端訊號轉為雙端訊號，該第二變壓器用於將雙端訊號轉為單端訊號。
  13. 一種多繞組變壓器，形成於一積體電路基板上，其包括：一第一繞組；一第二繞組；以及一第三繞組；其中，該第一、第二及第三繞組相互環繞但獨立，且該第二及第三繞組俯視投射至基板的位置位於該第一繞組的最外線圈俯視投射至基板的位置之內。
  14. 如申請專利範圍第13項之多繞組變壓器，其中該第一繞組與該第二繞組利用側向耦合做為一第一變壓器。
  15. 如申請專利範圍第13項之多繞組變壓器，其中該第二繞組與該第三繞組利用垂直耦合做為一第二變壓器。
  16. 如申請專利範圍第13項之多繞組變壓器，其中該第一、第二及第三繞組中的二者分別具有一中分接頭。
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