TW201919074A

TW201919074A - 積體電感

Info

Publication number: TW201919074A
Application number: TW106139042A
Authority: TW
Inventors: 顏孝璁; 簡育生; 葉達勳
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-05-16
Also published as: US10978547B2; US20190148479A1; TWI643216B

Abstract

本案涉及一種積體電感，其包含第一線圈及第二線圈。第一線圈部分繞組設置於第一區且部分繞組設置於第二區，其於第一區及第二區之繞組圈數不同。第二線圈亦部分繞組設置於第一區且部分繞組設置於第二區，其於第一區及第二區之繞組圈數不同。其中第一線圈於第一區之繞組圈數與第二線圈於第一區之繞組圈數不同，第一線圈於第二區之繞組圈數與第二線圈於第一區之繞組圈數不同。

Description

積體電感

本案涉及一種電感結構，尤為一種積體電路中的電感結構。

電感結構為現今積體電路中不可或缺的一種元件。其中，八字型電感其具有對稱的電性，且其兩端可產生方向相反的磁場，使八字型電感產生的磁場可以相互抵消，如此可對積體電路中的其他元件造成較小的影響，反之也不容易被其他元件或是金屬繞線其耦合(coupling)所影響，故被廣泛使用於積體電路當中。然而，習知技術中的八字型電感具有品質因子(Q factor)較不理想的缺陷。

本案之一目的是在提供一種積體電感，其具有對稱之電性且較一般八字型電感具有更高的品質因子(Q factor)。

本案之實施態樣係為一種積體電感，包含第一線圈以及第二線圈。第一線圈部分繞組於第一區且部分繞組於第二區，其中第一線圈於第一區及第二區分別繞組之圈數不同。第二線圈亦部分繞組於第一區且部分繞組於第二區，其中第二線圈於該第一區及該第二區分別繞組之圈數不同。其中第一線圈於第一區繞組之圈數與第二線圈於第一區繞組之圈數不同，第一線圈於第二區繞組之圈數與第二線圈於第一區繞組之圈數亦不同。

因此，根據本案之技術內容，本案實施例藉由提供一種積體電感，包含分別部分繞組於第一區及第二區的兩組線圈，提供較一般八字型電感更高的品質因子。

100、300、500‧‧‧第一線圈

101、301、501‧‧‧第一埠

102~108、302~308、502~508‧‧‧金屬線段

110、310、510‧‧‧第二埠

200、400、600‧‧‧第二線圈

201、401、601‧‧‧第三埠

202~208、402~406、602~606‧‧‧金屬線段

210、410、610‧‧‧第四埠

700‧‧‧中央抽頭

A‧‧‧第一區

B‧‧‧第二區

L‧‧‧假想直線

CA‧‧‧第一中心點

CB‧‧‧第二中心點

Q1‧‧‧曲線

Q2‧‧‧曲線

A1、B1‧‧‧第一側

A2、B2‧‧‧第二側

A3、B3‧‧‧第三側

A4、B4‧‧‧第四側

第1圖為本案一實施例的積體電感的示意圖；第2圖為本案一實施例的積體電感的示意圖；第3圖為本案一實施例的積體電感的示意圖；以及第4圖為本案一實施例的積體電感的實驗結果示意圖。

第1圖為本案一實施例的積體電感的示意圖，繪示了一積體電路板的上視圖。在本實施例中，該積體電路板可於空間中劃分為第一區A以及第二區B，第一區具有第一中心點CA，第二區B具有第二中心點CB。在該積體電路板的第一層中，第一線圈100包含部分繞組設置於第一區A中，第一線圈100更包含部分繞組設置於第二區B中。在該積體電路板的第一層中，第二線圈200包含部分繞組設置於第一區A中，第二線圈200更包含部分繞組設置於第二區B中，第一線圈100與第二線圈200於第一區A中的繞組大致係以第一中心點CA作為繞組基準，第一線圈100與第二線圈200於第二區B中的繞組大致係以第二中心點CB作為繞組基準。

延續第1圖之實施例，第一區A具有第一側A1以及第二側A2，自第一區A的第一側A1向第一區A的第二側A2作一假想直線L，假想直線L上下端更分別具有第三側A3與第四側A4。第一區A的方形區域內包含有由外向內排列的第一圈、第二圈及第三圈，用於設置第一線圈100以及第二線圈200部分繞組的複數金屬線段。此外，第二區B亦具有第一側B1、第二側B2、第三側B3以及第四側B4，假想直線L由左至右地通過第二區B的第一側B1以及第二側B2。第二區B的方形區域內亦包含有由外向內排列的第一圈、第二圈及第三圈，用於設置第一線圈100以及第二線圈200部分繞組的複數金屬線段。

請繼續參照第1圖，於此實施例中，第一線圈100包含第一埠101，第一埠101係設置於第一區A的第一側A1，第一埠101係設置於該積體電路板中的第二層，第二層不同於第一層。第一線圈100包含金屬線段102，第一埠101於第一區A的第一側A1與金屬線段102耦接，金屬線段102沿第一區A的第二圈向第一區A的第四側A4逆時針繞設，金屬線段102於第一區A的第四側A4透過金屬線段103交錯耦接至金屬線段104，其中金屬線段103係配置於該積體電路板中的第二層，金屬線段104係配置於第一區A的第一圈，金屬線段104沿第一區A的第一圈向第一區A的第二側A2逆時針繞設，金屬線段 104於第一區A的第二側A2透過金屬線段105交錯耦接至金屬線段106，其中金屬線段105係配置於該積體電路板中的第二層。

金屬線段106設置於第二區B的第二圈，金屬線段106自第二區B的第一側B1起沿第二區B的第三側B3向第二區B的第二側B2順時針繞設，金屬線段106繼續繞設至第二區B的第四側B4，金屬線段106於第二區B的第四側B4透過金屬線段107交錯耦接至配置於第二區B的第三圈的金屬線段108，金屬線段108自第二區B的第四側B4開始根據第二中心點CB順時針繞設一圈至第二區B的第四側B4，金屬線段108於第二區B的第四側B4再交錯繞設回第二區B的第二圈，金屬線段108沿第二區B的第二圈逆時針繞設至第二區B的第一側B1，金屬線段108於第二區B的第一側B1交錯繞設至第一區A的第一圈，金屬線段108自第一區A的第二側A2起沿第一區A的第一圈逆時針繞設至第一區A的第一側A1，金屬線段108於第一區A的第一側A1耦接至第二埠110，第二埠110亦係設置於該積體電路板中的第二層。依據上述方式繞設，第一埠101、金屬線段102~108以及第二埠110構成了第一線圈100。然而，應當理解，本案之實施例係用以解釋，而非用以限定本案之結構，例如，圖中所示的金屬線段106也可以於第二區B的第二側B2或第三側B3透過金屬線段107交錯耦接至第二區B的第三圈的金屬線段108。

請繼續參照第1圖，於此實施例中，第二線圈200包含第三埠201，第三埠201係設置於第一區A的第一側A1，第三埠201係設置於該積體電路板中的第二層。第二線圈200包含金屬線段202，第三埠201於第一區A的第一側A1與金屬線段202耦接，金屬線段102沿第一區A的第二圈向第一區A的第三側A3順時針繞設，金屬線段202於第一區A的第三側A3透過金屬線段203交錯耦接至金屬線段204，其中金屬線段203係配置於該積體電路板中的第二層，而金屬線段204係配置於第一區A的第三圈，金屬線段204沿第一區A的第三圈根據第一中心點CA順時針繞設一圈至第一區A的第三側A3，金屬線段204於第一區A的第三側A3交錯繞設回第一區A的第二圈，金屬線段204繼續順時針繞設至第一區A的第二側A2，金屬線段204於第一區A的第二側A2交錯繞設至第二區B的第一圈。

金屬線段204自第二區B的第一側B1根據第二中心點CB逆時針繞設一圈回第二區B的第一側B1，金屬線段204於第二區B的第一側B1透過金屬線段205耦接至金屬線段206，其中金屬線段205係配置於該積體電路板中的第二層，金屬線段206設置於第一區A的第二圈，金屬線段206沿第一區A的第二圈順時針繞設至第一區A的第四側A4，金屬線段206於第一區A的第四側A4交錯繞設至第一區A的第一圈，金屬線段206沿第一區A的第一圈順時針繞設至第一區A的第一側A1，金屬線段206於第一區A的第一側A1耦接至第四埠210，第四埠210亦係設置於該積體電路板中的第二層。依據上述方式繞設，第三埠201、金屬線段202~206以及第四埠210構成了第二線圈200。

請繼續參照第1圖。於此實施例中，第一線圈100 大致包含三圈，其繞組分別設置於第一區A以及第二區B當中，其中，第一線圈100於第一區A之繞組圈數約為一圈，而第一線圈100於第二區B之繞組圈數約為兩圈，亦即，第一線圈100於第一區A與第二區B當中分別繞組之圈數具有一第一比例，該第一比例係為一比二。於此實施例中，第二線圈200亦大致包含三圈，其繞組分別設置於第一區A以及第二區B當中，其中，第二線圈200於第一區A之繞組圈數約為兩圈，而第二線圈200於第二區B之繞組圈數約為一圈，亦即，第二線圈200於第一區A與第二區B當中分別繞組之圈數具有一第二比例，該第二比例係為二比一。在此實施例中，第一比例與第二比例成反比，亦即，第一線圈100與第二線圈200於第一區A與第二區B當中分別繞組之圈數的比例成反比。

於此實施例中，第一線圈100於第一區A當中的繞組大致設置於第一區A的第一圈，而第二線圈200於第一區A當中的繞組大致設置於第一區A的第二圈及第三圈，其中，第一線圈100設置於第一區A的繞組大致上係為四分之三圈地環繞第二線圈200於第一區A的繞組。於此實施例中，第一線圈100於第二區B當中的繞組大致設置於第二區B的第二圈及第三圈，而第二線圈200於第二區B當中的繞組大致設置於第二區B的第一圈，其中，第二線圈200設置於第二區B的繞組大致上係為完整地環繞第一線圈100於第二區B的繞組。

請繼續參照第1圖，於此實施例中，第一線圈100的第二埠110與第二線圈200的第四埠210於第一區A的第一側A1共同耦接於中央抽頭(center tap)700，而中央抽頭700 設置於該積體電路板中的第一層，中央抽頭700係位於第一埠101與第三埠201之間。須注意的是，先前技術中，大多數的電感結構其輸出入端與中央抽頭皆係分別設置於電感結構的兩側，若希望自電感結構的同一側獲取輸出入端與中央抽頭之訊號，則必須自中央抽頭拉線跨越整體電感結構方能達成。相較之下，本案所提供的電感結構包含第一線圈100與第二線圈200，其第一埠101與第三埠201皆係設置於電感結構的一側，且中央抽頭700亦設置於同一側。亦即，本案之電感結構的輸出入端與中央抽頭皆位於電感結構的同一側。然而，雖本案實施例中的中央抽頭位於電感結構的同一側，在本案的其他實施例中，亦有可能將中央抽頭耦接至設置於該積體電路板中的第三層的金屬線段，將中央抽頭之訊號延伸至電感結構的另一側，或是將中央抽頭同時耦接至設置於第二層及第三層的金屬線段，以將中央抽頭之訊號自不同的兩層延伸至電感結構的另一側，使其貫穿整體電感結構。

由上述本案實施方式可知，本案實施例藉由提供一種電感結構，其輸出入端與中央抽頭皆位於電感結構的同一側，其結構克服了先前技術所無法達成之技術效果。此外，本案提供之電感結構不僅電性對稱，其品質因子更大幅優於先前技術。

第2圖為本案一實施例的積體電感的示意圖，繪示了一積體電路板的上視圖。類似於第1圖之實施例，在本實施例中，該積體電路板可於空間中劃分為第一區A以及第二區B，第一線圈300與第二線圈400皆在第一區A及第二區B以螺旋狀方式圍繞。

與上一個實施例不同的是，第一線圈300及第二線圈400之起始端點第一埠301及第三埠401為由第一區A的第一圈第一側A1開始繞設，第一線圈300及第二線圈400之最終端點第二埠310及第四埠410為繞設至第一區A的第一圈第一側A1。

請繼續參照第2圖。第一線圈300於第一區A之繞組圈數約為兩圈，於第二區B之繞組圈數約為一圈，亦即，第一線圈300於第一區A與第二區B當中分別繞組之圈數具有一第一比例，該第一比例係為二比一。第二線圈400於第一區A之繞組圈數約為一圈，於第二區B之繞組圈數約為兩圈，亦即，第二線圈400於第一區A與第二區B當中分別繞組之圈數具有一第二比例，該第二比例係為一比二。

第一線圈300於第一區A當中的繞組大致設置於第一區A的第二圈及第三圈，而第二線圈400於第一區A當中的繞組大致設置於第一區A的第一圈，其中，第二線圈400設置於第一區A的繞組大致上係為四分之三圈地環繞第一線圈300於第一區A的繞組。於此實施例中，第一線圈300於第二區B當中的繞組大致設置於第二區B的第一圈，而第二線圈400於第二區B當中的繞組大致設置於第二區B的第二圈及第三圈，其中，第一線圈300設置於第二區B的繞組大致上係為完整地環繞第二線圈400於第二區B的繞組。

請繼續參照第2圖，於此實施例中，第一線圈300的第二埠310與第二線圈400的第四埠410於第一區A的第一側A1共同耦接於中央抽頭700，中央抽頭700設置於該積體電路板中的第一層，中央抽頭700係位於第一埠301與第三埠401之間。同於第1圖之實施例，本案之電感結構的輸出入端與中央抽頭皆位於電感結構的同一側。

第3圖為本案一實施例的積體電感的示意圖，繪示了一積體電路板的上視圖。類似於第1圖與第2圖之實施例，在本實施例中，該積體電路板可於空間中劃分為第一區A以及第二區B，需注意的是，於本實施例中，第一區A以及第二區B之配置與第1圖和第2圖之實施例係為左右調換的。第一線圈500與第二線圈600皆在第一區A及第二區B以螺旋狀方式圍繞。

不同的是，第一線圈500及第二線圈600之起始端點第一埠501及第三埠601為由第一區A的第一圈第一側A1開始繞設，第一線圈500及第二線圈600之最終端點第二埠510及第四埠610為繞設至第一區A的第一圈第一側A1。

請繼續參照第3圖。第一線圈500於第一區A之繞組圈數約為一圈，於第二區B之繞組圈數約為兩圈，亦即，第一線圈500於第一區A與第二區B當中分別繞組之圈數具有一第一比例，該第一比例係為一比二。第二線圈600於第一區A之繞組圈數約為兩圈，於第二區B之繞組圈數約為一圈，亦即，第二線圈600於第一區A與第二區B當中分別繞組之圈數具有一第二比例，該第二比例係為二比一。

於此實施例中，第一線圈500於第一區A當中的繞組大致上一半設置於第一區A的第一圈且一半設置於第一區A 的第二圈，而第二線圈600於第一區A當中的繞組大致設置於第一區A的第二圈及第三圈，但亦有半圈設置於第一區A的第一圈，其中，第一線圈500設置於第一區A的繞組大致上係為半圈地環繞第二線圈600於第一區A的繞組，反之亦然。於此實施例中，第一線圈500於第二區B當中的繞組大致設置於第二區B的第二圈及第三圈，而第二線圈600於第二區B當中的繞組大致設置於第二區B的第三圈，其中，第二線圈600設置於第二區B的繞組大致上係為四分之三圈地環繞第一線圈500於第二區B的繞組。

請繼續參照第3圖，於此實施例中，第一線圈500的第二埠510與第二線圈600的第四埠610於第一區A的第一側A1共同耦接於中央抽頭700，中央抽頭700設置於該積體電路板中的第一層，中央抽頭700係位於第一埠501與第三埠601之間。同於第1圖之實施例，本案之電感結構的輸出入端與中央抽頭皆位於電感結構的同一側。

第4圖為本案一實施例的積體電感的實驗結果示意圖。請參照第4圖，其中橫軸表示的係為頻率，縱軸表示的係為品質因子(Q factor)之值。其中，曲線Q1所繪示者係為利用本案上述實施例之電感結構的品質因子曲線，而曲線Q2所繪示者係為非利用本案之電感結構的品質因子曲線。顯然地，在頻率約大於3GHz以上的區間，曲線Q1皆係位於曲線Q2之上，尤其於高頻率時，曲線Q1與曲線Q2之間具有更大之差距。故知，本案所提供之電感結構其量測到的品質因子優於非利用本案之電感結構者的品質因子。

由上述本案實施方式可知，本案實施例提供一種電感結構，其包含第一線圈及第二線圈，第一線圈及第二線圈各自於第一區及第二區的繞組圈數不同，且第一線圈及第二線圈各自於其中一區繞組的圈數也不同，然而兩線圈卻是電性對稱的，另外，兩線圈的輸出入端與兩線圈耦接的中央抽頭皆位於電感結構的同一側，其結構克服了先前技術所無法達成之技術效果，此種電感結構的品質因子優於先前技術。另外，在本案的其他實施例中，可以透過增加本案之電感結構第一線圈及第二線圈各自於第一區及第二區的繞組圈數數量，以達調配所需電感值之目的。

Claims

一種積體電感，包含：一第一線圈，該第一線圈之部分繞組設置於一第一區且部分繞組設置於一第二區，該第一線圈於該第一區及該第二區之繞組圈數不同；以及一第二線圈，該第二線圈之部分繞組設置於該第一區且部分繞組設置於該第二區，該第二線圈於該第一區及該第二區之繞組圈數不同；其中該第一線圈於該第一區之繞組圈數與該第二線圈於該第一區之繞組圈數不同，該第一線圈於該第二區之繞組圈數與該第二線圈於該第一區之繞組圈數不同。
如請求項1所述之積體電感，其中該第一線圈包含一第一埠以及一第二埠，該第二線圈包含一第三埠以及一第四埠，其中該積體電感更包含一中央抽頭，該中央抽頭與該第一埠、該第二埠、該第三埠以及該第四埠設置於同一側。
如請求項1所述之積體電感，其中該第一線圈於該第一區和該第二區之繞組圈數的比例為一第一比例，該第二線圈於該第一區和該第二區之繞組圈數的比例為一第二比例，該第一比例與該第二比例成反比。
如請求項3所述之積體電感，其中該第一比例為一比二或二比一。
如請求項4所述之積體電感，其中該第一線圈於該第一區的繞組係四分之三圈地環繞該第二線圈於該第一區的繞組，該第二線圈於該第二區的繞組係完整地環繞該第一線圈於該第二區的繞組。
如請求項1所述之積體電感，其中該第一區包含一第一側及一第二側，該第二側與該第二區相鄰，該第一側為該第二側的相對側，其中該第一區及該第二區各自包含由外向內排列的一第一圈、一第二圈及一第三圈，由該第一區的該第一側向該第二側延伸一假想直線，該假想直線依序通過該第一區的該第一側、一第一中心點、該第一區的該第二側、該第二區的一第一側、該第二區的一第二中心點以及該第二區的一第二側，該假想直線將該第一區劃分出一第三側及一第四側，該假想直線亦將該第二區劃分出一第三側及一第四側。
如請求項6所述之積體電感，其中該第一線圈由該第一埠開始繞設於該第一區的該第二圈，該第一線圈於該第一區的該第四側交錯繞設至該第一區的該第一圈，該第一線圈於該第一區的該第二側交錯繞設至該第二區的該第二圈，該第一線圈於該第二區的該第四側交錯繞設至該第二區的該第三圈，該第一線圈根據該第二中心點繞設於該第二區並於該第二區的該第四側交錯繞設至該第二區的該第二圈，該第一線圈於該第二區的該第一側交錯繞設至該第一區的該第一圈，該第一線圈沿該第一區的該第一圈繞設至該第二埠，其中該第二線圈由該第三埠開始繞設於該第一區的該第二圈，該第一線圈於該第一區的該第三側交錯繞設至該第一區的該第三圈，該第二線圈根據該第一中心點繞設於該第一區並於該第一區的該第三側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第二線圈於該第一區的該第二側交錯繞設至該第二區的該第一圈，該第二線圈根據該第二中心點繞設於該第二區並於該第二區的該第一側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第二線圈於該第一區的該第四側交錯繞設至該第一區的該第一圈，該第二線圈沿該第一區的該第一圈繞設至該第四埠。
如請求項6所述之積體電感，其中該第一線圈由該第一埠開始繞設於該第一區的該第一圈，該第一線圈於該第一區的該第四側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第一線圈於該第一區的該第二側交錯繞設至該第二區的該第一圈，該第一線圈根據該第二中心點繞設於該第二區並於該第二區的該第一側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第一線圈於該第一區的該第三側交錯繞設至該第一區的該第三圈，該第一線圈根據該第一中心點繞設於該第一區並於該第一區的該第三側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第一線圈沿該第一區的該第二圈繞設至該第二埠，其中該第二線圈由該第三埠開始繞設於該第一區的該第一圈，該第二線圈於該第一區的該第二側交錯繞設至該第二區的該第二圈，該第二線圈於該第二區的該第四側交錯繞設至該第二區的該第三圈，該第二線圈根據該第二中心點繞設於該第二區並於該第二區的該第四側交錯繞設至該第二區的該第二圈，該第二線圈於該第二區的該第一側交錯繞設至該第一區的該第一圈，該第二線圈於該第一區的該第四側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第二線圈沿該第一區的該第二圈繞設至該第四埠。
如請求項6所述之積體電感，其中該第一線圈由該第一埠開始繞設於該第一區的該第一圈，該第一線圈於該第一區的該第二側交錯繞設至該第二區的該第二圈，該第二線圈於該第二區的該第三側交錯繞設至該第二區的該第三圈，該第一線圈根據該第二中心點繞設於該第二區並於該第二區的該第三側交錯繞設至該第二區的該第二圈，該第一線圈於該第二區的該第四側交錯繞設至該第二區的該第一圈，該第一線圈於該第二區的該第一側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第一線圈沿該第一區的該第二圈繞設至該第二埠，其中該第二線圈由該第三埠開始繞設於該第一區的該第一圈，該第二線圈於該第一區的該第二側交錯繞設至該第二區的該第二圈，該第二線圈於該第二區的該第四側交錯繞設至該第二區的該第一圈，該第二線圈根據該第二中心點繞設於該第二區並於該第二區的該第一側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第二線圈於該第一區的該第四側交錯繞設至該第一區的該第三圈，該第二線圈根據該第一中心點繞設於該第一區並於該第一區的該第四側交錯繞設至該第一區的該第二圈，該第二線圈沿該第一區的該第二圈繞設至該第四埠。
如請求項1所述之積體電感，其中該第一區係與該第二區係相鄰地配置於同一層中。