TWI410986B - 對稱式差動電感結構 - Google Patents

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Description

對稱式差動電感結構
本發明係有關於一種電感結構，尤指一種對稱式差動電感結構。
在半導體製程領域中，差動電感(differential inductor)是非常重要的一種被動元件，而對稱(symmetric)式的差動電感和中心抽頭(center-tap)式的差動電感，更是相當普遍的兩種設計形式。
如第1A圖所示，係繪示對稱式的差動電感1之結構示意圖。如圖所示，該對稱式差動電感1包括設於基板中央之呈T型的中央導線10；自中央導線10左側逆時針延伸形成螺旋狀之第一導線11；自中央導線10右側順時針延伸形成螺旋狀之第二導線12，其中，第一導線11兩端係分別具有第一輸入埠110及與中央導線10一端連接之接點111，第二導線12兩端係分別具有第二輸入埠120及與中央導線10另一端連接之接點121，而第1B圖則為對稱式的差動電感1包含品質因子(quality factor，Q)之特性曲線示意圖。
又如第2A圖所示，係繪示中心抽頭式的差動電感2之結構示意圖。如圖所示，基板係設置有中央導線20；呈螺旋狀之第一導線21；以及呈螺旋狀之第二導線22，其中，第一導線21兩端係分別具有第一輸入埠210及與中央導線20連接之接點211，第二導線22兩端係分別具有第二輸入埠220及與中央導線20連接之接點221，而第一導線21跨越第二導線22之區域及第二導線22跨越第一導線21之區域，則分別由第三導線部23及第四導線部24連接構成。第2B圖則顯示中心抽頭式的差動電感2包含品質因子(quality factor，Q)之特性曲線示意圖。
然而，由於T型之中央導線10係為習知的對稱式的差動電感1中必備的構件，且中央導線20也係為習知的中心抽頭式的差動電感2中必備的構件，所以常常造成基板面積的浪費，也間接地降低了產品利潤。而中心抽頭式的差動電感2因導線設計成彼此交錯的緣故，所以並無法達到幾何學上的完全對稱形態，因而會產生相位差異等影響良率的干擾，嚴重影響到差動電感成品的電感值(inductance value)與品質因子(quality factor，Q)。
是以，如何提供一種不同於習知的對稱式或中心抽頭式的差動電感之電感結構，進而避免前述的種種缺點，遂成為現今業界刻不容緩的課題。
鑒於習知技術的種種缺失，本發明之主要目的係在於提供一種不同於習知的對稱式或中心抽頭式的差動電感之電感結構。
為了達到上述目的及其它目的，本發明遂提供一種對稱式差動電感結構，係形成於一基板上，該基板劃分有第一、第二、第三及第四象限區，且具有設於第二象限區之第一輸入埠、設於第一象限區之第二輸入埠及設於第一和第二象限區外之第三輸入埠。
該對稱式差動電感結構包括：形成於該第二象限區之第一螺旋導線，且具有與該第一輸入埠連接之第一接點及位於該第一螺旋導線內之第一端點；形成於該第一象限區之第二螺旋導線，且具有與該第二輸入埠連接之第二接點及位於該第二螺旋導線內之第二端點；形成於該第四象限區之第三螺旋導線，且具有與該第三輸入埠連接之第三接點及位於該第三螺旋導線內之第三端點；形成於該第三象限區之第四螺旋導線，且具有與該第三輸入埠連接之第四接點及位於該第四螺旋導線內之第四端點；跨設於該第一螺旋導線及第四螺旋導線上之第五導線，而第五導線並連接該第一端點及第四端點；以及跨設於該第二螺旋導線及第三螺旋導線上之第六導線，而第六導線並連接該第二端點及第三端點。
相較於習知技術，由於本發明之對稱式差動電感結構係包括數個螺旋狀導線，且係形成彼此互相對稱之形式，各該螺旋狀導線亦無交疊之情形，此外，本發明不但不需構成會佔據基板面積的中央導線，且可同時達成幾何學上的完全對稱形態，進而能提昇產品利潤與良率。
以下係藉由特定的具體實施型態說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施型態加以施行或應用。圖示參考編號標誌為類似元件。
請參照第3圖，以清楚瞭解本發明提供之對稱式差動電感結構。如圖所示，該對稱式差動電感結構3係包括基板30、第一螺旋導線31、第二螺旋導線32、第三螺旋導線33、第四螺旋導線34、第五導線35、及第六導線36。
該基板30係具有第一輸入埠301、第二輸入埠302、及可位於該基板30之中心線Ly上之第三輸入埠303，且基板30可被中心線Lx、Ly劃分成第一象限區A、第二象限區B、第三象限區C及第四象限區D，藉此，令第一輸入埠301設於第二象限區B，令第二輸入埠302設於第一象限區A，且可令第三輸入埠303設於第一象限區A和第二象限區B外，例如第三輸入埠303可位於第三象限區C和第四象限區D之交界。
該第一螺旋導線31係螺旋設置於該基板30之第二象限區B，且具有與該第一輸入埠301連接之第一接點311及遠離該第一輸入埠301並位於該第一螺旋導線31內之第一端點312。
第二螺旋導線32，係以沿著中心線Ly對稱於該第一螺旋導線31之形式螺旋設置於該基板30之第一象限區A，且具有與該第二輸入埠302連接之第二接點321及位於該第二螺旋導線32內並遠離該第二輸入埠302之第二端點322。
第三螺旋導線33，係螺旋設置於該基板30之第四象限區D，且具有與該第三輸入埠303連接之第三接點331及位於該第三螺旋導線33內且遠離該第三輸入埠303之第三端點332。
第四螺旋導線34，係以沿著該中心線Ly對稱於該第三螺旋導線33之形式螺旋設置於該基板30之第三象限區C，且具有與該第三輸入埠303連接之第四接點341及位於該第四螺旋導線34內並遠離該第三輸入埠303之第四端點342。
此處所述之第一螺旋導線31、第二螺旋導線32、第三螺旋導線33、及第四螺旋導線34之材質，皆可為金屬或其它的導電材質，同時，第一螺旋導線31、第二螺旋導線32、第三螺旋導線33、及第四螺旋導線34皆可於其螺旋結構之轉角處形成圓形化轉角，藉此避免電荷於導線中過度累積，進而有效地降低各個導線之電阻值和整體產品的品質因子(quality factor，Q)。
第五導線35，係以跨設於該第一螺旋導線31及第四螺旋導線34上，並連接該第一螺旋導線31之第一端點312及第四螺旋導線34之第四端點342。
第六導線36，係以跨設於該第二螺旋導線32及第三螺旋導線33上，並連接該第二螺旋導線32之第二端點322及第三螺旋導線33之第三端點332。當然，此處所述之第五導線35及第六導線36的材質亦可為金屬或其它的導電材質。
於本實施形態中，該第一螺旋導線31係可自該第一輸入埠301順時針延伸至第一端點312，俾螺旋設置於該基板30之第二象限區B，而該第二螺旋導線32係可自該第二輸入埠302逆時針延伸至第二端點322，俾螺旋設置於該基板30之第一象限區A，藉此，該第一螺旋導線31及該第二螺旋導線32即可分別設置於中心線Ly的兩側且彼此相互對稱。
其次，該第三螺旋導線33係可自該第三輸入埠303逆時針延伸至第三端點332，俾螺旋設置於該基板30之第四象限區D，而該第四螺旋導線34係可自該第三輸入埠303順時針延伸至第四端點342，俾螺旋設置於該基板30之第三象限區C，藉此，該第三螺旋導線33及該第四螺旋導線34即可分別設置於中心線Ly的兩側且彼此對稱。
而第三螺旋導線33之第三接點331與第四螺旋導線34之第四接點341，則可藉由第三輸入埠303彼此相互連接。
再者，所述之供第一螺旋導線31設置之第二象限區B，係可位於中心線Ly的左側及中心線Lx的上側，所述之供第二螺旋導線32設置之第一象限區A，係可位於中心線Ly的右側及中心線Lx的上側，所述之供第三螺旋導線33設置之第四象限區D，係可位於中心線Ly的右側及中心線Lx的下側，而所述之供第四螺旋導線34設置之第三象限區C，則可位於中心線Ly的左側及中心線Lx的下側。藉此，所述的第一象限區A、第二象限區B、第三象限區C及第四象限區D彼此互不重疊。進而，得以令第一螺旋導線31、第二螺旋導線32、第三螺旋導線33、及第四螺旋導線34也不會發生彼此重疊的情形，進一步避免相位差異等會影響到產品良率的干擾因素。
另外，為了更清楚地瞭解本發明所述之對稱式差動電感結構之功效增益，第3B圖對照於第1B圖及第2B圖後可知，第3B圖即為本發明所述的對稱式差動電感結構3包含品質因子(quality factor，Q)之特性曲線示意圖。而相較之下，在相同的訊號頻率(frequency，freq)下，本發明所述的對稱式差動電感結構3能有效提高差動電感的電感值及品質因子(quality factor，Q)，並增加差動電感的對稱性。
相較於習知技術，由於本發明係可將第一螺旋導線及第二螺旋導線設計成沿著基板的中心線互相對稱之形式，且可將第三螺旋導線及第四螺旋導線設計成沿著基板的中心線互相對稱之形式，而第一螺旋導線、第二螺旋導線、第三螺旋導線、及第四螺旋導線又可分別位於不同的象限區以避免彼此重疊，是以，本發明不但不需設置如同習知對稱式與中心抽頭式的差動電感具有的會佔據基板面積的中央導線，也可同時達成習知的中心抽頭式的差動電感結構無法達成的幾何學上的完全對稱形態，因此，本發明提供的差動電感結構遂能有效提昇廠商的利潤和整體產品的良率。
上述實施型態僅例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施型態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
1．．．對稱式的差動電感
10．．．中央導線
11．．．第一導線
110．．．第一輸入埠
111．．．接點
12．．．第二導線
120．．．第二輸入埠
121．．．接點
2．．．中心抽頭式的差動電感
20．．．中央導線
21．．．第一導線
210．．．第一輸入埠
211．．．接點
22．．．第二導線
220．．．第二輸入埠
221．．．．．．接點
23．．．第三導線部
24．．．第四導線部
3．．．對稱式差動電感結構
30．．．基板
301．．．第一輸入埠
302．．．第二輸入埠
303．．．第三輸入埠
31．．．第一螺旋導線
311．．．第一接點
312．．．第一端點
32．．．第二螺旋導線
321．．．第二接點
322．．．第二端點
33．．．第三螺旋導線
331．．．第三接點
332．．．第三端點
34．．．第四螺旋導線
341．．．第四接點
342．．．第四端點
35．．．第五導線
36．．．第六導線
A．．．第一象限區
B．．．第二象限區
C．．．第三象限區
D．．．第四象限區
Lx、Ly．．．中心線
第1A圖係為習知的對稱式的差動電感之結構示意圖；
第1B圖係為第1A圖繪示之對稱式差動電感之特性曲線示意圖；
第2A圖係為習知的中心抽頭式差動電感之結構示意圖；
第2B圖係為第2A圖繪示之中心抽頭式差動電感之特性曲線示意圖；
第3A圖係為本發明之對稱式差動電感結構之結構示意圖；以及
第3B圖係為第3A圖繪示之對稱式差動電感結構之特性曲線示意圖。
3．．．對稱式差動電感結構
30．．．基板
301．．．第一輸入埠
302．．．第二輸入埠
303．．．第三輸入埠
31．．．第一螺旋導線
311．．．第一接點
312．．．第一端點
32．．．第二螺旋導線
321．．．第二接點
322．．．第二端點
33．．．第三螺旋導線
331．．．第三接點
332．．．第三端點
34．．．第四螺旋導線
341．．．第四接點
342．．．第四端點
35．．．第五導線
36．．．第六導線
A．．．第一象限區
B．．．第二象限區
C．．．第三象限區
D．．．第四象限區
Lx、Ly．．．中心線

Claims (9)

  1. 一種對稱式差動電感結構，係形成於一基板上，該基板劃分有第一、第二、第三及第四象限區，且具有設於第二象限區之第一輸入埠、設於第一象限區之第二輸入埠及設於第一和第二象限區外之第三輸入埠，該對稱式差動電感結構包括：第一螺旋導線，係形成於該第二象限區，且具有與該第一輸入埠連接之第一接點及位於該第一螺旋導線內之第一端點；第二螺旋導線，係形成於該第一象限區，且具有與該第二輸入埠連接之第二接點及位於該第二螺旋導線內之第二端點；第三螺旋導線，係形成於該第四象限區，且具有與該第三輸入埠連接之第三接點及位於該第三螺旋導線內之第三端點；第四螺旋導線，係形成於該第三象限區，且具有與該第三輸入埠連接之第四接點及位於該第四螺旋導線內之第四端點；第五導線，係跨設於該第一螺旋導線及第四螺旋導線上，並連接該第一端點及第四端點；以及第六導線，係跨設於該第二螺旋導線及第三螺旋導線上，並連接該第二端點及第三端點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第一螺旋導線係自該第一輸入埠順時針延伸至第一端點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第二螺旋導線係自該第二輸入埠逆時針延伸至第二端點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第三螺旋導線係自該第三輸入埠逆時針延伸至第三端點。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第四螺旋導線係自該第三輸入埠順時針延伸至第四端點。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第三輸入埠係位於該第三象限區和第四象限區之交界。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第三螺旋導線之第三接點係與該第四螺旋導線之第四接點相連接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第一螺旋導線、第二螺旋導線、第三螺旋導線、第四螺旋導線、第五導線、及第六導線之材質皆為金屬。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之對稱式差動電感結構，其中，該第一螺旋導線、第二螺旋導線、第三螺旋導線、及第四螺旋導線係具有圓形化轉角。
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