TWI622066B - 用於降低電磁互相干擾之電感器 - Google Patents

Abstract

一種用於降低電磁互相干擾之電感器，包含多個線段。多個線段被佈局以形成三個第一迴路以及三個第二迴路。第一迴路之每一者具有六角形結構。第一迴路與第二迴路交錯設置以形成封閉迴路，且第一迴路之磁場與第二迴路之磁場強度相等且方向相反。

Description

用於降低電磁互相干擾之電感器

本揭露實施例是有關於一種電感器，且特別是有關於一種用於降低電磁互相干擾之電感器。

常被使用於印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)或積體電路(Integrated Circuit，IC)的電感器由於與鄰近的電路(特別是電感元件)存在電訊耦合效應的問題，因此如何設計出一種低電訊耦合的電感器是高頻電路設計領域人員長久以來的研究課題。

傳統的平面型電感由於只能產生單一方向的磁矩向量，導致有較多的磁通量溢漏到空間中，因此無法避免其對鄰近的電路造成電訊干擾。美國專利公告號US 8183971 B2提出一種八字型電感器，美國專利公告號US 8576039 B2提出一種四葉草型電感器，這兩種電感器利用經過設計之佈局方法，從而產生相反方向的磁矩向量，使其對鄰近的電路產生的磁通量幾乎得以抵銷，所以相較於傳統的平面型電感，其對鄰近電路造成的電訊干擾較小。然而八字型電感器或四葉草型電感器與鄰近的線圈之間的耦合磁 通量與兩者相對的擺放位置有較強的關聯性，意即為了降低在某個特定方向的磁力線耦合效應，將導致無法完成較緊緻的電路佈局。

美國專利公開號US 20110006872 A1提出一種磁場遮蔽佈局電感，在欲抵銷磁場干擾的電感元件內，創造另一個交互耦合但磁矩方向相反的回授線圈。然而，磁場遮蔽佈局電感受限於佈線的長度往往僅能針對單一鄰近電感做抗干擾的補償，且因為交互耦合的回授線圈其本身具有感應係數小於1的特性，故無法完全抵消雜訊干擾。

本揭露之目的在於提出一種降低電磁互相干擾之電感器，具有較佳的抗耦合效應，可提升電路佈局的緊緻度。

根據本揭露之上述目的，提出一種用於降低電磁互相干擾之電感器，包含多個線段。多個線段被佈局以形成三個第一迴路以及三個第二迴路。第一迴路之每一者具有六角形結構。第一迴路與第二迴路交錯設置以形成封閉迴路，且第一迴路之磁場與第二迴路之磁場強度相等且方向相反。

在一些實施例中，上述第一迴路具有相同的形狀，且第二迴路具有相同的形狀。

在一些實施例中，上述第一迴路之每一者具有正六角形結構。

在一些實施例中，上述第二迴路之每一者為非封閉迴路，且非封閉迴路之二開口端點經連接後形成六角形。

在一些實施例中，上述六角形為正六角形。

在一些實施例中，上述線段之每一者具有第一端點與第二端點。

在一些實施例中，上述線段之一者的第一端點電性連接至相鄰於該者順時針側的線段之另一者的第二端點。

在一些實施例中，上述線段之其中一者更電性連接第一饋入線，上述線段之其中另一者更電性連接第二饋入線。

在一些實施例中，上述第一饋入線與第二饋入線用以使交流訊號饋入電感器。

在一些實施例中，上述線段係位於相同平面。

為讓本揭露的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、200、H‧‧‧電感器

101~107‧‧‧線段

108‧‧‧第一饋入線

109‧‧‧第二饋入線

110、130、150‧‧‧第一迴路

110a~160a‧‧‧第一端點

110b~160b‧‧‧第二端點

120、140、160‧‧‧第二迴路

axis1、axis2、axis3‧‧‧對稱軸

C‧‧‧傳統螺旋狀線圈

L、R‧‧‧鄰近電感

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸都可任意地增加或減少。

[圖1]係繪示根據本揭露的實施例之電感器的佈局圖。

[圖2]係繪示根據本揭露的另一實施例之電感器的佈局圖。

[圖3]係繪示根據本揭露的實施例之電感器的對稱軸示意圖。

[圖4]係繪示本揭露的實施例之電感器與傳統螺旋狀線圈的測試鍵之實作量測比較結果。

本揭露提供了許多不同的實施例或例子，用以實作此揭露的不同特徵。為了簡化本揭露，一些元件與佈局的具體例子會在以下說明。當然，這些僅僅是例子而不是用以限制本揭露。例如，若在後續說明中提到了第一特徵形成在第二特徵上面，這可包括第一特徵與第二特徵是直接接觸的實施例；這也可以包括第一特徵與第二特徵之間還形成其他特徵的實施例，這使得第一特徵與第二特徵沒有直接接觸。此外，本揭露可能會在各種例子中重複圖示符號及/或文字。此重複是為了簡明與清晰的目的，但本身並不決定所討論的各種實施例及/或設置之間的關係。

再者，在空間上相對的用語，例如底下、下面、較低、上面、較高等，是用來容易地解釋在圖示中一個元件或特徵與另一個元件或特徵之間的關係。這些空間上相對的用語除了涵蓋在圖示中所繪的方向，也涵蓋了裝置在使用或操作上不同的方向。這些裝置也可被旋轉(例如旋轉90度或旋轉至其他方向)，而在此所使用的空間上相對的描述同樣 也可以有相對應的解釋。

圖1係繪示根據本揭露的實施例之電感器100的佈局圖。電感器100包含多個線段101~107，多個線段101~107被佈局以形成第一迴路110、130、150以及第二迴路120、140、160。第一迴路110、130、150與第二迴路120、140、160係交錯設置，第一迴路110、130、150之磁場與第二迴路120、140、160之磁場強度相等且方向相反。

如圖1所示，第一迴路110、130、150具有相同形狀，第二迴路120、140、160具有相同形狀。在本實施例中，第一迴路110、130、150具有正六角形結構。在本實施例中，形成第二迴路120、140、160之線段102、104、106的兩開口端點若經連接後會形成正六角形。如圖1所示，在本實施例中，第一迴路110、130、150與第二迴路120、140、160呈蜂巢狀(honeycomb)排列。

值得一提的是，本揭露的佈局方式亦允許於各方向上有不同層度的壓縮或延展，圖2係繪示根據本揭露的另一實施例之電感器200的佈局圖。圖2與圖1的差別在於，圖2係圖1在垂直方向上經一定程度的壓縮所形成的佈局圖，具體而言，在前一段落所述之正六角形結構與正六角形，對比於圖2中所示者為六角形結構與六角形。

如圖1所示，形成第一迴路110之線段101、107具有第一端點110a與第二端點110b，形成第一迴路130之線段103具有第一端點130a與第二端點130b，形成第一迴 路150之線段105具有第一端點150a與第二端點150b，形成第二迴路120之線段102具有第一端點120a與第二端點120b，形成第二迴路140之線段104具有第一端點140a與第二端點140b，形成第二迴路160之線段106具有第一端點160a與第二端點160b。

如圖1所示，線段101的第一端點110a電性連接至相鄰之順時針側的線段102的第二端點120b。線段102的第一端點120a電性連接至相鄰之順時針側的線段103的第二端點130b。依此類推，在此不贅述。應注意的是，於本段落所述之“第一端點與第二端點之電性連接”，於電路實作上的連接方式是採用跨線(intercross/bridge)、跳線(jump)或下層穿越(under pass)方式來連接。

如圖1所示，線段101、107分別電性連接第一饋入線108與第二饋入線109，第一饋入線108與第二饋入線109用以成為電感器100的訊號饋入點，從而使得交流電訊號得以饋入電感器100。

圖3係繪示根據本揭露的實施例之電感器100的對稱軸示意圖。由圖3可知，電感器100具有三個幾何對稱軸axis1、axis2、axis3，且均勻地分佈於一個近似的圓周上，因此相較於習知技術，本揭露之電感器將本身的磁力線限縮在更接近圓形輪廓的佈局中，因此較不須為了降低電感器與鄰近電路或元件在某個特定方向的磁力線耦合效應，而導致無法完成較緊緻的電路佈局。除此之外，本揭露的電感器因為其佈局的方式，所以在相同佈局面積下，磁力 線耦合距離較短，意即有較佳的抗耦合效果。另外，在相同佈局面積下，等效的金屬走線長度及創造的自感量也比習知技術更高，換言之，本揭露之電感器在相同的感值佈局下，電感器本身所佔的面積較小，所以可增加電路中元件佈局的緊緻度。

圖4係繪示本揭露的實施例之電感器H與傳統螺旋狀線圈C之測試鍵的實作量測比較結果。圖4左上側呈現者為本揭露的實施例之電感器H、傳統螺旋狀線圈C、鄰近電感L與鄰近電感R之排列方式，其中本揭露的實施例之電感器H與傳統螺旋狀線圈C之感值相同。圖4左下側呈現者為測試條件。圖4右側之四格小圖由左上、右上、左下、右下分別呈現傳統螺旋狀線圈C對鄰近電感R的隔離度、傳統螺旋狀線圈C對鄰近電感L的隔離度、本揭露的實施例之電感器H對鄰近電感L的隔離度、本揭露的實施例之電感器H對鄰近電感R的隔離度。由圖4可知，本揭露的實施例之電感器H對照於相同感值之傳統螺旋狀線圈C在側邊距為10微米(μm)處有10分貝(dB)以上之發射雜訊功率的改善。由圖4之結果可知，本揭露之電感器可有效降低電磁互相干擾。

綜合上述，本揭露提出一種降低電磁互相干擾之電感器，利用特殊的佈局方式來改善與鄰近電路的耦合效應。本揭露之電感器存在磁通耦合量為零的空間分佈範圍更高，換言之，本揭露之電感器對鄰近線圈的磁場耦合方向性的差異較少，因此較不需要考量鄰近線圈的擺放位置，且又 本揭露之電感器在相同的感值佈局下，電感器本身所佔的面積較小，因此得以實現更緊緻的電路佈局方式。

以上概述了數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可以更了解本揭露的態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地把本揭露當作基礎來設計或修改其他的製程與結構，藉此實現和在此所介紹的這些實施例相同的目標及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應可明白，這些等效的建構並未脫離本揭露的精神與範圍，並且他們可以在不脫離本揭露精神與範圍的前提下做各種的改變、替換與變動。

Claims (10)

1. 一種用於降低電磁互相干擾之電感器，該電感器包含複數個線段，該些線段被佈局以形成：三個第一迴路，其中每一該些第一迴路具有六角形結構；以及三個第二迴路，其中該些第一迴路與該些第二迴路交錯設置以形成一封閉迴路，且該些第一迴路之磁場與該些第二迴路之磁場強度相等且方向相反，其中該些第一迴路與該些第二迴路呈蜂巢狀(honeycomb)排列。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電感器，其中該些第一迴路具有相同的形狀，且該些第二迴路具有相同的形狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電感器，其中每一該些第一迴路具有正六角形結構。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電感器，其中每一該些第二迴路為一非封閉迴路，且該非封閉迴路之二開口端點經連接後形成一六角形。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電感器，其中該六角形為正六角形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電感器，其中該些線段之每一者具有一第一端點與一第二端點。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電感器，其中該些線段之一者的該第一端點電性連接至相鄰於該者順時針側的該些線段之另一者的該第二端點。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電感器，其中該些線段之其中一者更電性連接一第一饋入線，其中該些線段之其中另一者更電性連接一第二饋入線。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電感器，其中該第一饋入線與該第二饋入線用以使交流訊號饋入該電感器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電感器，其中該些線段係位於相同平面。