TWI666663B - 微製造線圈結構、隔離器及於基板上製造線圈結構之方法 - Google Patents

微製造線圈結構、隔離器及於基板上製造線圈結構之方法 Download PDF

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Abstract

於此揭露微製造線圈。於某些情況中，該微製造線圈包括交錯式線圈。於某些情況中，複數對交錯式線圈係彼此相互堆疊，且由一絕緣材料所分離。於某些情況中，該等交錯式線圈係為S形。該等交錯式線圈可用於一電流隔離器中。

Description

微製造線圈結構、隔離器及於基板上製造線圈結構之方法 【相關申請案之交互參照】
本發明依據35 U.S.C.§119(e)主張於2017年2月13日所提出美國第62/458,505號專利臨時申請案之利益，代理人案號為G0766.70161US00之「具低遠場輻射與高抗擾性之耦合線圈」，並透過引用方式將其全文併入本文中。
本發明係有關微製造線圈。
某些類型之電路係採用線圈或繞組(windings)。例如，具感應器或變壓器之電路係可使用繞組。範例係包括電流隔離器(isolators)。微製造電路有時係使用微製造線圈。
於此揭露微製造線圈。於某些情況中，該微製造線圈包括交錯式線圈(interleaved coils)。於某些情況中，複數對交錯式線圈係彼此相互堆疊，且由一絕緣材料分離。於某些情況中，該等交錯式線圈係為S形。該等交錯式線圈可用於一電流隔離器(galvanic isolator)中。
根據本發明之一觀點，係提供一微製造線圈結構。該微製造線圈結構可包含一基板、位於該基板上之一第一對交錯式線圈、位於該基板上之一第二對交錯式線圈，該第二對交錯式線圈係可電磁耦合至該第一對交錯式線圈，以及一絕緣層，其將該第一對交錯式線圈與該第二對交錯式線圈分離。
根據本發明另一觀點，係提供一隔離器。該隔離器包含一微製造變壓器，其具有一初級線圈與一次級線圈、一發射器，其中該發射器係設置以驅動該初級線圈，以及一接受器，其中該接收器係設置以接收來自該次級線圈之訊號。該初級線圈可為位於一基板上之一第一對交錯式線圈。該次級線圈可為該基板上之一第二對交錯式線圈。一絕緣層係將該第二對交錯式線圈與該第一對交錯式線圈分離。該第二對交錯式線圈可電磁耦合至該第一對交錯式線圈。
根據本發明之另一觀點，係提供一種於基板上製造線圈結構之方法。該方法包含製造一第一對交錯式線圈、於該第一對交錯式線圈上形成一絕緣層，以及於該絕緣層上製造一第二對交錯式線圈。
100‧‧‧堆疊交錯式線圈
101‧‧‧交錯式線圈
102‧‧‧第一線圈
103‧‧‧交錯式線圈
104‧‧‧第二線圈
106‧‧‧第三線圈
108‧‧‧第四線圈
110‧‧‧絕緣層
110A‧‧‧第一層體
110B‧‧‧第二層體
112‧‧‧金屬化層
114‧‧‧基板
115‧‧‧表面
116‧‧‧通孔
118‧‧‧絕緣層
118M‧‧‧金屬化層
120‧‧‧絕緣層
120M‧‧‧金屬化層
122‧‧‧中央抽頭
124‧‧‧中央抽頭
150‧‧‧方法
152‧‧‧階段
154‧‧‧階段
156‧‧‧階段
201‧‧‧微製造交錯式線圈
202‧‧‧第一S形線圈
202A‧‧‧順時針方向線圈部分
202B‧‧‧逆時針方向線圈部分
204‧‧‧第二S形線圈
204A‧‧‧順時針方向線圈部分
204B‧‧‧逆時針方向線圈部分
205‧‧‧SS形線圈
206‧‧‧第一S形線圈
206A‧‧‧順時針方向線圈部分
206B‧‧‧逆時針方向線圈部分
208‧‧‧第二S形線圈
208A‧‧‧順時針方向線圈部分
208B‧‧‧逆時針方向線圈部分
209‧‧‧SS形線圈
211‧‧‧SS形線圈
212‧‧‧線路
212M‧‧‧金屬化層
213‧‧‧SS形線圈
215‧‧‧SS形線圈
216‧‧‧通孔
218‧‧‧第一S形線圈
220‧‧‧第二S形線圈
220M‧‧‧金屬化層
230‧‧‧焊墊
250‧‧‧電路
252a‧‧‧N型金屬氧化半導體電晶體
252b‧‧‧N型金屬氧化半導體電晶體
260‧‧‧替代電路
262a‧‧‧P型金屬氧化半導體電晶體
262b‧‧‧P型金屬氧化半導體電晶體
300‧‧‧SS形線圈
301‧‧‧頂部SS形線圈
302‧‧‧第一S形線圈
302A‧‧‧順時針方向線圈部分
302B‧‧‧逆時針方向線圈部分
303‧‧‧底部SS形線圈
304‧‧‧第二S形線圈
304A‧‧‧順時針方向線圈部分
304B‧‧‧逆時針方向線圈部分
306‧‧‧第三S形線圈
306A‧‧‧順時針方向線圈部分
306B‧‧‧逆時針方向線圈部分
308‧‧‧第四S形線圈
308A‧‧‧順時針方向線圈部分
308B‧‧‧逆時針方向線圈部分
310‧‧‧絕緣層
312‧‧‧第三金屬化層
314‧‧‧半導體基板/基板
316‧‧‧通孔
318‧‧‧絕緣層
318M‧‧‧第一單金屬化層/金屬化層
320‧‧‧絕緣層
320M‧‧‧第二金屬化層/金屬化層
400‧‧‧方法
402‧‧‧階段
404‧‧‧階段
406‧‧‧階段
500‧‧‧隔離器
502‧‧‧基板
504‧‧‧發射器
506A‧‧‧第一對交錯式線圈
506B‧‧‧第二對交錯式線圈
508‧‧‧基板
510‧‧‧接收器
512A‧‧‧導線
512B‧‧‧導線
514A‧‧‧焊墊
514B‧‧‧焊墊
600‧‧‧車輛
搭配以下圖式對本發明之各種觀點與實施例進行描述。其應當理解該等圖式未必以實際比例繪製。多個圖式中之物件係以其等出現於所有圖式中之相同參考符號所表示。
圖1A係根據本發明某些非限制性實施例描繪微製造堆疊交錯式線圈之一示意圖。
圖1B係根據本發明某些非限制性實施例沿線段1B-1B描繪圖1A之微製造堆疊交錯式線圈之一橫截面視圖。
圖1C為根據本發明某些非限制性實施例圖1A之一對微製造堆疊交錯式線圈之一俯視圖。
圖1D為圖1A之微製造堆疊交錯式線圈之一等效電路。
圖1E為根據本發明某些非限制性實施例描繪圖1A與圖1B之微製造堆疊交錯式線圈之操作範例流程圖。
圖2A為根據本發明某些非限制性實施例描繪一對微製造交錯式S形線圈之示意圖。
圖2B為圖2A之交錯式線圈之一等效電路。
圖2C為根據本發明某些非限制性實施例描繪一對微製造交錯式S形線圈之一替代性布局之示意圖。
圖2D為圖2C之交錯式線圈之一等效電路。
圖2E為根據本發明某些非限制性實施例具一焊墊配置之圖2A交錯式S形線圈之布局視圖。
圖2F為根據本發明某些非限制性實施例具一焊墊配置之圖2C交錯式S形線圈之布局視圖。
圖2G為根據本發明某些非限制性實施例具一焊墊配置之交錯式S形線圈之一替代性布局之布局視圖。
圖2H係根據本發明某些非限制性實施例描繪由N型電晶體所驅動之圖2A交錯式S形線圈之一示意圖。
圖2I係根據本發明某些非限制性實施例描繪由P型電晶體所驅動之圖2A交錯式S形線圈之一示意圖。
圖3A係根據本發明某些非限制性實施例描繪微製造堆疊交錯式S形線圈之一示意圖。
圖3B為圖3A微製造堆疊交錯式S形線圈之一等效電路。
圖4係根據本發明某些非限制性實施例描繪製造於此所述之堆疊交錯式線圈之一方法流程圖。
圖5為根據本發明某些非限制性實施例使用於此所述之微製造堆疊交錯式線圈之一電路。
圖6係根據本發明某些非限制性實施例描繪包含圖5之電路之一系統。
本發明之數觀點係提供可用於電流隔離器電路以及其他裝置之微製造線圈。該等微製造線圈包括交錯式線圈。於某些情況中，複數對交錯式線圈係彼此相互堆疊，且由一絕緣材料所分離。於某些情況中，該交錯式線圈為S形。結合於此所述之微製造線圈之電路可展現經改善之抗擾性與功耗，且可經製造小於結合替代性線圈結構之電路。
於某些實施例中，係提供複數對堆疊之微製造交錯式線圈。一對交錯式線圈可由將兩線圈交錯所形成。該兩線圈可由一微製造結構之一常見金 屬層所形成。於某些實施例中，兩對交錯式線圈可彼此鄰近設置，並由一絕緣層所分離以提供電性隔離(galvanic isolation)。例如，一第一對交錯式線圈可透過一基板上之一絕緣層與一微製造結構之一第二對交錯式線圈垂直分離。一對交錯式線圈可於一第一電壓域中作業，而另一對交錯式線圈可於一第二電壓域中作業。可於該複數對交錯式線圈之間傳送資料與/或功率訊號並同時保持電性隔離。該等堆疊之複數對交錯式線圈可提供有益之操作特性，包括降低對近場干擾之易感性(susceptibility)。
於某些實施例中，一對交錯式線圈可由將兩「S形」線圈交錯所形成。一S形線圈係為繞組或線路呈一S形構造之線圈，其中該線圈之一部分係沿一方向(例如為順時針方向)捲繞，且一同線圈之一部分係沿相反方向(例如為逆時針方向)捲繞。兩平面S形線圈可由一微製造結構之一共同金屬層所形成。該兩S形線圈可提供四個端點(例如，作為接觸點之焊墊)。此交錯式結構可稱為一「SS形」線圈。該SS形構造可驅使由以一方向捲繞之該線圈之一部分所感應之磁通量(flux)返回至以相反方向捲繞之該線圈之一部分，以包含可能自該線圈表面逸出之磁通量。可選地，該SS形線圈可經連接以提供一中央抽頭(center tap)，且該中央抽頭可連接至一電源軌(supply rail)，以供給或汲取由一共模電壓電位所引起之位移電流(displacement current)。該「SS形」線圈可提供有益操作特性，包括減少直接遠場輻射，更具體而言，係減少對外場(external field)之易感性，包括近場與遠場干擾。
於某些實施例中，係提供堆疊之SS形線圈。兩SS線圈可由一絕緣層分離以提供電性隔離。例如，一第一SS形線圈可透過一絕緣層與一第二SS形 線圈垂直分離。該等堆疊之SS形線圈可提供有益之操作特性，包括降低對近場與遠場電磁干擾之易感性。再者，透過適當附加耦合可降低達成震盪之功率要求。例如，堆疊之SS形線圈或單一SS形線圈可應用至壓控震盪器(Voltage Control Oscillators，VCO)以達到較低輻射放射性與較低之電磁干擾(electromagnetic interferences，EMI)易感性。於另一範例中，此配置亦可透過於驅動器裝置之間提供一附加能量路徑，以提升自激驅動電路之性能。結合於此所述之微製造線圈之電路於實施上，比起結合替代性方法之電路，例如增加傳統線圈之匝數或利用平行連結使用相位調變，可消耗更少功率且所需晶片面積更小。
於某些實施例中，微製造線圈可形成於、部分形成於一半導體基板中，或形成於其上。例如，該線路可由一導電層經圖案化所形成，且於至少某些實施例中係為平面。可使用標準積體電路製造處理方法。
以下將進一步描述上述之觀點與實施例，以及附加觀點與實施例。該些觀點與/或實施例可單獨、整體或兩者以上之任意組合使用，因本發明並未對此方面有所限制。
如上所述，本發明之一觀點提供複數對堆疊之微製造交錯式線圈。圖1A係描繪一範例。意即，圖1A係根據本發明某些非限制性實施例描繪堆疊之微製造交錯式線圈100之一示意圖。該等堆疊之交錯式線圈100包括一第一(例如，於頂部)對交錯式線圈101，與位於一基板114上之一第二(例如，於底部)對交錯式線圈103。該兩對交錯式線圈101與103可由一絕緣層110所分離(顯示於圖1B中)。該頂部對之交錯式線圈101包括一第一線圈102，其係沿由端子A朝端子A*之一方向捲繞，與一第二線圈104，其係沿由端子B朝端子B*以 與線圈102之相同方向捲繞。該頂部對之交錯式線圈之端子透過焊墊係為可接通的。該底部對之交錯式線圈103包括一第三線圈106，其係由端子C朝端子C*之一方向捲繞，與一第四線圈108，其係沿由端子D朝端子D*以與線圈106之相同方向捲繞。該底部對之交錯式線圈之端子可經由通孔116與該基板114中之一金屬化層112互連。由該金屬化層112所形成之線路可將該下方對之交錯式線圈之端子連接至焊墊。
於某些實施例中，該頂部對交錯式線圈101可包括一中央抽頭122。端子A*可經由該中央抽頭122電連接至端子B，藉以於該線圈102與104之間建立一互感(mutual inductance)。該中央抽頭122可由端子A*與B之焊線墊所形成。相似地，該底部對之交錯式線圈103可包括一中央抽頭124。端子C*可經由該中央抽頭124電連接至端子D。該中央抽頭124可由該金屬化層112之線路或端子C*與D之焊線墊所形成。因替代性實施例係缺少該中央抽頭，因此該中央抽頭之使用係為可選擇的。
圖1B沿圖1A之線段1B-1B描繪該堆疊交錯式線圈100之一橫截面視圖。該頂部對交錯式線圈可由一絕緣層118中之一金屬化層118M所形成。該底部對交錯式線圈可由一絕緣層120中之一金屬化層120M所形成。該等金屬化層118M與120M可與該基板114之表面115實質上平行。該金屬化層120M可經由通孔116與該金屬化層112互連。該等金屬化層118M、120M與112可由鋁、銅、金、鎢、或其他任何適當導電材料、或以任何適當組合之任何數量之導電材料所組成。於某些實施例中，該等金屬化層118M、120M與112可由相同導電材料或不同導電材料所組成。於某些實施例中，該金屬化層112可為一銅層體。該金屬化 層112之線路，例如該中央抽頭124可由鑲嵌製程(damascene process)所製造。於某些實施例中，該等金屬化層118M與120M可為鋁層體。於某些實施例中，該等金屬化層118M可為金，該金屬化層120M可為鋁。該第一對交錯式線圈101可透過對該鋁層118M蝕刻所製造，以形成具寬度為 w 之繞組。該第二對交錯式線圈103可透過以相同寬度w或以具可由製程規則、材料與設計要求所規定之一不同節距(pitch)之一不同寬度w'對該鋁層120M進行蝕刻所製造。該寬度w可位於1至20微米(μm)之範圍內，例如介於4至8微米之間，包括於此範圍內之任何數值。仍有其他可能之替代數值。該兩絕緣層118與120可由該絕緣層110所分離。該絕緣層110可包括任何適當結構與材質以於該等複數對堆疊之交錯式線圈之間提供電隔離(electrical isolation)。於某些實施例中，該絕緣層可具有多層結構。例如，於所描繪非限制性範例中，該絕緣層110包括一第一層體110A及位於該第一層體110A頂部上之一第二層體110B。該第一層體110A可由氮化矽(SiN)所組成。該第二層體110B可由聚醯亞胺(polyimide)所組成。該絕緣層110之厚度可介於0.25至100微米之範圍內，包括於此範圍內之任何數值，例如介於15至30微米之間。於使用不同材料之實施例中，一層體可為0.5至2微米之氮化矽，而其他絕緣層可為多次沉積之15至30微米之聚醯亞胺以完成該第二層體。
圖1C係根據本發明某些非限制性實施例描繪該第一對交錯式線圈101之俯視圖。雖未見於圖式中，該線圈102可沿實質上垂直該基板114之表面115之一方向與該第二對交錯式線圈103之線圈106實質上對準。同樣地，該線圈104可沿相同方向與該線圈108實質上對準。因此，本發明之觀點提供由一絕緣層所分離之垂直對準複數對堆疊交錯式線圈。於該所描繪之範例中，各該線圈 102與104為2匝。然而，本發明未於此方面有所限制。各該線圈102與104可具有任何匝數，例如2、3、3.5、4或更多。再者，該線圈102與104具有不同匝數，例如該線圈102為2匝，而該線圈104為2.5匝。仍有其他可能之配置。
於圖1A中所示之範例中，該第二對交錯式線圈103之線圈106與108具有與該第一對交錯式線圈101之線圈102與104相同之匝數。然而，本發明未於此方面有所限制。該第二對交錯式線圈之匝數可與該第一對交錯式線圈之匝數相異。該第一對交錯式線圈之砸數對該第二對交錯式線圈之匝數之比率可根據相關應用目標進行設計。
圖1D為該堆疊交錯式線圈100之一等效電路。端子A、B、C與D係以圓點標示，指示電流係由端子A流向端子A*、由端子B流向端子B*、由端子C流向端子C*，以及由端子D流向端子D*。因此，可於各對交錯式線圈中，以及頂對與底對之間建立互感。
圖1E係根據本發明某些非限制性實施例描繪該堆疊交錯式線圈100之操作範例之流程圖。操作該堆疊交錯式線圈100之方法150可包括，於階段152中對該對交錯式線圈101由端子A至端子A*，及由端子B至端子B*施加一訊號。所施加之訊號可為任何適當頻率與振幅之一時變(例如，交流電(AC))訊號。於某些情況中，該訊號可為攜帶資訊之一資料訊號。對該對交錯式線圈101施加該訊號之結果，係可於該方法150之階段154中產生一變動磁場B。相對應之磁通量可通過該第二對交錯式線圈103。因此，於階段156中可於該對交錯式線圈103中由端子C至端子C，以及由端子D至端子D*之間感應一訊號。然而，該方法150係表示該堆疊交錯式線圈100之一非限制性操作方法。
本發明之另一觀點提供呈一S形構造之複數對堆疊之微製造交錯式線圈，其亦可稱為堆疊之SS形線圈。圖2A根據本發明某些限制性實施例示意性描繪一對微製造交錯式線圈201。該對交錯式線圈201可包括一第一S形線圈202，其係與一第二S形線圈204交錯。起始於端子A處之該第一S形線圈202可包括終止於端子A*處之一順時針方向線圈部分202A與一逆時針方向線圈部分202B。起始於端子B處之該第二S形線圈204可包括終止於端子B*處之一順時針方向線圈部分204A與一逆時針方向線圈部分204B。由於可依據匝數實施各種替代方案，因此S形線圈兩側之匝數可能為相異。於所描繪之範例中，202A與204B為2匝，202B與204B為1.5匝。然而，該些係為非限制性範例。
於圖2A中所描繪之SS形線圈之形狀係為非限制性的。於圖式中，該S形線圈202與204係為螺旋狀。可選擇地，該S形線圈可為矩形。仍有其他可能之形狀，並同時為一S形線圈。
圖2B為圖2A之交錯式SS形線圈之一等效電路。端子A與端子B係以圓點標示，指示電流係由端子A流向端子A*，及由端子B流向端子B*。因此，可於該線圈部分202A與204A之間與該線圈部分202B與204B之間建立互感。
圖2C係根據本發明某些非限制性實施例示意性描繪包括一對交錯式S形線圈205之一SS形線圈之一替代性布局。圖2D為該SS形線圈205之一等效電路。該SS形線圈205可包括與一第二S形線圈208交錯之一第一S形線圈206。起始於端子A處之該第一S形線圈206可包括一順時針方向線圈部分206A以及終止於端子A*處之一逆時針方向線圈部分206B。起始於端子B處之該第二S形線圈208可包括一順時針方向線圈部分208A以及終止於端子B*處之一逆時針方向線 圈部分208B。該SS形線圈205與圖2A之SS形線圈201間之差異在於，該SS形線圈205其各側具有相等之匝數，而如上結合圖2A所述，該SS形線圈201具非同等之匝數。於圖2C之非限制性範例中，該等線圈部分206A、206B、208A與208B各為1.75匝。
於此所述之SS形線圈類型可以任何適當方式物理性實施。如前所述，於此所述之線圈可經過微製造，且可形成於一適當基板上，例如一半導體基板。圖2E為根據本發明某些非限制性實施例之具一適當焊墊配置並與圖2A之SS形線圈201一致之一SS形線圈211之布局視圖。該SS形線圈211可包括該SS形線圈201，其端子可經由通孔216與線路212及焊墊230互連。該等交錯式S形線圈202與204可由一金屬化層220M，亦可由該焊墊230所形成。該線路212可由位於與該金屬化層220M相異之平面上，但與該金屬化層220M之平面實質上平行之一金屬化層212M所形成。該等金屬化層212M與220M可由一絕緣層所分離，使該等線圈202與204之端子於不發生短路情況下連接至各焊墊。該金屬化層220M可為如前所述關於該金屬化層120M之類型。該金屬化層212M可為如前所述關於該金屬化層112之類型。該等端子A、A*、B與B*之焊墊可於該SS形線圈201一側上校準排列為一線。
圖2F為根據本發明某些非限制性實施例之具一適當焊墊配置並與圖2C之SS形線圈205一致之一SS形線圈213布局視圖。圖2F之結構與圖2E之結構間之差異係與前述圖2C之SS形線圈205與圖2A之SS形線圈201間之差異為實質上相同。
圖2G為根據本發明某些非限制性實施例之具一適當焊墊配置之一SS形線圈215之一進一步替代方案布局視圖。該SS形線圈215可包括SS線圈209，其端子可經由通孔216連接至該線路212及該焊墊230互連。該SS形線圈209可包括與一第二S形線圈220交錯之一第一S形線圈218。起始於端子A處之該第一S形線圈218可包括一順時針方向線圈部分以及終止於端子A*處之一逆時針方向線圈部分。起始於端子B處之該第二S形線圈220可包括一順時針方向線圈部分以及終止於端子B*處之一逆時針方向線圈部分。該等端子A與B之焊墊可與該SS形線圈209之一第一側上之一第一線段對準。該等端子A*與B*之焊墊可與該SS形線圈209相反於該第一側之一第二側上之一第二線段對準。
圖2H示意性描繪可實施該SS形線圈201之一電路250之範例。意即，圖2H係根據本發明某些非限制性實施例描繪一電路250，於其中該SS形線圈201係由交叉耦合之N型金屬氧化半導體(NMOS)電晶體252a與252b所驅動。該電路亦可包括一電流源 I1 。一電源電壓Vdd係施加於連接A*與B之節點處。
圖2I示意性描繪用於驅動該SS形線圈201之一替代電路260。於此非限制性範例中，根據本發明某些非限制性實施例，該SS形線圈201係由交叉耦合之P型金屬氧化半導體(PMOS)電晶體262a與262b所驅動。可於端子A*與端子B之間形成一中央抽頭，使該線圈202與該線圈204係為串聯連接。如圖所示，位於A*與B之間之節點可為接地(electrically grounded)。
根據本發明某些觀點，兩SS形線圈係彼此相互堆疊，並由一絕緣結構所分離。圖3A描繪堆疊之SS形線圈300之形式之一範例。該堆疊之SS形線圈300可包括一頂部SS形線圈301與一底部SS形線圈303，其係由一絕緣層310(見 圖3B)所分離以提供電性隔離。為簡要表示，該絕緣層310並未顯示於圖3A中，但其可為前述關於該絕緣層110之類型。該頂部SS形線圈301可包括與一第二S形線圈交錯之一第一S形線圈302。起始於端子A處之該第一S形線圈302可包括一順時針方向線圈部分302A以及終止於端子A*處之一逆時針方向線圈部分302B。起始於端子B處之該第二S形線圈304可包括一順時針方向線圈部分304A以及終止於端子B*處之一逆時針方向線圈部分304B。該底部SS形線圈303可包括與一第四S形線圈308交錯之一第三S形線圈306。起始於端子C處之第三S形線圈306可包括一順時針方向線圈部分306A以及終止於端子C*處之一逆時針方向線圈部分306B。起始於端子D處之第四S形線圈308可包括一順時針方向線圈部分308A以及終止於端子D*處之一逆時針方向線圈部分308B。雖仍可能有替代方案，於某些實施例中，該底部SS形線圈303可與該頂部SS形線圈301實質上相同。該頂部SS形線圈之匝數對該底部SS形線圈之匝數之比率可根據相關應用目標進行設計。例如，該比率可位於0.01至10之範圍內，例如介於0.5與5之間，或介於0.8與2之間。
該堆疊之SS形線圈300可形成於、部分形成於一半導體基板314中，或形成於其上。該頂部SS形線圈301可利用一標準整合製程之一絕緣層318中之一第一單金屬化層318M所形成。該底部SS形線圈303可利用一標準整合製程之一絕緣層320中之一第二金屬化層320M所形成。該等金屬化層318M與320M可與該基板314之一表面實質上平行。該等絕緣層318與320可由該絕緣層310所分離，例如為前述有關該絕緣層110之類型。該金屬化層120M可經由通孔316與一第三金屬化層312互連。
圖3B係為根據本發明一非限制性實施例之該堆疊SS形線圈300之一等效電路。該等端子A、B、C與D係以圓點標示，指示電流係由端子A流向端子A*、由端子B流向端子B*、由端子C流向端子C*，以及由端子D流向端子D*。因此，可於各SS形線圈之相同側上之線圈部分之間，以及頂部與底部SS形線圈之間建立互感。
圖4係根據本發明某些非限制性實施例描繪一種製造於此所述之微製造堆疊交錯式線圈之方法。該方法400始於階段402，於其中係製造一第一對交錯式線圈。該交錯式線圈可為於此所述之任何類型，包括於至少某些實施例中之交錯式S形線圈。於某些實施例中，該第一對交錯式線圈可經製造於一半導體基板上之一介電層中。
於階段404中，一絕緣層係形成於該第一對交錯式線圈上。例如，可形成該絕緣層110或310。如前所述，於某些實施例中該絕緣層可具多層結構，並由任何適當材料所組成以提供電性隔離。
接著於階段406中，一第二對交錯式線圈係形成於該絕緣層上。該第二對交錯式線圈可為於此所述之任何類型。於至少某些實施例中，該階段406係有關將該第二對交錯式線圈與先前形成之第一對交錯式線圈對準。
圖5係根據本發明某些非限制性實施例描繪實施於此所述之微製造堆疊交錯式線圈之一電路。該電路可為一隔離器500，其包括形成於一基板502上之一發射器504、由於此所述之微製造堆疊交錯式線圈所形成之一變壓器，其包含一第一對交錯式線圈506A與形成一基板508上之一第二對交錯式線圈506B，以及一接收器510。來自該基板502上之焊墊514A與514B之導線512A與 512B將該驅動器輸出連接至該變壓器之主繞組(第一對交錯式線圈506A)。於該所示範例中，該初級(驅動)線圈係為該第一對交錯式線圈506A，而該次級(接收)線圈係為該第二對交錯式線圈506B。然而，本發明未對此構造有所限制。例如，該初級線圈與次級線圈係可為顛倒，該發射器可位於該基板508上，該接受器可位於該基板502上。於某些實施例中，該等基板502與508可為一單基板。該等導線512A與512B可由連通該通孔之金屬化層所形成。
於此所述之交錯式線圈類型可以各種設置方式實施。如前所述，本發明之某些觀點可使用電隔離器中之交錯式線圈。可於各種設置中發現電隔離器之應用，包括於汽車或其他交通工具，如船隻或飛機中。圖6係根據本發明某些非限制性實施例描繪包含圖5之電路500之一系統。該電路500可設置於一車輛600之任何適當位置。該電路500可經設置以於不同電壓域中作業之車輛600之電路之間傳輸資料與/或功率訊號，同時保持電性隔離。雖然圖6係描繪一範例，但本發明之各種觀點仍可能有其他用途。
該等用語「大約」、「實質上」與「約」於某些實施例中可用以指一目標值±20%內，於某些實施例中係為一目標值±10%內，於某些實施例中係為一目標值±5%內，於某些實施例中係為一目標值±2%內。

Claims (19)

  1. 一種微製造線圈結構，包含：一基板；位於該基板上之一第一對交錯式線圈；位於該基板上之一第二對交錯式線圈，該第二對交錯式線圈係可電磁耦合至該第一對交錯式線圈；以及一絕緣層，其係將該第一對交錯式線圈與該第二對交錯式線圈分離；其中，該第一對交錯式線圈包含一SS形線圈。
  2. 如請求項1所述之微製造線圈結構，其中，該第二對交錯式線圈係沿垂直該基板之一表面之一方向實質上與該第一對交錯式線圈實質上對準，該基板表面設有該第一對交錯式線圈。
  3. 如請求項1所述之微製造線圈結構，其中，該第一對交錯式線圈之線圈係代表與該基板之一表面實質上平行之一第一單金屬化層之部分。
  4. 如請求項3所述之微製造線圈結構，其中，該第二對交錯式線圈之線圈係代表與該基板之該表面實質上平行之一第二單金屬化層之部分。
  5. 如請求項1所述之微製造線圈結構，其中，該絕緣層包含一第一層體與一第二層體，該第一層體為聚醯亞胺(polyimide)，該第二層體為氮化矽(SiN)。
  6. 如請求項1所述之微製造線圈結構，其中，該第一對交錯式線圈包含一第一線圈與一第二線圈，該第二線圈係以與該第一線圈相同方向進行捲繞，其中該第一線圈之一端子係與該第二線圈之一端子電連接。
  7. 如請求項6所述之微製造線圈結構，其中，該第二對交錯式線圈包含一第一線圈與一第二線圈，其係以與該第一線圈相同方向進行捲繞；該第二對交錯式線圈之該第一線圈與該第二線圈係分別與該第一對交錯式線圈之該第一線圈與該第二線圈實質上對準，以及其中，該第二對交錯式線圈之該第一線圈之一端子係與該第二對交錯式線圈之該第二線圈之一端子電連接。
  8. 如請求項1所述之微製造線圈結構，其中，該第一對交錯式線圈係為一第一對交錯式S形線圈，且該第二對交錯式線圈係為一第二對交錯式S形線圈。
  9. 如請求項8所述之微製造線圈結構，其中，各該第一與第二對交錯式S形線圈係包含第一與第二S形線圈，該第二對交錯式S形線圈之該第一與該第二S形線圈係分別與該第一對交錯式線圈之該第一與第二線圈實質上對準。
  10. 如請求項8所述之微製造線圈結構，其中，該第一對交錯式S形線圈包含具非同等匝數之線圈部分。
  11. 一種隔離器，包含：一微製造變壓器，其包含一初級線圈與一次級線圈，其中該初級線圈係為位於一基板上之一第一對交錯式線圈，該次級線圈係為位於該基板上之一第二對交錯式線圈，該第二對交錯式線圈係透過一絕緣層與該第一對交錯式線圈分離，且該第二對交錯式線圈係可電磁耦合至該第一對交錯式線圈；一發射器，其中，該發射器係設置以驅動該初級線圈；以及一接收器，其中，該接收器係設置以接收來自該次級線圈之訊號；其中，該第一對交錯式線圈包含一SS形線圈。
  12. 如請求項11所述之隔離器，其中，該初級線圈係至少透過該次級線圈與該基板分離。
  13. 如請求項11所述之隔離器，其中，該第二對交錯式線圈包含一SS形線圈，其係與該初級線圈之SS形線圈對準。
  14. 如請求項11所述之隔離器，其中，該SS形線圈包括具非同等匝數之線圈部分。
  15. 如請求項11所述之隔離器，其中，該絕緣層具有一多層結構。
  16. 一種於基板上製造線圈結構之方法，包含：製造一第一對交錯式線圈；於該第一對交錯式線圈上形成一絕緣層；以及於該絕緣層上製造一第二對交錯式線圈；其中，該第一對交錯式線圈包含一SS形線圈。
  17. 如請求項16所述之於基板上製造線圈結構之方法，其中，該第一對交錯式線圈包含第一與第二線圈，且其中，該第二對交錯式線圈包含第三與第四線圈，其中製造該第一與第二線圈包含對與該基板之一表面實質上平行之一第一金屬化層進行蝕刻，且製造該第三與第四線圈包含對與該基板之該表面實質上平行之一第二金屬化層進行蝕刻。
  18. 如請求項17所述之於基板上製造線圈結構之方法，進一步包含將該第一線圈之一端子與該第二線圈之一端子連接，以及將該第三線圈之一端子與該第四線圈之一端子連接。
  19. 如請求項16所述之於基板上製造線圈結構之方法，其中：該第三線圈係沿一方向與該第一線圈實質上對準，該方向係實質上垂直於該基板之一表面，且該第四線圈係沿該方向與該第二線圈實質上對準。
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