TWI727904B

TWI727904B - 電感裝置

Info

Publication number: TWI727904B
Application number: TW109137156A
Authority: TW
Inventors: 顏孝璁; 黃亭堯; 陳家源
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2021-05-11
Also published as: US12094637B2; TW202217877A; US20220130590A1

Abstract

一種電感裝置，其包含第一電感、第一連接件、第二電感及第二連接件。第一電感位於第一層，且第一電感包含第一走線及第二走線。第一走線配置於第一區域，第二走線配置於第二區域，第一區域與第二區域鄰接於一交界處。第一連接件配置於鄰近交界處且未配置第一走線及第二走線之區塊，並耦接第一走線及第二走線。第二電感位於第二層，且第二電感包含第三走線及第四走線。第三走線配置於第一區域，第四走線配置於第二區域。第二連接件配置於鄰近交界處且未配置第三走線及第四走線之區塊，並耦接第三走線及第四走線。

Description

電感裝置

本案係有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電感裝置。

現有的各種型態之電感器或變壓器皆有其優勢與劣勢，諸如具有交錯結構之電感器或變壓器，其單位面積電感值(inductance density)較低。此外，對於堆疊型(stacked type)之電感器或變壓器，其品質因素(Q value) 較低。因此，上述電感器或變壓器之應用範圍皆有所限制。

本案內容之一技術態樣係關於一種電感裝置，其包含第一電感、第一連接件、第二電感及第二連接件。第一電感位於第一層，且第一電感包含第一走線及第二走線。第一走線配置於第一區域，第二走線配置於第二區域，第一區域與第二區域鄰接於一交界處。第一連接件配置於鄰近交界處且未配置第一走線及第二走線之區塊，並耦接第一走線及第二走線。第二電感位於第二層，且第二電感包含第三走線及第四走線。第三走線配置於第一區域，第四走線配置於第二區域。第二連接件配置於鄰近交界處且未配置第三走線及第四走線之區塊，並耦接第三走線及第四走線。

因此，根據本案之技術內容，本案實施例所示之電感裝置可有效利用空置區塊來配置連接結構，藉以簡化連接結構，以節省裝置使用面積。此外，若以堆疊二個八字電感的做法來形成類似於本案的結構，由於每個八字電感於中央處均需進行交叉，如此，必定會使用更多底層金屬層，進而降低品質因素(Q)。如若採用本案之電感裝置的做法則不需於中央處進行交叉，因此可提升品質因素。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本案的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本案具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。

除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本案所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。

第1圖係依照本揭露一實施例繪示一種電感裝置1000的示意圖。如圖所示，電感裝置1000包含第一電感1100、第一連接件1200、第二電感1300及第二連接件1400。

為使第1圖所示之電感裝置1000易於理解，請一併參閱第2圖、第3圖與第4圖。第2圖、第3圖與第4圖分別繪示第1圖所示之電感裝置1000的部分結構示意圖。

請參閱第1圖與第2圖，第一電感1100位於第一層，且第一電感1100包含第一走線1110及第二走線1120。第一走線1110配置於第一區域2000，第二走線1120配置於第二區域3000。舉例來說，第一走線1110位於圖中左側區域，而第二走線1120位於圖中右側區域。

此外，第一區域2000與第二區域3000鄰接於一交界處4000。第一連接件1200配置於鄰近交界處4000且未配置第一走線1110及第二走線1120之區塊，並耦接第一走線1110及第二走線1120。舉例來說，第一走線1110及第二走線1120皆可為8邊型走線，因此，第一區域2000的左上區塊2100、左下區塊2200、右上區塊2300及右下區塊2400並未具有第一走線1110，換言之，上述區塊為空置區塊。同樣地，第二區域3000的左上區塊3100、左下區塊3200、右上區塊3300及右下區塊3400並未具有第二走線1120，亦為空置區塊。本案之電感裝置1000可利用上述空置區塊來配置第一連接件1200，藉以耦接第一走線1110及第二走線1120。然本案不以第1圖及第2圖所示之實施例為限，第一走線1110及第二走線1120可視實際需求以設定為其他類型之走線，例如菱形走線，其周圍亦有空置區塊，而使第一連接件1200可配置於空置區塊。

請一併參閱第1圖與第3圖，第二電感1300位於第二層，且第二電感1300包含第三走線1310及第四走線1320。第三走線1310配置於第一區域2000，第四走線1320配置於第二區域3000。第二連接件1400配置於鄰近交界處4000且未配置第三走線1310及第四走線1320之區塊，並耦接第三走線1310及第四走線1320。類似地，第三走線1310及第四走線1320皆可為8邊型走線，因此，第一區域2000的區塊2100、2200、2300、2400並未具有第三走線1310，換言之，上述區塊為空置區塊。同樣地，第二區域3000的區塊3100、3200、3300、3400並未具有第四走線1320，亦為空置區塊。本案之電感裝置1000可利用上述空置區塊來配置第二連接件1400，藉以耦接第三走線1310及第四走線1320。然本案不以第1圖及第3圖所示之實施例為限，第三走線1310及第四走線1320可視實際需求以設定為其他類型之走線，例如菱形走線，其周圍亦有空置區塊，而使第二連接件1400可配置於空置區塊。

請一併參閱第2圖與第3圖，第一連接件1200同時位於第一層及第二層，且第一層不同於第二層。舉例而言，如第2圖所示，第一連接件1200包含位於第一層之第一次連接件1210，此第一次連接件1210用以耦接第一走線1110及第二走線1120。此外，如第3圖所示，第一連接件1200更包含位於第二層之第二次連接件1220，此第二次連接件1220透過複數個貫穿通孔(如圖中的方形結構)耦接到第2圖中位於第一層的第一走線1110及第二走線1120。

請參閱第2圖，第一走線1110包含複數個第一線圈1111，且第二走線1120包含複數個第二線圈1121。在一實施例中，電感裝置1000更包含第一輸入輸出件1500，此第一輸入輸出件1500配置於第一區域2000，並耦接於多個第一線圈1111中位於最外側的第一線圈1111。此外，第一輸入輸出件1500位於第一層。

在其餘實施例中，第一輸入輸出件1500包含第一端及第二端。第一輸入輸出件1500的第一端(如圖中下方的端點)耦接於多個第一線圈1111中位於最外側的第一線圈1111。第一輸入輸出件1500的第二端(如圖中上方的端點)配置於相對於交界處4000之一側，並位於未配置第一走線1110及第二走線1120之區塊。舉例而言，第一輸入輸出件1500的上方端點配置在相對於第一區域2000與第二區域3000交界處4000的左側，且位於第一區域2000的左上角中未配置第一走線1110及第二走線1120之左上區塊2100。

在一實施例中，電感裝置1000更包含第一中央抽頭件1600。第一中央抽頭件1600配置於第二區域3000，並耦接於多個第二線圈1121中位於最外側的第二線圈1121。此外，第一中央抽頭件1600位於第一層。

在其餘實施例中，第一中央抽頭件1600包含第一端及第二端。第一中央抽頭件1600的第一端(如圖中下方的端點)耦接於多個第二線圈1121中位於最外側的第二線圈1121。第一中央抽頭件1600的第二端(如圖中上方的端點)配置於相對於交界處4000之一側，並位於未配置第一走線1110及第二走線1120之區塊。舉例而言，第一中央抽頭件1600的上方端點配置在相對於第一區域2000與第二區域3000交界處4000的右側，且位於第二區域3000的右上角中未配置第一走線1110及第二走線1120之右上區塊3300。

在一實施例中，多個第一線圈1111與多個第二線圈1121分別於電感裝置1000之第一側(如上側)與第二側(如下側)交錯耦接。需說明的是，本案不以第2圖之實施例為限，多個第一線圈1111與多個第二線圈1121亦可於電感裝置1000之第三側(如左側)與第四側(如右側)交錯耦接，端視實際需求而定。

在一實施例中，電感裝置1000更包含複數個第一跨接件。請參閱第2圖，第一線圈1111於第一側(如上側)的開口，可由第3圖之第一跨接件1430耦接，因此，使得第一線圈1111於電感裝置1000之第一側交錯耦接。此外，第一線圈1111於第二側(如下側)的兩個開口，可分別由第3圖之第一跨接件1440及第一跨接件1450進行耦接，因此，使得第一線圈1111於電感裝置1000之第二側交錯耦接。上述第一跨接件1430、第一跨接件1440及第一跨接件1450位於第二層。同樣地，第二線圈1121於第一側(如上側)的開口，可由第3圖之第一跨接件1230耦接，第二線圈1121於第二側(如下側)的兩個開口，可分別由第3圖之第一跨接件1240及第一跨接件1250進行耦接，使得第二線圈1121於電感裝置1000之第一側及第二側交錯耦接。

請一併參閱第2圖與第3圖，第三走線1310及第四走線1320位於第二層，第二連接件1400同時位於第一層及第二層。舉例而言，如第2圖所示，第二連接件1400包含位於第一層之第三次連接件1410，此第三次連接件1410透過複數個貫穿通孔(如圖中的方形結構)耦接到第3圖中位於第二層的第三走線1310及第四走線1320。此外，請繼續參閱第3圖，第二連接件1400更包含位於第二層之第四次連接件1420，此第四次連接件1420用以耦接第三走線1310及第四走線1320。

請參閱第3圖，第三走線1310包含複數個第三線圈1311，且第四走線1320包含複數個第四線圈1321。在一實施例中，電感裝置1000更包含第二輸入輸出件1700，此第二輸入輸出件1700配置於第一區域2000，並耦接於多個第三線圈1311中位於最外側的第三線圈1311。此外，第二輸入輸出件1700位於第二層。

在其餘實施例中，第二輸入輸出件1700包含第一端及第二端。第二輸入輸出件1700的第一端(如圖中上方的端點)耦接於多個第三線圈1311中位於最外側的第三線圈1311。第二輸入輸出件1700的第二端(如圖中下方的端點)配置於相對於交界處4000之一側，並位於未配置第三走線1310及第四走線1320之區塊。舉例而言，第二輸入輸出件1700的下方端點配置在相對於第一區域2000與第二區域3000交界處4000的左側，且位於第一區域2000的左下角中未配置第三走線1310及第四走線1320之左下區塊2200。

在一實施例中，電感裝置1000更包含第二中央抽頭件1800。第二中央抽頭件1800配置於第二區域3000，並耦接於多個第四線圈1321中位於最外側的第四線圈1321。此外，第二中央抽頭件1800位於第二層。

在其餘實施例中，第二中央抽頭件1800包含第一端及第二端。第二中央抽頭件1800的第一端(如圖中上方的端點)耦接於多個第四線圈1321中位於最外側的第四線圈1321。第二中央抽頭件1800的第二端(如圖中下方的端點)配置於相對於交界處4000之一側，並位於未配置第三走線1310及第四走線1320之區塊。舉例而言，第二中央抽頭件1800的下方端點配置在相對於第一區域2000與第二區域3000交界處4000的右側，且位於第二區域3000的右下角中未配置第三走線1310及第四走線1320之右下區塊3400。

在一實施例中，多個第三線圈1311與多個第四線圈1321於電感裝置1000之第三側(如左側)與第四側(如右側)交錯耦接。在另一實施例中，第一側與第二側位於第一方向(如圖中之垂直方向)，第三側與第四側位於第二方向(如圖中之水平方向)，且第一方向垂直於第二方向。

在一實施例中，電感裝置1000更包含複數個第二跨接件。請參閱第3圖，第三線圈1311於第一側(如上側)的兩個開口，可由第4圖之第二跨接件1911、1912耦接，此外，第三線圈1311於第二側(如下側)的四個開口，可由第4圖之第二跨接件1914、1915、1916、1917耦接。再者，第三線圈1311於第三側(如左側)的開口，可由第4圖之第二跨接件1913耦接，因此，使得第三線圈1311於電感裝置1000之第三側交錯耦接。另外，第三線圈1311於第四側(如右側)的兩個開口，可由第4圖之第二跨接件1918、1919耦接，因此，使得第三線圈1311於電感裝置1000之第四側交錯耦接。上述第二跨接件1911~1919位於第三層。

此外，第四線圈1321於第一側(如上側)的兩個開口，可由第4圖之第二跨接件1921、1922耦接，此外，第四線圈1321於第二側(如下側)的四個開口，可由第4圖之第二跨接件1925、1926、1927、1928耦接。再者，第四線圈1321於第三側(如左側)的兩個開口，可由第4圖之第二跨接件1923、1924耦接，因此，使得第四線圈1321於電感裝置1000之第三側交錯耦接。另外，第四線圈1321於第四側(如右側)的開口，可由第4圖之第二跨接件1929耦接，因此，使得第四線圈1321於電感裝置1000之第四側交錯耦接。上述第二跨接件1921~1929位於第三層。

在一實施例中，第2圖繪示的元件均位於第一層，第3圖繪示的元件均位於第二層，而第4圖繪示的元件均位於第三層。上述第一層至第三層均為不同層。需說明的是，本案不以第1圖至第4圖所示之結構為限，其僅用以例示性地繪示本案的實現方式之一。

第5圖係繪示依照本案一實施例的一種電感裝置1000之實驗數據示意圖。如圖所示，採用本案之架構配置，電感裝置1000的第一電感1100之品質因素的實驗曲線為C1，其電感值之實驗曲線為L1。此外，電感裝置1000的第二電感1300之品質因素的實驗曲線為C2，其電感值之實驗曲線為L2。由圖中可知，採用本案之架構的電感裝置1000具有更佳的品質因素。舉例而言，於頻率5GHz處，此電感裝置1000的品質因素約為5.2。在一實施例中，本案之電感裝置1000的大小可為130微米X64微米，線寬可為3微米，線距可為2微米。然本案不以第5圖所示之實施例為限，其僅用以例示性地繪示本案的實現方式之一。

由上述本案實施方式可知，應用本案具有下列優點。本案實施例所示之電感裝置可有效利用空置區塊來配置連接結構，藉以簡化連接結構，以節省裝置使用面積。此外，若以堆疊二個八字電感的做法來形成類似於本案的結構，由於每個八字電感於中央處均需進行交叉，如此，必定會使用更多底層金屬層，進而降低品質因素(Q)。如若採用本案之電感裝置的做法則不需於中央處進行交叉，因此可提升品質因素。

1000:電感裝置 1100:第一電感 1110:第一走線 1111:第一線圈 1120:第二走線 1121:第二線圈 1200:第一連接件 1210:第一次連接件 1220:第二次連接件 1230~1250:第二跨接件 1300:第二電感 1310:第三走線 1311:第三線圈 1320:第四走線 1321:第四線圈 1400:第二連接件 1410:第三次連接件 1420:第四次連接件 1430~1450:第一跨接件 1500:第一輸入輸出件 1600:第一中央抽頭件 1700:第二輸入輸出件 1800:第二中央抽頭件 1911~1919、1921~1929:第二跨接件 2000:第一區域 2100、2200、2300、2400:區塊 3000:第二區域 3100、3200、3300、3400:區塊 4000:交接處 C1、C2、L1、L2:曲線

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係依照本揭露一實施例繪示一種電感裝置的示意圖。第2圖係依照本揭露一實施例繪示一種如第1圖所示之電感裝置的部分結構示意圖。第3圖係依照本揭露一實施例繪示一種如第1圖所示之電感裝置的部分結構示意圖。第4圖係依照本揭露一實施例繪示一種如第1圖所示之電感裝置的部分結構示意圖。第5圖係依照本揭露一實施例繪示一種電感裝置的實驗數據示意圖。根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本揭露相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

1000:電感裝置

1100:第一電感

1110:第一走線

1120:第二走線

1200:第一連接件

1300:第二電感

1310:第三走線

1320:第四走線

1400:第二連接件

1500:第一輸入輸出件

1600:第一中央抽頭件

1700:第二輸入輸出件

1800:第二中央抽頭件

2000:第一區域

2100、2200、2300、2400:區塊

3000:第二區域

3100、3200、3300、3400:區塊

4000:交接處

Claims

一種電感裝置，包含：一第一電感，位於一第一層，包含：一第一走線，配置於一第一區域；及一第二走線，配置於一第二區域，其中該第一區域與該第二區域鄰接於一交界處；一第一連接件，配置於鄰近該交界處且未配置該第一走線及該第二走線之區塊，並耦接該第一走線及該第二走線；一第二電感，位於一第二層，包含：一第三走線，配置於該第一區域；及一第四走線，配置於該第二區域；及一第二連接件，配置於鄰近該交界處且未配置該第三走線及該第四走線之區塊，並耦接該第三走線及該第四走線。
如請求項1所述之電感裝置，其中該第一連接件位於該第一層及一第二層，其中該第一層不同於該第二層；其中該第一連接件包含：一第一次連接件，位於該第一層，並耦接該第一走線及該第二走線；以及一第二次連接件，位於該第二層，透過複數個貫穿通孔耦接該第一走線及該第二走線。
如請求項2所述之電感裝置，其中該第一走線包含複數個第一線圈，且該第二走線包含複數個第二線圈；其中該電感裝置更包含：一第一輸入輸出件，配置於該第一區域，並耦接於該些第一線圈中位於最外側的第一線圈，其中該第一輸入輸出件位於該第一層；其中該第一輸入輸出件包含：一第一端，耦接於該些第一線圈中位於最外側的第一線圈；以及一第二端，配置於相對於該交界處之一側，並位於未配置該第一走線及該第二走線之區塊。
如請求項3所述之電感裝置，更包含：一第一中央抽頭件，配置於該第二區域，並耦接於該些第二線圈中位於最外側的第二線圈，其中該第一中央抽頭件位於該第一層；其中該第一中央抽頭件包含：一第一端，耦接於該些第二線圈中位於最外側的第二線圈；以及一第二端，配置於相對於該交界處之一側，並位於未配置該第一走線及該第二走線之區塊。
如請求項4所述之電感裝置，其中該些第一線圈與該些第二線圈分別於該電感裝置之一第一側與一第二側交錯耦接；其中該電感裝置更包含：複數個第一跨接件，其中該些第一線圈與該些第二線圈透過該些第一跨接件於該電感裝置之該第一側與該第二側交錯耦接，其中該第一跨接件位於該第二層。
如請求項5所述之電感裝置，其中該第三走線及該第四走線位於該第二層，且該第二連接件位於該第一層及該第二層；其中該第二連接件包含：一第三次連接件，位於該第一層，透過該些貫穿通孔耦接該第三走線及該第四走線；以及一第四次連接件，位於該第二層，並耦接該第三走線及該第四走線。
如請求項6所述之電感裝置，其中該第三走線包含複數個第三線圈，且該第四走線包含複數個第四線圈；其中該電感裝置更包含：一第二輸入輸出件，配置於該第一區域，並耦接於該些第三線圈中位於最外側的第三線圈，其中該第二輸入輸出件位於該第二層；其中該第二輸入輸出件包含：一第一端，耦接於該些第三線圈中位於最外側的第三線圈；以及一第二端，配置於相對於該交界處之一側，並位於未配置該第三走線及該第四走線之區塊。
如請求項7所述之電感裝置，更包含：一第二中央抽頭件，配置於該第二區域，並耦接於該些第四線圈中位於最外側的第四線圈，其中該第二中央抽頭件位於該第二層；其中該第二中央抽頭件包含：一第一端，耦接於該些第四線圈中位於最外側的第四線圈；以及一第二端，配置於相對於該交界處之一側，並位於未配置該第三走線及該第四走線之區塊。
如請求項8所述之電感裝置，其中該些第三線圈與該些第四線圈於該電感裝置之一第三側與一第四側交錯耦接，其中該第一側與該第二側位於一第一方向，該第三側與該第四側位於一第二方向，且該第一方向垂直於該第二方向。
如請求項9所述之電感裝置，更包含：複數個第二跨接件，其中該些第三線圈與該些第四線圈透過該些第二跨接件於該電感裝置之該第三側與該第四側交錯耦接，其中該些第二跨接件位於一第三層。