TWI733640B

TWI733640B - 變壓裝置

Info

Publication number: TWI733640B
Application number: TW109146795A
Authority: TW
Inventors: 顏孝璁; 黃亭堯
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-07-11
Also published as: US20220208435A1; TW202226283A

Abstract

一種變壓裝置，其包含第一走線、第一連接件、第二走線、第二連接件及第一輸入輸出件。第一走線之第二子走線位與第一子走線分別於第一區域及第二區域耦接。第一連接件配置耦接第一子走線及第二子走線。第一子走線與第二走線之第三子走線分別於第一區域及第二區域交替配置。第二走線之第四子走線與第三子走線分別於第一區域及第二區域耦接，第二子走線與第四子走線分別於第一區域及第二區域交替配置。第二連接件耦接第三子走線及第四子走線。第一子走線包含複數個第一線圈，第一輸入輸出件耦接於該些第一線圈中位於內側的第一線圈。

Description

變壓裝置

本案係有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種變壓裝置。

現有的各種型態之變壓器皆有其優勢與劣勢，諸如具有交錯結構之變壓器，其單位面積電感值(inductance density)較低。此外，對於堆疊型(stacked type)之變壓器，其品質因素(Q value) 較低。因此，上述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變壓裝置，其包含第一走線、第一連接件、第二走線、第二連接件及第一輸入輸出件。第一走線包含第一子走線及第二子走線。第一子走線位於第一層。第二子走線位於一第二層，並與第一子走線分別於第一區域及第二區域耦接。第一區域與第二區域鄰接於交界處。第一連接件耦接第一子走線及第二子走線。第二走線包含第三子走線及第四子走線。第三子走線位於第一層，並與第一子走線分別於第一區域及第二區域交替配置。第四子走線位於第二層，與第三子走線分別於第一區域及第二區域耦接，並與第二子走線分別於第一區域及第二區域交替配置。第二連接件耦接第三子走線及第四子走線。第一輸入輸出件配置於第一區域。第一子走線包含複數個第一線圈，第一輸入輸出件耦接於該些第一線圈中位於內側的第一線圈。第一輸入輸出件位於第三層。

因此，根據本案之技術內容，本案實施例所示之變壓裝置的走線於運作時產生之磁場可相互消除，因此，本案實施例所示之變壓裝置於共模模式下的電感值較低。此外，採用本案之結構配置的變壓裝置可改善其二階諧振頻率。本案實施例主要設計架構為螺旋電感堆疊的變壓裝置，第一走線由外圈繞至內圈後，再由另一金屬層由內圈繞至外圈，並另有一個以上的堆疊電感繞線於同一層或置於左右。

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變壓裝置1000的示意圖。如圖所示，變壓裝置1000包含第一走線1100、第一連接件1200、第二走線1300、第二連接件1400及第一輸入輸出件1500。第一走線1100包含第一子走線1110以及第二子走線1120。第二走線1300包含第三子走線1310以及第四子走線1320。

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

如第2圖所示，第一子走線1110位於第一層。如第3圖所示，第二子走線1120位於第二層，此第二子走線1120與第2圖之第一子走線1110分別於第一區域2000及第二區域3000耦接。舉例來說，第一區域2000為圖中左側區域，而第二區域3000為圖中右側區域。

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，並耦接第一子走線1110及第二子走線1120。

請參閱第2圖，第一子走線1110與第三子走線位1310皆於第一層，第一子走線1110與第三子走線1310分別於第一區域2000及第二區域3000交替配置。舉例而言，於第一區域2000，第一子走線1110與第三子走線1310的排列順序為：｢第一子走線1110、第三子走線1310、第一子走線1110及第三子走線1310…等等。｣此外，第一子走線1110與第三子走線1310於第二區域3000的排列順序與第一區域2000的排列順序相同。

請參閱第2圖，第三子走線1310位於第一層。請參閱第3圖，第四子走線1320位於第二層，此第四子走線1320與第2圖之第三子走線1310分別於第一區域2000及第二區域3000耦接。

請參閱第3圖，第二子走線1120與第四子走線1320皆位於第二層，第二子走線1120與第四子走線1320分別於第一區域2000及第二區域3000交替配置。舉例而言，於第一區域2000，第二子走線1120與第四子走線1320的排列順序為：｢第二子走線1120、第四子走線1320、第二子走線1120與第四子走線1320…等等。｣此外，第二子走線1120與第四子走線1320於第二區域3000的排列順序與第一區域2000的排列順序相同。

此外，第二連接件1400配置於鄰近交界處4000，並耦接第三子走線1310及第四子走線1320。

請參閱第2圖，第一子走線1110包含複數個第一線圈1111。再者，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中位於內側的第一線圈1111。此外，第一輸入輸出件1500位於第三層。

在一實施例中，第一輸入輸出件1500耦接於多個第一線圈1111中位於最內側的第一線圈1111。

請參閱第3圖，第二子走線1120包含複數個第二線圈1121。於第一區域2000中，第2圖之第一線圈1111透過貫穿通孔1113耦接第3圖之第二線圈1121。於第二區域3000中，第2圖之第一線圈1111透過貫穿通孔1115耦接第3圖之第二線圈1121。

請參閱第2圖，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中位於內側的第一線圈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，並位於未配置第一子走線1110或第三子走線1310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子走線1110或第三子走線1310之左上區塊2100。

在一實施例中，變壓裝置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，並耦接於多個第一線圈1111中位於內側的第一線圈1111。此外，第一中央抽頭件1600位於第三層。在另一實施例中，第一中央抽頭件1600耦接於多個第一線圈1111中位於最內側的第一線圈1111。

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)耦接於多個第一線圈1111中位於內側的第一線圈1111。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，並位於未配置第一子走線1110或第三子走線1310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子走線1110或第三子走線1310之右上區塊3300。

請參閱第1圖、第2圖與第3圖，多個第一線圈1111與多個第二線圈1121分別於變壓裝置1000之第一側(如左側)與第二側(如右側)交錯耦接。在另一實施例中，於第一區域2000中，多個第一線圈1111與多個第二線圈1121於左側及右側交錯耦接。此外，於第二區域3000中，多個第一線圈1111與多個第二線圈1121於左側及右側交錯耦接。需說明的是，本案不以第1圖、第2圖與第3圖之實施例為限，多個第一線圈1111與多個第二線圈1121亦可於變壓裝置1000之第三側(如上側)與第四側(如下側)交錯耦接，端視實際需求而定。

請參閱第2圖，第三子走線1310包含複數個第三線圈1311。請參閱第3圖，第四子走線1320包含複數個第四線圈1321。於第一區域2000中，第2圖之第三線圈1311透過貫穿通孔1313耦接第3圖之第四線圈1321。於第二區域3000中，第2圖之第三線圈1311透過貫穿通孔1315耦接第3圖之第四線圈1321。

請參閱第2圖，變壓裝置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中位於內側的第三線圈1311。此外，第二輸入輸出件1700位於第三層。在另一實施例中，第二輸入輸出件1700耦接於多個第三線圈1311中位於最內側的第三線圈1311。

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中位於內側的第三線圈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，並位於未配置第一子走線1110或第三子走線1310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一子走線1110或第三子走線1310之左下區塊2200。

在一實施例中，變壓裝置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，並耦接於多個第三線圈1311中位於內側的第三線圈1311。此外，第二中央抽頭件1800位於第三層。在另一實施例中，第二中央抽頭件1800耦接於多個第三線圈1311中位於最內側的第三線圈1311。

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)耦接於多個第三線圈1311中位於最外側的第三線圈1311。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，並位於未配置第一子走線1110或第三子走線1310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一子走線1110或第三子走線1310之右下區塊3400。

請參閱第1圖、第2圖與第3圖，多個第三線圈1311與多個第四線圈1312分別於變壓裝置1000之第一側(如左側)與第二側(如右側)交錯耦接。在另一實施例中，於第一區域2000中，多個第三線圈1311與多個第四線圈1312於左側及右側交錯耦接。此外，於第二區域3000中，多個第三線圈1311與多個第四線圈1312於左側及右側交錯耦接。需說明的是，本案不以第1圖、第2圖與第3圖之實施例為限，多個第三線圈1311與多個第四線圈1312亦可於變壓裝置1000之第三側(如上側)與第四側(如下側)交錯耦接，端視實際需求而定。

在一實施例中，第一連接件1200配置於鄰近交界處4000且未配置第一子走線1110及第二子走線1120之區塊。舉例來說，第一子走線1110及第二子走線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並未具有第一子走線1110或第二子走線1120，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並未具有第一子走線1110或第二子走線1120，亦為空置區塊。本案之變壓裝置1000可利用上述空置區塊來配置第一連接件1200，藉以耦接第一子走線1110及第二子走線1120。然本案不以第2圖及第3圖所示之實施例為限，第一子走線1110及第二子走線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。

在另一實施例中，第二連接件1400配置於鄰近交界處4000且未配置第三子走線1310及第四子走線1320之區塊，並耦接第三子走線1310及第四子走線1320。舉例來說，第三子走線1310及第四子走線1320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並未具有第三子走線1310及第四子走線1320，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並未具有第三子走線1310及第四子走線1320，亦為空置區塊。本案之變壓裝置1000可利用上述空置區塊來配置第二連接件1400，藉以耦接第三子走線1310及第四子走線1320。然本案不以第2圖及第3圖所示之實施例為限，第三子走線1310及第四子走線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1圖、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3圖所示，第一連接件1200包含位於第二層之第一次連接件1210，此第一次連接件1210用以耦接位於第一區域2000的第二子走線1120及位於第二區域3000的第二子走線1120，並透過貫穿通孔(如圖中的方形結構)耦接到第2圖之第一子走線1110。此外，如第2圖所示，第一連接件1200更包含位於第一層之第二次連接件1220，此第二次連接件1220藉由貫穿通孔(如圖中的方形結構)耦接到第3圖之第一次連接件1210，並透過第一次連接件1210耦接位於第一區域2000的第二子走線1120及位於第二區域3000的第二子走線1120。

請一併參閱第1圖、第2圖與第3圖，第二連接件1400同時位於第一層及第二層。舉例而言，如第3圖所示，第二連接件1400包含位於第二層之第三次連接件1410，此第三次連接件1410用以耦接位於第一區域2000的第四子走線1320及位於第二區域3000的第四子走線1320。此外，請參閱第2圖，第二連接件1400更包含位於第一層之第四次連接件1420，此第四次連接件1420藉由貫穿通孔(如圖中的方形結構)耦接到第3圖之第三次連接件1410，並透過第三次連接件1410耦接位於第一區域2000的第四子走線1320及位於第二區域3000的第四子走線1320，並經由第二區域3000左上側的第四子走線1320而透過貫穿通孔(如圖中的方形結構)耦接到第2圖之第三子走線1310。

在一實施例中，第2圖繪示的元件中，第一輸入輸出件1500、第一中央抽頭件1600、第二輸入輸出件1700、第二中央抽頭件1800位於第三層，其餘元件均位於第一層。此外，第3圖繪示的元件均位於第二層。上述第一層、第二層及第三層為不同層。需說明的是，本案不以第1圖至第3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4圖係依照本揭露一實施例繪示一種變壓裝置1000A的示意圖。相較於第1圖至第3圖之變壓裝置1000，第4圖之變壓裝置1000A的第一輸入輸出件1500A、第一中央抽頭件1600A、第二輸入輸出件1700A及第二中央抽頭件1800A耦接於對應的第一線圈1111或第三線圈1311的中間圈(例如三圈中的第二圈)。需說明的是，於第4圖之實施例中，元件標號類似於第1圖至第3圖中的元件標號者，具備類似的結構特徵，為使說明書簡潔，於此不作贅述。此外，本案不以第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變壓裝置1000之實驗數據示意圖。如圖所示，採用本案之架構配置，變壓裝置1000於共模模式下的電感值之實驗曲線為C1。此外，未採用本案之架構配置的變壓裝置之電感值的實驗曲線為C2。由圖中可知，於頻率5GHz處，採用本案之架構的變壓裝置1000於共模模式下具有更低的電感值，此外，採用本案之結構配置的變壓裝置可改善其二階諧振頻率約8dB。在一實施例中，本案之變壓裝置1000的大小可為130微米X64微米，線寬可為2微米，線距可為1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。本案實施例所示之變壓裝置的走線於運作時產生之磁場可相互消除，因此，本案實施例所示之變壓裝置於共模模式下的電感值較低。此外，採用本案之結構配置的變壓裝置可改善其二階諧振頻率。

1000、1000A:變壓裝置 1100、1100A:第一走線 1110、1110A:第一子走線 1111:第一線圈 1113:貫穿通孔 1115:貫穿通孔 1120、1120A:第二子走線 1121:第二線圈 1200、1200A:第一連接件 1210:第一次連接件 1220:第二次連接件 1300、1300A:第二走線 1310、1310A:第三子走線 1311:第三線圈 1313:貫穿通孔 1315:第四貫穿通孔 1320、1320A:第四子走線 1321:第四線圈 1400、1400A:第二連接件 1410:第三次連接件 1420:第四次連接件 1500、1500A:第一輸入輸出件 1600、1600A:第一中央抽頭件 1700、1700A:第二輸入輸出件 1800、1800A:第二中央抽頭件 2000、2000A:第一區域 2100、2100A、2200、2200A、2300、2300A、2400、2400A:區塊 3000、3000A:第二區域 3100、3100A、3200、3200A、3300、3300A、3400、3400A:區塊 4000、4000A:交界處 C1、C2: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變壓裝置的示意圖。第2圖係依照本揭露一實施例繪示一種如第1圖所示之變壓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圖所示之變壓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變壓裝置的示意圖。第5圖係依照本揭露一實施例繪示一種變壓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:變壓裝置

1100:第一走線

1110:第一子走線

1120:第二子走線

1200:第一連接件

1300:第二走線

1310:第三子走線

1320:第四子走線

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:交界處

Claims

一種變壓裝置，包含：一第一走線，包含：一第一子走線，位於一第一層；以及一第二子走線，位於一第二層，並與該第一子走線分別於一第一區域及一第二區域耦接，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，耦接該第一子走線及該第二子走線；一第二走線，包含：一第三子走線，位於該第一層，並與該第一子走線分別於該第一區域及該第二區域交替配置；以及一第四子走線，位於該第二層，與該第三子走線分別於該第一區域及該第二區域耦接，並與該第二子走線分別於該第一區域及該第二區域交替配置；一第二連接件，耦接該第三子走線及該第四子走線；以及一第一輸入輸出件，配置於該第一區域，其中該第一子走線包含複數個第一線圈，該第一輸入輸出件耦接於該些第一線圈中位於內側的第一線圈，其中該第一輸入輸出件位於一第三層。
如請求項1所述之變壓裝置，其中該第一輸入輸出件耦接於該些第一線圈中位於最內側的第一線圈。
如請求項1所述之變壓裝置，其中該第二子走線包含複數個第二線圈，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內側的第一線圈；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子走線之區塊。
如請求項3所述之變壓裝置，更包含：一第一中央抽頭件，配置於該第二區域，並耦接於該些第一線圈中位於內側的第一線圈，其中該第一中央抽頭件位於該第三層，其中該第一中央抽頭件耦接於該些第一線圈中位於最內側的第一線圈。
如請求項4所述之變壓裝置，更包含：一第一中央抽頭件，配置於該第二區域，並耦接於該些第一線圈中位於內側的第一線圈，其中該第一中央抽頭件位於該第三層，其中該第一中央抽頭件包含：一第一端，耦接於該些第一線圈中位於內側的第一線圈；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子走線之區塊。
如請求項5所述之變壓裝置，其中該第三子走線包含複數個第三線圈，且該第四子走線包含複數個第四線圈，其中該變壓裝置更包含：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內側的第三線圈，其中該第二輸入輸出件位於該第三層，其中該第二輸入輸出件耦接於該些第三線圈中位於最內側的第三線圈。
如請求項5所述之變壓裝置，其中該第三子走線包含複數個第三線圈，且該第四子走線包含複數個第四線圈，其中該變壓裝置更包含：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內側的第三線圈，其中該第二輸入輸出件位於該第三層，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內側的第三線圈；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子走線之區塊。
如請求項7所述之變壓裝置，更包含：一第二中央抽頭件，配置於該第二區域，並耦接於該些第三線圈中位於內側的第三線圈，其中該第二中央抽頭件位於該第三層，其中該第二中央抽頭件耦接於該些第三線圈中位於最內側的第三線圈。
如請求項7所述之變壓裝置，更包含：一第二中央抽頭件，配置於該第二區域，並耦接於該些第三線圈中位於內側的第三線圈，其中該第二中央抽頭件位於該第三層，其中該第二中央抽頭件包含：一第一端，耦接於該些第三線圈中位於內側的第三線圈；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子走線之區塊。
如請求項9所述之變壓裝置，其中該第一連接件配置於鄰近該交界處且未配置該第一子走線及該第二子走線之區塊，其中該第二連接件配置於鄰近該交界處且未配置該第三子走線及該第四子走線之區塊。