TWI736401B

TWI736401B - 電感裝置

Info

Publication number: TWI736401B
Application number: TW109128971A
Authority: TW
Inventors: 顏孝璁; 陳家源
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2021-08-11
Also published as: TW202209362A; US11915848B2; US20220068539A1

Abstract

一種電感裝置，其包括八字形電感結構、第一螺旋狀線圈、第一連接件、第二連接件以及第一交錯部。八字形電感結構包括二個第一線圈及二個第二線圈。第一螺旋狀線圈設置於二個第一線圈之內部。第一連接件耦接二個第一線圈之一者及二個第二線圈之一者。第二連接件耦接二個第一線圈之另一者。第一交錯部耦接第一螺旋狀線圈與二個第二線圈之另一者，其中第一交錯部與第一連接件及第二連接件分別地交錯。

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皆有其優勢及劣勢。以八字形電感器而言，其具有兩組線圈分別感應到不同方向的電流進而互相抵消，而使和其他磁場來源的物體之間的耦合發生的狀況較低，然而，八字形電感器在裝置中佔用較大的面積且品質因素較低，其寄生電容較大。以雙螺旋狀串聯電感器而言，其品質因素(Q value)較高且具有較大之互感值(mutual inductance)，然而，其形狀較為不對稱，以及防止外界感應的能力較八字電感差。因此，上述的電感器之應用範圍均有其限制。

發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本案內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本案實施例的重要/關鍵元件或界定本案的範圍。

根據本案之一實施例，揭示一種電感裝置，包括八字形電感結構、第一螺旋狀線圈、第一連接件、第二連接件以及第一交錯部。本電感裝置保留了八字電感的對稱交錯架構以及雙螺旋電感的高品質因素的特性，改善了寄生電容以及對稱性。八字形電感結構包括二個第一線圈及二個第二線圈。第一螺旋狀線圈設置於該二個第一線圈之內部。第一連接件耦接該二個第一線圈之一者及該二個第二線圈之一者。第二連接件耦接該二個第一線圈之另一者。第一交錯部耦接該第一螺旋狀線圈與該二個第二線圈之另一者，其中該第一交錯部與該第一連接件及該第二連接件分別地交錯。

根據另一實施例，揭示一種電感裝置，包括八字形電感結構、第一螺旋狀線圈、第二螺旋狀線圈、第一交錯部、第二交錯部以及連接件。八字形電感結構包括二個第一線圈及二個第二線圈。第一螺旋狀線圈設置於該二個第一線圈之內部。第二螺旋狀線圈設置於該二個第二線圈之內部，其中該第二螺旋狀線圈耦接該二個第二線圈之一者。第一交錯部耦接該二個第一線圈之一者及該第二螺旋狀線圈。第二交錯部耦接該二個第一線圈之另一者及該第一螺旋狀線圈。連接件耦接該二個第二線圈之另一者及該第一螺旋狀線圈，其中該連接件與該第一交錯部及該第二交錯部分別地交錯。

以下揭示內容提供許多不同實施例，以便實施本案之不同特徵。下文描述元件及排列之實施例以簡化本案。當然，該些實施例僅為示例性且並不欲為限制性。舉例而言，本案中使用「第一」、「第二」等用語描述元件，僅是用以區別以相同或相似的元件或操作，該用語並非用以限定本案的技術元件，亦非用以限定操作的次序或順位。另外，本案可在各實施例中重複元件符號及/或字母，並且相同的技術用語可使用相同及/或相應的元件符號於各實施例。此重複係出於簡明性及清晰之目的，且本身並不指示所論述之各實施例及/或配置之間的關係。

請參照第1圖，其繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置1之示意圖。如第1圖所示，電感裝置1包括八字形電感結構10、第一螺旋狀線圈21及第二螺旋狀線圈22。八字形電感結構10包括二個第一線圈111及112以及二個第二線圈121及122。第一螺旋狀線圈21設置於第一線圈111及112之內部。第二螺旋狀線圈22設置於第二線圈121及122之內部。

如第1圖所示，第一線圈111透過第一連接件31耦接於第二線圈121。第一線圈112透過第二連接件32耦接於第一螺旋狀線圈21。第一螺旋狀線圈21透過第一交錯部41耦接於第二線圈122。第二線圈121及122分別透過第三連接件33及第四連接件34耦接於第二螺旋狀線圈22。第一交錯部41分別與第一連接件31及第二連接件32交錯。

於一些實施例中，八字形電感結構10、第一交錯部41、第一螺旋狀線圈21及第二螺旋狀線圈22位於第一層。第一連接件31、第二連接件32、第三連接件33及第四連接件34位於第二層。第一層不同於第二層。

如第1圖所示，第一線圈111及112與第二線圈121及122基於假想線R1形成近似於複製式投射 (duplicated projection)關係。第一螺旋狀線圈21與第二螺旋狀線圈22基於假想線R1形成近似於複製式投射關係。第一連接件31的第一端和第二端分別耦接於第一線圈111和第二線圈121。第一交錯部41的第一端和第二端分別耦接於第一螺旋狀線圈21和第二線圈122。假想線R1位於一水平面(例如，位於第一層的平面)，第一連接件31的第一端和第一交錯部41的第一端投影於水平面後構成一第一直線(圖中未示)，第一連接件31的第二端和第一交錯部41的第二端投影於水平面後構成一第二直線(圖中未示)。假想線R1與第二直線平行，但未與第一直線平行。

於一些實施例中，輸入端130設置於第一線圈111及112的第一側。第一連接件31及第二連接件32設置在第一線圈111及112的第二側。第一線圈111及112的第一側相對於第二側。舉例而言，第一側是第一線圈111及112的上側，第一線圈111及112的第二側是第一線圈111及112的下側。

於一些實施例中，第一連接件31設置在第二線圈121及122的第一側。第三連接件33及第四連接件34設置在第二線圈121及122的第二側。舉例而言，第二線圈121及122的第一側是第二線圈121及122的上側，第二線圈121及122的第二側是第二線圈121及122的下側。

於一些實施例中，第一螺旋狀線圈21及第二螺旋狀線圈22包括一或多個圈數。第1圖之實施例係以一圈作為範例說明。

於一些實施例中，輸入端130、第一連接件31、第二連接件32、第三連接件33及第四連接件34沿著垂直於假想線R1的一配置線(未繪示)近似對齊，如第1圖所示，第一連接件31、第二連接件32、第三連接件33及第四連接件34於平面上由上而下地配置，而不是設置在第一線圈111及112及/或第二線圈121及122的左右兩側。

於一些實施例中，電感裝置1包括中央抽頭140。如第1圖所示，中央抽頭140設置於第三連接件33及第四連接件34的交錯部分。於一些實施例中，第三連接件33及第四連接件34設置在不同層。中央抽頭140可以設置於和第三連接件33相同層，或者設置於和第四連接件34。

請參照第2圖，其繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置2之示意圖。第2圖中相同於第1圖之編號的元件，其說明相同於上述內容，於此不再重述。

如第2圖所示，電感裝置2包括八字形電感結構10、第一螺旋狀線圈21’及第二螺旋狀線圈22’。八字形電感結構10包括二個第一線圈111及112以及二個第二線圈121及122。第一螺旋狀線圈21’及第二螺旋狀線圈22’具有多於一圈的螺旋狀線圈。第一螺旋狀線圈21’設置於第一線圈111及112之內部。第二螺旋狀線圈22’設置於第二線圈121及122之內部。

於一些實施例中，由於第一螺旋狀線圈21’的圈數多於一圈，第二連接件32會部分地重疊於第一螺旋狀線圈21’的上方或下方，以連接至位於第一螺旋狀線圈21’的最內圈的一端。

如第2圖所示，第二線圈121透過第三連接件33’耦接於第二螺旋狀線圈22’。第二螺旋狀線圈22’透過第二交錯部42耦接於第二線圈122。相似地，第二螺旋狀線圈22’的圈數多於一圈，第三連接件33’會部分地重疊於第二螺旋狀線圈22’的上方或下方，以連接至位於第二螺旋狀線圈22’的最內圈的一端。

於一些實施例中，第一螺旋狀線圈21’及第二螺旋狀線圈22’包括一或多個圈數。第2圖之實施例係以複數圈作為範例說明。如此一來，八字形電感結構內的螺旋狀線圈的圈數增加，電感結構2的電感值也可隨之提升。

請參照第3圖，其繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置3之示意圖。第3圖中相同於第1圖及第2圖之編號的元件，其說明相同於上述內容，於此不再重述。

如第3圖所示，電感裝置1包括八字形電感結構10、第一螺旋狀線圈21’、第二螺旋狀線圈22’、第三螺旋狀線圈51及第四螺旋狀線圈52。第三螺旋狀線圈51設置於第一螺旋狀線圈21’的上方或下方且部分地重疊。第四螺旋狀線圈52設置於第二螺旋狀線圈22’的上方或下方且部分地重疊。

第2圖之電感裝置2的第二連接件32耦接第一螺旋狀線圈21’，相較之下，電感裝置3中的第二連接件32’耦接第三螺旋狀線圈51。如第3圖所示，第一線圈112透過第二連接件32’耦接於第三螺旋狀線圈51的第一端。在俯視電感裝置3的方向上，第三螺旋狀線圈51的第二端透過垂直連接件(例如via)耦接於第一螺旋狀線圈21’。

第2圖之電感裝置2的第三連接件33’耦接第二螺旋狀線圈22’，相較之下，電感裝置3中的第三連接件33”耦接第四螺旋狀線圈52。如第3圖所示，第二線圈121透過第三連接件33”耦接於第四螺旋狀線圈52的第一端。在俯視電感裝置3的方向上，第四螺旋狀線圈52的第二端透過垂直連接件耦接於第四螺旋狀線圈22’。

於一些實施例中，八字形電感結構10、第一螺旋狀線圈21’、第一交錯部41、第二螺旋狀線圈22’及第二交錯部42位於第一層。第三螺旋狀線圈51、第一連接件31、第二連接件32’、第四螺旋狀線圈52及第三連接件33’位於第二層。其中，第一層不同於第二層。

請參照第4圖，其繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置4之示意圖。如第4圖所示，電感裝置4包括八字形電感結構10、第一螺旋狀線圈21”及第二螺旋狀線圈22”。八字形電感結構10包括二個第一線圈111及112以及二個第二線圈121及122。第一螺旋狀線圈21”設置於第一線圈111及112之內部。第二螺旋狀線圈22”設置於第二線圈121及122之內部。

電感裝置4的螺旋結構與電感裝置1的螺旋結構不同。如第4圖所示，第一螺旋狀線圈21”包括子螺旋狀線圈211、212及213。子螺旋狀線圈211透過第一交錯部41耦接於第二線圈122。子螺旋狀線圈212透過第二連接件32耦接於第一線圈112。子螺旋狀線圈213透過第五連接件35耦接於子螺旋狀線圈211及透過第三交錯部43耦接於子螺旋狀線圈212。於此實施例中，第三交錯部43與第五連接件35在第一螺旋狀線圈21”的上側交錯耦接。

如第4圖所示，第二螺旋狀線圈22”包括子螺旋狀線圈221、222及213。子螺旋狀線圈221透過第二交錯部42耦接於第二線圈122。子螺旋狀線圈222透過第三連接件33’耦接於第二線圈121。子螺旋狀線圈223透過第六連接件36耦接於子螺旋狀線圈221及透過第四交錯部44耦接於子螺旋狀線圈222。於此實施例中，第四交錯部44與第六連接件36在第二螺旋狀線圈22”的上側交錯耦接。

如第4圖所示，第一線圈111及112與第二線圈121及122基於假想線R2形成近似於複製式投射(duplicate projection)關係。第一螺旋狀線圈21”與第二螺旋狀線圈22”基於假想線R2形成近似於複製式投射關係。

電感裝置4包括輸入端130。輸入端130設置於第一線圈111及112的上側。於一些實施例中，輸入端130、第一連接件31、第二連接件32、第三連接件33’、第五連接件35及第六連接件36沿著垂直於假想線R2的一配置線(未繪示)近似對齊。

請參照第5圖，其繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置5之示意圖。如第5圖所示，電感裝置5包括八字形電感結構50、第一螺旋狀線圈61及第二螺旋狀線圈62。八字形電感結構50包括二個第一線圈511及512以及二個第二線圈521及522。第一螺旋狀線圈61設置於第一線圈511及512之內部。第二螺旋狀線圈62設置於第二線圈621及622之內部。

如第5圖所示，第一線圈511透過第一交錯部81耦接於第二螺旋狀線圈62。第一線圈512透過第二交錯部82耦接於第一螺旋狀線圈61。第一螺旋狀線圈61透過第一連接件71耦接於第二線圈522。第二線圈521透過第二連接件72耦接於第二螺旋狀線圈62。第一交錯部81及82分別與第一連接件71及第二連接件72交錯。

於一些實施例中，八字形電感結構50、第一交錯部81、第二交錯部82、第一螺旋狀線圈61及第二螺旋狀線圈62位於第一層。第一連接件71及第二連接件72位於第二層。第一層不同於第二層。

如第5圖所示，第一線圈511及512與第二線圈521及522基於假想線R3形成鏡射式(mirror)關係。第一螺旋狀線圈21與第二螺旋狀線圈22基於假想線R3形成近似於鏡射式關係。

請參照第6圖，係繪示依照本案一實施例的一種電感裝置之實驗數據示意圖。如第6圖所示，採用本案之架構配置，其品質因素之實驗曲線為Q，其電感值之實驗曲線為L，其中曲線L的數值(即電感值nH)共用曲線Q的數值(即品質因素，如第6圖左側的Y軸數值所示)。由第6圖可知，採用本案之架構的電感裝置具有更佳的單位面積電感值。舉例而言，電感裝置在12um*8um或者14um*8um的面積內，如曲線L所示，於頻率7GHz處，電感值約為1.11，而如曲線Q所示，品質因素約17.85。再如曲線L所示，於頻率8GHz處，電感值約為1.14nH，而如曲線Q所示，品質因素可達約17.77。

由上述本案實施方式可知，在八字形電感結構及螺旋狀線圈之間產生電容值，例如在第1圖之第一線圈111與第一螺旋狀線圈21左側之間的部分，以及在第二線圈121與第二螺旋狀線圈22左側之間的部分。本案的電感裝置具有對稱性結構，在電感裝置的左右側及上下側(若有的話)產生耦合。如此一來，本案之電感裝置可具有更佳的單位面積電感值。

上述內容概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本案之態樣。熟習此項技術者應瞭解，在不脫離本案的精神和範圍的情況下，可輕易使用上述內容作為設計或修改為其他變化的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或實現相同優勢。上述內容應當被理解為本案的舉例，其保護範圍應以申請專利範圍為準。

1、2、3、4、5:電感裝置

10、50:八字形電感結構

111、112:第一線圈

121、122:第二線圈

130:輸入端

140:中央抽頭端

21、21’、21”:第一螺旋狀線圈

22、22’、22”:第二螺旋狀線圈

211、212、213、221、222、223:子螺旋狀線圈

31、32、33、34、35、36:連接件

32’、33’、33”:連接件

41、42、43、44:交錯部

51:第三螺旋狀線圈

52:第四螺旋狀線圈

R1、R2、R3:假想線

511、512:第一線圈

521、522:第二線圈

61:第一螺旋狀線圈

62:第二螺旋狀線圈

71、72:連接件

81、82:交錯部

L、Q:曲線

以下詳細描述結合隨附圖式閱讀時，將有利於較佳地理解本揭示文件之態樣。應注意，根據說明上實務的需求，圖式中各特徵並不一定按比例繪製。實際上，出於論述清晰之目的，可能任意增加或減小各特徵之尺寸。第1圖係繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置之示意圖。第2圖係繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置之示意圖。第3圖係繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置之示意圖。第4圖係繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置之示意圖。第5圖係繪示根據本案一些實施例中一種電感裝置之示意圖。第6圖係繪示根據本案一實施例的一種電感裝置之實驗數據示意圖。

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

1:電感裝置

10:八字形電感結構

111、112:第一線圈

121、122:第二線圈

130:輸入端

140:中央抽頭端

21:第一螺旋狀線圈

22:第二螺旋狀線圈

31、32、33、34:連接件

41:交錯部

R1:假想線

Claims

一種電感裝置，包括：一八字形電感結構，包括二個第一線圈及二個第二線圈；一第一螺旋狀線圈，設置於該二個第一線圈之內部；一第一連接件，其中該第一連接件的一第一端耦接該二個第一線圈之一者，該第一連接件的一第二端耦接該二個第二線圈之一者；一第二連接件，耦接該二個第一線圈之另一者；以及一第一交錯部，其中該第一交錯部的一第一端耦接該第一螺旋狀線圈，該第一交錯部的一第二端耦接該二個第二線圈之另一者，其中該第一交錯部與該第一連接件及該第二連接件分別地交錯，其中，該二個第一線圈和該二個第二線圈基於該二個第一線圈和該二個第二線圈之間的一假想線形成近似於複製式投射關係或近似於鏡射式關係，該假想線位於一水平面，該第一連接件的該第一端與該第一交錯部的該第一端投影於該水平面後構成一第一直線，該第一連接件的該第二端與該第一交錯部的該第二端投影於該水平面後構成一第二直線，該假想線僅和該第一直線與該第二直線之一者平行。
如請求項1所述之電感裝置，其中該二個第一線圈之另一者透過該第二連接件耦接於該第一螺旋狀線圈。
如請求項2所述之電感裝置，更包括：一第二螺旋狀線圈，設置於該二個第二線圈之內部；以及一第三連接件，耦接該二個第二線圈之一者；其中該二個第二線圈之一者透過該第三連接件耦接於該第二螺旋狀線圈。
如請求項3所述之電感裝置，更包括：一第四連接件，耦接該二個第二線圈之另一者。
如請求項1所述之電感裝置，更包括：一第三螺旋狀線圈，設置於該第一螺旋狀線圈之上或之下，其中該第三螺旋狀線圈耦接於該第一螺旋狀線圈。
如請求項3所述之電感裝置，更包括：一第四螺旋狀線圈，設置於該第二螺旋狀線圈之上或之下，其中該第四螺旋狀線圈耦接於該第二螺旋狀線圈。
如請求項4所述之電感裝置，更包括：一輸入端，設置於該二個第一線圈之一第一側；其中該第一連接件及該第二連接件設置於該二個第一線圈之一第二側，其中該二個第一線圈之該第二側相對於該二個第一線圈之該第一側，以及該第一連接件設置於該二個第二線圈之一第一側，該第三連接件及該第四連接件設置在相對於該二個第二線圈之該第一側之一第二側。
如請求項7所述之電感裝置，其中該第一螺旋狀線圈與該第二螺旋狀線圈基於在該二個第一線圈之該第二側和該二個第二線圈之該第一側之間的該假想線形成近似於複製式投射。
如請求項7所述之電感裝置，其中該第一螺旋狀線圈與該第二螺旋狀線圈基於在該二個第一線圈之該第二側和該二個第二線圈之該第一側之間的該假想線形成近似於鏡射式關係。