TWI774613B - 電感裝置 - Google Patents

Abstract

本揭示內容提供一種電感裝置，包含複數個線圈。該些線圈包含一第一繞組以及一第二繞組。該第一繞組包含複數個第一次線圈，其中該些第一次線圈中之一第一者配置於一第一區域，且該些第一次線圈中之一第二者與一第三者配置於不同於該第一區域之一第二區域。該第二繞組包含複數個第二次線圈，其中該些第二次線圈中之一第一者配置於該第二區域，且該些第二次線圈中之一第二者與一第三者配置於該第一區域。其中，該些線圈各自由該些第一次線圈中之一者與該些第二次線圈中之一者組成。

Description

電感裝置

本揭示內容係有關於一種電子裝置，特別是指一種電感裝置。

現有的各種型態之電感器皆有其優勢與劣勢。以具有交替排列之線圈結構的電感器而言，其寄生電容值較大且電感值較低，導致其具有較低的自共振頻率（self-resonance frequency）以及較低的品質因素（quality factor）。因此，上述電感器之應用範圍皆有所限制。

本揭示內容的一態樣為一電感裝置。該電感裝置包含複數個線圈。該些線圈包含一第一繞組以及一第二繞組。該第一繞組包含複數個第一次線圈，其中該些第一次線圈中之一第一者配置於一第一區域，且該些第一次線圈中之一第二者與一第三者配置於不同於該第一區域之一第二區域。該第二繞組包含複數個第二次線圈，其中該些第二次線圈中之一第一者配置於該第二區域，且該些第二次線圈中之一第二者與一第三者配置於該第一區域。其中，該些線圈各自由該些第一次線圈中之一者與該些第二次線圈中之一者組成。

綜上，本揭示內容之電感裝置藉由在同一區域中配置用於傳輸相同極性訊號的多個線圈以及少數用於傳輸不同極性訊號的線圈，具有降低等效寄生電容值的優勢。此外，藉由本揭示內容之架構，電感裝置還能夠提高等效電感值與品質因素。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅用以解釋本案，並不用來限定本案，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭示內容所涵蓋的範圍。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭示之內容中與特殊內容中的平常意義。

關於本文中所使用之「耦接」或「連接」，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

請參閱第1圖，第1圖為根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一電感裝置100的結構示意圖。電感裝置100包含複數個線圈、一第一交錯部CN1、一第二交錯部CN2、一中央抽頭端CT以及一輸入輸出端IOE。具體而言，電感裝置100的多個線圈由一第一繞組C1（以十字線網格呈現）以及一第二繞組C2（以點狀網格呈現）組成。

於一些實施例中，如第1圖所示，第一繞組C1包含複數個第一次線圈FC1~FC3。第一次線圈FC1（即，多個第一次線圈中之第一者）配置於一第一區域R1，且其餘的第一次線圈FC2~FC3（即，多個第一次線圈中之第二者與第三者）則配置於不同於第一區域R1之一第二區域R2。舉例來說，第一區域R1為第1圖上的右邊區域，而第二區域R2為第1圖上的左邊區域。

第二繞組C2亦包含複數個第二次線圈SC1~SC3。第二次線圈SC1（即，多個第二次線圈中之第一者）與多個第一次線圈FC2~FC3一起配置於第二區域R2，且其餘的第二次線圈SC2~SC3（即，多個第二次線圈中之第二者與第三者）則與第一次線圈FC1一起配置於第一區域R1。

於一些實施例中，如第1圖所示，電感裝置100的多個線圈各自由多個第一次線圈FC1~FC3中之一者以及多個第二次線圈SC1~SC3中之一者組成。舉例來說，電感裝置100由內向外依序配置有第一、二及三線圈。電感裝置100的第一線圈由第一次線圈FC1與第二次線圈SC1組成，電感裝置100的第二線圈由第一次線圈FC2與第二次線圈SC2組成，而電感裝置100的第三線圈由第一次線圈FC3與第二次線圈SC3組成。

於一些實施例中，第一交錯部CN1包含多個連接件101及102。如第1圖所示，連接件101用以耦接第一次線圈FC1與第一次線圈FC2，而連接件102則用以耦接第二次線圈SC1與第二次線圈SC2。可以理解的是，多個連接件101及102彼此交錯設置，且位於不同金屬層。舉例來說，連接件101位於一第一金屬層，而連接件102位於一第二金屬層。

於一些實施例中，第二交錯部CN2包含多個連接件201及202。如第1圖所示，連接件201用以耦接第一次線圈FC1與第一次線圈FC3，而連接件102則用以耦接第二次線圈SC1與第二次線圈SC3。可以理解的是，多個連接件201及202同樣彼此交錯設置，且位於不同金屬層。舉例來說，連接件201位於第二金屬層，而連接件202位於第一金屬層。

於一些實施例中，第一交錯部CN1位於電感裝置100的一第一側S1，而第二交錯部CN2位於電感裝置100的一第二側S2。如第1圖所示，第一側S1（例如：上側）與第二側S2（例如：下側）為相對之兩側。

於第1圖的實施例中，輸入輸出端IOE用以輸入或輸出訊號，並於電感裝置100的第二側S2耦接於第一次線圈FC2與第二次線圈SC2。此外，中央抽頭端CT於電感裝置100的第一側S1耦接於第一次線圈FC3與第二次線圈SC3。

於一些實施例中，多個第一次線圈FC1~FC3與多個第二次線圈SC1~SC3與連接件101及202位於相同的金屬層，即，位於第一金屬層，但本揭示內容並不以此為限。於其他實施例中，多個第一次線圈FC1~FC3與多個第二次線圈SC1~SC3位於第二金屬層。

於一些實施例中，第一金屬層不同於第二金屬層。舉例而言，第一金屬層為超厚金屬（ultra-thick metal，UTM）層，而第二金屬層為鋁重布層（AL-RDL）。應當理解，本揭示內容並不以此為限。

首先說明第一繞組C1之結構。詳細而言，第一次線圈FC2於第二側S2耦接於輸入輸出端IOE，從第二側S2開始沿順時針方向繞設至第一側S1，且於第一側S1直接耦接於連接件101的一端。連接件101的另一端亦直接耦接於第一次線圈FC1。第一次線圈FC1從第一側S1開始沿順時針方向繞設至第二側S2，且於第二側S2透過導通孔（via）耦接於連接件201的一端。連接件201的另一端亦透過導通孔耦接於第一次線圈FC3。第一次線圈FC3從第二側S2開始沿順時針方向繞設至第一側S1，且於第一側S1直接或間接地（例如：透過導通孔）耦接於中央抽頭端CT。

接著說明第二繞組C2之結構。詳細而言，第二次線圈SC2於第二側S2耦接於輸入輸出端IOE，從第二側S2開始沿逆時針方向繞設至第一側S1，且於第一側S1透過導通孔耦接於連接件102的一端。連接件102的另一端亦透過導通孔耦接於第二次線圈SC1。第二次線圈SC1從第一側S1開始沿逆時針方向繞設至第二側S2，且於第二側S2直接耦接於連接件202的一端。連接件202的另一端亦直接耦接於第二次線圈SC3。第二次線圈SC3從第二側S2開始沿逆時針方向繞設至第一側S1，且於第一側S1直接或間接地（例如：透過導通孔）耦接於中央抽頭端CT。

於第1圖的實施例中，第一繞組C1的第一次線圈FC1與第二繞組C2的多個第二次線圈SC2~SC3分佈於第一區域R1的不同位置（換言之，第一繞組C1的第一次線圈FC1與第二繞組C2的多個第二次線圈SC2~SC3彼此不重疊）。第一繞組C1的多個第一次線圈FC2~FC3與第二繞組C2的第二次線圈SC1分佈於第二區域R2的不同位置（換言之，第一繞組C1的多個第一次線圈FC2~FC3與第二繞組C2的第二次線圈SC1彼此不重疊）。

具體而言，於第1圖的第二區域R2中，第二次線圈SC1與第一次線圈FC2相隔一第一間距W1，第一次線圈FC2與第一次線圈FC3相隔一第二間距W2，且第一間距W1與第二間距W2相等。同樣地，於第1圖的第一區域R1中，第一次線圈FC1與第二次線圈SC2相隔第一間距W1，且第二次線圈SC2與第二次線圈SC3相隔第二間距W2。

可以理解的是，多個第一次線圈FC1~FC3均用以傳輸相同極性之第一訊號（例如，同為正極性訊號或同為負極性訊號），多個第二次線圈SC1~SC3亦均用以傳輸相同極性之第二訊號（例如，同為負極性訊號或同為正極性訊號），且第一訊號不同於第二訊號。值得注意的是，經由第一交錯部CN1與第二交錯部CN2之配置，大部分的第一次線圈（例如：第一次線圈FC2與第一次線圈FC3）被配置於第二區域R2中且彼此相鄰，而大部分的第二次線圈（例如：第二次線圈SC2與第二次線圈SC3）被配置於第一區域R1中且亦彼此相鄰。據此，由於同一區域中的多個線圈大多負責傳輸相同極性訊號，電感裝置100的等效寄生電容值可大幅降低，且電感裝置100的等效電感值以及品質因素（Q）可大幅提高。

請參閱第2圖，第2圖為根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一電感裝置200的結構示意圖。第2圖中與第1圖中相同的符號表示相同或類似的部件，故不再重複贅述。於第2圖的第二區域R2中，第二次線圈SC1與第一次線圈FC2相隔一第一間距W1’，第一次線圈FC2與第一次線圈FC3相隔一第二間距W2’，且第一間距W1’至少為第二間距W2’的約1.5倍。同樣地，於第2圖的第一區域R1中，第一次線圈FC1與第二次線圈SC2相隔第一間距W1’，且第二次線圈SC2與第二次線圈SC3相隔第二間距W2’。

於第2圖的實施例中，由於第一次線圈FC1與第二次線圈SC2之間（或第二次線圈SC1與第一次線圈FC2之間）的第一間距W1’增加了，第2圖的電感裝置200具有比第1圖的電感裝置100來得更低的等效寄生電容值。

於第1及2圖的實施例中，電感裝置100及200的多個線圈均位於同一金屬層，但本揭示內容並不以此為限。於其他實施例中，電感裝置的部份線圈係彼此重疊。以下將以第3圖的實施例為例進行說明。

請參閱第3圖，第3圖為根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一電感裝置300的結構示意圖。第3圖中與第1圖中相同的符號表示相同或類似的部件，故不再重複贅述。於第3圖的第二區域R2中，第一次線圈FC2與第一次線圈FC3位於不同金屬層且彼此重疊，而第二次線圈SC1與第一次線圈FC3位於同一金屬層且彼此不重疊。同樣地，於第3圖的第一區域R1中，第二次線圈SC2與第二次線圈SC3位於不同金屬層且彼此重疊，且第一次線圈FC1與第二次線圈SC3位於同一金屬層且彼此不重疊。換句話說，電感裝置300的第二線圈（即，第一次線圈FC2與第二次線圈SC2）及第三線圈（即，第一次線圈FC3與第二次線圈SC3）彼此重疊，且不與電感裝置300的第一線圈（即，第二次線圈SC1與第一次線圈FC1）重疊。

於第3圖的實施例中，由於電感裝置300的第二及三線圈彼此重疊，第3圖的電感裝置300具有比第1圖的電感裝置100來得更高的等效電感值以及品質因素（Q）。

於第1、2及3圖的實施例中，中央抽頭端CT位於電感裝置的第一側S1，且輸入輸出端IOE位於電感裝置的第二側S2。然而，本揭示內容並不以此為限，中央抽頭端CT與輸入輸出端IOE的位置也可依照需求變更。以下將以第4及5圖的實施例為例進行說明。

請參閱第4圖，第4圖為根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一電感裝置400的結構示意圖。第4圖中與第1圖中相同的符號表示相同或類似的部件，故不再重複贅述。於第4圖的實施例中，中央抽頭端CT位於電感裝置400的第二側S2，且輸入輸出端IOE位於電感裝置400的第一側S1。具體而言，中央抽頭端CT於第二側S2可透過導通孔耦接於第一次線圈FC2與第二次線圈SC2，且至少與連接件201及202、電感裝置400的第二線圈（即，第一次線圈FC2與第二次線圈SC2）及電感裝置400的第三線圈（即，第一次線圈FC3與第二次線圈SC3）位於不同金屬層。此外，輸入輸出端IOE則於第一側S1直接或間接地耦接於第一次線圈FC3與第二次線圈SC3。

請參閱第5圖，第5圖為根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一電感裝置500的結構示意圖。第5圖中與第1圖中相同的符號表示相同或類似的部件，故不再重複贅述。於第5圖的實施例中，中央抽頭端CT位於電感裝置500的第二側S2，且輸入輸出端IOE位於電感裝置500的第一側S1。具體而言，中央抽頭端CT可於第二側S2透過一連接件301來耦接於第一次線圈FC2，並可於第二側S2透過另一連接件302來耦接於第二次線圈SC2。多個連接件301及302位於不同金屬層。舉例來說，連接件301與連接件202一樣位於第一金屬層，而連接件302則與連接件201一樣位於第二金屬層。可以理解的是，連接件301還與連接件201交錯設置，且連接件302還與連接件202交錯設置。此外，輸入輸出端IOE則於第一側S1直接或間接地耦接於第一次線圈FC3與第二次線圈SC3。

於前述實施例中，電感裝置（例如：第1圖中的電感裝置100、第2圖中的電感裝置200、第3圖中的電感裝置300、第4圖中的電感裝置400、第5圖中的電感裝置500）為一正方形結構（即，四邊形結構）。應當理解，於其他實施例中，上述電感裝置亦可為其他多邊形結構。此外，應當理解，前述實施例中的電感裝置之結構亦適用於八字形電感裝置。

應當理解，第一繞組C1中線圈的數量和第二繞組C2中線圈的數量僅用於示例，本揭示內容並不以圖中所示的數量為限。換言之，電感裝置的多個線圈的數量並不以圖中所示的3圈為限。

請參閱第6圖，第6圖分別為根據本揭示內容的一些實施例所繪示的電感裝置的實驗數據以及已知技術之實驗數據。如第6圖所示，採用本揭示之架構配置，其品質因素之實驗曲線為Q’（以實線表示），且其電感值之實驗曲線為L’（以實線表示）。採用已知技術，其品質因素之實驗曲線為Q（以虛線表示），且其電感值之實驗曲線為L（以虛線表示）。由第6圖可知，相較於已知技術，採用本揭示之架構的電感裝置具有更佳的品質因素以及電感值。舉例來說，在頻率4.8GHz處，本揭示內容之電感裝置的電感值相較於已知技術增加了大約15%。

由上述本揭示內容之實施方式可知，本揭示內容之電感裝置（例如：第1圖中的電感裝置100、第2圖中的電感裝置200、第3圖中的電感裝置300、第4圖中的電感裝置400、第5圖中的電感裝置500）藉由在同一區域中配置用於傳輸相同極性訊號的多個線圈以及少數用於傳輸不同極性訊號的線圈，具有降低等效寄生電容值的優勢。此外，藉由本揭示內容之架構，電感裝置還能夠提高等效電感值與品質因素。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，所屬技術領域具有通常知識者在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100,200,300,400,500:電感裝置 101,102,201,202,301,302:連接件 C1:第一繞組 C2:第二繞組 FC1~FC3:第一次線圈 SC1~SC3:第二次線圈 CN1:第一交錯部 CN2:第二交錯部 CT:中央抽頭端 R1:第一區域 R2:第二區域 S1:第一側 S2:第二側 IOE:輸入輸出端 W1,W1’:第一間距 W2,W2’:第二間距

第1圖係根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一種電感裝置的結構示意圖。 第2圖係根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一種電感裝置的結構示意圖。 第3圖係根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一種電感裝置的結構示意圖。 第4圖係根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一種電感裝置的結構示意圖。 第5圖係根據本揭示內容的一些實施例所繪示的一種電感裝置的結構示意圖。 第6圖係根據本揭示內容的一些實施例所繪示的電感裝置的實驗數據示意圖。

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

100:電感裝置

101,102,201,202:連接件

C1:第一繞組

C2:第二繞組

FC1~FC3:第一次線圈

SC1~SC3:第二次線圈

CN1:第一交錯部

CN2:第二交錯部

CT:中央抽頭端

R1:第一區域

R2:第二區域

S1:第一側

S2:第二側

IOE:輸入輸出端

W1:第一間距

W2:第二間距

Claims (10)

1. 一種電感裝置，包含：複數個線圈，包含：一第一繞組，包含複數個第一次線圈，其中該些第一次線圈中之一第一者配置於一第一區域，且該些第一次線圈中之一第二者與一第三者彼此相鄰並配置於不同於該第一區域之一第二區域；以及一第二繞組，包含複數個第二次線圈，其中該些第二次線圈中之一第一者配置於該第二區域，且該些第二次線圈中之一第二者與一第三者彼此相鄰並配置於該第一區域；其中，該些線圈各自由該些第一次線圈中之一者與該些第二次線圈中之一者組成。
2. 如請求項1所述之電感裝置，其中該些第二次線圈中之該第一者、該些第一次線圈中之該第二者與該些第一次線圈中之該第三者位於同一金屬層，且彼此不重疊；其中該些第一次線圈中之該第一者、該些第二次線圈中之該第二者與該些第二次線圈中之該第三者位於同一金屬層，且彼此不重疊。
3. 如請求項2所述之電感裝置，其中該些第二次線圈中之該第一者與該些第一次線圈中之該第二者 相隔一第一間距，該些第一次線圈中之該第二者與該些第一次線圈中之該第三者相隔一第二間距，其中該第一間距與該第二間距相等。
4. 如請求項3所述之電感裝置，其中該些第一次線圈中之該第一者與該些第二次線圈中之該第二者相隔該第一間距，該些第二次線圈中之該第二者與該些第二次線圈中之該第三者相隔該第二間距。
5. 如請求項2所述之電感裝置，其中該些第二次線圈中之該第一者與該些第一次線圈中之該第二者相隔一第一間距，該些第一次線圈中之該第二者與該些第一次線圈中之該第三者相隔一第二間距，其中該第一間距至少為該第二間距的1.5倍。
6. 如請求項1所述之電感裝置，其中該些第一次線圈中之該第二者與該些第一次線圈中之該第三者位於不同金屬層，且彼此重疊；其中該些第二次線圈中之該第一者與該些第一次線圈中之該第三者位於同一金屬層，且彼此不重疊；其中該些第二次線圈中之該第二者與該些第二次線圈中之該第三者位於不同金屬層，且彼此重疊；其中該些第一次線圈中之該第一者與該些第二次線圈中之該第三者位於同一金屬層，且彼此不重疊。
7. 如請求項1所述之電感裝置，其中該電感裝置還包含一第一交錯部，且該第一交錯部用以耦接該些第一次線圈中之該第一者與該些第一次線圈中之該第二者，並用以耦接該些第二次線圈中之該第一者與該些第二次線圈中之該第二者；其中該電感裝置還包含一第二交錯部，且該第二交錯部用以耦接該些第一次線圈中之該第一者與該些第一次線圈中之該第三者，並用以耦接該些第二次線圈中之該第一者與該些第二次線圈中之該第三者。
8. 如請求項7所述之電感裝置，其中該第一交錯部位於該電感裝置的一第一側，且該第二交錯部位於該電感裝置的一第二側，其中該第一側與該第二側為相對之兩側。
9. 如請求項8所述之電感裝置，其中該電感裝置還包含一輸入輸出端，且該輸入輸出端位於該電感裝置的該第二側，並耦接於該些第一次線圈中之該第二者與該些第二次線圈中之該第二者。
10. 如請求項8所述之電感裝置，其中該電感裝置還包含一輸入輸出端，且該輸入輸出端位於該電感裝置的該第一側，並耦接於該些第一次線圈中之該第三 者與該些第二次線圈中之該第三者。

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