專利名稱：嵌入式環(huán)形電感器的制作方法
嵌入式環(huán)形電感器背景技術(shù)眾所周知，每當(dāng)導(dǎo)體中存在電流時(shí)，便產(chǎn)生磁場。電感器是一種 無源電元件，其包括一系列電感繞組或線圏(下面稱為"匝")，它們 協(xié)同操作，以便當(dāng)在這些匝中建立電流時(shí)在特定區(qū)域中限定磁場。電感器在磁場中存儲(chǔ)能量的能力由電感L來描述，其一般地說與匪數(shù)的 平方N2以及在其中建立磁場的區(qū)域的導(dǎo)磁率n成正比。導(dǎo)磁率n通常根據(jù)相對(duì)導(dǎo)磁率Hr來討論，相對(duì)導(dǎo)磁率Hr是導(dǎo)磁率H與自由空間導(dǎo)磁率Ho之比。即/"A =—通常電感器被繞在導(dǎo)磁率大于空氣(即n一i.o)的鐵磁芯上，以便對(duì)于給定匝數(shù)提供較大電感。這種鐵磁芯具有各種形狀，從簡單的 圓柱形桿到環(huán)形環(huán)。已知環(huán)形具有某些優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)閷?duì)于給定導(dǎo)磁率和 匝數(shù)，與螺線管(桿形)鐵磁芯相比，它們提供較高的電感。環(huán)形還 具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，其基本上把電感器產(chǎn)生的磁場包含在鐵磁芯區(qū)域內(nèi)，從而限制RF泄露，并使得與附近其它元件的耦合和干擾最小。 對(duì)于典型的環(huán)形電感器，其電感由下式給出L = ^-ln_其中，h是電感器的高度，a是電感器的內(nèi)徑，b是電感器的外徑。然而，在微型RF電路中，實(shí)現(xiàn)環(huán)形電感器尤其困難。因而，在 微型RF電路中，電感器趨于作為在RF襯底上直接形成的表面安裝 元件或平面螺旋線來實(shí)現(xiàn)。平面螺旋電感器和環(huán)形電感器相比具有嚴(yán) 重缺點(diǎn)，它們基本上不能包含它們所產(chǎn)生的磁場。雖然表面安裝的環(huán) 形電感器能夠很好地工作，但是這種元件所需的電路板不動(dòng)產(chǎn)是構(gòu)成 RF系統(tǒng)的整個(gè)尺寸的重要因素。的確，無源表面安裝器件的使用通 常需要比包含電路元件所需的更大電路板。授予Krone等人的美國專利5，781，091披露了 一種電子電感器件 和以剛性銅覆環(huán)氧樹脂疊片來制造該器件的方法。其中的處理包括在 環(huán)氧樹脂疊片內(nèi)鉆一系列隔開的孔、蝕刻銅覆層使之完全脫離電路 板、在第二疊片的上方設(shè)置環(huán)氧樹脂疊片、在每個(gè)間隔開的孔內(nèi)設(shè)置 環(huán)形鐵磁芯、以及利用纖維填充的環(huán)氧樹脂來填充每個(gè)孔的其余部 分。這種技術(shù)涉及許多附加處理步驟，這些步驟一般不是在制造常規(guī) 環(huán)氧樹脂電路板時(shí)涉及的常規(guī)步驟部分。這些附加步驟自然涉及進(jìn)一 步的花費(fèi)。此外，這種技術(shù)不能很好地適用于其它類型的襯底，例如 下面所述的陶瓷類型。在850 - 100(TC下煅燒的玻璃陶瓷襯底通常被稱為低溫共燒陶資 (LTCC， low-temperature co-fired ceramics)。這類材料具有若干優(yōu)點(diǎn)， 這些優(yōu)點(diǎn)使得其尤其適于用作RF系統(tǒng)的襯底。例如，來自Dupont 的低溫951共燒Green TapeTM是金和銀相容的，并且其具有對(duì)于許 多應(yīng)用穩(wěn)定的熱脹系數(shù)(TCE)和相對(duì)強(qiáng)度。其它LTCC陶瓷帶產(chǎn)品可 以從416 East Church Road， King of Prussia, PA 19406-2625， USA的 Electro-Science Laboratories, Inc.得到。LTCC產(chǎn)品的制造者一般還 提供可以與其LTCC產(chǎn)品相容的金屬骨，用于限定金屬跡線和通孔。關(guān)于傳統(tǒng)LTCC處理的處理流程包括(1)從一巻中切割未加 工(未燒)的陶瓷帶，(2)從未加工帶中除去背襯，(3)沖孔用作 電通孔的孔，(4)利用導(dǎo)體骨填充通孔并絲網(wǎng)印刷形成圖案的導(dǎo)體， (5)堆疊、對(duì)準(zhǔn)和層疊各個(gè)帶層，(6)煅燒堆疊體以燒結(jié)粉末并致 密化，以及(7)把煅燒過的陶瓷鋸成各個(gè)襯底。LTCC處理要求被共燒的材料在化學(xué)上以及在熱脹系數(shù)(CTE)方 面是相容的。 一般地說，商業(yè)上可得到的LTCC材料的范圍受到相當(dāng) 的限制。例如，LTCC材料僅僅在有限介電常數(shù)值的范圍內(nèi)在商業(yè)上 可得到，并且一般不包括相對(duì)導(dǎo)磁率值大于1的材料。不過，近來材 料方面的研發(fā)開始擴(kuò)大到可以利用LTCC的材料的可能范圍。此外， 新的可以和標(biāo)準(zhǔn)LTCC工藝相容的高導(dǎo)磁率陶瓷帶材料已經(jīng)在商業(yè) 上可得到。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種集成在襯底內(nèi)的環(huán)形電感器以及制造所述環(huán)形 電感器的方法。所述方法可以包括在襯底內(nèi)形成第一組導(dǎo)電通孔，它 們沿徑向與中心軸相距第一距離，從而限定第一內(nèi)圓周。在襯底內(nèi)可 以形成第二組導(dǎo)電通孔，它們沿徑向與中心軸相距第二距離，從而限 定第二內(nèi)圓周，第二距離大于第一距離?？梢孕纬傻谌M導(dǎo)電通孔， 它們沿徑向與中心軸相距第三距離，從而限定外圓周，笫三距離大于 第二距離?？梢栽诖怪庇谥行妮S限定的第一平面內(nèi)布置第一組導(dǎo)電跡線，所 述第一組導(dǎo)電跡線在第一和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相鄰的導(dǎo) 電通孔之間形成電連接?？梢栽谒龅谝黄矫鎯?nèi)布置第二組導(dǎo)電跡 線，所述第二組導(dǎo)電跡線在第二和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相鄰 的導(dǎo)電通孔之間形成電連接?？梢栽谂c第一平面分開并垂直于中心軸 限定的第二平面內(nèi)布置第三組導(dǎo)電跡線，用于在第一和第三組導(dǎo)電通 孔中沿圓周偏移的導(dǎo)電通孔之間限定電連接。最后，在第二平面內(nèi)布 置第四組導(dǎo)電跡線，用于在第二和第三組導(dǎo)電通孔中沿圓周偏移的導(dǎo) 電通孔之間限定電連接，從而限定一個(gè)三維環(huán)形線圏。所述方法可以包括共燒所述襯底和環(huán)形線團(tuán)，從而形成環(huán)形線團(tuán) 至少部分嵌入其中的整體襯底結(jié)構(gòu)。所述方法還包括至少形成所述襯 底的環(huán)形芯區(qū)域，所述環(huán)形芯區(qū)域限定在所述環(huán)形線圍內(nèi)，由至少一 個(gè)電特性與所述襯底的至少一個(gè)其它部分不同的材料制成。例如，該 材料可以是導(dǎo)磁率值高于構(gòu)成襯底的其它部分的材料的低溫共燒陶乾(LTCC)。環(huán)形芯區(qū)域內(nèi)的襯底和材料可被共燒在一起，從而形成 整體襯底結(jié)構(gòu)。所述襯底還可以被這樣形成堆疊多個(gè)襯底層，并選 擇至少一個(gè)襯底層，使其具有大于被至少部分包含在襯底的限定在環(huán) 形線圍內(nèi)的環(huán)形芯區(qū)域內(nèi)的層的相對(duì)導(dǎo)磁率。在一種結(jié)構(gòu)中，所述方法可以包括在襯底內(nèi)形成第四組導(dǎo)電通 孔，這些導(dǎo)電通孔沿徑向與中心軸相距第四距離，所述第四距離小于 所述第一距離?？梢栽诘谝黄矫鎯?nèi)布置第五組導(dǎo)電跡線，所述第五組 導(dǎo)電跡線在第四和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相鄰的導(dǎo)電通孔之 間形成電連接?？梢栽诘诙矫鎯?nèi)布置第六組導(dǎo)電跡線，用于在第四 和第三組導(dǎo)電通孔中沿圓周偏移的導(dǎo)電通孔之間限定電連接。本發(fā)明還涉及一種印刷電路板，其包括襯底和環(huán)形線團(tuán)，所述襯 底具有在村底內(nèi)限定的環(huán)形芯區(qū)域。所述環(huán)形線圏可以包括圍繞環(huán)形 芯區(qū)域形成的第一組匝，以及圍繞環(huán)形芯區(qū)域形成的第二組匝，所述 第二組匝限定大于所述第一組匝所限定的截面積的截面積。所述襯底和環(huán)形線團(tuán)可以用共燒處理形成，從而形成環(huán)形線團(tuán)至 少部分嵌入其中的整體襯底結(jié)構(gòu)。所述第 一和第二組匝可以按照交替 順序被布置，并在所有點(diǎn)都包含在襯底內(nèi)。所述環(huán)形芯區(qū)域可以由導(dǎo) 磁率大于所述襯底的至少一個(gè)其它部分的第二襯底材料的襯底材料 構(gòu)成。所述環(huán)形線團(tuán)還可以包括圍繞環(huán)形芯區(qū)域形成的第三組匪，所 述第三組匝限定大于第二組匝所限定的截面積的截面積。本發(fā)明還涉及一種環(huán)形電感器，其包括襯底和環(huán)形線團(tuán)，在襯底 內(nèi)限定環(huán)形芯區(qū)域，該環(huán)形線團(tuán)包括圍繞所述環(huán)形芯區(qū)域形成的第一 組匝和圍繞所述環(huán)形芯區(qū)域形成的第二組臣。第二組匪可以限定大于 第一組匝所限定的截面積的截面積。襯底和環(huán)形線團(tuán)可以用共燒處理 形成，以形成環(huán)形線圏至少部分嵌入其中的整體襯底結(jié)構(gòu)。第一和第 二組匝可以按照交替的順序被布置。環(huán)形芯區(qū)域可以由導(dǎo)磁率大于襯 底的至少一個(gè)其它部分的導(dǎo)磁率的襯底材料構(gòu)成。可以圍繞環(huán)形芯區(qū) 域形成第三組匝，第三組匪限定大于第二組匪所限定的截面積的截面 積。


圖1是對(duì)于理解本發(fā)明的形成環(huán)形電感器的方法有用的其中形成有通孔的陶瓷襯底的頂視圖；圖2是沿線2-2取的圖1的襯底的截面圖； 圖3是在添加導(dǎo)電跡線和第二層以形成環(huán)形電感器之后圖l的襯底的頂視圖；圖4是沿線4-4取的圖3的襯底的截面圖；圖5是對(duì)于理解圖1-4的環(huán)形電感器的結(jié)構(gòu)有用的示意圖；圖6是在添加導(dǎo)電跡線和笫二層以形成環(huán)形電感器之后襯底的頂視圖，其對(duì)于理解本發(fā)明是有用的；圖7是沿線7-7取的圖6的襯底的截面圖；圖8是對(duì)于理解本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例有用的陶瓷襯底的頂視圖；圖9是沿線9-9取的圖8的襯底的截面圖； 圖IO是沿線10-IO取的圖8的襯底的截面圖； 圖11是在添加導(dǎo)電跡線和第二層以形成環(huán)形電感器之后圖8的 襯底的頂視圖；圖12是沿線12-12取的圖11的襯底的截面圖； 圖13是沿線13-13取的圖11的襯底的截面圖； 圖14是對(duì)于理解圖8-12的環(huán)形電感器的結(jié)構(gòu)有用的示意圖；以及圖15是對(duì)于理解構(gòu)成本發(fā)明的方法有用的流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及一種集成在襯底內(nèi)的環(huán)形電感器以及制造該電感器 的方法。按照本說明的定義，環(huán)形電感器是具有用于限定基本上包含 電感器所產(chǎn)生的磁通的閉合路徑的繞組的電感器。這樣，由電感器繞 組限定的區(qū)域不限于環(huán)形，而也可以是盤形，或者具有適于限定用于 基本上包含電感器所產(chǎn)生的磁通的閉合路徑的任何其它形狀。下面參照?qǐng)D1-2和圖15的流程圖來說明本發(fā)明的方法。該方法 在步驟1502通過形成合適尺寸的襯底層100開始。襯底層100可以 由任何適當(dāng)襯底材料構(gòu)成，并且可以包括適于獲得所需襯底厚度的任 何數(shù)量的子層。例如，襯底層100可以包括一個(gè)或多個(gè)未燒的陶瓷帶
層。陶瓷帶可以是任何在商業(yè)上可得到的玻璃陶瓷襯底。例如，陶瓷帶可以是被設(shè)計(jì)要在800'C- 1050'C煅燒的玻璃陶瓷襯底。這種材料 通常被稱為低溫共燒陶瓷(LTCC)。這種LTCC材料具有許多優(yōu)點(diǎn)， 這些優(yōu)點(diǎn)使得它們尤其用作RF系統(tǒng)的襯底。例如來自0叩01^@的低 溫951共燒Green TapeTM是金和銀相容的，并具有對(duì)于許多應(yīng)用穩(wěn) 定的熱脹系數(shù)(TCE)和相對(duì)強(qiáng)度。也可以使用其它類似類型的陶瓷帶。 陶瓷帶的尺寸可以根據(jù)特定的應(yīng)用由多種因素確定。例如，如果環(huán)形 電感器要構(gòu)成較大RF電路的部分，則可以確定陶瓷帶的尺寸適應(yīng)RF 電路，環(huán)形電感器在該RF電路中構(gòu)成一個(gè)元件?？梢栽谝r底層100中形成第一組導(dǎo)電通孔102，如步驟1504所 示。可以使用任何適當(dāng)技術(shù)來執(zhí)行這個(gè)步驟。例如，可以借助于沖孔、 激光切割或蝕刻通孔而在襯底層100中形成通孔。在步驟1510，利用 導(dǎo)電骨和/或任何其它適當(dāng)導(dǎo)電元素來填充通孔。如圖1和圖2所示，第一組導(dǎo)電通孔102可以沿徑向與中心軸 212相距第一距離a，從而限定環(huán)形電感器的內(nèi)圓周。在步驟1506和 1510，以類似方式形成第二組導(dǎo)電通孔104，它們沿徑向與中心軸相 距第二距離b，從而限定中間圓周。類似地，在步驟1508和1510形 成第三組導(dǎo)電通孔106，它們沿徑向與中心軸相距第三距離c，從而 限定外圓周。如圖2所示，這些通孔可以在襯底層IOO的相對(duì)表面214、 216之間延伸?？梢蕴峁┮粋€(gè)或多個(gè)附加通孔108，用于限定環(huán)形電 感器的一組電接點(diǎn)。在襯底層100包括多個(gè)子層，例如陶瓷帶層的結(jié)構(gòu)中，可以在每 個(gè)單個(gè)子層上執(zhí)行步驟1504- 1510。在步驟1520，使各個(gè)導(dǎo)電通孔 對(duì)準(zhǔn)并把這些子層層疊在一起而形成襯底層100。此外，應(yīng)當(dāng)理解， 雖然在圖15中步驟1504、 1506和1508被分開，這些步驟也可以在 一個(gè)處理步驟中執(zhí)行。類似地，步驟1512和1514以及1516和1518 可以在一個(gè)處理步驟中執(zhí)行?，F(xiàn)在參見圖3和圖4，通過在步驟1512和1514中在襯底層100 上布置第一組導(dǎo)電跡線320和第二組導(dǎo)電跡線322來繼續(xù)進(jìn)行處理。
表面214上的導(dǎo)電跡線320可以在第一和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑 向相鄰的各個(gè)通孔之間形成電連接。類似地，表面214上的導(dǎo)電跡線 322可以在第二和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相鄰的各個(gè)通孔之間 形成電連接。在步驟1516和1518中，在第二襯底層430的表面432上提供第 三組導(dǎo)電跡線324和第四組導(dǎo)電跡線326。第二襯底層430也可以由 任何適當(dāng)襯底材料例如LTCC制成。第三組導(dǎo)電跡線324可被這樣布 置，使得如圖所示當(dāng)兩個(gè)襯底層對(duì)準(zhǔn)并疊置時(shí)，表面432上的跡線324 在第一組導(dǎo)電通孔102和第三組導(dǎo)電通孔106中沿圓周偏移的通孔之 間提供電連接。類似地，表面432上的跡線326可以在笫二組導(dǎo)電通 孔104和第三組導(dǎo)電通孔106中沿圓周偏移的通孔之間提供電連接。 此外，可以提供連接通孔108的跡線328，用于限定環(huán)形電感器的一 組電接點(diǎn)。導(dǎo)電跡線320、 322、 324、 326、 328可以由與選擇的襯底材料的 共燒處理相容的任何適當(dāng)導(dǎo)電骨或?qū)щ娔珮?gòu)成。這種材料在市場上可 以由許多來源得到。此外，應(yīng)當(dāng)注意，雖然在圖4中示出了兩層襯底 層100和430，只在每個(gè)帶的一側(cè)上設(shè)置有導(dǎo)電跡線，但是本發(fā)明不 限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，導(dǎo)電跡線320、 322、 324、 326、 328可被設(shè)置在襯底層100的單層的相對(duì)側(cè)上，以及這種可選布置也 應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)注意，也可以在村底層100的表面214和/或第二襯底層 430的表面438上疊置附加襯底層(未示出)。例如，襯底層100和 430可被夾在多個(gè)附加襯底層之間，使得導(dǎo)電通孔102、 104、 106和 導(dǎo)電跡線320、 322、 324、 326被嵌入最終的襯底結(jié)構(gòu)內(nèi)。在步驟1520， 利用常規(guī)處理技術(shù)來相互疊置并對(duì)準(zhǔn)各個(gè)襯底層。導(dǎo)電通孔102、 104、 106和導(dǎo)電跡線320、 322、 324、 326 —起 限定一個(gè)三維導(dǎo)電環(huán)形線團(tuán)540,如圖5所示。該環(huán)形線圏由通孔102、 104、 106和導(dǎo)電跡線320、 322、 324、 326的三維組合構(gòu)成，其用于 理解由參照?qǐng)D1-4所述的布置得到的環(huán)形線團(tuán)結(jié)構(gòu)。在這方面，應(yīng) 當(dāng)理解，本發(fā)明不限于圖4所示的通孔102、104、106和導(dǎo)電跡線320、 322、 324、 326的精確布置或圖案。而可以使用在襯底層中形成的通 孔和跡線的任何圖案，只要其一般可以得到類似于圖5所示的那種基 本上環(huán)形的線圏結(jié)構(gòu)即可，應(yīng)當(dāng)理解，許多次要改變都是可能的。例如，上面提及表面214上的導(dǎo)電跡線320在第一和笫三組導(dǎo)電 通孔中基本上徑向相鄰的各個(gè)通孔之間形成電連接。然而，應(yīng)當(dāng)注意， 徑向相鄰的導(dǎo)電通孔(如這里使用的這個(gè)表述)不必精確地沿徑向?qū)?準(zhǔn)。所述徑向相鄰的通孔也可以包括沿圓周相互偏移幾度的通孔。沿 圓周偏移的通孔沿徑向不對(duì)準(zhǔn)。因而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于導(dǎo)電 跡線320、 322、 324、 326和通孔102、 104、 106的任何特定的幾何 結(jié)構(gòu)，只要這些元件的組合限定一個(gè)連續(xù)環(huán)形線團(tuán)即可。一旦所有通孔102、 104、 106、 108以及跡線320、 322、 324、 326、 328被完成，則可以在步驟1522中一起燒制襯底層100和430、 通孔和跡線，以便燒結(jié)并致密化村底層的堆疊體。燒制操作可以按照 對(duì)于所使用的特定類型襯底材料適當(dāng)?shù)臏囟群蜁r(shí)間來進(jìn)行。如圖l-4所示，通孔102可以圍繞環(huán)形電感器的內(nèi)圓周致密地 隔開，以便使導(dǎo)電跡線320的數(shù)量最大。特別是，通孔104和導(dǎo)電跡 線322可以位于導(dǎo)電跡線320中相鄰的導(dǎo)電跡線之間，而不妨礙通孔 102的布置。這種排列和其它排列相比可以提供環(huán)形電感器的較多匝 數(shù)，從而提供環(huán)形電感器的增加電感值。例如，參見圖6和圖7，如果環(huán)形電感器只包括由其間設(shè)置有導(dǎo) 電跡線620、 624的內(nèi)通孔702和外通孔704限定的匝，則電感由下 式給出2;r a其中，n是襯底100的導(dǎo)磁率，N!是由通孔702、 704和各個(gè)導(dǎo) 電跡線620、 624限定的匝的數(shù)量，h是電感器的高度(襯底100的厚 度)，a是圖7所示的第一徑向距離，其等于圖2所示的笫一徑向距 離a， c是圖7所示的第二徑向距離，其等于圖2所示的笫三徑向距 離c。
公式(1)假定環(huán)形線圍的每一匝限定恒定的通過環(huán)形電感器的環(huán)形芯區(qū)域的橫截面積706。不過，對(duì)于圖1-4所示的實(shí)施例，由包 括通孔102和106以及導(dǎo)電跡線320和324的臣限定的橫截面積440 大于由包括通孔104和106以及導(dǎo)電跡線322和326的匝限定的橫截 面積442。因而，7>式(1)可以不精確地計(jì)算圖1-4所示的環(huán)形電 感器的電感。關(guān)于本實(shí)施例的電感可被表示為(2)<formula>formula see original document page 13</formula>其中，b是圖2所示的第二徑向距離，W是由通孔102和106 以及導(dǎo)電跡線320和336限定的匝的數(shù)量，N2是由通孔104和106以 及導(dǎo)電跡線322和336限定的匝的數(shù)量。自然，圖l-4所示并由公 式(2)描述的電感器將具有比圖6-7所示的由公式(1)描述的電感 器更高的電感。該方法還可以包括提供襯底層100的一個(gè)或多個(gè)選擇區(qū)域使其 具有與襯底層的至少一個(gè)其它部分不同的至少一個(gè)電特性的步驟。用 于提供這種區(qū)域的處理在2003年9月5日申請(qǐng)的專利申請(qǐng)?zhí)枮?10/657,054的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)中描述了，該專利申請(qǐng)通過引 用被包括在此。例如，可以通過利用具有鐵磁或順磁屬性的材料來至 少形成所述芯區(qū)域的一部分，使得這種材料的相對(duì)導(dǎo)磁率大于1，來 有選擇地調(diào)整由環(huán)形線團(tuán)的導(dǎo)電通孔和導(dǎo)電跡線限定的環(huán)形芯區(qū)域 434的導(dǎo)磁率。由公式(2)顯見，相對(duì)于導(dǎo)磁率等于1的芯區(qū)域434， 提供相對(duì)導(dǎo)磁率大于1的區(qū)域434可以得到環(huán)形電感器的增加電感。可以使用任何適當(dāng)手段來形成導(dǎo)磁率大于1的芯區(qū)域434。例如， 可以提供襯底層100作為具有所需導(dǎo)磁率的材料。在另一個(gè)實(shí)施例中， 襯底100可以被這樣構(gòu)成，使得高導(dǎo)磁率的區(qū)域只包括環(huán)形芯區(qū)域 434?？捎糜谂浜蠀^(qū)域434的電特性的材料的例子可以包括具有大于1 的相對(duì)導(dǎo)磁率的超材料(meta-material)和LTCC材料。此外，大量的 相對(duì)導(dǎo)磁率大于1的其它材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，本發(fā)明在這 方面不受限制。在RF電路板的情況下，通常需要一個(gè)或多個(gè)接地平面。例如，
至少一個(gè)導(dǎo)電層436可被設(shè)置在襯底層430之下。不過，本發(fā)明不受 這樣的限制。例如，導(dǎo)電層(未示出)可被^L置在襯底IOO之上。一 個(gè)或多個(gè)襯底層(未示出)可以使導(dǎo)電層與導(dǎo)電跡線320、 322、 324、 326、 328絕緣。圖8是用于理解本發(fā)明的集成在村底內(nèi)的環(huán)形電感器的另一個(gè) 實(shí)施例。圖9是沿線9-9取的圖8的襯底的截面圖，圖IO是沿線10 -IO取的圖8的襯底的截面圖。參看圖8-圖10，可以使用任何適當(dāng) :技術(shù)在襯底層800中形成導(dǎo)電通孔。具體地i兌，第一組導(dǎo)電通孔802 可以沿徑向與中心軸810相距第一徑向距離a，從而限定環(huán)形電感器 的內(nèi)圓周。第二組導(dǎo)電通孔804可以沿徑向與中心軸810相距第二距 離b，從而限定第一中間圓周，第三組導(dǎo)電通孔806可以沿徑向與中 心軸810相距第三距離c，從而限定第二中間圓周。最后，第四組導(dǎo) 電通孔808可以沿徑向與中心軸810相距第四距離d，從而限定外圓 周。圖11是在附加導(dǎo)電跡線和第二層以形成環(huán)形電感器之后圖8的 襯底的頂視圖。圖12是沿線12-12取的圖11的襯底的截面圖，圖 13是沿線13-13取的圖11的襯底的截面圖。參看圖11-13，第一 組導(dǎo)電跡線1102、第二組導(dǎo)電跡線1104和第三組導(dǎo)電跡線1106可被 設(shè)置在襯底層800上。導(dǎo)電跡線1102可被設(shè)置在襯底層100的表面 1108上，以在第一組導(dǎo)電通孔802和第四組導(dǎo)電通孔808中基本上徑 向相鄰的各個(gè)通孔之間形成電連接。類似地，表面1108上的導(dǎo)電跡 線1104可以在第二組導(dǎo)電通孔804和第四組導(dǎo)電通孔808中基本上 徑向相鄰的各個(gè)通孔之間形成電連接。最后，表面1108上的導(dǎo)電跡 線1106在第三組導(dǎo)電通孔806和第四組導(dǎo)電通孔808中基本上徑向 相鄰的各個(gè)通孔之間形成電連接。第四組導(dǎo)電跡線1110、第五組導(dǎo)電跡線1112、第六組導(dǎo)電跡線 1114和第七組導(dǎo)電跡線1116可提供在第二襯底層1200的表面1202 上。第四組導(dǎo)電跡線1110可被這樣安排，使得當(dāng)兩個(gè)襯底層800、 1200 被對(duì)準(zhǔn)并被疊置時(shí)，如圖所示，表面1202上的跡線1110可以在第一
組導(dǎo)電通孔802和第四組導(dǎo)電通孔808中沿圓周偏移的通孔之間提供 電連接。類似地，表面1202上的跡線1112可以在第三組導(dǎo)電通孔806 和第四組導(dǎo)電通孔808中沿圓周偏移的通孔之間提供電連接。表面 1202上的跡線1114可以在第二組導(dǎo)電通孔804和第四組導(dǎo)電通孔808 中沿圓周偏移的通孔之間提供電連接。圖14的示意表示也用于理解由參照?qǐng)D8-13說明的結(jié)構(gòu)得到的 環(huán)形線團(tuán)結(jié)構(gòu)1400。在這方面，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于圖8-13所 示的通孔和導(dǎo)電跡線的精確布置或圖案。而是可以使用在襯底層中形 成的通孔和跡線的任何圖案，只要其基本上得到類似于圖14所示的 那種基本上環(huán)形的線團(tuán)結(jié)構(gòu)即可，應(yīng)當(dāng)理解，許多次要的改變都是可 能的。在圖8-13所示的實(shí)施例中，由包括通孔802和808以及導(dǎo)電跡 線1102和1110的匝限定的橫截面積1204大于由包括通孔804和808 以及導(dǎo)電跡線1104和1114的匝限定的橫截面積1306。類似地，橫截 面積1306大于由包括通孔806和808以及導(dǎo)電跡線1106和1112的 匝限定的橫截面積1308。關(guān)于本實(shí)施例的電感可被表示為<formula>formula see original document page 15</formula>其中，n是襯底800的導(dǎo)磁率，A是由通孔802和808以及導(dǎo)電跡線 1102和1110限定的匝的數(shù)量，]\2是由通孔804和808以及導(dǎo)電跡線 1104和1114限定的匝的數(shù)量，N3是由通孔806和808以及導(dǎo)電跡線 1106和1112限定的匝的數(shù)量，h是電感器的高度(襯底800的厚度)， a是圖9所示的笫一徑向距離，b是圖IO所示的第二徑向距離，c是 圖10所示的第三徑向距離，d是圖IO所示的第四徑向距離。同樣， 圖8-13所示的由公式(3)描述的電感器比圖6-7所示的由公式(1) 描述的電感器具有更高電感。雖然示出并說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明不限 于此。不脫離如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍和構(gòu)思，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以作出許多修正、改變、變化、替代和等同方案。例如，雖然第 一實(shí)施例披露了一種包括在襯底表面上按徑向排列的方式互相交叉
的基本上兩種長度的導(dǎo)電跡線的嵌入式環(huán)形電感器，笫二實(shí)施例披露 了一種包括襯底表面上的基本上三種長度的互相交叉的導(dǎo)電跡線的 環(huán)形電感器，但本發(fā)明在這方面沒有限制。更具體地說，環(huán)形線圏可 以包括具有不同長度的任何數(shù)量的導(dǎo)電跡線，以便限定具有不同尺寸 的橫截面積的四組或更多組匝。用于計(jì)算這種電感器的電感的一般公式可被表示如下<formula>formula see original document page 16</formula>其中n是具有不同尺寸的橫截面積的匝組的數(shù)量，N是各個(gè)匝組 中的匝數(shù)，以及x是限定特定環(huán)形區(qū)域的內(nèi)半徑和外半徑的各個(gè)通孔 的徑向距離。
權(quán)利要求
1.一種用于形成電感器的方法，包括在襯底內(nèi)形成第一組導(dǎo)電通孔，所述第一組導(dǎo)電通孔沿徑向與中心軸相距第一距離，從而限定第一內(nèi)圓周；在所述襯底內(nèi)形成第二組導(dǎo)電通孔，所述第二組導(dǎo)電通孔沿徑向與所述中心軸相距第二距離，從而限定第二內(nèi)圓周，所述第二距離大于所述第一距離；在所述襯底內(nèi)形成第三組導(dǎo)電通孔，所述第三組導(dǎo)電通孔沿徑向與所述中心軸相距第三距離，從而限定外圓周，所述第三距離大于所述第二距離；形成布置在垂直于所述中心軸限定的第一平面內(nèi)的第一組導(dǎo)電跡線，所述第一組導(dǎo)電跡線在所述第一和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相鄰的導(dǎo)電通孔之間形成電連接；形成布置在所述第一平面內(nèi)的第二組導(dǎo)電跡線，所述第二組導(dǎo)電跡線在所述第二和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相鄰的導(dǎo)電通孔之間形成電連接；形成布置在與第一平面分開并垂直于所述中心軸限定的第二平面內(nèi)的第三組導(dǎo)電跡線，用于在所述第一和第三組導(dǎo)電通孔中沿圓周偏移的導(dǎo)電通孔之間限定電連接；形成布置在所述第二平面內(nèi)的第四組導(dǎo)電跡線，用于在所述第二和第三組導(dǎo)電通孔中沿圓周偏移的導(dǎo)電通孔之間限定電連接，從而限定三維環(huán)形線圈。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括共燒所述襯底和環(huán)形線團(tuán)， 從而形成所述環(huán)形線圍至少部分地嵌入其中的整體襯底結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括至少形成所述襯底的環(huán)形 芯區(qū)域，所述芯區(qū)域限定在所述環(huán)形線圏內(nèi)，并由至少一個(gè)電特性與 所述襯底的至少一個(gè)其它部分不同的材料制成。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括共燒所述襯底和所述材料，從而形成整體襯底結(jié)構(gòu)。
5. —種電感器，包括在襯底內(nèi)形成的笫一組導(dǎo)電通孔，所述第一組導(dǎo)電通孔沿徑向與 中心軸相距第一距離，從而限定第一內(nèi)圓周；在所述襯底內(nèi)形成的第二組導(dǎo)電通孔，所述笫二組導(dǎo)電通孔沿徑 向與所述中心軸相距第二距離，從而限定笫二內(nèi)圓周，所述第二距離 大于所述第一距離；在所述襯底內(nèi)形成的第三組導(dǎo)電通孔，所述第三組導(dǎo)電通孔沿徑 向與所述中心軸相距第三距離，從而限定外圓周，所述第三距離大于 所述第二距離；布置在垂直于所述中心軸限定的第一平面內(nèi)的笫一組導(dǎo)電跡線， 所述第一組導(dǎo)電跡線在所述第一和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相 鄰的導(dǎo)電通孔之間形成電連接；布置在所述第一平面內(nèi)的第二組導(dǎo)電跡線，所述第二組導(dǎo)電跡線 在所述第二和第三組導(dǎo)電通孔中基本上徑向相鄰的導(dǎo)電通孔之間形 成電連接；布置在與第一平面分開并垂直于中心軸限定的第二平面內(nèi)的第 三組導(dǎo)電跡線，用于在所述第 一和第三組導(dǎo)電通孔中沿圓周偏移的導(dǎo) 電通孔之間限定電連接；布置在所述第二平面內(nèi)的第四組導(dǎo)電跡線，用于在所述第二和第 三組導(dǎo)電通孔中沿圓周偏移的導(dǎo)電通孔之間限定電連接，從而限定三 維環(huán)形線圏。
6. 如權(quán)利要求5所迷的電感器，其中，所述襯底、所述導(dǎo)電通 孔和所述導(dǎo)電跡線構(gòu)成所述環(huán)形線團(tuán)至少部分地嵌入其中的整體襯 底結(jié)構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求5所述的電感器，其中，至少限定在所述環(huán)形線 圏內(nèi)的所述襯底的環(huán)形芯區(qū)域包括至少一個(gè)電特性與所述襯底的至 少一個(gè)其它部分不同的材料。
8. 如權(quán)利要求7所迷的電感器，其中，所述材料與所述襯底是一個(gè)整體。
9. 一種環(huán)形電感器，包括 襯底；限定在所述襯底內(nèi)的環(huán)形芯區(qū)域；以及環(huán)形線團(tuán)，包括圍繞所述環(huán)形芯區(qū)域形成的第一組匝和圍繞所述 環(huán)形芯區(qū)域形成的第二組匝，所述第二組匪限定大于所述第一組匪所 限定的截面積的截面積。
10. 如權(quán)利要求9所述的環(huán)形電感器，其中，所述襯底和所述環(huán) 形線團(tuán)構(gòu)成整體襯底結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形線團(tuán)至少部分地嵌入其中。
全文摘要
一種環(huán)形電感器，包括襯底(100)；限定在所述襯底內(nèi)的環(huán)形芯區(qū)域(434)；以及環(huán)形線圈，該環(huán)形線圈包括圍繞所述環(huán)形芯區(qū)域形成的第一組匝和圍繞所述環(huán)形芯區(qū)域形成的第二組匝，所述第二組匝可以限定大于所述第一組匝所限定的截面積(442)的截面積(440)。襯底和環(huán)形線圈可以在共燒處理中形成，從而形成所述環(huán)形線圈至少部分地嵌入其中的整體襯底結(jié)構(gòu)。第一組匝和第二組匝可被交替地連續(xù)設(shè)置。環(huán)形芯區(qū)域可以由導(dǎo)磁率大于襯底的至少一個(gè)其它部分的襯底材料形成。
文檔編號(hào)H01F5/00GK101156223SQ200680011643
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日
發(fā)明者安德魯·J·湯普森, 巴雅多·A·帕延, 特里·普洛沃, 邁克·普萊斯卡奇 申請(qǐng)人:哈里公司