專利名稱：電感結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電感結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種能增進(jìn)電感品質(zhì)的 電感結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一般而言，由于電感是經(jīng)由電磁的互相轉(zhuǎn)換，擁有儲存和釋放能量的功 能，因此電感可作為穩(wěn)定電流的元件。此外，在集成電路中，電感為十分重 要但是卻極具挑戰(zhàn)性的元件，而且電感的應(yīng)用范圍可以說是相當(dāng)?shù)貜V泛，例如是無線射頻(radio frequency, RF)的應(yīng)用。就高頻的應(yīng)用領(lǐng)域而言，對于電 感的品質(zhì)要求較高，意即要求電感具有較高的品質(zhì)因子(quality factor),以Q 值表示。Q值的定義如下 Q = coxL/R其中，(o為角頻率(angular frequency), L為線圏的電感值(inductance), 而R為在特定頻率下將電感損失列入考慮的電阻(resistance)。一般來說，將電感與集成電路工藝相結(jié)合，已有各種方法及技術(shù)。然而，的品質(zhì)不佳。已知技術(shù)藉由將較厚的金屬配置在電感的最上層，來降低導(dǎo)體 損耗(conductor loss)，以提高電感的Q值。然而，即使是在最上層具有較厚的金屬的電感結(jié)構(gòu)中，仍然會受到渦電 流(eddy current)的影響。由于》茲通量(magnetic flux)最大的區(qū)域是出現(xiàn)在內(nèi) 圈，尤其是在內(nèi)圈的轉(zhuǎn)彎處(bend)受到渦電流影響最巨，會造成內(nèi)圖的電流 均勻度不佳，無法充分利用導(dǎo)體的截面積，進(jìn)而造成電感品質(zhì)下降。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種電感結(jié)構(gòu)，可以降低渦電流的影響，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。 本發(fā)明提出一種電感結(jié)構(gòu)，配置于基底上方，包括繞線層。繞線層具有 互相電性連接的多數(shù)圈繞線。其中，繞線層的最內(nèi)圈繞線在磁通密度較高的區(qū)域中，具有的寬度較窄的部分。本發(fā)明另提出一種電感結(jié)構(gòu)，配置于基底上方，包括第一螺旋狀導(dǎo)線及 第二螺旋狀導(dǎo)線。第二螺旋狀導(dǎo)線與第一螺旋狀導(dǎo)線相互纏繞且對稱于對稱 平面配置，第二螺旋狀導(dǎo)線的一端與第一螺旋狀導(dǎo)線的一端相連接，以形成 具有多圈繞線的繞線層，且各圏繞線的形狀為多邊形而具有多個轉(zhuǎn)彎處。其 中，繞線層的最內(nèi)圈繞線在至少兩個轉(zhuǎn)彎處，各具有寬度較窄的部分。本發(fā)明又提出一種電感結(jié)構(gòu)，配置于基底上方，包括繞線層。繞線層是 由多數(shù)圈繞線所串聯(lián)而成，且各圈繞線的形狀為多邊形而具有多個轉(zhuǎn)彎處。 其中，繞線層的最內(nèi)圈繞線在至少一個轉(zhuǎn)彎處，具有寬度較窄的部分。本發(fā)明所提出的電感結(jié)構(gòu)，其在繞線層的最內(nèi)圏繞線在磁通密度較高的 區(qū)域中，具有的寬度較窄的部分，因此可有效地降低渦電流的影響，進(jìn)而提 升電感品質(zhì)。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較 佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1所繪示為本發(fā)明的一第一實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2所繪示為本發(fā)明的 一 第二實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。 圖3所繪示為本發(fā)明的一第三實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。 圖4所繪示為本發(fā)明的 一 第四實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。 圖5所繪示為本發(fā)明的一第五實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。 圖6所繪示為本發(fā)明的 一 第六實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。 主要元件符號說明100、 200、 300、 400、 500、 600:電感結(jié)構(gòu)102、 402:基底104、 106:螺旋狀導(dǎo)線104a、 104b、 106a、 106b、 404a、 404b:末端108、 404:繞線層108a、 108a，、 108a，，:最內(nèi)圈繞線110:對稱平面112、 114、 116、 118、 412、 414、 416、 418:轉(zhuǎn)彎處406、 406,、 406"、 408、 410:繞線Ll、 L2:長度Wl、 W2、 W3、 W4:寬度具體實施方式
在本說明書中，對于繞線的內(nèi)、外側(cè)的定義為在繞線的寬度方向上， 靠近電感結(jié)構(gòu)內(nèi)部的一側(cè)稱為"內(nèi)側(cè)"，遠(yuǎn)離電感結(jié)構(gòu)內(nèi)部的一側(cè)稱為"外 側(cè)"。在電感結(jié)構(gòu)中，磁通量最大的區(qū)域是出現(xiàn)在內(nèi)圏，且磁通密度越高所產(chǎn) 生渦電流越大，會4吏得渦電流與電感的感應(yīng)電流產(chǎn)生嚴(yán)重的電流相消(current cancellation),而導(dǎo)致導(dǎo)體損耗(conductor loss)增加，進(jìn)而造成電感品質(zhì)降低。因此，本發(fā)明所提出的電感結(jié)構(gòu)的最內(nèi)圈繞線在磁通密度較高的區(qū)域 中，具有的寬度較窄的部分，而能夠有效地降低渦電流，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。 此外，由于本發(fā)明所提出的電感結(jié)構(gòu)中具有寬度較窄的部分，因此可以降低 相鄰兩條繞線的間的寄生電容值，而能改善電感品質(zhì)。以下，利用多邊形的電感結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明，多邊形的電感結(jié)構(gòu)例如是 四邊形，但并不用以限制本發(fā)明。此外，在多邊形的電感結(jié)構(gòu)中，磁通密度 較高的區(qū)域是以位于多邊形的轉(zhuǎn)彎處為例進(jìn)行說明。圖1所繪示為本發(fā)明的一第一實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。請參照圖1，電感結(jié)構(gòu)100配置于基底102上方。電感結(jié)構(gòu)100包括螺 旋狀導(dǎo)線104與螺旋狀導(dǎo)線106。由于電感結(jié)構(gòu)IOO可藉由半導(dǎo)體工藝實現(xiàn)， 基底102可以是硅基材。螺旋狀導(dǎo)線104與螺旋狀導(dǎo)線106的材料可以是金 屬，其例如是銅、鋁銅合金等材料。此外，在本實施例中，電感結(jié)構(gòu)100的 形狀為多邊形，例如是圖1中所示的四邊形。然而，本發(fā)明的電感結(jié)構(gòu)100 并不局限于實施例中所繪示的形狀。螺旋狀導(dǎo)線104與螺旋狀導(dǎo)線106例如是配置于同一高度平面上。螺旋 狀導(dǎo)線104以及螺旋狀導(dǎo)線106相互纏繞而形成具有多圈繞線的繞線層108， 例如是圖1中所示的3圈，但是并不用以限制本發(fā)明。螺旋狀導(dǎo)線104以及 螺旋狀導(dǎo)線106對稱于對稱平面110而進(jìn)行配置。其中，對稱平面110的延 伸方向例如是朝向頁面內(nèi)。螺旋狀導(dǎo)線104具有末端104a及末端104b。末端104a配置于螺旋狀導(dǎo)線104的外部，而末端104b旋入螺旋狀導(dǎo)線104的內(nèi)部。螺旋狀導(dǎo)線106以對應(yīng)于對稱平面110的方式而與螺旋狀導(dǎo)線104相互 纏繞。螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線104之間是以串聯(lián)的方式電性連接。螺 旋狀導(dǎo)線106具有末端106a與末端106b。末端106a例如是對應(yīng)于末端104a 的位置，配置于螺旋狀導(dǎo)線106的外部。而末端106b例如是對應(yīng)于末端104b 的位置，旋入螺旋狀導(dǎo)線106的內(nèi)部，且末端104b與末端106b會于對稱平 面IIO上相連接。也就是說，螺旋狀導(dǎo)線104與螺旋狀導(dǎo)線106交會連接于 繞線層108的最內(nèi)圈。承上述，在操作電感結(jié)構(gòu)100時，例如是同時施加操作電壓于末端104a 及末端106a。此外，施加于末端104a上的電壓與施加于末端106a上的電壓 例如是絕對值相等且電性相反的電壓，因此從末端104a與末端106a起，越 往螺旋狀導(dǎo)線104與螺旋狀導(dǎo)線106的內(nèi)部，電壓的絕對值會逐漸遞減。在 螺旋狀導(dǎo)線104的末端104b與螺旋狀導(dǎo)線106的末端106b的交會連接處的 電壓值會為0，也就是在繞線層108的最內(nèi)圈繞線108a會發(fā)生虛擬接地的情 形，此為乂于稱式差動電感(symmetrical differential inductor)的應(yīng)用。值得注意的是，在第一實施例中是以螺旋狀導(dǎo)線104與螺旋狀導(dǎo)線106 交會連接于繞線層108的最內(nèi)圈，而在繞線層108的最內(nèi)圈繞線108形成虛 擬接地為例進(jìn)行說明。然而，在其他實施例中，相互纏繞的兩條螺旋狀導(dǎo)線 可交會連接于繞線層的最外圈，而在繞線層的最外圈繞線形成虛擬接地。在電感結(jié)構(gòu)100中，各圈繞線的形狀呈四邊形而具有四轉(zhuǎn)彎處。繞線層 108的最內(nèi)圈繞線108a的四個轉(zhuǎn)彎處為轉(zhuǎn)彎處112、 114、 116、 118，且在最 內(nèi)圏繞線108a的四個轉(zhuǎn)彎處112、 114、 116、 118均具有寬度較窄的部分。 值得注意的是，雖然在本實施例的最內(nèi)圈繞線108a的四個轉(zhuǎn)彎處112、 114、 116、 118均具有寬度較窄的部分，但是只要電感結(jié)構(gòu)IOO在對稱于對稱平面 110的至少兩個轉(zhuǎn)彎處具有寬度較窄的部分，即可達(dá)成降低渦電流及寄生電 容值的功效。其中，最內(nèi)圈繞線108a的結(jié)構(gòu)例如是將原本具有寬度Wl的最內(nèi)圏繞 線108a,在四個轉(zhuǎn)彎處112、 114、 116、 118，藉由移除最內(nèi)圈繞線108a的 外側(cè)的一部分繞線，而在四個轉(zhuǎn)彎處112、 114、 116、 118形成較窄的寬度 W2。值得注意的是，只要位于轉(zhuǎn)彎處的寬度W2小于寬度W1即可以達(dá)成降低渦電流的功效，于此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者可依照電感結(jié)構(gòu)100的設(shè)計需求對寬度W2的大小進(jìn)行調(diào)整。另一方面，最內(nèi)圏繞線108a中具有較窄 寬度W2的部分的長度Ll并沒有特別的限制，于此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識 者可依照電感結(jié)構(gòu)100的設(shè)計需求對最內(nèi)圈繞線108a中具有較窄寬度W2 的部分的長度L1的大小進(jìn)行調(diào)整。由上述第一實施例可知，由于電感結(jié)構(gòu)100的最內(nèi)圈繞線108a在磁通 密度較高的區(qū)域(即轉(zhuǎn)彎處112、 114、 116、 118)中，具有寬度較窄的部分， 因此可以大幅地降低渦電流，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。此外，由于電感結(jié)構(gòu)100 的感應(yīng)電流的流動路徑(flow path)并沒有改變，因此并不會導(dǎo)致電感值降低。另外，由于電感結(jié)構(gòu)100的最內(nèi)圈繞線108a中具有寬度較窄的部分， 因此能夠降低相鄰兩條繞線的間的寄生電容值，而能提升電感品質(zhì)。圖2所繪示為本發(fā)明的一第二實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3所繪示 為本發(fā)明的一第三實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。于圖2及圖3中，與圖l相 同的構(gòu)件則使用相同的標(biāo)號，并且不再重復(fù)說明。請同時參照圖l至圖3，第二、第三實施例中的電感結(jié)構(gòu)200、 300與第 一實施例中的電感結(jié)構(gòu)100的差異在于最內(nèi)圏繞線108a、 108a'、 108a" 在寬度較窄的部分中，被移除的一部分繞線的位置。其中，第一實施例中被 移除的一部分繞線位于最內(nèi)圈繞線108a的外側(cè)，但是第二實施例中被移除 的一部分繞線位于最內(nèi)圈繞線108a，的內(nèi)側(cè)，而第三實施例中被移除的一部 分繞線位于最內(nèi)圈繞線108a，，的內(nèi)側(cè)及外側(cè)。除此之外，第二、第三實施例 中的電感結(jié)構(gòu)200、 300的其他構(gòu)件的材料及功效與第一實施例大致相同， 故于此不再贅述。由于第二、第三實施例中的電感結(jié)構(gòu)200、 300與第一實施例的電感結(jié) 構(gòu)100具有相似的4支術(shù)特4i，即在最內(nèi)圈繞線108a、 108a，、 108a，，的四個轉(zhuǎn) 彎處112、 114、 116、 118均具有寬度較窄的部分，因此可以達(dá)成降低渦電 流及寄生電容值的功效，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。圖4所繪示為本發(fā)明的第四實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯-f見圖。 請參照圖4，電感結(jié)構(gòu)400配置于基底402上方。由于電感結(jié)構(gòu)400可 藉由半導(dǎo)體工藝實現(xiàn)，基底402可以是硅基材。繞線層404的材料可以是金 屬，其例如是銅、鋁銅合金等材料。在本實施例中，雖然電感結(jié)構(gòu)400所呈 現(xiàn)的形狀為多邊形，例如是圖4中所示的四邊形。然而，本發(fā)明的電感結(jié)構(gòu)400的形狀并不局限于實施例中所繪示的形狀。繞線層404例如是由繞線406、 408、 410串^4構(gòu)成的3圈的螺^^回圈結(jié) 構(gòu)，但本發(fā)明的繞線層404的圈數(shù)并不局限于3圈。此外，繞線層404具有兩末端404a、 404b,末端404b位于繞線層404 最內(nèi)圈的繞線406上，而末端404a位于繞線層404最外圈的繞線410上。 其中，末端404b接地，而另一末端404a連4矣#:作電壓，此為單端電感 (single-ended inductor)的應(yīng)用。值得注意的是，在第四實施例中，是將位于電感結(jié)構(gòu)400內(nèi)部的末端 404b進(jìn)行接地，而使得繞線層404最內(nèi)圏的繞線406接地為例進(jìn)行說明。然 而，在其他實施例中，可以將位于電感結(jié)構(gòu)外部的末端接地，而使得繞線層 最外圏的繞線接地。在電感結(jié)構(gòu)400中，各圈繞線的形狀呈四邊形而具有四轉(zhuǎn)彎處。繞線層 404的最內(nèi)圈的繞線406的四個轉(zhuǎn)彎處為轉(zhuǎn)彎處412、 414、 416、 418,且在 最內(nèi)圈的繞線406的四個轉(zhuǎn)彎處412、 414、 416、 418均具有寬度較窄的部 分。值得注意的是，雖然在本實施例的最內(nèi)圈的繞線406的四個轉(zhuǎn)彎處412、 414、 416、 418均具有寬度較窄的部分，但是只要電感結(jié)構(gòu)400在至少一個 轉(zhuǎn)彎處具有寬度較窄的部分，即可達(dá)成降低渦電流及寄生電容值的功效。其中，最內(nèi)圈的繞線406的結(jié)構(gòu)例如是將原本具有寬度W3的最內(nèi)圏的 繞線406，在四個轉(zhuǎn)彎處412、 414、 416、 418，藉由移除最內(nèi)圈的繞線406 的外側(cè)的一部分繞線，而在四個轉(zhuǎn)彎處412、 414、 416、 418形成較窄的寬 度W4。值得注意的是，只要位于轉(zhuǎn)彎處的寬度W4小于寬度W3即可以達(dá)成降 低渦電流的功效，于此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識者可依照電感結(jié)構(gòu)400的設(shè)計 需求對寬度W4的大小進(jìn)行調(diào)整。另一方面，最內(nèi)圈的繞線406中具有較窄 寬度W4的部分的長度L2并沒有特別的限制，于此技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識 者可依照電感結(jié)構(gòu)400的設(shè)計需求對最內(nèi)圈的繞線406中具有較窄寬度W4 的部分的長度L2的大小進(jìn)行調(diào)整。由上述第四實施例可知，由于電感結(jié)構(gòu)400的最內(nèi)圏的繞線406在》茲通 密度較高的區(qū)域(即轉(zhuǎn)彎處412、 414、 416、 418)中，具有的寬度較窄的部分， 因此可以大幅地降^f氐渦電流，進(jìn)而4是升電感品質(zhì)。此外，由于并沒有改變電 感結(jié)構(gòu)400的感應(yīng)電流的流動路徑，因此并不會降〗氐電感值。另外，由于電感結(jié)構(gòu)400的最內(nèi)圏的繞線406中具有寬度較窄的部分， 因此能夠降低相鄰兩條繞線的間的寄生電容值，而能改善電感品質(zhì)。圖5所繪示為本發(fā)明的一第五實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖6所繪示 為本發(fā)明的一第六實施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。于圖5及圖6中，與圖4相 同的構(gòu)件則使用相同的標(biāo)號，并且不再重復(fù)說明。請同時參照圖4至圖6，第五、第六實施例中的電感結(jié)構(gòu)500、 600與第 四實施例中的電感結(jié)構(gòu)400的差異在于最內(nèi)圈的繞線406、 406，、 406"在 寬度較窄的部分中，被移除的一部分繞線的位置。其中，第四實施例中被移 除的一部分繞線位于最內(nèi)圈的繞線406的外側(cè)，但是第五實施例中被移除的 一部分繞線位于最內(nèi)圈的繞線406，的內(nèi)側(cè)，而第六實施例中被移除的一部分 繞線位于最內(nèi)圈的繞線406，，的內(nèi)側(cè)及外側(cè)。除此之外，第五、第六實施例 中的電感結(jié)構(gòu)500、 600的其他構(gòu)件的材料及功效與第四實施例大致相同， 故于此不再贅述。由于第五、第六實施例中的電感結(jié)構(gòu)500、 600與第四實施例的電感結(jié) 構(gòu)400具有相似的技術(shù)特征，即在最內(nèi)圏的繞線406、 406，、 406，，的四個轉(zhuǎn) 彎處412、 414、 416、 418均具有寬度較窄的部分，因此可以達(dá)成降低渦電 流及寄生電容值的目的，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。綜上所述，上述實施例至少具有下列優(yōu)點1 .本發(fā)明所提出的電感結(jié)構(gòu)可以有效地降低渦電流的影響，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。改善電感品質(zhì)。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟習(xí)此4支藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電感結(jié)構(gòu)，配置于一基底上方，包括一繞線層，具有互相電性連接的多數(shù)圈繞線，其中該繞線層的一最內(nèi)圈繞線在一磁通密度較高的區(qū)域中具有一寬度較窄的部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的電感結(jié)構(gòu)，其中各該圈繞線的形狀包括一多邊形， 且該寬度較窄的部分位于該多邊形的至少一個轉(zhuǎn)彎處。
3. 如權(quán)利要求1所述的電感結(jié)構(gòu)，其中在該寬度較窄的部分中，被移除 的一部分繞線位于該最內(nèi)圈繞線的內(nèi)側(cè)或/及外側(cè)。
4. 一種電感結(jié)構(gòu)，配置于一基底上方，包括 一第一螺旋狀導(dǎo)線；以及一第二螺旋狀導(dǎo)線，與該第一螺旋狀導(dǎo)線相互纏繞且對稱于一對稱平面 配置，該第二螺旋狀導(dǎo)線的一端與該第一螺旋狀導(dǎo)線的一端相連接，以形成 具有多圈繞線的一繞線層，且各該圈繞線的形狀為 一多邊形而具有多個轉(zhuǎn)彎 處，其中該繞線層的一最內(nèi)圈繞線在該至少兩個轉(zhuǎn)彎處各具有一寬度較窄的部分。
5. 如權(quán)利要求4所述的電感結(jié)構(gòu)，其中在各該寬度較窄的部分中，被移 除的一部分繞線位于該最內(nèi)圈繞線的內(nèi)側(cè)或/及外側(cè)。
6. 如權(quán)利要求4所述的電感結(jié)構(gòu)，其中該第一螺旋狀導(dǎo)線與該第二螺旋 狀導(dǎo)線交錯于該對稱平面上，且于交錯位置上互不接觸。
7. 如權(quán)利要求4所述的電感結(jié)構(gòu)，其中該第一螺旋狀導(dǎo)線的另一端與該 第二螺旋狀導(dǎo)線的另一端分別施加絕對值相等且電性相反的電壓，而在該第 一螺旋狀導(dǎo)線與該第二螺旋狀導(dǎo)線相連接的該圈繞線形成虛擬接地。
8. —種電感結(jié)構(gòu)，配置于一基底上方，包括一繞線層，是由多數(shù)圈繞線所串聯(lián)而成，且各該圈繞線的形狀為一多邊 形而具有多個轉(zhuǎn)彎處，其中該繞線層的一最內(nèi)圈繞線在該至少一個轉(zhuǎn)彎處具有一寬度較窄的部分。
9. 如權(quán)利要求8所述的電感結(jié)構(gòu)，其中在該寬度較窄的部分中，被移除 的一部分繞線位于該最內(nèi)圈繞線的內(nèi)側(cè)或/及外側(cè)。
10. 如權(quán)利要求8所述的電感結(jié)構(gòu)，其中該繞線層的其中一圏繞線接地。
全文摘要
一種電感結(jié)構(gòu)，配置于基底上方，包括繞線層。繞線層具有互相電性連接的多數(shù)圈繞線。其中，繞線層的最內(nèi)圈繞線在磁通密度較高的區(qū)域中具有寬度較窄的部分。
文檔編號H01F17/00GK101256877SQ200810001940
公開日2008年9月3日 申請日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者李勝源, 林筱筑 申請人:威盛電子股份有限公司