線圈及制備應(yīng)用于電感元件的線圈的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種線圈及制備應(yīng)用于電感元件的線圈的方法。所述線圈包括多層導(dǎo)電層，每一導(dǎo)電層包括至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)；所述導(dǎo)電環(huán)均電氣連接形成繞組；且至少有一層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心與至少一個(gè)另外一層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心在空間上互不對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選地，除了繞組的中心抽頭所在的導(dǎo)電環(huán)外，其余各導(dǎo)電環(huán)各自沿對(duì)稱(chēng)軸被分割為2N個(gè)環(huán)段，每一環(huán)段通過(guò)交叉導(dǎo)電孔電氣連接自身之外的其他層的另一環(huán)段，以形成N個(gè)繞組，N為大于或等于1的整數(shù)。線圈的各層可采用PCB工藝或半導(dǎo)體工藝來(lái)制備，能在獲得高Q值的同時(shí)，有效提高基片的面積利用率、具有對(duì)稱(chēng)跡線、以及減小寄生耦合電容等，本發(fā)明的線圈可用作電感或變壓器等。
【專(zhuān)利說(shuō)明】線圈及制備應(yīng)用于電感元件的線圈的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種線圈及制備應(yīng)用于電感元件的線 圈的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電感或變壓器等是電子線路中的一種常用元器件，均包括線圈。隨著集成電路技 術(shù)的發(fā)展，通常采用單層或多層來(lái)制備該些元器件。不過(guò)，若是采用單層結(jié)構(gòu)，為了獲得較 大電感，通常線圈需要占據(jù)較大面積，故采用具有多層導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的線圈來(lái)設(shè)計(jì)電感元件。 然而，基于多層導(dǎo)電層線圈的電感元件具有一些關(guān)鍵的缺陷，例如自我諧振頻率和Q值方 面的缺陷等。
[0003] 例如，在申請(qǐng)?zhí)枮?0110933. 3的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)文件中，提供了一種電感元件及其 制備方法，該電感元件包括多層，導(dǎo)電單元的每一層呈U型，相鄰兩層的U型環(huán)相對(duì)設(shè)置，從 而能在空間上連接成導(dǎo)電環(huán)。
[0004] 此外，在專(zhuān)利號(hào)為：6, 380, 835、6, 870, 457、6, 967, 555、7, 091，814、2011/0133878、 8, 325, 001、8, 258, 192、7, 253, 712、2013/0026846、8, 198, 970、2012/0274434、7, 986, 210、 7, 768, 372等諸多美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)中分別公開(kāi)了各種不同結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)堆疊式電感或變壓器。
[0005] 綜合上述所示的各種對(duì)稱(chēng)堆疊式電感或變壓器，其結(jié)構(gòu)或者為包含多個(gè)環(huán)路或多 個(gè)半環(huán)路的單層結(jié)構(gòu)，或者為多層結(jié)構(gòu)，在多層結(jié)構(gòu)中，每一層有一個(gè)環(huán)路或者半個(gè)環(huán)路， 各環(huán)路采用橫橋或幾何中心抽頭等來(lái)電氣連接，
[0006] 雖然所述多層線圈結(jié)構(gòu)中的單層線圈結(jié)構(gòu)各不相同，但卻有一個(gè)共同的特征，即 各導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在同一平面的正投影是重疊的，由此會(huì)影響電感器或變壓器的性能， 尤其是影響Q值與自我諧振頻率等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制備電感元件， 例如電感器或變壓器的線圈，特征在于：具有對(duì)稱(chēng)跡線、高Q值以及面積利用率高。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種線圈，其至少包括：
[0009] 多層，每一層包括至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)；各導(dǎo)電環(huán)均電氣連接形成繞組；且至少有一 層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心與至少一其他層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心在空間上不對(duì) 準(zhǔn)。
[0010] 優(yōu)選地，幾何中心在空間上不對(duì)準(zhǔn)的相鄰兩層中，其中一層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心 在相鄰層的正投影點(diǎn)與相鄰層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心之間的間距為0.5X (W+S)，其中W是導(dǎo) 電環(huán)的環(huán)寬，S是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo)電環(huán)的間距。
[0011] 優(yōu)選地，除了繞組的中心抽頭所在的導(dǎo)電環(huán)外，其余各導(dǎo)電環(huán)各自沿對(duì)稱(chēng)軸被分 割為2N個(gè)環(huán)段，每一環(huán)段通過(guò)交叉橫橋或交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接自身之外的其他環(huán)段，以 形成N個(gè)繞組，N為大于等于1的整數(shù)；更為優(yōu)選地，每一繞組的端電極由同一導(dǎo)電環(huán)的兩 相鄰環(huán)段的相鄰端引出；更為優(yōu)選地，所有繞組的端電極均屬于同一導(dǎo)電環(huán)。
[0012] 優(yōu)選地，成嵌套狀的同一層中的導(dǎo)電環(huán)通過(guò)交叉橫橋電氣連接，不同層的導(dǎo)電環(huán) 通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接。
[0013] 優(yōu)選地，同一導(dǎo)電環(huán)不同環(huán)段的環(huán)寬不完全相同。
[0014] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電環(huán)為具有至少一條對(duì)稱(chēng)軸的幾何形狀，包括但不限于，正多邊 形、橢圓形、圓形等。
[0015] 優(yōu)選地，交叉導(dǎo)電孔對(duì)的寬度不超過(guò)導(dǎo)電環(huán)的寬度。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種用于制備線圈的方法，其至少包括：
[0017] 在基底上形成線圈，其中，導(dǎo)電環(huán)通過(guò)介質(zhì)材料相互隔離；所述線圈中的每層基于 半導(dǎo)體工藝或PCB工藝制造。
[0018] 優(yōu)選的，所述基板包括半導(dǎo)體基底或PCB板。
[0019] 如上所述，本發(fā)明的線圈，具有以下有益效果：具有高Q值，面積利用率高，層間寄 生耦合電容小等。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1顯示為本發(fā)明的一種用作電感且具有兩層的線圈的優(yōu)選示意圖。
[0021] 圖2a及2b顯示為本發(fā)明的兩種交叉導(dǎo)電孔對(duì)的優(yōu)選示意圖。
[0022] 圖3顯示為本發(fā)明的另一種用作電感且具有4層的線圈的優(yōu)選示意圖。
[0023] 圖4顯示為本發(fā)明的再一種用作電感且具有3層的線圈的優(yōu)選示意圖。
[0024] 圖5顯示為本發(fā)明的再一種用作電感且具有沿一個(gè)環(huán)寬度不均一的線圈的優(yōu)選 示意圖。
[0025] 圖6顯示為圖7中的線圈所采用的交叉橫橋的優(yōu)選示意圖。
[0026] 圖7顯示為本發(fā)明的再一種用作電感且采用交叉橫橋連接的線圈的優(yōu)選示意圖。
[0027] 圖8顯示為本發(fā)明的再一種用作電感且采用交叉橫橋連接的線圈的優(yōu)選示意圖。
[0028] 圖9a及圖9b顯示為圖10中的線圈所采用的交叉橫橋的優(yōu)選示意圖。
[0029] 圖10a顯示為本發(fā)明的一種用作3個(gè)繞組的變壓器的線圈的優(yōu)選示意圖。
[0030] 圖10b顯示為圖10a中的變壓器的等效電子電路。
[0031] 圖11a顯示為本發(fā)明的一種用作2個(gè)繞組的變壓器的線圈的優(yōu)選示意圖。
[0032] 圖lib顯示為圖11a中的變壓器的等效電子電路。
[0033] 圖12顯示為被介質(zhì)材料隔離的兩相鄰導(dǎo)電線的電能存儲(chǔ)示意圖。
[0034] 圖13顯示為各層對(duì)準(zhǔn)的線圈的電壓分布示意圖。
[0035] 元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0036] 11、12、13 半環(huán)
[0037] 14、21、22 半環(huán)
[0038] 23、24 半環(huán)
[0039] 15 導(dǎo)電環(huán)
[0040] 111、121 端電極

【具體實(shí)施方式】
[0041] 以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明 書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0042] 請(qǐng)參閱圖1至圖13。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用 以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可 實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào) 整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技 術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中間"及 "一"等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的 改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0043] 本發(fā)明所提供的線圈包括多層，每一層包括至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)；各導(dǎo)電環(huán)電氣連接 形成繞組；且至少有一層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心與至少一其他層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾 何中心在空間上互不對(duì)準(zhǔn)，該線圈可以用作任何需要繞組的元器件，優(yōu)選地，可用作電感或 者變壓器，以下將對(duì)用作電感和變壓器的線圈分別進(jìn)行詳述。
[0044] 實(shí)施例一：
[0045] 如圖1所示，該線圈包括2層，上層有3個(gè)導(dǎo)電環(huán)，該3個(gè)導(dǎo)電環(huán)同形狀但不同尺 寸，呈嵌套狀；下層有2個(gè)導(dǎo)電環(huán)，該2個(gè)導(dǎo)電環(huán)同形狀但不同尺寸，也呈嵌套狀；各導(dǎo)電環(huán) 均為正八邊形，同一層的相鄰導(dǎo)電環(huán)之間的間距相同，但下層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心與上層導(dǎo) 電環(huán)的幾何中心空間不對(duì)準(zhǔn)，即：下層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在上層的正投影點(diǎn)與上層導(dǎo)電環(huán) 的幾何中心不重合，且下層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在上層的正投影點(diǎn)與上層導(dǎo)電環(huán)的幾何中 心之間的間距為0. 5X (W1+S1)，其中，W1是導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S1是下層或上層相鄰導(dǎo)電環(huán)之 間的間距。
[0046] 其中，在5個(gè)導(dǎo)電環(huán)中，除了幾何中心抽頭所在的導(dǎo)電環(huán)(也就是上層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán) 15)外，其余4個(gè)導(dǎo)電環(huán)各自均被分割為2個(gè)半環(huán)，即上層的外導(dǎo)電環(huán)被分割為半環(huán)11與 12、中間的導(dǎo)電環(huán)被分割為半環(huán)13與14、內(nèi)導(dǎo)電環(huán)15左側(cè)呈開(kāi)口狀，S卩：環(huán)的部分不與環(huán) 的另一部分面對(duì)面，且具有兩個(gè)連接點(diǎn)；下層的外導(dǎo)電環(huán)被分割為半環(huán)21與22、內(nèi)導(dǎo)電環(huán) 被分割為半環(huán)23與24。優(yōu)選地，各導(dǎo)電環(huán)均沿對(duì)稱(chēng)軸被分割為對(duì)稱(chēng)的2個(gè)半環(huán)。
[0047] 每一個(gè)半環(huán)均通過(guò)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接其他層的半環(huán)，相鄰兩交叉導(dǎo)電孔形成 孔對(duì)，由此，五個(gè)導(dǎo)電環(huán)使用4對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)串聯(lián)形成一個(gè)繞組，即：半環(huán)11和12右側(cè)的 兩端點(diǎn)與半環(huán)21和22右側(cè)的兩端點(diǎn)通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接；半環(huán)13和14右側(cè) 的兩端點(diǎn)與半環(huán)23和24右側(cè)的兩端點(diǎn)通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接；半環(huán)13和14左 側(cè)的兩端點(diǎn)與半環(huán)21和22左側(cè)的兩端點(diǎn)通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接；導(dǎo)電環(huán)15的兩 端點(diǎn)與半環(huán)23和24左側(cè)的兩端點(diǎn)通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接；從而，電流每流經(jīng)半個(gè) 環(huán)便轉(zhuǎn)入另一層的半個(gè)環(huán)，即由端電極111接入的電流流經(jīng)半環(huán)11后經(jīng)過(guò)交叉導(dǎo)電孔流入 下層的半環(huán)22,接著再經(jīng)過(guò)交叉導(dǎo)電孔重返上層的半環(huán)13,接著依次流經(jīng)半環(huán)24、15、23、 14、21、12后，由端電極121流出。該繞組可用于制作電感等。
[0048] 其中，交叉導(dǎo)電孔對(duì)的寬度優(yōu)選不超過(guò)導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，兩種優(yōu)選交叉導(dǎo)電孔對(duì)的 結(jié)構(gòu)示意圖如圖2a及2b所示。
[0049] 應(yīng)該注意的是，由于導(dǎo)電環(huán)的數(shù)目為奇數(shù)，所述中心抽頭位于上層的內(nèi)環(huán)路中，并 與端電極相對(duì)；若導(dǎo)電環(huán)的數(shù)目為偶數(shù)，則中心抽頭將位于下層的內(nèi)環(huán)路中并與端電極在 同一側(cè)。
[0050] 實(shí)施例二：
[0051] 如圖3所示，該線圈包括4層，每一層均有2個(gè)不同尺寸的正八邊形導(dǎo)電環(huán)，同一 層相鄰導(dǎo)電環(huán)的間距相同，由圖3中可見(jiàn)，最上層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心與第二層導(dǎo)電環(huán)的 幾何中心空間不對(duì)準(zhǔn)，即：最上層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在第二層的正投影點(diǎn)與第二層的導(dǎo) 電環(huán)的幾何中心不重疊，兩者的間距優(yōu)選不超過(guò)0.5X (W2+S2)，最下層的導(dǎo)電環(huán)的幾何 中心在第三層的正投影點(diǎn)與第三層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心也不重疊，兩者的間距為0.5X (W2+S2)，其中W2是導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S2是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo)電環(huán)的間距。
[0052] 該線圈的每一導(dǎo)電環(huán)同樣均沿對(duì)稱(chēng)軸被分為2個(gè)半環(huán)，每個(gè)半環(huán)通過(guò)交叉導(dǎo)電孔 對(duì)電氣連接另一層相應(yīng)的半環(huán)，由此形成一個(gè)繞組，端電極由最上層的外導(dǎo)電環(huán)的兩個(gè)半 環(huán)段的端點(diǎn)引出，中心抽頭位于最底層的外環(huán)中。該繞組可用于制作電感。
[0053] 實(shí)施例三：
[0054] 請(qǐng)參見(jiàn)圖4,該線圈包括3層，上層與下層均有2個(gè)正八邊形導(dǎo)電環(huán)，中間層有3個(gè) 正八邊形導(dǎo)電環(huán)，最上層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心與中間層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心空間不對(duì)準(zhǔn)，即：最 上層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在中間層的正投影點(diǎn)與中間層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心也不重疊、最 下層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在中間層的正投影點(diǎn)與中間層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心也不重疊。頂 層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)的中心與頂層的一個(gè)外導(dǎo)電環(huán)中心的距離不超過(guò)〇. 5X (W3+S3)，其中W3是 導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S3是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo)電環(huán)的間距。
[0055] 該線圈的每一導(dǎo)電環(huán)同樣均沿對(duì)稱(chēng)軸被分為2個(gè)半環(huán)，每個(gè)半環(huán)通過(guò)交叉導(dǎo)電孔 電氣連接另一層相應(yīng)的半環(huán)，由此形成一個(gè)繞組，端電極由最上層的外導(dǎo)電環(huán)的兩個(gè)半環(huán) 段的端點(diǎn)引出，中心抽頭位于最底層的內(nèi)環(huán)中。該繞組可用于制作電感。
[0056] 實(shí)施例四：
[0057] 如圖5所示，該線圈包括上下兩層，上層有4個(gè)導(dǎo)電環(huán)、下層有5個(gè)導(dǎo)電環(huán)，上層同 一導(dǎo)電環(huán)部分環(huán)段的環(huán)寬為W11、另一部分環(huán)段的環(huán)寬為W12,下層導(dǎo)電環(huán)部分環(huán)段的環(huán)寬 為W11、另一部分環(huán)段的環(huán)寬為W13。上層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在下層的正投影點(diǎn)與下層導(dǎo)電 環(huán)的幾何中心的間距為〇. 5X (W11+S11)，其中，S11為位于同一層的相鄰導(dǎo)電環(huán)之間的間 距。
[0058] 該線圈的每一導(dǎo)電環(huán)同樣均沿對(duì)稱(chēng)軸被分為2個(gè)半環(huán)，每個(gè)半環(huán)通過(guò)交叉導(dǎo)電孔 電氣連接另一層相應(yīng)的半環(huán)，由此形成一個(gè)繞組，端電極由下層的外導(dǎo)電環(huán)的兩個(gè)半環(huán)段 的端點(diǎn)引出，中心抽頭位于下層的內(nèi)環(huán)中。該繞組可用于制作電感等。
[0059] 需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本實(shí)施例所述應(yīng)該理解，本實(shí)施例僅僅只是 列示，而非對(duì)本發(fā)明的限制，事實(shí)上，導(dǎo)電環(huán)的形狀也可為其他形狀，例如，為具有至少一條 對(duì)稱(chēng)軸的形狀等；再有，導(dǎo)電環(huán)的層數(shù)也不限于2層或4層，其他層數(shù)，例如3層也是可以使 用的。
[0060] 由上述各實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明的一種用作電感的線圈，具有下述優(yōu)點(diǎn)：
[0061] i、通過(guò)使用具有至少一條對(duì)稱(chēng)軸的導(dǎo)電環(huán)，優(yōu)選為正八邊形導(dǎo)電環(huán)，可使得電感 的品質(zhì)因數(shù)(即Q值）大大提高。
[0062] ii.通過(guò)采用交叉導(dǎo)電孔對(duì)互連方式，可使得線圈占用的面積減小，有利于提高面 積利用率。
[0063] iii.由于導(dǎo)電環(huán)形狀是幾何對(duì)稱(chēng)的，且任意一端電極接入的信號(hào)每半匝都會(huì)對(duì)稱(chēng) 地改變一次導(dǎo)電層，由此所形成的具有兩個(gè)端電極的繞組是一個(gè)理想互逆2端口網(wǎng)絡(luò)，也 就是，兩端電極的等效輸入阻抗相等。
[0064] iv.由于不同層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在空間上并不完全對(duì)準(zhǔn)，S卩：一層導(dǎo)電環(huán)的 幾何中心在其相鄰層的正投影點(diǎn)與該相鄰層的幾何中心之間的間距為0. 5X(W+S)，因此可 有效減少對(duì)應(yīng)導(dǎo)電環(huán)間的寄生稱(chēng)合電容，進(jìn)而使電感的自我諧振頻率提1?。
[0065] 進(jìn)而，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于前述各實(shí)施例所述，應(yīng)該理解，上述所示的各實(shí)施例僅 僅只是列示，而非對(duì)本發(fā)明的限制，事實(shí)上，任何具有以下特征的線圈，均包含在本發(fā)明的 范圍內(nèi)，即：
[0066] 多層、每一層有至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)、各導(dǎo)電環(huán)成嵌套狀，除了繞組的中心抽頭所在的 導(dǎo)電環(huán)外，其余各導(dǎo)電環(huán)各自沿對(duì)稱(chēng)軸被分割為2個(gè)環(huán)段，每一環(huán)段通過(guò)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電 氣連接其他層的相應(yīng)環(huán)段，由此形成1個(gè)繞組；且至少有一層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心 與至少一個(gè)其相鄰層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心空間不對(duì)準(zhǔn)，該導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心 在該不對(duì)準(zhǔn)的相鄰層的正投影點(diǎn)與其相鄰層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心的間距為〇. 5X(W+S)，其 中，W是導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo)電環(huán)的間距。
[0067] 實(shí)施例五：
[0068] 如圖7所示，該線圈包括2層，每一層包括2個(gè)導(dǎo)電環(huán)，層1 (上層）的導(dǎo)電環(huán)的幾 何中心在層2 (下層）的正投影點(diǎn)與層2導(dǎo)電環(huán)的幾何中心之間的間距為0.5X (W4+S4)， 其中W4是導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S4是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo)電環(huán)的間距；其中，層1的兩導(dǎo) 電環(huán)的上部通過(guò)交叉橫橋電氣連接，層2的兩導(dǎo)電環(huán)的上部也通過(guò)交叉橫橋電氣連接，層1 的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接層2的外導(dǎo)電環(huán)，中心抽頭位于層2的內(nèi)導(dǎo)電 環(huán)中，由此形成1個(gè)繞組，該線圈可用于制作電感。
[0069] 其中，交叉橫橋的結(jié)構(gòu)與圖6相同。
[0070] 實(shí)施例六：
[0071] 如圖8所示，該線圈包括2層，上層包括3個(gè)導(dǎo)電環(huán)，下層包括2個(gè)導(dǎo)電環(huán)，下層 的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在下層的正投影點(diǎn)與下層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心之間的間距不超過(guò)0.5X (W5+S5)，其中W5是導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S5是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo)電環(huán)的間距；其中，上 層的外導(dǎo)電環(huán)與中間導(dǎo)電環(huán)通過(guò)交叉橫橋B1電氣連接、中間導(dǎo)電環(huán)與內(nèi)導(dǎo)電環(huán)也通過(guò)交 叉橫橋B2電氣連接，下層的兩導(dǎo)電環(huán)的下部也通過(guò)交叉橫橋B3電氣連接，上層1的內(nèi)導(dǎo)電 環(huán)通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接下層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)，中心抽頭位于下層的外導(dǎo)電環(huán)中，由 此形成1個(gè)繞組，該線圈可用作電感。
[0072] 其中，交叉橫橋B2及B3的結(jié)構(gòu)如圖9a所示，交叉橫橋B1的結(jié)構(gòu)如圖9b所示。
[0073] 優(yōu)選的，所述交叉導(dǎo)電孔對(duì)具有和圖2a或2b中所示出的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。
[0074] 需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述兩實(shí)施例僅僅只是列示，而非對(duì)本 發(fā)明的限制，事實(shí)上，任何具有以下特征的線圈，均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)，即：
[0075] 具有多層的線圈，每一層有至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)、各導(dǎo)電環(huán)成嵌套狀，同一層中的導(dǎo)電 環(huán)通過(guò)交叉橫橋電氣連接，不同層的導(dǎo)電環(huán)通過(guò)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接；在空間不對(duì)準(zhǔn)的 相鄰兩層中，一層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在其相鄰層的正投影點(diǎn)與另一層導(dǎo)電環(huán)的幾何中心 之間的間距不超過(guò)0.5X (W+S)，其中W是導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo) 電環(huán)的間距。
[0076] 實(shí)施例七：
[0077] 如圖10a所示，該線圈包括2個(gè)導(dǎo)電層，上層有2個(gè)正八邊形導(dǎo)電環(huán)，下層有1個(gè) 正八邊形導(dǎo)電環(huán)。
[0078] 其中，除了上層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)之外，其余2個(gè)導(dǎo)電環(huán)均被均分為6個(gè)環(huán)段，每一環(huán)段 都通過(guò)交叉導(dǎo)電孔連接另一層的相應(yīng)環(huán)段，由此3個(gè)導(dǎo)電環(huán)電氣連接成匝數(shù)比為1 :1 :1的 3個(gè)繞組，而且，屬于一個(gè)繞組的上層的三分之一個(gè)環(huán)的中心幾何中心與屬于該繞組的下層 的另一個(gè)三分之一個(gè)環(huán)的中心幾何中心沿對(duì)稱(chēng)軸空間不對(duì)稱(chēng)。
[0079] 其中，該3個(gè)繞組的兩端電極均在上層的外導(dǎo)電環(huán)，且都為相鄰兩環(huán)段的相鄰端； 而且，3個(gè)繞組各自的中心抽頭所在的導(dǎo)電環(huán)均在上層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)。
[0080] 顯然，在每一個(gè)繞組中，由端電極接入的電流每經(jīng)過(guò)六分之一個(gè)導(dǎo)電環(huán)后交替地 從一層轉(zhuǎn)入另一層的六分之一個(gè)導(dǎo)電環(huán)。該線圈可用作變壓器等。
[0081] 實(shí)施例八：
[0082] 如圖11a所示，該線圈包含2層，上層與下層均有3個(gè)正八邊形導(dǎo)電環(huán)。
[0083] 其中，除了下層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)之外，其余5個(gè)導(dǎo)電環(huán)均被均分為4個(gè)環(huán)段，每一環(huán)段 都通過(guò)交叉導(dǎo)電孔連接另一層的另一個(gè)環(huán)段，由此形成匝數(shù)比為1 :1的2個(gè)繞組，該2個(gè) 繞組的端電極均在上層的外導(dǎo)電環(huán)；顯然，在每一個(gè)繞組中，由端電極接入的電流每經(jīng)過(guò)四 分之一個(gè)導(dǎo)電環(huán)后交替地從一層轉(zhuǎn)入另一層的導(dǎo)電環(huán)；而且，屬于一個(gè)繞組的各半環(huán)中， 上層的半環(huán)的幾何中心在下層的正投影點(diǎn)與下層的半環(huán)的幾何中心之間的間距為〇. 5X (W6+S6)，W6為導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬、S6為同一相鄰兩導(dǎo)電環(huán)的間距。
[0084] 由上述各實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明用作變壓器的線圈，具有下述優(yōu)點(diǎn)：
[0085] i.由于構(gòu)成各繞組的環(huán)段在空間上相互交疊，有效提高了各個(gè)繞組之間的磁場(chǎng)耦 合度。
[0086] ii.各導(dǎo)電環(huán)具有多條對(duì)稱(chēng)軸，優(yōu)選為正八邊形，有效提高了各個(gè)繞組的Q值。
[0087] iii.采用交叉導(dǎo)電孔對(duì)來(lái)連接不同層的導(dǎo)電環(huán)，可有效減小繞組所占據(jù)的基片面 積，從而可提1?基片面積的利用率。
[0088] iv.由于各個(gè)繞組的形狀幾何對(duì)稱(chēng)，且每一個(gè)繞組的任意一個(gè)端電極接入的電流 每流經(jīng)一環(huán)段后便從一層交替地轉(zhuǎn)入另一層的相應(yīng)的環(huán)段，由此每一個(gè)繞組都是一理想互 逆2端口網(wǎng)絡(luò)。
[0089] 基于上述所述，可采用半導(dǎo)體工藝在半導(dǎo)體基片上形成前述各線圈，各層之間設(shè) 置介質(zhì)層、并在每一層的導(dǎo)電環(huán)之間填充介質(zhì)材料以便各導(dǎo)電環(huán)相互電氣隔離，此外，也可 采用PCB工藝在PCB板上形成前述各線圈，各導(dǎo)電環(huán)通過(guò)介質(zhì)材料相互隔離。
[0090] 優(yōu)選地，在制備時(shí)，若某一層的方塊電阻小于其他層，則該層的導(dǎo)電環(huán)數(shù)目不小于 其他層的導(dǎo)電環(huán)數(shù)目。優(yōu)選的，在制備時(shí)，若某一層的方塊電阻不同于其他層的方塊電阻， 那么具有最小方塊電阻的層被用于形成包括最多數(shù)目導(dǎo)電環(huán)的繞組。
[0091] 以下將以圖7及圖8所示的線圈為例，通過(guò)電路理論來(lái)分析本發(fā)明的線圈的寄生 耦合電容，以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的線圈的優(yōu)點(diǎn)：
[0092] 如圖12所示，有兩理想導(dǎo)電線（conductive lines)被面對(duì)面設(shè)置（為了表述清 楚，將導(dǎo)線以平板形式示出），所述導(dǎo)線被介質(zhì)材料相互隔離，所述介質(zhì)材料厚度為s，介電 常數(shù)為e，且每根導(dǎo)線長(zhǎng)度為L(zhǎng)/2。每根導(dǎo)線的寬度為W。理想情形下，導(dǎo)電線的電阻分布 均衡，由此，若該兩導(dǎo)電線的右端是連接的，且為串聯(lián)的；兩根導(dǎo)線的左端的壓差為IV，兩 根導(dǎo)線的右端的壓差為0V，則在沿x軸任意位置點(diǎn)x之間的差分電壓與位置x的函數(shù)可表 示為：

【權(quán)利要求】
1. 一種線圈，其特征在于，所述線圈至少包括： 多層導(dǎo)電層，每一導(dǎo)電層包括至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)；所述導(dǎo)電環(huán)均電氣連接形成繞組；且 至少有一層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心與至少一其他層的導(dǎo)電環(huán)或環(huán)段的幾何中心在空 間上互不對(duì)準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于：當(dāng)各層的導(dǎo)電環(huán)成嵌套狀時(shí)，在空間上互 不對(duì)準(zhǔn)的相鄰兩層中，其中一層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心在所述空間不對(duì)準(zhǔn)的相鄰層的正投影 點(diǎn)與該相鄰層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心之間的間距為0.5X(W+S)，其中W是導(dǎo)電環(huán)的環(huán)寬，S 是同一層相鄰成嵌套狀的兩導(dǎo)電環(huán)的間距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線圈，其特征在于：除了繞組的中心抽頭所在的導(dǎo)電環(huán) 夕卜，其余各導(dǎo)電環(huán)各自沿對(duì)稱(chēng)軸被分割為2N個(gè)環(huán)段，每一環(huán)段通過(guò)交叉導(dǎo)電孔電氣連接自 身之外的其他層的另一環(huán)段，以形成N個(gè)繞組，N為大于或等于1的整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的線圈，其特征在于：相鄰兩交叉導(dǎo)電孔構(gòu)成的孔對(duì)的寬度不 超過(guò)導(dǎo)電環(huán)的寬度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈，其特征在于：同一層中的導(dǎo)電環(huán)通過(guò)交叉橫橋電氣連 接，不同層的導(dǎo)電環(huán)通過(guò)1對(duì)交叉導(dǎo)電孔對(duì)電氣連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的線圈，其特征在于：每一繞組的端電極由同一導(dǎo)電 環(huán)的兩相鄰環(huán)段的相鄰端引出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的線圈，其特征在于：多個(gè)繞組的端電極均屬于同一導(dǎo)電環(huán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的線圈，其特征在于：交叉導(dǎo)電孔對(duì)的寬度不超過(guò)導(dǎo)電環(huán)的寬 度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于：導(dǎo)電環(huán)為正多邊形、橢圓形或圓形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈，其特征在于：同一導(dǎo)電環(huán)不同部分的環(huán)段的環(huán)寬不完 全相同。
11. 一種用于制備線圈的方法，其特征在于，所述用于制備線圈的方法至少包括： 在基底上形成權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的線圈，其中，各導(dǎo)電環(huán)通過(guò)介質(zhì)材料相互 隔離。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于制備線圈的方法，其特征在于：所述基底包括半導(dǎo)體 基底或PCB板。
【文檔編號(hào)】H01F41/04GK104517941SQ201310460042
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】拉斐爾·瓦倫丁 申請(qǐng)人:瀾起科技（上海）有限公司