拼接式平面螺旋電感的生成方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及拼接式平面螺旋電感的生成方法，包括采用一條切割直線分割一組相似多邊形，該組相似多邊形的中心點(diǎn)重合且兩相鄰多邊形間距P相等；對(duì)該組相似多邊形由內(nèi)而外進(jìn)行編號(hào)，取切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形上的線段，取切割直線另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形上的線段；沿切割直線方向，將切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形線段與其另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形線段進(jìn)行平移拼接，平移距離為d，生成線圈間距為2P的平面螺旋線；以該平面螺旋線作為中心線，對(duì)各線段分別向兩側(cè)垂直平移W/2距離，平移后的線段相交生成線寬為W、線圈間距為S的平面螺旋電感。本發(fā)明參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)明了，生成方法快捷有效，能夠生成等間距線圈的平面螺旋電感。
【專(zhuān)利說(shuō)明】拼接式平面螺旋電感的生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電 路器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種拼接式平面螺旋電感的生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電感是集成電路中的基本元件之一，由于集成度要求及工藝限制，集成電路中的電感通常設(shè)計(jì)為平面螺旋結(jié)構(gòu)。平面螺旋電感通過(guò)后道工藝與集成電路制作在同一塊襯底上形成IC芯片，如硅CMOS芯片、砷化鎵MMIC芯片，也可以在低損耗襯底上制作成嵌入式器件，形成功能化襯底，進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)封裝，如集成無(wú)源器件技術(shù)(IPD)技術(shù)。平面螺旋電感有兩個(gè)端口，采用垂直過(guò)渡、絕緣層隔離技術(shù)，可將兩個(gè)端口分別引出與外部電路相連。
[0003]集成電路光刻掩模板加工過(guò)程中，出于成本及精度考慮，常采用多邊形結(jié)構(gòu)替代圓結(jié)構(gòu)，為迎合此種現(xiàn)象，電路版圖設(shè)計(jì)中，平面螺旋電感版圖也設(shè)計(jì)成多邊形結(jié)構(gòu)。由于螺旋電感電磁分布較為復(fù)雜，耦合因素相對(duì)較多，在實(shí)際電路設(shè)計(jì)過(guò)程中通常需要借助電磁仿真手段對(duì)版圖設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。版圖優(yōu)化是一個(gè)參數(shù)修正的過(guò)程，因此如何設(shè)計(jì)出參數(shù)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)明了、易于修改的平面螺旋電感，顯得尤為重要。在現(xiàn)有版圖設(shè)計(jì)中，電感模型一般是四邊形和八邊形，且基于正多邊形結(jié)構(gòu)，品種相對(duì)單一，無(wú)法完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要；此外，在三維電磁仿真中，往往沒(méi)有電感模型，需要自行設(shè)計(jì)平面螺旋電感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)明了、能夠快捷有效地生成等間距線圈的拼接式平面螺旋電感的生成方法，該方法包括下列順序的步驟:
(1)采用一條切割直線分割一組相似多邊形，該組相似多邊形的中心點(diǎn)重合且兩相鄰多邊形間距P相等；
(2)對(duì)該組相似多邊形由內(nèi)而外進(jìn)行編號(hào):ρ1、ρ2、ρ3...ρη,取切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形上的線段:pl、p3…，取切割直線另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形上的線段:ρ2、ρ4…；
(3)沿切割直線方向，將切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形線段與其另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形線段進(jìn)行平移拼接，平移距離為d，生成線圈間距為2P的平面螺旋線；
(4)以該平面螺旋線作為中心線，對(duì)各線段分別向兩側(cè)垂直平移W/2距離，平移后的線段相交生成線寬為W、線圈間距為S的平面螺旋電感。
[0005]所述切割直線與該組相似多邊形中的兩組邊相交且與其他組邊不相交。
[0006]設(shè)定所述平面螺旋電感的線寬為W，線圈間距為S，則有W+S=2P。
[0007]電感生成后，通過(guò)修改電感的初始導(dǎo)線長(zhǎng)度、末端導(dǎo)線長(zhǎng)度，調(diào)整電感的輸入、輸出端口的位置。
[0008]所述兩組邊在切割直線上切割所得的線段長(zhǎng)度d均相等。
[0009]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明只需一組相似多邊形和一條切割直線就可以完成平面螺旋電感的生成，參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)明了，生成方法快捷有效，能夠生成等間距線圈的平面螺旋電感，且可以生成長(zhǎng)寬比例較大的扁狀平面螺旋電感，適合特殊尺寸要求的平面螺旋電感設(shè)計(jì)，具有重要應(yīng)用價(jià)值。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是采用切割直線對(duì)本發(fā)明實(shí)施例一中的正六邊形組進(jìn)行分割的分割示意圖。
[0011]圖2是對(duì)圖1中切割直線兩邊的線段取奇、偶的示意圖。
[0012]圖3是對(duì)圖2進(jìn)行平移拼接生成六邊形平面螺旋線的示意圖。
[0013]圖4是以圖3所示平面螺旋結(jié)構(gòu)作為中心線生成的六邊形平面螺旋電感的示意圖。
[0014]圖5是采用切割直線對(duì)本發(fā)明實(shí)施例二中的正五邊形組進(jìn)行分割的分割示意圖。
[0015]圖6是對(duì)圖5中切 割直線兩邊的線段取奇、偶的示意圖。
[0016]圖7是對(duì)圖6進(jìn)行平移拼接生成五邊形平面螺旋線的示意圖。
[0017]圖8是本發(fā)明實(shí)施例三中的初始八邊形的示意圖。
[0018]圖9是采用切割直線對(duì)本發(fā)明實(shí)施例三中的相似八邊形組進(jìn)行分割的分割示意圖。
[0019]圖10是對(duì)圖9中切割直線兩邊的線段取奇、偶的示意圖。
[0020]圖11是對(duì)圖10進(jìn)行平移拼接后，生成八邊形平面螺旋電感的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]拼接式平面螺旋電感的生成方法，在生成時(shí)，首先，采用一條切割直線分割一組相似多邊形，該組相似多邊形的中心點(diǎn)重合且兩相鄰多邊形間距P相等；其次，對(duì)該組相似多邊形由內(nèi)而外進(jìn)行編號(hào):pl、ρ2> ρ3...ρη,取切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形上的線段:pl、ρ3...，取切割直線另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形上的線段:p2、pt..;再次，沿切割直線方向，將切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形線段與其另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形線段進(jìn)行平移拼接，平移距離為d，生成線圈間距為2P的平面螺旋線；最后，以該平面螺旋線作為中心線，對(duì)各線段分別向兩側(cè)垂直平移W/2距離，平移后的線段相交生成線寬為W、線圈間距為S的平面螺旋電感。所述切割直線與該組相似多邊形中的兩組邊相交且與其他組邊不相交。電感生成后，通過(guò)修改電感的初始導(dǎo)線長(zhǎng)度、末端導(dǎo)線長(zhǎng)度，調(diào)整電感的輸入、輸出端口的位置。所述兩組邊在切割直線上切割所得的線段長(zhǎng)度d均相等。設(shè)定所述平面螺旋電感的線寬為W，線圈間距為S，則有W+S=2P。
[0022]實(shí)施例一
如圖1所示，生成一組同心正六邊形，中心點(diǎn)為0，正六邊形各邊對(duì)應(yīng)平行，且相鄰正六邊形對(duì)應(yīng)邊間距為固定值P。正六邊形從內(nèi)向外依次編號(hào)為pl、p2、".ρ8。Pl的頂點(diǎn)分別為A1、B1、C1、D1、E1、F1 ；p2的頂點(diǎn)分別為A2、B2、C2、D2、E2、F2 ;以此類(lèi)推，p8的頂點(diǎn)分別為 A8、B8、C8、D8、E8、F8。
[0023]直線MT交邊[E1，F(xiàn)1]于點(diǎn)1，[E1，F(xiàn)1]是指兩端端點(diǎn)為EUFl的線段，以此類(lèi)推，交邊[E2，F(xiàn)2]于點(diǎn)2，…，交邊[E8，F(xiàn)8]于點(diǎn)8 ;直線MM’交邊[BI，Cl]于點(diǎn)I’，交邊[B2，C2]于點(diǎn)2’，…，交邊[B8，C8]于點(diǎn)8’。由于正六邊形結(jié)構(gòu)特性，邊[E1，F(xiàn)1]與邊[BI,Cl]平行，邊[E2，F(xiàn)2]與邊[B2，C2]平行，以此類(lèi)推，[E8，F(xiàn)8]與邊[B8，C8]平行。圖1中容易得知，直線MT在多邊形組上被切割得到的線段長(zhǎng)度相等:線段[1，2]、線段[2，3]、線段[3，4]、線段[4，5]、線段[5，6]、線段[6，7]、線段[7，8]長(zhǎng)度均為d ;線段[1’，2’ ]、線段[2’，3，]、線段[3，，4，]、線段[4，，5，]、線段[5，，6，]、線段[6，，7，]、線段[7，，8，]長(zhǎng)度均為CL
[0024]如圖1所示，正六邊形被直線MT切割成左右兩部分，取奇數(shù)編號(hào)多邊形(p1、p3、p5、p7)在直線麗’左邊的部分，取偶數(shù)編號(hào)多邊形(p2、p4、p6、p8)在直線麗’右邊的部分，得到圖2。 [0025]如圖2所示，直線麗’右邊部分多邊形殘余結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)邊平行且間距為2P ;直線麗’左邊部分多邊形殘余結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)邊平行且間距為2P。沿直線MT，將直線MT右邊部分多邊形殘余結(jié)構(gòu)平移距離d。點(diǎn)8與點(diǎn)7重合，點(diǎn)6與電5重合，點(diǎn)4與點(diǎn)3重合，點(diǎn)2與點(diǎn)I重合。由于線段[F7，7]與線段[8，E8]平行，線段[F7，7]與線段[8，E8]拼接成線段[F7，E8]。同理，線段[F5，5]與線段[6，E6]拼接成線段[F5，E6]，線段[F3，3與線段[4，E4]拼接成線段[F3, E4]，線段[Fl，l]與線段[2，E2]拼接成線段[Fl, E2];同理，線段[B3，3，]與線段[2’，C2]拼接成線段[B3，C2]，線段[B5，5’ ]與線段[4’，C4]拼接成線段[B5，C4]，線段[B7，7，]與線段[6，，C6]拼接成線段[B7, C6]。
[0026]拼接結(jié)果如圖3所示，通過(guò)拼接方式，生成平面螺旋線結(jié)構(gòu)。又因?yàn)樽?、右兩邊各自邊?duì)應(yīng)間距均為2P，最終形成拼接式等間距分布六邊形平面螺旋線結(jié)構(gòu)。
[0027]以圖3所示平面螺旋線結(jié)構(gòu)作為中心線，對(duì)各條線段向兩側(cè)垂直平移W/2距離并分別交匯，生成線寬為W的平面螺旋電感。線圈之間距離為S，且顯然W+S=2P，如附圖4所
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[0028]實(shí)施例二
如圖5所示，生成一組同心正五邊形，中心點(diǎn)為0，正五邊形各邊對(duì)應(yīng)平行，且相鄰正五邊形對(duì)應(yīng)邊間距為固定值P。正五邊形從內(nèi)向外依次編號(hào)為pl、p2、".ρ8。pi的頂點(diǎn)分別為Al、B1、Cl、D1、E1 ；ρ2的頂點(diǎn)分別為Α2、Β2、C2、D2、Ε2 ;以此類(lèi)推，ρ8的頂點(diǎn)分別為AS、B8、C8、D8、E8。
[0029]所述這組同心正五邊形關(guān)于對(duì)稱(chēng)軸NN’對(duì)稱(chēng)。由于正五邊形結(jié)構(gòu)，任意兩條邊都不相互平行，因此無(wú)法像實(shí)施例一中那樣作一條直線交于兩組平行邊。本實(shí)施例中，可以作直線麗’垂直于對(duì)稱(chēng)軸NN’。
[0030]直線MT交邊[D1，E1]于點(diǎn)1，交邊[D2，E2]于點(diǎn)2，…，交邊[D8，E8]于點(diǎn)8 ;直線MT交邊[Al，BI]于點(diǎn)I’，交邊[A2，B2]于點(diǎn)2’，…，交邊[A8，B8]于點(diǎn)8’。
[0031]由于正五邊形組關(guān)于直線NN’對(duì)稱(chēng)，且直線MM’垂直于直線NN’，由圖4容易得知，直線MT在正五邊形組上被切割得到的線段長(zhǎng)度相等:線段[1，2]、線段[2，3]、線段[3，4]、線段[4，5]、線段[5，6]、線段[6，7]、線段[7，8]長(zhǎng)度均為d ;線段[1’，2’]、線段[2’，3’]、線段[3，，4，]、線段[4，，5，]、線段[5，，6，]、線段[6，，7，]、線段[7，，8，]長(zhǎng)度均為d。
[0032]參考實(shí)施例一，取奇數(shù)編號(hào)多邊形(pl、p3、p5、p7)在直線MT左邊的部分，取偶數(shù)編號(hào)多邊形(P2、p4、p6、p8)在直線麗’右邊的部分，得到圖5。
[0033]參考實(shí)施例一，對(duì)圖6進(jìn)行拼接操作，最終形成拼接式線圈等間距分布五邊形平面螺旋線結(jié)構(gòu)，如圖7所示。參考實(shí)施例一，以圖7所示五邊形平面螺旋線結(jié)構(gòu)作為中心線，可生成五邊形平面螺旋電感結(jié)構(gòu)。[0034]實(shí)施例三
如圖8所示，首先生成八邊形Pl，頂點(diǎn)分別為A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1。八邊形pi的內(nèi)角均為135° ,八邊形pi關(guān)于直線NN’對(duì)稱(chēng)，且關(guān)于直線麗’對(duì)稱(chēng)。其余尺寸見(jiàn)圖8，單位為μ m。
[0035]如圖9所示，對(duì)pi各邊進(jìn)行等間距平移并延長(zhǎng)交匯，形成相似多邊形組，等間距值Ρ=3 μ m0直線麗’垂直交邊[G1，F(xiàn)1]于點(diǎn)I，垂直交邊[G2，F(xiàn)2]于點(diǎn)2，…，垂直交邊[G7，E7]于點(diǎn)7;直線麗’垂直交邊[B1，C1]于點(diǎn)1’，垂直交邊[B2，C2]于點(diǎn)2’，…，垂直交邊[B7，C7]于點(diǎn)7’。容易得，直線M M’在多邊形組上被切割得到的線段長(zhǎng)度(1=Ρ=3μπι。
[0036]參考實(shí)施例一，取奇數(shù)編號(hào)多邊形(pl、p3、p5、p7)在直線MT左邊的部分，取偶數(shù)編號(hào)多邊形(Ρ2、ρ4、ρ6)在直線麗’右邊的部分，得到圖10。
[0037]參考實(shí)施例一，對(duì)圖10進(jìn)行拼接操作，形成線圈間距為2Ρ=6μπι八邊形平面螺旋線，以該平面螺旋線作為中心線結(jié)構(gòu)，生成線寬W=2 μ m的平面螺旋電感，相鄰線圈之間間距 S=4 μ m。
[0038]如圖11所示生成的平面螺旋電感橫向尺寸為75 μ m、縱向尺寸為58 μ m。本發(fā)明提供的平面螺旋電感拼接式生成方法，可以生成長(zhǎng)寬比例較大的扁狀平面螺旋電感，適合特殊尺寸要求的平面螺旋電感設(shè)計(jì)。
[0039] 綜上所述，本發(fā)明只需一組相似多邊形和一條切割直線就可以完成平面螺旋電感的生成，參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)明了，生成方法快捷有效，能夠生成等間距線圈的平面螺旋電感，且可以生成長(zhǎng)寬比例較大的扁狀平面螺旋電感，適合特殊尺寸要求的平面螺旋電感設(shè)計(jì)，具有重要應(yīng)用價(jià)值。
【權(quán)利要求】
1.拼接式平面螺旋電感的生成方法，其特征在于該方法包括下列順序的步驟: (1)采用一條切割直線分割一組相似多邊形，該組相似多邊形的中心點(diǎn)重合且兩相鄰多邊形間距P相等； (2)對(duì)該組相似多邊形由內(nèi)而外進(jìn)行編號(hào):ρ1、ρ2、ρ3...ρη,取切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形上的線段:pl、p3…，取切割直線另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形上的線段:ρ2、ρ4…； (3)沿切割直線方向，將切割直線一側(cè)的奇數(shù)號(hào)多邊形線段與其另一側(cè)的偶數(shù)號(hào)多邊形線段進(jìn)行平移拼接，平移距離為d，生成線圈間距為2P的平面螺旋線； (4)以該平面螺旋線作為中心線，對(duì)各線段分別向兩側(cè)垂直平移W/2距離，平移后的線段相交生成線寬為W、線圈間距為S的平面螺旋電感。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述拼接式平面螺旋電感的生成方法，其特征在于:所述切割直線與該組相似多邊形中的兩組邊相交且與其他組邊不相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述拼接式平面螺旋電感的生成方法，其特征在于:設(shè)定所述平面螺旋電感的線寬為W，線圈間距為S，則有W+S=2P。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述拼接式平面螺旋電感的生成方法，其特征在于:電感生成后，通過(guò)修改電感的初始導(dǎo)線長(zhǎng)度、末端導(dǎo)線長(zhǎng)度，調(diào)整電感的輸入、輸出端口的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述拼接式平面螺旋電感的生成方法，其特征在于:所述兩組邊在切割直線上切割所得的線段長(zhǎng)度d均相等。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103943460SQ201410147385
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】劉勇, 曹銳, 張德智, 李莊 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所