[发明专利]螺旋状堆叠式集成变压器和电感

说明书

一种螺旋状堆叠式集成变压器，由一第一电感及一第二电感所组成，该螺旋状堆叠式集成变压器包含：一第一螺旋状线圈，具有一第一外部线圈及一第一内部线圈，该第一内部线圈位于该第一外部线圈内；一第二螺旋状线圈，与该第一螺旋状线圈具有一重叠范围，具有一第二外部线圈及一第二内部线圈，该第二内部线圈位于该第二外部线圈内；以及一连接结构，用来连接该第一螺旋状线圈及该第二螺旋状线圈；其中，该第一电感包含该第一螺旋状线圈的一部分及该第二螺旋状线圈的一部分，该第二电感包含该第一螺旋状线圈的一部分及该第二螺旋状线圈的一部分。

技术领域

本发明涉及变压器和电感，尤其涉及一种螺旋状堆叠式集成变压器和螺旋状堆叠式集成电感。

背景技术

电感以及变压器为射频集成电路中用来实现单端至差动信号转换、信号耦合、阻抗匹配等功能的重要元件，随着集成电路向系统单晶片(System on Chip，SoC)发展，集成电感(integrated inductor)和集成变压器(integrated transformer)已逐渐取代传统的分离式元件，而被广泛地使用在射频集成电路中。然而，集成电路中的电感和变压器，往往会占用大量的芯片面积，因此，如何缩小集成电路中的电感和变压器的面积，并同时维持元件的特性，例如电应值、品质因数(quality factor，Q)及耦合系数(couplingcoefficient，K)等等，成为一个重要的课题。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种螺旋状堆叠式集成变压器和螺旋状堆叠式集成电感，以缩小元件面积和提高元件效能。

本发明公开了一种螺旋状堆叠式集成变压器，由一第一电感和一第二电感所组成，包含：一第一螺旋状线圈，具有一第一外部线圈和一第一内部线圈，该第一内部线圈位于该第一外部线圈内；一第二螺旋状线圈，与该第一螺旋状线圈具有一重叠范围，具有一第二外部线圈和一第二内部线圈，该第二内部线圈位于该第二外部线圈内；以及一连接结构，用来连接该第一螺旋状线圈和该第二螺旋状线圈；其中，该第一电感包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分，该第二电感包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分。

本发明还公开一种螺旋状堆叠式集成电感，具有一第一感应单元和一第二感应单元，包含：一第一螺旋状线圈，具有一第一外部线圈和一第一内部线圈，该第一内部线圈位于该第一外部线圈内，且第一螺旋状线圈包含一第一端点和一第二端点；一第二螺旋状线圈，与该第一螺旋状线圈具有一重叠范围，具有一第二外部线圈和一第二内部线圈，该第二内部线圈位于该第二外部线圈内，且第二螺旋状线圈包含一第三端点；以及一连接结构，用来连接该第一螺旋状线圈和该第二螺旋状线圈；其中，该第一感应单元包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分，并以该第一端点和该第三端点作为该第一感应单元的两个端点，该第二感应单元包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分，并以该第二端点和该第三端点作为该第二感应单元的两个端点。

本发明的螺旋状堆叠式集成变压器和螺旋状堆叠式集成电感具有集成化的对称结构，提供高对称性的两个电感，更适合使用于集成电路中的被动元件。

有关本发明的特征、实践与效果，现在结合附图对实施例进行详细说明。

附图说明

图1A为本发明螺旋状堆叠式集成变压器的一实施例的结构图；

图1B为本发明螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的结构图；

图1C为本发明螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的结构图；

图1D和图1E为图1C的开关模块在不同的切换状态下螺旋状堆叠式集成变压器所对应的横截面图；

图2A和图2B为图1B的螺旋状堆叠式集成变压器200的电感值与Q值的模拟结果；

图3A和图3B为本发明螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的结构图；