[发明专利]一种基于环形玻璃通孔结构的片上变压器

说明书

本发明涉及一种基于环形玻璃通孔结构的片上变压器，其特征在于，包括自上而下依次设置的第一金属层、第二金属层、玻璃通孔衬底层、第三金属层以及第四金属层，其中，第一金属层包括第一金属框以及设置在第一金属框内的多个第一连接件；第二金属层包括第二金属框以及设置在第二金属框内的多个第二连接件；玻璃通孔衬底层包括衬底和穿透衬底的多个玻璃通孔结构；第三金属层包括多个第三连接件；第四金属层包括多个第四连接件；多个玻璃通孔结构通过多个第一连接件、多个第二连接件、多个第三连接件以及多个第四连接件依次首尾连接，形成三维螺旋结构。本发明的片上变压器的集成度高、Q值性能好、耦合度高。

技术领域

本发明属于射频/微波集成电路中无源器件技术领域，具体涉及一种基于环形玻璃通孔结构的片上变压器。

背景技术

随着集成电路的发展，无线产品的体积越来越小，功能越来越丰富，涉及到民用和军事应用的各个方面。微波单片集成电路与射频集成电路的水平在很大程度上决定着各种微波和射频无线系统的技术水平。射频是指无线通信所用的频段，在250MHz～30GHz的范围内，随着半导体制造技术的发展，射频集成电路受到了人们越来越多的重视，并逐渐成为学术界和工业界的一大热点。

在无源器件中，片上变压器是射频设计的重要组成部分，被广泛应用于低噪声放大器、电压控制振荡器、阻抗匹配电路、直流隔离电路、功率传输电路以及单端到差分电路转换的巴伦元件中，此外，使用片上变压器替代传输线、电感等，会在很大程度上减小芯片面积，降低成本。

目前，单片变压器大多采用基于交错布局的平面方式建造，然而平面几何结构中衬底磁损耗及欧姆损耗较大，并且平面变压器占用芯片面积过大，很难实现系统重量的降低。随着人们对高速无线移动通信和高性能芯片的需求日益增长，变压器小体积化、轻重量化发展十分迫切。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于环形玻璃通孔结构的片上变压器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于环形玻璃通孔结构的片上变压器，包括自上而下依次设置的第一金属层、第二金属层、玻璃通孔衬底层、第三金属层以及第四金属层，其中，

所述第一金属层包括第一金属框以及设置在所述第一金属框内的多个第一连接件；

所述第二金属层包括第二金属框以及设置在所述第二金属框内的多个第二连接件；

所述玻璃通孔衬底层包括衬底和穿透所述衬底的多个玻璃通孔结构；

所述第三金属层包括多个第三连接件；

所述第四金属层包括多个第四连接件；

所述多个玻璃通孔结构通过所述多个第一连接件、所述多个第二连接件、所述多个第三连接件以及所述多个第四连接件依次首尾连接，形成三维螺旋结构。

在本发明的一个实施例中，多个所述玻璃通孔结构排列成2*N的阵列结构，包括第一行玻璃通孔结构和第二行玻璃通孔结构，其中，N≥2。

在本发明的一个实施例中，每个所述玻璃通孔结构沿径向方向从外向内依次包括外层金属环、中间介质环和内层金属柱。

在本发明的一个实施例中，所述多个第一连接件平行设置，分别连接相应所述玻璃通孔结构的内层金属柱的上端；所述多个第四连接件平行设置，分别连接相应所述玻璃通孔结构的内层金属柱的下端，以形成内部三维螺旋结构。

在本发明的一个实施例中，所述第一金属层还包括设置在所述第一金属框内的第一馈电件和第一接地件，其中，

所述第一馈电件连接所述内部三维螺旋结构的第一端；

所述第一接地件的一端连接所述内部三维螺旋结构的第二端，另一端连接所述第一金属框。