[發明專利]對稱電感器

無效

• 申請號: 201110239063.9
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102376415A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 亞歷克·L·納扎萊恩;丹尼爾·斯蒂芬森;盧卡斯·F·蒂梅杰
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H01F17/00
• 分類號: H01F17/00;H01F37/00;H01F27/28;H01L27/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及對稱電感器。

背景技術

使用電感器在包括收發器的集成電路(IC)中實現電壓控制振蕩器是公知的。這種應用所需的電感典型地是幾nH，盡管電感器設計應當可以適合于特定的應用。希望這些應用所使用的電感器所提供的品質因子應當盡可能高。還希望所使用的電感器應當產生較低的凈(net)磁場，以使與IC中的相鄰組件(包括其他電感器)的磁耦合最小化。在WO1998005048、WO2004012213、WO2005096328和WO2006105184中公開了希望產生較低凈磁場的電感器的示例。

圖1和2示出了8字形的電感器2，目的在于使所產生的凈磁場最小化。圖1的電感器2是單匝電感器，而圖2的電感器2是雙匝電感器。每個示例電感器2具有一對端子16、18和導電跡線，導電跡線在端子16、18之間延伸以限定一個或多個電感器匝(inductor?turn)8、28。所述一個或多個電感器匝8、28限定了第一回路部分4和第二回路部分6。

在8字形電感器2的中心存在交疊點(folding?point)12，在交疊點12處電感器匝的導電跡線與自身交叉，使得第一回路部分4與第二回路部分6交疊。這樣，經過第一回路部分4的場的方向與經過第二回路部分6的場的方向相反。這些場趨向于在遠場中抵消為零。此外，經過每個回路部分的場的大小小于例如在不具有交疊點12的環形電感器(circular?inductor)的情況下所需的大小。這些因素均減小了電感器所產生的凈磁場。

對于圖2所示的雙匝電感器2，還可以提供另外的交叉點(如，交叉點32)，以容納附加的電感器匝，其中，在所述另外的交叉點處導電跡線與其自身交叉。可以為交叉點32提供絕緣材料14，以在導電跡線與自身交叉的點處將導電跡線電隔離。

由于已知為趨膚效應(skin?effect)的現象，造成了電感器性能方面的局限性，其中，趨膚效應出現在承載高頻電流的所有導體中。趨膚效應的出現是由于導體表面的電感比磁芯的電感低。在高頻操作下，導體的阻抗的電感部分起主導作用，因此，導體中的電流選擇電感最小的路徑。因此，隨著頻率的增大，導電區域減小并向著導體表面移動。這進而導致了導體電阻的增大。對于電感器，這種增大的電阻導致了品質因子的降低。例如，對于8字形電感器，估計趨膚效應可以導致品質因子降低25-30％。

圖1和2所示的示例電感器實質上是對稱的。在WO2003015110中描述了非對稱螺旋電感器的示例。

WO2009101565公開了使電感器路徑之間的交叉點的數目最小化的電感器布局。WO2009/081342公開了具有平行的兩個導路徑的8字形電感器的圖。

發明內容

在所附的獨立權利要求和從屬權利要求中列舉了本發明的多個方面。來自從屬權利要求的特征的組合可以適當地與獨立權利要求的特征相組合，而不僅僅如權利要求中闡述的那樣。

根據本發明的一方面，提供了如權利要求所述的對稱電感器。

與已知的電感器設計相比，根據本發明的電感器的匝被分為多個分離的導電路徑。此外，通過在電感器中提供一系列的交叉點，電感器路徑的布局可以適于確保給定的電感器匝中的每個分離的導電路徑的電感實質上相等。這進而確保了電流在所有導電路徑中流動，而不是相對于其他導電路徑而言更中意電感較低的路徑。

提供在每個電感器匝中具有實質上相等的電感的多個導電路徑的作用是，減小上述趨膚效應。這是因為：由于分離的導電路徑的組合區域大于本文中參考圖1和2描述的類型的電感器的組合區域，使得為一個或多個電感器匝中的高頻電流提供了更大的有效地用于電流流動的區域。在與這種更大的用于電流流動的有效區域相關聯的高頻下，AC電阻的減小不僅(與圖1和2所示類型的電感器相比)補償了在電感器匝中使用較少導電材料的這一事實，還使得電感器的品質因子提高。

在一個實施例中，導電路徑可以終止于一個或多個公共端子。這可以便于實現以下結構：在該結構中，分離的導電路徑是等同的，具有所需的實質上相等的電感。在一些示例中，所述一個或多個端子可以被布置為允許連接至中心抽頭。

在一個實施例中，導電路徑在0.1％的容限內具有相等的電感。更具體地，導電路徑在0.001％的容限內具有相等的電感。

每個電感器匝中的導電路徑可以實質上平行地延伸，以避免電流或場密度的任何局部變化。

電感器可以是8字形電感器。電感器可以包括多個電感器匝。

在一些示例中，電感器可以具有中心抽頭。