專利名稱：平面式變壓器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種變壓器，特別是涉及一種平面式變壓器的布局。
背景技術：
在某些應用電路中，例如射頻電路，往往具有一或多個變壓器。在電 子產品日益輕薄短小的趨勢下，電子電路中的變壓器往往需要實施在記體
電路中。例如美國專利公告第4816784號、第6580334號、第6608364號、 第6927664號等，其分別揭露各種不同變壓器的實施方式。
基于電磁耦合效率的考量，上述現有變壓器必須大體上將第 一 線圈(例 如當作一次側)以及第二線圈(例如當作二次側)交替安排在同一平面上。 因此，現有變壓器的第一線圈與第二線圈的圈數比(turn ratio)只能是k:k 或k:k+l (k為正整數)。圖1是說明現有變壓器的布局圖。此變壓器100 對稱于對稱線A,其同時亦對稱于對稱線B。變壓器100具有第一線圈114 以及第二線圈116，其圏數比為1:1。在圖1中，第二線圈116另具有中央 引線，此中央引線電性連接至第二線圈116的中央節點CT。
由圖1中可以看出變壓器100具有兩個交叉部(cross parts) 118。由于 第一線圈114以及第二線圏116被交替安排在同一平面上，因此交叉部118 中不互相電性連接的兩個電性路徑(分別屬于第一線圈114以及第二線圈 116)必須被安排在不同平面中。例如，假設第一線圈114以及第二線圈116 大體上被交替安排在第四金屬層中，若交叉部118中屬于第一線圈114的電 性路徑亦被配置在第四金屬層，則交叉部118中屬于第二線圈116的電性路 徑必須被配置在第3金屬層中并且透過介層窗插塞(via)連接至在第四金 屬層的第二線圈116。在射頻電路的應用中，交叉部118將會形成阻抗。
圖2是說明另一現有變壓器的布局圖。此變壓器200對稱于對稱線A。 變壓器200具有第一線圈214以及第二線圈216。如圖所示，由于第一線圈 214 (包含線圈R1、 R3、 R5)以及第二線圈216 (包含線圈R2、 R4)被交 替安排在同一平面上，因此第一線圈214以及第二線圏216的圈數比為3:2
4
(即k+l:k)。在圖2中，第二線圏216另具有中央引線224電性連接至第 二線圈216的中央節點CT。若不考慮中央引線224，則變壓器200具有5 個交叉部226。在射頻電路的應用中，交叉部226將會形成阻抗。
綜上所述，基于電磁耦合效率的考量，上述現有變壓器必須大體上將 第一線圈以及第二線圏交替安排在同一平面上。因此，現有變壓器的第一 線圈與第二線圈的圈數比只能是k:k或k:k+1 (k為正整數)〕
發明內容
本發明的目的在于提供一種平面式變壓器，可以任何圈數比而將第一 線圈以及第二線圈交替安排在同一平面上。
本發明的再一 目的在于提供一種平面式變壓器，利用配置于焊墊層的 連接部而彈性決定變壓器的圈數比。
本發明的又一 目的在于提供一種平面式變壓器，利用配置于焊墊層的 連接部而減少變壓器于金屬層間的交叉部數量。
基于上述目的，本發明提出一種平面式變壓器，包括第一線圈以及第 二線團。其中第一線圈包含多個導電路徑與至少一電性連接部。第一線圈 之導電路徑環繞一位置點。電性連接部電性連接至第 一 線圈的導電路徑， 以形成該第一線圈，其中該電性連接部被配置于一焊墊層中。第二線圈也 圏環繞該位置點。
本發明另提出一種平面式變壓器，包括第一線圈以及第二線圈。第一 線圈與第二線圏大體上被配置在最上層金屬層。其中第一線圏包含多個導
電路徑與至少一電性連接部。第一線圈的導電路徑與第二線圏均環繞一位 置點。電性連接部電性連接至該第一線圈的導電路徑，以形成第一線圏。 其中，上述電性連接部被配置于焊墊層中。
本發明又提出一平面式變壓器，包括至少二個線圏。其中，上述線圏 環繞同一位置點，且該平面式變壓器的部分電性路徑被配置于一焊墊層中。
依照本發明的較佳實施例所述平面式變壓器，上述的第 一 線圈與第二 線圈大體上被配置在同一平面上。
依照本發明的較佳實施例所述平面式變壓器，更包括電性連接至其中 的一線圈的中央節點的引線。
依照本發明的較佳實施例所述平面式變壓器，上述的線圈均對稱于一
對稱線，而該對稱線通過該4立置點。
依照本發明的較佳實施例所述平面式變壓器，上述焊墊層的材質包括 鋁或鋁化合物。
本發明因利用配置于焊墊層的連接部，因此可以彈性地決定變壓器的 圈數比。本發明的平面式變壓器可以任何圈數比而將第一線圈以及第二線 圏交替安排在同一平面上。本發明也可利用配置于焊墊層的連接部而減少 變壓器于金屬層間的交叉部數量。
為讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉 較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1為現有圈數比為1:1的變壓器布局圖2為另一現有圈數比為3:2的變壓器布局圖3為本發明說明一種圈數比4:4平面式變壓器的實施例示意圖3A 圖3C為本發明說明圖3平面式變壓器的其它實施例；
圖4為本發明說明一種圈數比3:4平面式變壓器的實施例示意圖4A 圖4C為本發明說明圖4平面式變壓器的其它實施例示意圖5為本發明說明一種圏數比2:4平面式變壓器的實施例示意圖5A 圖5C為本發明說明圖5平面式變壓器的其它實施例示意圖6為本發明說明一種圈數比1:4平面式變壓器的實施例示意圖6A 圖6C為本發明說明圖6平面式變壓器的其它實施例示意圖。
主要元件符號說明
100、 200:變壓器
114、 214、 310、 410、 510、 610:第一線圏
116、 216、 320、 420、 520、 620:第二線圈
118、 226、 311、 312、 313、 321、 322、 323:交叉部
224、 340、 350、 440、 450、 540、 550、 640、 650:中央引線
300、 400、 500、 600:平面式變壓器
330、 430、 431、 430、 431、 432、 530、 531、 532、 533、 631、 632、 633:電性連接部
A、 B、 C:對稱線
CT:中央節點 PP:位置點
R1 R8:線圈或導電路徑
具體實施例方式
為了方便說明本發明，以下將以圖3所示平面式變壓器作為圈數比 (turn ratio) k:k的實施例。然而，本發明的實施方式不應以此為限。另夕卜， 為了說明本發明可以彈性地決定變壓器的圈數比，同時可以將第一線圈以 及第二線圏交替安排在同一平面上，因此下述其它實施例將以圖3的對稱 形狀為修改基礎，而證明本發明因利用配置于焊墊層之連接部，而達到彈 性地決定任何圈數比的功效。此領域具有通常知識者可以依據本發明的精 神與下述諸實施例的教示，而類推至任何具有對稱形狀的平面式變壓器。
圖3是依照本發明說明一種圈數比4:4平面式變壓器的實施例。請參照 圖3,平面式變壓器300包括第一線圏310以及第二線圈320。在圖中，分 別以不同粗細的線條分別表示第一線圈310以及第二線圈320，然而圖中線 條的粗細不代表平面式變壓器300在實際布局中金屬導線的粗細。
在線圈310中包含導電路徑R2、 R4、 R6、 R8，而線圈320則包含導 電路徑Rl、 R3、 R5、 R7。導電路徑R1 R8均環繞一位置點(position point) PP。在此將線圈310與線圈320大體上以交替方式配置在同一平面上，如 圖3所示。線圏310與線圏320對稱于對稱線C,而對稱線C通過位置點 PP。
若考量變壓器300與基底(substrate)的耦合效應，則應將變壓器300 與基底之間的距離盡可能的加大。在本實施例中，線圈310與線圈320譬 如被配置在最上層金屬層(top metal)中。
由于線圏310以及線圏320被交替安排在同一平面上，但線圈310與 線圈320彼此間又不電性連接，因此變壓器300配置有交叉部(cross parts) 311、 312、 313、 321、 322、 323。在每一個交叉部中，不互相電性連接之2 個電性路徑必須被安排在不同平面中。例如，假設交叉部311的第一電性 路徑(連接導電路徑R6者)被配置在最上層金屬層，則交叉部311的第二 電性路徑(連接導電路徑R8者)則被配置在最上層金屬層之下一層金屬層 中，并且交叉部311的第二電性路徑透過介層窗插塞(vki)連接至位于最
上層金屬層的導電路徑R8。
在本實施例中，第一線圈310更包括電性連接部330。電性連接部330 被配置于焊墊層(padlayer)中。其中，前述焊墊層位于最上層金屬層的上 方。焊墊層一4殳是用來形成焊墊(bonding pad)的。此焊墊層之材質可能 不同于其下方諸金屬層。例如，諸金屬層的材質可能是銅(或銅化合物)， 而焊墊層的材質則可以是鋁或鋁化合物。由于電性連接部330被配置于焊 墊層，因此其并不會影響平面式變壓器300的效率。通過電性連接部330 電性連4妻導電路徑R2與R4，因此形成完整的第一線圈310。
視應用的需求，也可以在變壓器300的第一線圈310或第二線圈320 配置中央引線。例如，可以配置第一引線340而使該引線電性連接至第一 線圈310的中央節點(在此中央節點正好在電性連接部330),如圖3A所 示；也可以配置第二引線350而使該引線電性連接至第二線圈320的中央 節點(例如圖中的CT)，如圖3B所示。當然，可以在變壓器300的第一線 圏310與第二線圈320各自配置中央引線340與350，如圖3C所示。在本 實施例中，第一線圈310與第二線圈320的中央節點都恰好在對稱線C上。
圖4是依照本發明說明一種圈數比3:4平面式變壓器的實施例。本實施 例將圖3的對稱形狀進行修改，并利用配置于焊墊層的電性連接部的巧妙 連接而改變圈數比。請參照圖4，平面式變壓器400包括第一線圈410以及 第二線圈420。在本實施例中未述及之處可以參照圖3與前一實施例所述實 施之。圖4中分別以不同粗細的線條分別表示第一線圏410以及第二線圈 420，然而圖中線條的粗細不代表平面式變壓器400在實際布局中金屬導線 的粗細。
在線圈410中包含導電路徑R2、 R4、 R6、 R8,而線圈420則包含導 電路徑R1、 R3、 R5、 R7。由圖4可以清楚看出，線圏410與線圏420大體 上是以交替方式配置在同一平面上。在本實施例中，線圈410與線圈420 大體上被配置在最上層金屬層中。
在本實施例中，第一線圈410更包括電性連接部430、 431與432。電 性連接部430、 431與432被配置于焊墊層中。由于電性連接部430與431 被配置于焊墊層，因此其并不會影響平面式變壓器400的效率。通過電性 連接部432而形成導電路徑R4，且通過電性連接部430與431電性連接導 電路徑R2與R4，因此形成完整的第一線圏410 (其圈數為3)。
4見應用的需求，也可以在變壓器400的第一線圏410或第二線圏420 配置中央引線。例如，可以配置第一引線440而使該引線電性連接至第一 線圈410的中央節點(在此中央節點正好在電性連4妻部432),如圖4A所 示；也可以配置第二引線450而^吏該引線電性連4婁至第二線圈420的中央 節點(例如圖中的CT)，如圖4B所示。當然，可以在變壓器400的第一線 圈410與第二線圈420各自配置中央引線440與450,如圖4C所示。在本 實施例中，第一線圈410與第二線圈420的中央節點都恰好在對稱線C上。
圖5是依照本發明說明一種圈數比2:4平面式變壓器的實施例。本實施 例是將圖3的對稱形狀進行修改，并利用配置于焊墊層的電性連接部的巧 妙連接而改變圈數比。請參照圖5，平面式變壓器500包括第一線圈510以 及第二線圏520。在本實施例中未述及之處可以參照圖3與前述實施例所述 實施之。
在線圈510中包含導電路徑R2、 R4、 R6、 R8，而線圏520則包含導 電路徑Rl、 R3、 R5、 R7。由圖5可以清楚看出，線圏510與線圏520大體 上是以交替方式配置在同一平面上。在本實施例中，線圈510與線圈520 大體上被配置在最上層金屬層中。
在本實施例中，第一線圈510更包括電性連接部530、 531、 532與533。 電性連接部530 533被配置于焊墊層中。由于電性連接部530 533被配 置于焊墊層，因此其并不會影響平面式變壓器500的效率。電性連接部530 電性連接導電路徑R6與R8，電性連接部531電性連接導電路徑R6與R2， 電性連接部532電性連接導電路徑R4與R8，而電性連接部533電性連接 導電路徑R2與R4，因此形成完整的第一線圈510 (其圈數為2)。
視應用的需求，也可以在變壓器500的第一線圈510或第二線圈520 配置中央引線。例如，可以配置第一引線540而使該引線電性連接至第一 線圈510的中央節點(在此中央節點正好在電性連接部533)，如圖5A所 示；也可以配置第二引線550而使該引線電性連接至第二線圈520的中央 節點(例如圖中的CT),如圖5B所示。當然，可以在變壓器500的第一線 圈510與第二線圈520各自配置中央引線540與550，如圖5C所示。
圖6是依照本發明說明一種圈數比1:4平面式變壓器的實施例。本實施 例是將圖3的對稱形狀進行修改，并利用配置于焊墊層的電性連接部的巧 妙連接而改變圈數比。請參照圖6，平面式變壓器600包括第一線圏610以
及第二線圈620。在本實施例中未迷及之處可以參照圖3與前述實施例所述.
實施之。
在線圈610中包含導電路徑R2、 R4、 R6、 R8,而線圈620則包含導 電路徑R1、 R3、 R5、 R7。由圖6可以清楚看出，線圏610與線圏620大體 上是以交替方式配置在同一平面上。在本實施例中，線圈610與線圏620 大體上被配置在最上層金屬層中。
在本實施例中，第一線圏610更包括電性連接部631、 632與633。電 性連接部63
633被配置于焊墊層中。由于電性連接部631 633被配置 于焊墊層，因此其并不會影響平面式變壓器600的效率。電性連接部631 與632電性連接導電路徑R2、 R4、 R6、 R8 ，因此形成完整的第 一線圈610 (其圈數為1)。
視應用的需求，也可以在變壓器600的第一線圈610或第二線圈620 配置中央引線。例如，可以配置第一引線640而使該引線電性連接至第一 線圏610的中央節點(在此中央節點正好在電性連接部633)，如圖6A所 示；也可以配置第二引線650而使該引線電性連接至第二線圏620的中央 節點(例如圖中的CT),如圖6B所示。當然，可以在變壓器600的第一線 圈610與第二線圈620各自配置中央引線640與650，如圖6C所示。
綜上所述，本發明因利用配置于焊墊層的連接部，因此可以彈性地決 定變壓器的圈數比。本發明的平面式變壓器可以任何圏數比而將第一線圏 以及第二線圏交替安排在同一平面上。本發明也可利用配置于焊墊層的連 接部而減少變壓器于金屬層間的交叉部數量。
雖然結合以上較佳實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明， 任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內， 可作 一 些的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以所上的權利要求所界
定的為準。
權利要求
1.一種平面式變壓器，包括一第一線圈，包含多個導電路徑，其中該第一線圈的導電路徑環繞一位置點；以及一電性連接部，電性連接至該第一線圈的導電路徑，以形成該第一線圈，其中該電性連接部被配置于一焊墊層中；以及一第二線圈，其中該第二線圈環繞該位置點。
2. 如權利要求1所述的平面式變壓器，其中該第一線圈與該第二線圈大體上被配置在同一平面上。
3. 如權利要求2所述的平面式變壓器，其中該第一線圏與該第二線圈對 稱于一對稱線，而該對稱線通過該位置點。
4. 如權利要求1所述的平面式變壓器，其中該焊墊層的材質包括鋁或鋁化合物。
5. 如權利要求1所述的平面式變壓器，其中該第一線圈更包括一第 一 引線，電性連接至該第 一 線圈的導電路徑與電性連接部所形成 的線圈的中央節點。
6. 如權利要求5所述的平面式變壓器，其中該第一線圈對稱于一對稱 線，而該對稱線通過該位置點與該中央節點。
7. 如權利要求1所述的平面式變壓器，其中該第二線圈包括 一第二引線，其電性連接至該第二線圈的中央節點。
8. 如權利要求7所述的平面式變壓器，其中該第二線團對稱于一對稱 線，而該對稱線通過該位置點與該中央節點。
9. 一種平面式變壓器，包括 一第一線圈，包含多個導電路徑，其中該第一線圈的導電路徑環繞一位置點；以及 一電性連接部，電性連接至該第一線圈的導電路徑，以形成該第一 線團，其中該電性連接部被配置于一焊墊層中；以及 一第二線圈，其中該第二線圈環繞該位置點； 其中該第一線圏與該第二線圈大體上被配置在最上層金屬層。
10. 如權利要求9所述的平面式變壓器，其中該第一線圈與該第二線圈對稱于 一 對稱線，而該對稱線通過該4立置點。
11. 如權利要求9所述的平面式變壓器，其中該焊墊層的材質包括鋁或 鋁化合物。
12. 如權利要求9所述的平面式變壓器，其中該第一線圈更包括一第 一 引線，電性連接至該第 一線圈的導電路徑與電性連接部所形成 的線圏的中央節點。
13. 如權利要求12所述的平面式變壓器，其中該第一線圈對稱于一對稱 線，而該對稱線通過該位置點與該中央節點。
14. 如權利要求9所述的平面式變壓器，其中該第二線圏包括 一第二引線，其電性連接至該第二線圏的中央節點。
15. 如權利要求14所述的平面式變壓器，其中該第二線圈對稱于一對稱 線，而該對稱線通過該位置點與該中央節點。
16. —種平面式變壓器，包括至少二個線圈，其中該些線圈環繞同一位 置點，且該平面式變壓器的部分電性路徑被配置于一焊墊層中。
17. 如權利要求16所述的平面式變壓器，其中該些線圈大體上被配置在 同一平面上。
18. 如權利要求17所述的平面式變壓器，其中該些線圈大體上被配置在 最上層金屬層。
19. 如權利要求17所述的平面式變壓器，其中該些線圈對稱于一對稱 線，而該對稱線通過該位置點。
20. 如權利要求16所述的平面式變壓器，其中該焊墊層的材質包括鋁或 鋁化合物。
21. 如權利要求16所迷的平面式變壓器，更包括 一引線，電性連接至該些線圈其中之一的中央節點。
22. 如權利要求21所述的平面式變壓器，其中該些線圏對稱于一對稱 線，而該對稱線通過該位置點與該中央節點。
全文摘要
本發明公開一種平面式變壓器，包括第一線圈以及第二線圈。其中第一線圈包含多個導電路徑與一電性連接部。第一線圈的導電路徑環繞一位置點。電性連接部電性連接至第一線圈的導電路徑，以形成該第一線圈，其中該電性連接部被配置于一焊墊層中。第二線圈也圈環繞該位置點。
文檔編號H01F27/28GK101178969SQ20061014359
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年11月9日
發明者許村來 申請人:聯華電子股份有限公司