一種變壓器及其制作方法和芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)的接收和發(fā)射技術(shù)，尤其涉及一種變壓器及其制作方法和芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]由于差分電路對(duì)電磁干擾、電源噪聲和地噪聲具有良好的免疫作用，以及對(duì)偶次諧波良好的抑制性能，差分結(jié)構(gòu)的電路在射頻電路中使用越來越普遍，如低噪聲放大器、混頻器和功率放大器。射頻通信系統(tǒng)中，天線發(fā)送和接收的信號(hào)都是單端信號(hào)，因此變壓器或者變壓器式巴倫(balun, balanced to unbalanced)作為單端信號(hào)與差分信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的模塊是現(xiàn)今射頻電路系統(tǒng)中不可或缺的。在接收機(jī)中，變壓器將天線接收到的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，然后傳輸給差分結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器進(jìn)行放大；在發(fā)射機(jī)中，變壓器將差分結(jié)構(gòu)功率放大器輸出的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)，然后傳輸給天線進(jìn)行發(fā)射。從芯片成本以及面積等方面考慮，通常將變壓器和接收發(fā)送模塊集成在同一塊芯片上。
[0003]片上變壓器作為無源功率傳輸模塊，其最重要性能之一是插入損耗。當(dāng)變壓器作為單端與差分信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊位于接收機(jī)低噪放的前端時(shí)，變壓器的插入損耗等同于噪聲系數(shù)。如果變壓器的插入損耗過大，則整個(gè)接收機(jī)的靈敏度會(huì)大大的降低。當(dāng)變壓器作為差分與單端信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊位于發(fā)射機(jī)的前端時(shí)，變壓器的插入損耗等同于發(fā)射信號(hào)的功率損耗。如需滿足發(fā)射信號(hào)的功率要求，則插入損耗越小越好。
[0004]變壓器的插入損耗主要由三個(gè)方面來決定:線圈之間的耦合系數(shù)、線圈電感的品質(zhì)因子(Q值)和輸入輸出回波損耗。其中耦合系數(shù)可通過優(yōu)化變壓器線圈的繞線方式來得到大幅度的改善，如采用疊層結(jié)構(gòu)已可使耦合系數(shù)達(dá)到0.9以上；輸入輸出回波損耗可通過調(diào)諧電容和優(yōu)化線圈的匝數(shù)比來改善。在現(xiàn)今的工藝條件下影響變壓器的插入損耗性能最為嚴(yán)重的是線圈電感的品質(zhì)因子。
[0005]影響片上繞線電感品質(zhì)因子的因素有很多，其中之一是電感的渦流損耗。渦流是電感的磁場在導(dǎo)體上所生成的感應(yīng)環(huán)形電流，如襯底、金屬導(dǎo)線和元器件上的感應(yīng)環(huán)形電流。一般來說導(dǎo)體離變壓器線圈的距離越近，引入的渦流損耗越嚴(yán)重。為了減小導(dǎo)體對(duì)變壓器線圈自感品質(zhì)因子的影響，目前大部分芯片上金屬導(dǎo)線和元器件離線圈一般都較遠(yuǎn)，所以變壓器以及其周圍空白區(qū)域在芯片上所占據(jù)的面積比較的大，整個(gè)芯片面積的利用率較低。
[0006]多模多帶系統(tǒng)是當(dāng)今移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，不同頻帶的發(fā)送和接收模塊共用一根或者幾根天線，每一個(gè)頻帶的發(fā)送和接收模塊必然對(duì)應(yīng)有一個(gè)變壓器。從現(xiàn)今的工藝條件以及芯片的成本等多方面考慮，片上變壓器的面積不宜過大，其面積通常保持在400um*400um以下，因此變壓器線圈的自感值比較小。當(dāng)變壓器工作在低頻帶范圍時(shí)，如工作在幾百兆赫茲頻帶，其輸入輸出端口需分別并聯(lián)一個(gè)大的調(diào)諧電容才能使整個(gè)變壓器諧振在低頻工作頻帶。
[0007]另外，如果每個(gè)頻帶的接收或者發(fā)送模塊都對(duì)應(yīng)一個(gè)變壓器巴倫，則整個(gè)芯片的面積會(huì)非常的大，從而使芯片的成本大大的增加。為了減少變壓器在芯片上的使用個(gè)數(shù)，現(xiàn)今常采用的方法是在變壓器的輸入端和輸出端分別并聯(lián)調(diào)諧電容，通過改變調(diào)諧電容的值可使同一個(gè)變壓器工作在不同的頻帶，從而實(shí)現(xiàn)同一個(gè)變壓器在不同頻帶的復(fù)用。
[0008]總的來說，多模多帶系統(tǒng)中變壓器和調(diào)諧電容所占據(jù)的芯片面積非常的大，且變壓器的線圈電感Q值較??；因此為了減小變壓器及其調(diào)諧電容所占的芯片面積，以及提高變壓器線圈電感的Q值，必須采用一些方法使這兩者都得到改善。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種變壓器及其制作方法和芯片，能夠使變壓器具有高的Q值，而且結(jié)構(gòu)尺寸小。
[0010]本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種變壓器的制造方法，所述變壓器包括初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、第一初級(jí)調(diào)諧電容和第一次級(jí)調(diào)諧電容，所述方法包括:
[0012]將所述第一初級(jí)調(diào)諧電容和/或所述第一次級(jí)調(diào)諧電容排布在所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈所圍成的區(qū)域中；其中所述第一初級(jí)調(diào)諧電容包括一個(gè)以上的第二初級(jí)調(diào)諧電容，所述第一次級(jí)調(diào)諧電容包括一個(gè)以上的第二次級(jí)調(diào)諧電容；
[0013]并聯(lián)連接一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容，和并聯(lián)連接一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容；一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容及其連線、和/或一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容及其之間的連線構(gòu)成一個(gè)局部屏蔽網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)局部屏蔽網(wǎng)絡(luò)的其中一部分。
[0014]優(yōu)選地，所述將所述第一初級(jí)調(diào)諧電容和/或所述第一次級(jí)調(diào)諧電容排布在所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈所圍成的區(qū)域中，包括:
[0015]將所有的或部分的一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容和/或一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容排布在所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈所圍成的空白區(qū)域中或所述空白區(qū)域的正下方。
[0016]優(yōu)選地，所述變壓器包括片上無源變壓器或片上變壓器式巴倫。
[0017]優(yōu)選地，所述一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容的電容值完全相等或不完全相等;
[0018]和/或，所述一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容的電容值完全相等或不完全相坐寸ο
[0019]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0020]所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈采用同層金屬對(duì)稱互繞在同一塊襯底上，且金屬線之間交叉的地方采用上層金屬或下層金屬過渡。
[0021]一種變壓器，所述變壓器包括:初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、第一初級(jí)調(diào)諧電容和第一次級(jí)調(diào)諧電容；其中，所述第一初級(jí)調(diào)諧電容包括并聯(lián)連接的一個(gè)以上的第二初級(jí)調(diào)諧電容，所述第一次級(jí)調(diào)諧電容包括并聯(lián)連接的一個(gè)以上的第二次級(jí)調(diào)諧電容；
[0022]所述第一初級(jí)調(diào)諧電容和/或所述第一次級(jí)調(diào)諧電容排布在所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈所圍成的區(qū)域中；且一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容及其之間的連線、和/或一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容及其之間的連線構(gòu)成一個(gè)局部屏蔽網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)局部屏蔽網(wǎng)絡(luò)的其中一部分。
[0023]優(yōu)選地，所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈采用同層金屬對(duì)稱互繞在同一塊襯底上，且金屬線之間交叉的地方采用上層金屬或下層金屬過渡。
[0024]優(yōu)選地，所有的或部分的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容、和/或所有的或部分的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容排布在所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈所圍成的空白區(qū)域或所述空白區(qū)域的正下方的正下方。
[0025]優(yōu)選地，所述一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容的電容值完全相等或不完全相等；
[0026]和/或，所述一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容的電容值完全相等或不完全相坐寸O
[0027]一種芯片，所述芯片包括上述任一項(xiàng)所述的變壓器。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例一種變壓器及其制作方法和芯片，將所述第一初級(jí)調(diào)諧電容和/或所述第一次級(jí)調(diào)諧電容排布在所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈所圍成的區(qū)域中；其中所述第一初級(jí)調(diào)諧電容包括一個(gè)以上的第二初級(jí)調(diào)諧電容，所述第一次級(jí)調(diào)諧電容包括一個(gè)以上的第二次級(jí)調(diào)諧電容；并聯(lián)連接一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容，和并聯(lián)連接一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容；一個(gè)以上的所述第二初級(jí)調(diào)諧電容及其連線、和/或一個(gè)以上的所述第二次級(jí)調(diào)諧電容及其之間的連線構(gòu)成一個(gè)局部屏蔽網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)局部屏蔽網(wǎng)絡(luò)的其中一部分；如此，能夠使變壓器具有高的Q值，而且結(jié)構(gòu)尺寸小。
【附圖說明】
[0029]圖1為相關(guān)技術(shù)中LC諧振電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例變壓器的制造方法的實(shí)現(xiàn)流