专利名称：对称型叠层电感结构及其绕线方法
技术领域：
本发明涉及一种电感器件结构，具体涉及一种对称型叠层电感结构。本发明还涉及一种对称型叠层电感结构的绕线方法。
背景技术：
现有的对称差分电感的绕线方法，在不同线圈之间利用上下层金属交叉走线实现对称的结构。这种绕线方法没有充分利用两层厚金属的优势，而且由于交叉走线需要引入斜线，从而带来设计上的不完全对称，使端口一与端口二的特性存在差异，同时对器件性能(Q值)有影响。另外，这种绕线方法只能在不同圈之间交叉连接，这会带来上下线圈结构有差异的缺点。因此，现有的绕线方法均不能实现上下层线圈完全对称。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对称型叠层电感结构，它可以实现叠层电感的上下层线圈完全对称。为解决上述技术问题，本发明对称型叠层电感结构的技术解决方案为:包括双层金属构成的多圈叠层电感，多圈金属线圈由内向外排列；在上下层金属线圈的连接区域，将上下层金属线圈对称分为相同的两半，上下层线圈完全重叠；上层金属线圈及下层金属线圈的其中一个连接端为L型结构，上层金属线圈的该连接端与下层金属线圈的对应连接端镜像对称，用于实现上层金属线圈的其中一半与对应圈的下层金属线圈的另一半的连接；上层金属线圈及下层金属线圈的另一个连接端为交叉连接，用于实现上层金属线圈的其中一半与相邻圈的下层金属线圈的另一半的连接；实现每半圈时上下层金属线圈交替连接。进一步，包括双层金属构成的内外两圈叠层电感，在上下层金属线圈的连接区域，将上下层金属线圈对称分为相同的两半，上下层线圈完全重叠；上层金属线圈及下层金属线圈的其中一个连接端为L型结构，上层金属线圈的该连接端与下层金属线圈的对应连接端镜像对称，上层金属线圈的左外半圈与下层金属线圈的右外半圈连接，上层金属线圈的右外半圈与下层金属线圈的左外半圈连接；上层金属线圈的左内半圈与下层金属线圈的右内半圈连接，上层金属线圈的右内半圈与下层金属线圈的左内半圈连接；上层金属线圈及下层金属线圈的另一个连接端为交叉连接，上层金属线圈的左内半圈与下层金属线圈的右外半圈连接，上层金属线圈的右内半圈与下层金属线圈的左外半圈连接。所述上层金属线圈的连接端和下层金属线圈的连接端是长方形、正方形或者梯形。所述上层金属线圈包括左外上半圈、右外上半圈、左内上半圈、右内上半圈，左外上半圈和右外上半圈的底端分别设置有端口一和端口二；左外上半圈和右外上半圈的顶端分别设置有金属连接区，左外上半圈的金属连接区与右外上半圈的金属连接区相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区形成L型结构的连接端；左内上半圈和右内上半圈的顶端分别设置有金属连接区，左内上半圈的金属连接区与右内上半圈的金属连接区相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区形成L型结构的连接端；左内上半圈的底端设置金属连接区，右内上半圈的底端设置金属连接区；下层金属线圈包括左外下半圈、右外下半圈、左内下半圈、右内下半圈；左外下半圈的底端设置金属连接区，右外下半圈的底端设置金属连接区；左外下半圈的金属连接区通过垂直通孔连接右内上半圈的金属连接区；右外下半圈的金属连接区通过垂直通孔连接左内上半圈的金属连接区；左外下半圈和右外下半圈的顶端分别设置有金属连接区，左外下半圈的金属连接区与右外下半圈的金属连接区相对于金属线圈的宽度相互对称；左外下半圈和右外下半圈的金属连接区形成L型结构的连接端；左外下半圈的金属连接区通过垂直通孔连接右外上半圈的金属连接区；右外下半圈的金属连接区通过垂直通孔连接左外上半圈的金属连接区；左内下半圈和右内下半圈的顶端分别设置有金属连接区，左内下半圈的金属连接区与右内下半圈的金属连接区相对于金属线圈的宽度相互对称；左内下半圈和右内下半圈的金属连接区形成L型结构的连接端；左内下半圈的金属连接区通过垂直通孔连接右内上半圈的金属连接区；右内下半圈的金属连接区通过垂直通孔连接左内上半圈的金属连接区；左内下半圈的底端通过金属连接部连接右内下半圈的底端。本发明还提供一种对称型叠层电感结构的绕线方法，其技术解决方案为，包括以下步骤:从上层线圈的端口一开始，从左外上半圈绕至金属连接区，通过通孔到达右外下半圈的金属连接区；从右外下半圈绕至金属连接区，通过通孔到达左内上半圈的金属连接区；从左内上半圈绕至金属连接区，通过通孔到达右内下半圈的金属连接区；从右内下半圈经过金属连接部绕至左内下半圈的金属连接区，通过通孔到达右内上半圈的金属连接区；从右内上半圈绕至金属连接区，通过通孔到达左外下半圈的金属连接区；从左外下半圈绕至金属连接区，通过通孔到达右外上半圈的金属连接区；最后从右外上半圈到达上层线圈的端口二。本发明可以达到的技术效果是:本发明通过“L形交叉”及绕线方式，能够实现每半圈的上下层金属线圈交替，避免不同线圈之间上下层斜线跳线；而且在同圈之间实现交叉连接，增加线圈之间的耦合，使上下两层线圈图形完全重合，能够实现单端或差分电感结构的完全对称，实现端口 一和端口二的结构完全对称，电学特性完全相同。本发明能够实现差分电感结构的上下层线圈绕线完全对称重叠，最大程度地利用线圈之间的耦合，充分利用上下层厚层金属的优势，提升电感器件性能。本发明能够减少电感两个端口之间的交叉电容，提升Q值；并且能够充分利用芯片面积，使相同面积下的电感值更高。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明:图1是本发明对称型叠层电感结构的上层金属线圈的示意图；图2是本发明对称型叠层电感结构的下上层金属线圈的示意图3至图4是本发明的上下层L型结构的连接端的局部放大图。图中附图标记说明:I 为端口一，2 为端口二，11为左外上半圈， 12为右外上半圈，13为左内上半圈， 14为右内上半圈，al、a2、a3、a4、a5、a6 为金属连接区，21为左外下半圈， 22为右外下半圈，23为左内下半圈， 24为右内下半圈，25为金属连接部，bl、b2、b3、b4、b5、b6 为金属连接区。
具体实施例方式本发明对称型叠层电感结构，包括双层金属构成的内外两圈叠层电感，在上下层金属线圈的连接区域，将上下层金属线圈对称分为相同的两半，上下层线圈完全重叠；即图1所示的上层线圈与图2所示的下层线圈重叠设置；如图1所示，上层金属线圈包括左外上半圈11、右外上半圈12、左内上半圈13、右内上半圈14，左外上半圈11和右外上半圈12的底端分别设置有端口一 I和端口二 2 ；左外上半圈11和右外上半圈12的顶端分别设置有金属连接区al、a6，左外上半圈11的金属连接区al与右外上半圈12的金属连接区a6相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区al、a6形成L型结构的连接端；左内上半圈13和右内上半圈14的顶端分别设置有金属连接区a3、a4，左内上半圈13的金属连接区a3与右内上半圈14的金属连接区a4相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区a3、a4形成L型结构的连接端；左内上半圈13的底端设置金属连接区a2，右内上半圈14的底端设置金属连接区a5 ；如图2所示，下层金属线圈包括左外下半圈21、右外下半圈22、左内下半圈23、右内下半圈24 ；左外下半圈21的底端设置金属连接区b5，右外下半圈22的底端设置金属连接区b2 ;左外下半圈21的金属连接区b5通过垂直通孔连接右内上半圈14的金属连接区a5 ;右外下半圈22的金属连接区b2通过垂直通孔连接左内上半圈13的金属连接区a2 ；左外下半圈21和右外下半圈22的顶端分别设置有金属连接区b6、bl，左外下半圈21的金属连接区b6与右外下半圈22的金属连接区bl相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区b6、bl形成L型结构的连接端；左外下半圈21的金属连接区b6通过垂直通孔连接右外上半圈12的金属连接区a6 ;右外下半圈22的金属连接区bl通过垂直通孔连接左外上半圈11的金属连接区al ；左内下半圈23和右内下半圈24的顶端分别设置有金属连接区b4、b3,左内下半圈23的金属连接区b4与右内下半圈24的金属连接区b3相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区b4、b3形成L型结 构的连接端；左内下半圈23的金属连接区b4通过垂直通孔连接右内上半圈14的金属连接区a4 ;右内下半圈24的金属连接区b3通过垂直通孔连接左内上半圈13的金属连接区a3 ；
左内下半圈23的底端通过金属连接部25连接右内下半圈24的底端。本发明通过多个金属连接区实现上下层金属的连接，分别把上下层金属线圈宽度均匀分为完全相同的两部分，形成对称型L型结构的连接端；本发明的上层L型结构的连接端与下层L型结构的连接端(如左外上半圈11、右外上半圈12的顶端与左外下半圈21、右外下半圈22的顶端，以及左内上半圈13、右内上半圈14的顶端与左内下半圈23和右内下半圈24的顶端)镜像对称,能够实现互绕的两个线圈完全对称，实现上、下层线圈之间的交叉连接，即“L形交叉”。上层L型结构的连接端与下层L型结构的连接端可以是长方形、正方形或者梯形，如图3、图4所示。本发明对称型叠层电感结构的绕线方法，用于使上下两层金属构成的叠层电感完全重叠,包括以下步骤:从上层线圈的端口一 I开始，从左外上半圈11绕至金属连接区al，通过通孔到达右外下半圈22的金属连接区bl ;从右外下半圈22绕至金属连接区b2，通过通孔到达左内上半圈13的金属连接区a2 ;从左内上半圈13绕至金属连接区a3，通过通孔到达右内下半圈24的金属连接区b3 ;从右内下半圈24经过金属连接部25绕至左内下半圈23的金属连接区b4，通过通孔到达右内上半圈14的金属连接区a4 ;从右内上半圈14绕至金属连接区a5，通过通孔到达左外下半圈21的金属连接区b5 ;从左外下半圈21绕至金属连接区b6，通过通孔到达右外上半圈12的金属连接区a6 ;最后从右外上半圈12到达上层线圈的端口二2。本发明能够实现规律的上、下层金属线圈连接，如每半圈时上下层线圈交替。
权利要求
1.一种对称型叠层电感结构，其特征在于:包括双层金属构成的多圈叠层电感，多圈金属线圈由内向外排列；在上下层金属线圈的连接区域，将上下层金属线圈对称分为相同的两半，上下层线圈完全重叠； 上层金属线圈及下层金属线圈的其中一个连接端为L型结构，上层金属线圈的该连接端与下层金属线圈的对应连接端镜像对称，用于实现上层金属线圈的其中一半与对应圈的下层金属线圈的另一半的连接； 上层金属线圈及下层金属线圈的另一个连接端为交叉连接，用于实现上层金属线圈的其中一半与相邻圈的下层金属线圈的另一半的连接；实现每半圈时上下层金属线圈交替连接。
2.根据权利要求1所述的对称型叠层电感结构，其特征在于:包括双层金属构成的内外两圈叠层电感，在上下层金属线圈的连接区域，将上下层金属线圈对称分为相同的两半，上下层线圈完全重叠； 上层金属线圈及下层金属线圈的其中一个连接端为L型结构，上层金属线圈的该连接端与下层金属线圈的对应连接端镜像对称，上层金属线圈的左外半圈与下层金属线圈的右外半圈连接，上层金属线圈的右外半圈与下层金属线圈的左外半圈连接；上层金属线圈的左内半圈与下层金属线圈的右内半圈连接，上层金属线圈的右内半圈与下层金属线圈的左内半圈连接； 上层金属线圈及下层金属线圈的另一个连接端为交叉连接，上层金属线圈的左内半圈与下层金属线圈的右外半圈连接，上层金属线圈的右内半圈与下层金属线圈的左外半圈连接。
3.根据权利要求1或2所述的对称型叠层电感结构，其特征在于:所述上层金属线圈的连接端和下层金属线圈的连接端是长方形、正方形或者梯形。
4.根据权利要求 2所述的对称型叠层电感结构，其特征在于:所述上层金属线圈包括左外上半圈(11)、右外上半圈(12)、左内上半圈(13)、右内上半圈(14)，左外上半圈(11)和右外上半圈(12)的底端分别设置有端口一(I)和端口二(2); 左外上半圈(11)和右外上半圈(12)的顶端分别设置有金属连接区(al、a6)，左外上半圈(11)的金属连接区(al)与右外上半圈(12)的金属连接区(a6)相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区(al、a6)形成L型结构的连接端； 左内上半圈(13)和右内上半圈(14)的顶端分别设置有金属连接区(a3、a4)，左内上半圈(13)的金属连接区(a3)与右内上半圈(14)的金属连接区(a4)相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区(a3、a4)形成L型结构的连接端；左内上半圈(13)的底端设置金属连接区(a2)，右内上半圈(14)的底端设置金属连接区(a5)； 下层金属线圈包括左外下半圈(21)、右外下半圈(22)、左内下半圈(23)、右内下半圈(24)； 左外下半圈(21)的底端设置金属连接区(b5)，右外下半圈(22)的底端设置金属连接区(b2);左外下半圈(21)的金属连接区(b5)通过垂直通孔连接右内上半圈(14)的金属连接区(a5);右外下半圈(22)的金属连接区(b2)通过垂直通孔连接左内上半圈(13)的金属连接区(a2)； 左外下半圈(21)和右外下半圈(22)的顶端分别设置有金属连接区(b6、bl)，左外下半圈(21)的金属连接区(b6)与右外下半圈(22)的金属连接区(bl)相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区(b6、bl)形成L型结构的连接端；左外下半圈(21)的金属连接区(b6)通过垂直通孔连接右外上半圈(12)的金属连接区(a6);右外下半圈(22)的金属连接区(bl)通过垂直通孔连接左外上半圈(11)的金属连接区(al)； 左内下半圈(23)和右内下半圈(24)的顶端分别设置有金属连接区(b4、b3)，左内下半圈(23)的金属连接区(b4)与右内下半圈(24)的金属连接区(b3)相对于金属线圈的宽度相互对称；金属连接区(b4、b3)形成L型结构的连接端；左内下半圈(23)的金属连接区(b4)通过垂直通孔连接右内上半圈(14)的金属连接区(a4);右内下半圈(24)的金属连接区(b3)通过垂直通孔连接左内上半圈(13)的金属连接区(a3)； 左内下半圈(23)的底端通过金属连接部(25)连接右内下半圈(24)的底端。
5.一种权利要求4所述的对称型叠层电感结构的绕线方法，其特征在于，包括以下步骤: 从上层线圈的端口一(I)开始，从左外上半圈(11)绕至金属连接区(al)，通过通孔到达右外下半圈(22)的金属连接区(bl);从右外下半圈(22)绕至金属连接区(b2)，通过通孔到达左内上半圈(13)的金属连接区(a2);从左内上半圈(13)绕至金属连接区(a3)，通过通孔到达右内下半圈(24)的金属连接区(b3);从右内下半圈(24)经过金属连接部(25)绕至左内下半圈(23)的金属连接区(b4)，通过通孔到达右内上半圈(14)的金属连接区(a4);从右内上半圈(14)绕至金属连接区(a5)，通过通孔到达左外下半圈(21)的金属连接区(b5);从左外下半圈(21)绕至金属连接区(b6)，通过通孔到达右外上半圈(12)的金属连接区(a6); 最后从右外上半圈(12)到达上层线圈的端口二(2)。
全文摘要
本发明公开了一种对称型叠层电感结构，包括双层金属构成的多圈叠层电感，多圈金属线圈由内向外排列；在上下层金属线圈的连接区域，将上下层金属线圈对称分为相同的两半，上下层线圈完全重叠；上层金属线圈及下层金属线圈的其中一个连接端为L型结构，用于实现上层金属线圈的其中一半与对应圈的下层金属线圈的另一半的连接；上层金属线圈及下层金属线圈的另一个连接端为交叉连接，用于实现上层金属线圈的其中一半与相邻圈的下层金属线圈的另一半的连接。本发明能够实现差分电感结构的上下层线圈绕线对称重叠，最大程度地利用线圈之间的耦合，充分利用上下层厚层金属的优势，提升电感器件性能。本发明还公开了一种对称型叠层电感结构的绕线方法。
文档编号H01F27/28GK103077809SQ20111033032
公开日2013年5月1日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者李平梁, 蔡描 申请人:上海华虹Nec电子有限公司