变压器制造技术

本发明专利技术提供了一种变压器，所述变压器包括第一线圈部、第二线圈部、第三线圈部、第一承载层和第二承载层，其中：所述第一线圈部位于所述第一承载层表面上；所述第二线圈部和所述第三线圈部位于所述第二承载层表面上；所述第一线圈部与所述第三线圈部形成第一方向上的耦合；所述第二线圈部与所述第三线圈部形成第二方向上的耦合；其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。

Transformer

The invention provides a transformer, which comprises a first coil part, a second coil part, a third coil part, a first bearing layer and a second bearing layer, wherein the first coil part is on the surface of the first bearing layer, and the second coil part and the third coil part are on the surface of the second bearing layer. The first coil part and the third coil part form a coupling in the first direction; the second coil part and the third coil part form a coupling in the second direction; where the first direction and the second direction are perpendicular.

【技术实现步骤摘要】
变压器
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种变压器。
技术介绍
平衡-不平衡变压器是射频前端电路设计中，发挥差分作用的一个关键射频组件，它具有将不平衡的输入信号(即单端信号)转换为两端平衡的输出信号(即差分信号)的功能，反之亦然。在未来，基于5G通信技术的要求，平衡-不平衡变压器的操作频率应该达到60GHz甚至以上，而现有的平衡-不平衡变压器的应用仅限于20GHz，频率过高则会引起信号不平衡。平衡-不平衡变压器的不平衡现象是高频射频金属氧化物半导体(CMOS)集成电路设计与应用时应予以考虑的关键因素。为了在20GHz应用频率范围的基础上进行扩展，现有技术采用了一种基于平衡-不平衡变压器的传输线(也叫马尔平衡-不平衡变压器)，马尔平衡-不平衡变压器的大小主要由在工作频率范围内的信号的波长决定。由于从20GHz到60GHz之间波长的范围较大，因此芯片浪费的片上面积较大。因此，需要设计一种适用于高频信号的小型变压器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种变压器，以解决现有的变压器不适用于高频信号的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种变压器，所述变压器包括第一线圈部、第二线圈部、第三线圈部、第一承载层和第二承载层，其中：所述第一线圈部位于所述第一承载层表面上；所述第二线圈部和所述第三线圈部位于所述第二承载层表面上；所述第一线圈部与所述第三线圈部形成第一方向上的耦合；所述第二线圈部与所述第三线圈部形成第二方向上的耦合；其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。可选的，在所述的变压器中，所述第一线圈部在所述第二承载层上的投影与所述第三线圈部部分重叠或完全重叠，所述第二线圈部与所述第三线圈部平行。可选的，在所述的变压器中，所述第一线圈部和所述第二线圈部通过第一通孔导体和第二通孔导体相连。可选的，在所述的变压器中，所述第一线圈部在所述第一承载层上形成一环路，所述第一线圈部包括第一侧边，所述第一侧边上具有第一开口，所述变压器具有第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口分别位于所述第一开口的两端。可选的，在所述的变压器中，所述第一线圈部的匝数为1匝。可选的，在所述的变压器中，所述第一线圈部的线宽范围为1微米～200微米之间。可选的，在所述的变压器中，所述第二线圈部在所述第二承载层上形成一环路，所述第二线圈部包括第二侧边，所述第二侧边上具有第二开口，所述第二侧边在所述第一承载层上的投影与所述第一侧边的平行，所述第二侧边在所述第一承载层上的投影到所述第一线圈部中心点的距离小于所述第一侧边到所述第一线圈部中心点的距离，所述第二开口的两端分别通过第一通孔导体和第二通孔导体与所述第一开口的两端相连。可选的，在所述的变压器中，所述第二线圈部的匝数为1匝。可选的，在所述的变压器中，所述第二线圈部的线宽范围为1微米～100微米之间。可选的，在所述的变压器中，所述第三线圈部在所述第二承载层上形成一环路，所述第三线圈部包括第三侧边，所述第三侧边上具有第三开口，所述第三侧边与所述第二侧边平行且两者的距离大于所述第三侧边到所述第二线圈部中心点的距离，所述变压器还具有第三端口和第四端口，所述第三端口和所述第四端口分别位于所述第三开口的两端。可选的，在所述的变压器中，所述第三线圈部的匝数为1匝。可选的，在所述的变压器中，所述第三线圈部在所述第二承载层上形成一环路，所述第三线圈部的侧边上具有第三开口，所述第三线圈部包括第三侧边，所述第三侧边上具有第三开口，所述第三侧边与所述第二侧边平行且两者的距离大于所述第三侧边到所述第二线圈部中心点的距离；所述变压器还包括第四线圈部，其中：所述第四线圈部位于所述第一承载层上，所述第四线圈部位于所述第一线圈部的外侧；所述第三开口的两端通过第三通孔导体和第四通孔导体与所述第四线圈部的两端相连，所述变压器还具有第三端口和第四端口，所述第三端口和所述第四端口分别位于所述第三线圈部的两个末端。可选的，在所述的变压器中，所述第四线圈部与所述第一线圈部的距离范围为1微米～20微米之间。可选的，在所述的变压器中，所述第三线圈部的匝数为2匝。可选的，在所述的变压器中，所述第二线圈部位于所述第三线圈部的内侧。可选的，在所述的变压器中，所述第三线圈部的线宽范围为1微米～200微米之间。可选的，在所述的变压器中，所述变压器还包括输入端部、第一输出端部、第二输出端部，其中：所述第一端口作为所述变压器的所述输入端；所述第二端口作为所述变压器的所述第一输出端部；所述第三端口作为所述变压器的所述第二输出端部；所述第四端口接地。可选的，在所述的变压器中，所述第一线圈部和所述第二线圈部形成初级线圈的信号线路，所述第三线圈部形成次级线圈的信号线路。可选的，在所述的变压器中，所述第二线圈部形成一外部轮廓为四边形、八边形或圆形的环路，所述四边形或八边形环路的内侧边的对角线的长度范围为20微米～400微米之间，以及所述圆形环路的内直径的长度范围为20微米～400微米之间。在本专利技术提供的变压器中，通过所述第一线圈部与所述第三线圈部形成第一方向上的耦合，可节省变压器的片上面积，第一线圈部和第三线圈部之间增加自互感，提高电磁垂直耦合效应，增加了整个变压器结构的对称性；加上所述第二线圈部与所述第三线圈部形成第二方向上的耦合，两组耦合增强了耦合的程度，可以降低变压器的不平衡性，平衡电气性能大大提高，频率范围可以扩展到80GHz。进一步的，所述第一线圈部和所述第二线圈部通过第一通孔导体和第二通孔导体相连，其中第二线圈部位于第三线圈部的内侧，不占用额外片上面积，使初级线圈的信号线路具有两路并联结构，增加了该线路的宽度，减小阻抗，进一步减少由阻抗引起的误差和衰减，初级和次级线圈的信号线路的峰值品质因数分别约为19和22，插入损耗约为0.7dB，在80GHz的频率基础上，不平衡性大大改善，不平衡幅度约为0.9dB，不平衡相位约为0.6°。更进一步的，所述第二开口和所述第一开口的位置位于同一侧且正相对，所述第三开口和所述第一开口的位置位于相反侧且正相对，进一步增加了整个变压器结构的对称性。另外，所述第二线圈部的匝数可灵活设计，匝数比范围可覆盖1:1、1:2和2:3，使用范围较广。本专利技术中变压器的结构总面积约3000平方微米，对比现有的变压器，可以节省至少50％的片上面积。附图说明图1是本专利技术变压器一结构示意图；图2是本专利技术变压器另一结构示意图；图3是本专利技术变压器插入损耗试验波形图；图4是本专利技术变压器品质因数试验波形图；图5是本专利技术变压器不平衡幅度试验波形图；图6是本专利技术变压器不平衡相位试验波形图；图中所示：1-第一承载层；10-第一线圈部；11-第一开口；2-第二承载层；20-第二线圈部；21-第二开口；30-第三线圈部；31-第三开口；40-第四线圈部；51-第一通孔导体；52-第二通孔导体；53-第三通孔导体；54-第四通孔导体；61-第一端口；62-第二端口；63-第三端口；64-第四端口。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的变压器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术的核心思想在于提供一种变压器以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括第一线圈部、第二线圈部、第三线圈部、第一承载层和第二承载层，其中：所述第一线圈部位于所述第一承载层表面上；所述第二线圈部和所述第三线圈部位于所述第二承载层表面上；所述第一线圈部与所述第三线圈部形成第一方向上的耦合；所述第二线圈部与所述第三线圈部形成第二方向上的耦合；其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。

【技术特征摘要】
1.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括第一线圈部、第二线圈部、第三线圈部、第一承载层和第二承载层，其中：所述第一线圈部位于所述第一承载层表面上；所述第二线圈部和所述第三线圈部位于所述第二承载层表面上；所述第一线圈部与所述第三线圈部形成第一方向上的耦合；所述第二线圈部与所述第三线圈部形成第二方向上的耦合；其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈部在所述第二承载层上的投影与所述第三线圈部部分重叠或完全重叠，所述第二线圈部与所述第三线圈部平行。3.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈部和所述第二线圈部通过第一通孔导体和第二通孔导体相连。4.如权利要求3所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈部在所述第一承载层上形成一环路，所述第一线圈部包括第一侧边，所述第一侧边上具有第一开口，所述变压器具有第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口分别位于所述第一开口的两端。5.如权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈部的匝数为1匝。6.如权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈部的线宽范围为1微米～200微米之间。7.如权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述第二线圈部在所述第二承载层上形成一环路，所述第二线圈部包括第二侧边，所述第二侧边上具有第二开口，所述第二侧边在所述第一承载层上的投影与所述第一侧边的平行，所述第二侧边在所述第一承载层上的投影到所述第一线圈部中心点的距离小于所述第一侧边到所述第一线圈部中心点的距离，所述第二开口的两端分别通过第一通孔导体和第二通孔导体与所述第一开口的两端相连。8.如权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述第二线圈部的匝数为1匝。9.如权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述第二线圈部的线宽范围为1微米～100微米之间。10.如权利要求7所述的变压器，其特征在于，所述第三线圈部在所述第二承载层上形成一环路，所述第三线圈部包括第三侧边，所述第三侧边上具有第三开口，所述第三侧边与所述第二侧边平行且两者的距离大于所述第三侧边到所述第二线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王西宁，程仁豪，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31