悬吊式电感元件制造技术

本发明专利技术公开了一种悬吊式电感元件，其包括介电基板以及悬吊式电感线圈。此悬吊式电感线圈包括输入端，设置于该介电基板上。螺旋线圈，自该介电基板缠绕电性连接。该电性连接贯穿该介电基板，且位于该螺旋线圈内，自该输入端连接该螺旋线圈，以及输出端设置于该介电基板上，连接该螺旋线圈且相邻于该输入端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种悬吊式电感元件，特别涉及一种具有高电感值的悬吊式 电感元件。在高频电路设计中，直流与高频信号扮演相同重要的角色。直流信号提 供主动电路操作于正常的工作区间，使其能处理高频信号的传输，例如放大 信号、减低噪声指数或是进行大功率传输等。另一方面，高频信号承载欲传 输的信息，透过主动电路进行处理与传递。理想上，直流与高频信号应为互 相独立运作，不会对彼此造成影响。但实际上，直流信号往往因高频信号传 输波动，造成直流位准的偏移，使主动电路无法工作在正常的区间。而直流 信号常引入许多的噪声，使高频信号混入额外的噪声信号，造成通讯系统无 法进行解调。一般而言，电感等效阻抗会随着频率上升而变大，如公式l所示 w二2x;rx戶e《丄为电感 公式1因此，在高频信号所看到电感等效阻抗会很大，信号传递会被电感等效 高阻抗所阻隔。而直流信号理论上并未存在频率，其所看到的阻抗很小，因 此信号能顺利通过。由上可知，电感可用来分隔直流与高频信号，使电路系 统能正常运作。再者，在较低频率(MHz)的电路设计上，需要配合大感值电 感才能达到高阻抗效果，这是因为此时操作频率不高所造成。或是在大功率 电路设计时，需要大电感值元件隔离高频信号，以预防有信号泄漏至电流端。 大感值电感在电路应用设计上是不可或缺的。然而，传统电感元件其需大面积布局传输线才能得到效果，而电路布局 面积的损耗是让设计者头痛的问题。例如，由传输线特性阻抗等效模型，如 公式2得知
技术介绍
公式2若欲获得高阻抗的特性(或高电感性)，需提高基板厚度或是减少传输线宽度。或者，增加电感线圈的耦合程度，如公式3所示<formula>formula see original document page 6</formula> u。空气磁导率 公式3电感值可简单定义由互感与自感产生，不过在电感线圈上自感在频率很低时因趋肤效应(Skin effect)产生且仅有些光刻响，在此只针对互感部分进行 说明。请参阅图l其显示电感值由两具电流线圈Sl与S2感应而成，在感 4直上可由纟丑曼互感^^式(Neumann formula for mutual inductance) 4,导出，^口 公式3所示。若减少两线圈的间距R或是提升线圈的面积，对于电感值将会 有大幅度的提升。另夕卜，大感值电感的品质因子特性通常不好，因为在大面积传输线布局， 提升了电感本身等效电阻值。请参阅公式4:<formula>formula see original document page 6</formula>电阻值的提升会造成能量损耗上升，品质因子特性因此下降。而大面积 下的布局对于双埠电感输入与输出端会造成距离问题，使系统电路布局上造 成困难度。加上电感架构上需要的传输线密度与面积的增加，工艺上将存在 技术困难点。美国专利US 5,461,353号披露一种可调式内埋电感架构。请参阅图2, 可调式线圈IO以内埋的形式，设置于多层基板结构中。通过控制信号由控 制线15控制晶体管18,使相邻的两导孔14和16短路，达到调整电感值的 效果。再者，多层基板上下层布局金属，作为电感屏蔽的功能。其优点在于 具有调整电感值功能，且电磁场分布于螺旋电感中，具有极佳的品质因子特 性。然而，此方式在制作大电感上。需耗费大量电路布局面积。当制作双埠 电感时，输入端12与输出端14相隔甚远，增加电路布局的面积。再者，美国专利第US 6，384,706号披露一种利用布局多个平面螺旋形电 感于不同层基板上，再利用通孔将各个平面螺旋形电感进行连结。请参阅图 3A,电感元件20包括基板结构，包括多层介电层25。两个平面螺旋形电感 26a和26b设置于基板结构中，并通过连线27连结，以大幅提升电感值。电 感元件20的剖面图请参阅图3B,在基板结构中还包括电源线24、接地线 23、信号线22,由接触线31连接，并通过集成电路32a和32b及电容33a和33b控制。然而，此方式所制作的大电感架构，因电^兹场较易辐射致使品 质因子特性较差。此外，输入与输出端并非在同一层上，不利电路布局，需 透过导线或通孔拉近。美国专利第US 6,847,282号披露一种多层基板布局传输线并利用通孔、 盲孔、埋孔联结各层传输线，形成立体电感架构。请参阅图4A,多个螺旋 线圈51、 52、 54、 56分别设置于层叠介电基板的表面53、 55、 57、 59上， 各螺旋线圈通过导孔62、 64、 66连接。并在下层表面63形成屏蔽图案65, 做为接地面，以达到电感屏蔽效果。此电感元件结构可以缩减布局面积，以 及维持元件大感值与高品质因子特性。然而，输入与输出端并非在同一层上， 需透过通孔67拉近使输入与输出靠近67以利整体电路布局。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种悬吊式电感元件，具有大电感值、高品质因 子特性与缩减布局面积。此悬吊式电感元件除了提升系统电路效能外并能使 电路布局缩小。本专利技术实施例提供一种悬吊式电感元件，包括介电基板以及悬吊式电感 线圈。该悬吊式电感线圈包括输入端，设置于该介电基板上；螺旋线圈， 自该介电基板缠绕至一电性连接；该电性连接贯穿该介电基板，且位于该螺 旋线圈内，自该输入端连接该螺旋线圈；以及输出端，设置于该介电基板上， 连接该螺旋线圈且相邻于该输入端。本专利技术实施例另提供一种悬吊式电感元件，包括介电基板，其具有多 层次基板叠层结构；输入端，设置于该介电基板上；螺旋线圈，自该介电基 板缠绕至一电性连接，其中该螺旋线圈包括至少一圈次线圈，其中任一次线圈包括绕线节段设置于次基板上，以及导孔穿透该次^i^反连接次一线圈的绕线节段；该电性连接贯穿该介电基板，且位于该螺旋线圏内，自该输入端连 接该螺旋线圈；以及输出端，设置于该介电基板上，连接该螺旋线圈且相邻于该豸lr入端。为使本专利技术的特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下 附图说明图1是显示电感^f直由两具电流线圈Sl与S2之间感应而成的示意图2是显示传统具可调式线圈的电感元件的示意图3A是显示传统两个平面螺旋形电感设置于不同层基板上的示意图3B为图3A所示的平面螺旋形电感元件的剖面示意图4A是显示传统的多层基板间形成的立体电感元件的示意图4B为图4A所示的立体电感元件的剖面示意图5是显示本专利技术的实施例的悬吊式电感元件架构的立体示意图6是显示根据本专利技术实施例的介电基板的示意图7A是显示根据本专利技术的一实施例的悬吊式电感元件的示意图7B为图7A所示的悬吊式电感元件的剖面图8A是显示根据本专利技术另一实施例的悬吊式电感元件的示意图8B为图8A所示的悬吊式电感元件的剖面图9A是显示根据本专利技术另 一实施例的悬吊式电感元件的示意图9B为图9A所示的悬吊式电感元件的剖面图IOA是显示传统的螺旋电感元件的立体示意图IOB为图IOA所示的螺旋电感元件的平面图11A是显示根据本专利技术的一实施例的悬吊式螺旋电感元件的立体示 意图IIB为图IIA所示的悬吊式螺旋电感元件的平面图； 图12A是显示根据本专利技术实施例的悬吊式螺旋电感元件的电感值与频 率关系图12B是显示传统的螺旋电感元件的电感值与频率关系图； 图13A是显示根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种悬吊式电感元件，包括：　介电基板；以及　悬吊式电感线圈，包括：　输入端，设置于该介电基板上；　螺旋线圈，自该介电基板缠绕电性连接；　该电性连接贯穿该介电基板，且位于该螺旋线圈内，自该输入端连接该螺旋线圈；以及　输出端，设置于该介电基板上，连接该螺旋线圈且相邻于该输入端。

【技术特征摘要】
1. 一种悬吊式电感元件，包括介电基板；以及悬吊式电感线圈，包括输入端，设置于该介电基板上；螺旋线圈，自该介电基板缠绕电性连接；该电性连接贯穿该介电基板，且位于该螺旋线圈内，自该输入端连接该螺旋线圈；以及输出端，设置于该介电基板上，连接该螺旋线圈且相邻于该输入端。2. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，该介电基板为单一材料构成的 单层基板或多种材料构成的复合基板。3. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该介电基板的材料包括高 分子基板、陶瓷基板或半导体基板。4. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该介电基板包括多层介电层。5. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，还包括底层设置于该介电基板 的底部，其中该电性连接利用叠孔工艺包括通孔工艺、盲孔工艺、或埋孔工 艺，并形成于不同介电层间。6. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，还包括顶盖层设置于该介电基 板的顶部，其中该电性连接利用叠孔工艺包括通孔工艺、盲孔工艺、或埋孔 工艺，并形成于不同介电层间。7. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，还包括底层与顶盖层分别设置 于该介电基板的底部与顶部，其中该电性连接利用叠孔工艺包括通孔工艺、 盲孔工艺、或埋孔工艺，并形成于不同介电层间。8. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该介电基板包括至少一有 源元件或无源元件所构成的电^^。9. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该介电基板包括多层次基 板的叠层结构。10. 如权利要求9所述的悬吊式电感元件，其中该螺旋线圈包括至少一 圈 线圈，其中任一线圈包括绕线节段设置于次基板上，以及导孔穿透该次基板连接次一线圈的绕线节^a，并且由不同层的线圏与盲埋孔组合成一个完整的螺旋线圈。11. 如权利要求9所述的悬吊式电感元件，其中该螺旋线圈包括多圈线 圈，其中该输入端与输出端位于不同层的次基板上。12. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该电性连接位于该螺旋线圈内。13. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该电性连接的材料包括导 电材料或导磁材料。14. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该螺旋线圈为一矩形螺旋 线圈、多边形螺旋线圈或圆形螺旋线圈。15. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件,其中该螺旋线圈为顺时针方向 缠绕或逆时针时针方向缠绕。16. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中各层传递返回信号传输 线，环绕上层基板至下层的信号馈入孔圈数小于一圈。17. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中该悬吊式电感线圈于多层 的介电基板内完成一个完整的螺旋电感。18. 如权利要求1所述的悬吊式电感元件，其中在该悬吊式电感元件中， 中心点的导孔结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈韦廷，陈昌升，徐钦山，魏昌琳，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]