一种基于硅通孔的片上变压器制造技术

本申请提供一种基于硅通孔的片上变压器，包括硅基片

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅通孔的片上变压器


[0001]本申请涉及片上无源器件领域，具体涉及一种基于硅通孔的片上变压器
。

技术介绍

[0002]近年来，随着无线通信技术的快速发展，射频前端器件在无线通信系统中起着至关重要的作用，双工器
、
滤波器
、
巴伦滤波器是连接射频前端发射机与接收机必不可少的微波器件，广泛应用于蓝牙
、WiFi、
无线局域网等领域
。
巴伦滤波器作为一种平衡
‑
非平衡转换器，广泛应用于天线
、
混频器
、
移相器等器件中，作为一种三端口器件，包括一个非平衡输入端口，两个平衡输出端口，它可以将非平衡输入端口的信号分别从两个平衡输出端口输出，同时两个平衡输出端口信号的幅度相同，相位差为
180
°
，广泛应用于差分电路中，从而可以提高电子系统的抗干扰能力
。
近年来射频器件朝着微型化
、
高性能的方向发展，作为无线通信产品中必不可少的无源器件，其用量也越来越大
。
一般的电子系统所用的有源器件与无源器件的比例为
1:10
，由此可见开发高性能的小型化射频无源器件具有重要的实际意义
。
[0003]目前多数变压器采用叠层片上变压器，采用叠层差分结构，初级线圈和次级线圈上下完全重合形式
。
此种变压器结构，主要是采用平面螺旋电感耦合的形式实现电压变换
。
此种平面螺旋式的变压器结构，绕组匝数多，体积比较大，并且变压器的功率提升有限
。
[0004]此前也有一些变压器采用硅通孔的结构形式，但是输入输出端口的位置固定，布置比较单一，而且工艺复杂
、
空间利用率低
、
带宽窄
。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种基于硅通孔的片上变压器，能够避免现有技术的片上变压器体积庞大
、
空间利用率低
、
工艺复杂
、
输入输出端口的布置形式单一
、
带宽窄等问题
。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种基于硅通孔的片上变压器，包括硅基片
、
阵列排布于硅基片中的多个硅通孔
、
分别设于硅基片顶面和底面上的顶部重布线层和底部重布线层
、
输入端口
、
及两个输出端口，硅通孔中设有金属柱及环绕金属柱的介质环；
[0007]N
为正整数，多个硅通孔排成2行
N
列，顶部重布线层包括
N
‑2段顶部互连线
、
两条输入端口连接线及两条输出端口连接线，底部重布线层包括
N
段底部互连线；
[0008]第1行第1列和第1行第2列中的一个的硅通孔中的金属柱的顶端通过一条输入端口连接线连接输入端口，第1行第1列和第1行第2列中的另一个的硅通孔中的金属柱的顶端通过另一条输入端口连接线连接系统地；第2行第
N
‑1列和第2行第
N
列的硅通孔中的金属柱的顶端分别通过两条输出端口连接线分别连接两个输出端口；
[0009]第1行第3列的硅通孔中的金属柱的顶端通过第1段顶部互连线连接第2行第1列的硅通孔中的金属柱的顶端，第1行第4列的硅通孔中的金属柱的顶端通过第2段顶部互连线连接第2行第2列的硅通孔中的金属柱的顶端，以此类推，第1行第
N
列的硅通孔中的金属柱的顶端通过第
N
‑2段顶部互连线连接第2行第
N
‑2列的硅通孔中的金属柱的顶端；
[0010]第
N
段底部互连线连接第
N
列的两个硅通孔中的金属柱的底端
。
[0011]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，还包括设于硅基片内部且位于两行硅通孔之间的磁性体
。
[0012]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，磁性体的形状为矩形
、
环形或椭圆形
。
[0013]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，磁性体的厚度范围为1～
20
μ
m。
[0014]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，多个硅通孔排列成的形状为直线形
、
环形或圆形
。
[0015]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，输入端口与两个输出端口分别位于两行硅通孔的两侧
。
[0016]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，输入端口与两个输出端口位于两行硅通孔的同一侧
。
[0017]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，硅基片的厚度范围为
100
～
200
μ
m
，金属柱的直径范围为
10
～
20
μ
m。
[0018]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，介质环的材料为二氧化硅，厚度范围为
0.2
～
0.5
μ
m。
[0019]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，同一行的两个相邻硅通孔之间的间隔范围为
20
～
100
μ
m
，同一列的两个硅通孔之间的间隔范围为
≥20
μ
m。
[0020]本申请的技术方案将多个硅通孔分成两组，通过顶部重布线层和底部重布线层相连，形成两条独立的绕线组，构成两组互相耦合的电感链路，两个电感链路之间通过电容和电感复杂耦合能量，耦合能量的大小根据硅通孔
、
顶部重布线层和底部重布线层进行调节，输入端口及输出端口位于两绕线组的两侧，可以将输入端口的能量，以不等分的形式耦合至输出端口，形成变压器结构，具有空间利用率高
、
输入输出端口方便布置的特点，且频带宽，相位幅度优良
。
从而能够避免现有技术的片上变压器及片上巴伦体积庞大
、
空间利用率低
、
工艺复杂
、
输入输出端口的布置形式单一
、
带宽窄等问题
。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理
。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
在附图中：
[0022]图1为本申请基于硅通孔的片上变压器的立体示意图；
[0023]图2为本申请基于硅通孔的片上变压器的平面示意图；
[0024]图3为本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于硅通孔的片上变压器，其特征在于，包括硅基片
、
阵列排布于所述硅基片中的多个硅通孔
、
分别设于所述硅基片顶面和底面上的顶部重布线层和底部重布线层
、
输入端口
、
及两个输出端口，所述硅通孔中设有金属柱及环绕所述金属柱的介质环；
N
为正整数，所述多个硅通孔排成2行
N
列，所述顶部重布线层包括
N
‑2段顶部互连线
、
两条输入端口连接线及两条输出端口连接线，所述底部重布线层包括
N
段底部互连线；第1行第1列和第1行第2列中的一个的硅通孔中的金属柱的顶端通过一条输入端口连接线连接输入端口，第1行第1列和第1行第2列中的另一个的硅通孔中的金属柱的顶端通过另一条输入端口连接线连接系统地；第2行第
N
‑1列和第2行第
N
列的硅通孔中的金属柱的顶端分别通过两条输出端口连接线分别连接两个输出端口；第1行第3列的硅通孔中的金属柱的顶端通过第1段顶部互连线连接第2行第1列的硅通孔中的金属柱的顶端，第1行第4列的硅通孔中的金属柱的顶端通过第2段顶部互连线连接第2行第2列的硅通孔中的金属柱的顶端，以此类推，第1行第
N
列的硅通孔中的金属柱的顶端通过第
N
‑2段顶部互连线连接第2行第
N
‑2列的硅通孔中的金属柱的顶端；第
N
段底部互连线连接第
N
列的两个硅通孔中的金属柱的底端
。2.
根据权利要求1所述的基于硅通孔的片上变压器，其特征在于，还包括设于所述硅基片内部且位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕春，杨云春，陆原，裘进，沈涛，兰传麒，
申请(专利权)人：赛莱克斯微系统科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：