本發(fā)明涉及電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種線圈，電感元件及制備用于電感元件的線圈的方法。

背景技術(shù)：

電感是電子線路中的一種常用元器件，用于集成電路或者印刷電路板中的電感元件必須有至少一個(gè)導(dǎo)電線圈。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，通常采用單層導(dǎo)電層或多層導(dǎo)電層來制備這些元器件。不過若是采用單層結(jié)構(gòu)，通常線圈需要占用較大的面積以獲得較大的電感，因此采用多層導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的線圈來設(shè)計(jì)電感元件。然而基于多層導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)的線圈的電感元件具有一些關(guān)鍵的缺陷，例如自諧振頻率和Q值方面的缺陷等。

例如，專利公開號(hào)為：2013/0,106,554 A1的美國專利申請(qǐng)，提供了一種電感元件及其制備方法，該電感結(jié)構(gòu)包括：一種基層材料和沉積在基層材料上的多個(gè)底層螺旋電感，以及至少一個(gè)沉積在底層螺旋電感的頂層螺旋電感，底層螺旋電感、中層螺旋電感和頂層螺旋電感通過絕緣材料相互隔離用以構(gòu)成一個(gè)電感線圈。

此外，專利號(hào)為：7,489,220,8,941,212,8,754,736,8,279,036,8,441,333,6,417,755,7,370,403,6,534,406，7,782,166,5,656,849的美國專利和公開號(hào)為：20070/001796,2011/0133877,20050/104158,2012/0249276,的諸多美國專利文獻(xiàn)中分別公開了各種不同結(jié)構(gòu)的堆疊式螺旋電感。

綜合上述所示的各種堆疊式螺旋電感線圈，其結(jié)構(gòu)通常包括包含一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電環(huán)，這些導(dǎo)電環(huán)分布在多層結(jié)構(gòu)上形成線圈。在多層結(jié)構(gòu)中，每一層至少包括一個(gè)導(dǎo)電環(huán)。每一層的導(dǎo)電環(huán)通過導(dǎo)電孔對(duì)與電解質(zhì)層上的接觸層進(jìn)行電氣連接。

然而通常來說，具有多層導(dǎo)電層的電感線圈中，如圖4所示。上層導(dǎo)電層和下層導(dǎo)電層互相對(duì)準(zhǔn)，而且每一導(dǎo)電層上的整齊排列的導(dǎo)電環(huán)通過導(dǎo)電孔進(jìn)行電氣連接，兩個(gè)端電極分別位于上層導(dǎo)電層和下層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)上。這樣會(huì)對(duì)電感元件的性能影響很大，例如會(huì)降低電感元件的自諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)Q。因此迫切的需要高Q值和高自諧振頻率的電感元件的出現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制備電感元件的線圈，電感元件及制備用于電感元件的線圈的方法。所述線圈的特征在于：具有高電感值、高自諧振頻率和高品質(zhì)因數(shù)Q。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種線圈，其至少包括：

多層導(dǎo)電層，其中至少有兩層導(dǎo)電層各包括至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)；所述導(dǎo)電環(huán)均電氣連接以形成線圈；所述線圈的第一端電極與外部導(dǎo)電環(huán)相連接，第二端電極與內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)相連接；且至少有一層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心與其上一層和/或下一層的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心在空間上互不對(duì)準(zhǔn)。外部導(dǎo)電環(huán)可以是一層導(dǎo)電層的最外部導(dǎo)電環(huán)，內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)可以是其相鄰導(dǎo)電層的最內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)，所述外部導(dǎo)電環(huán)與內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)可以被包括在不同的導(dǎo)電層內(nèi)；導(dǎo)電環(huán)可以是螺旋導(dǎo)電環(huán)，螺旋導(dǎo)電環(huán)的寬度并不完全相同。

優(yōu)選地，其中至少有一層導(dǎo)電層包括導(dǎo)電橋，導(dǎo)電橋被配置為將內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)與第二端電極連接。包含導(dǎo)電橋的導(dǎo)電層可以包含導(dǎo)電環(huán)，也可以不包 含導(dǎo)電環(huán)。

優(yōu)選地，該線圈可以包括兩層導(dǎo)電層，其中每層導(dǎo)電層包括至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)；且每個(gè)導(dǎo)電環(huán)均電氣連接以形成線圈；所述線圈的第一端電極與第一層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)相連接，所述線圈的第二端電極與第二層導(dǎo)電層的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)相連接；且第一層導(dǎo)電層的的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心與第二層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心在空間上互不對(duì)準(zhǔn)。

優(yōu)選地，該線圈的第一層導(dǎo)電層或者第二層導(dǎo)電層進(jìn)一步包括一個(gè)導(dǎo)電橋，該導(dǎo)電橋被配置為將第二層導(dǎo)電層的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)與第二端電極連接?？商娲兀摼€圈也可以進(jìn)一步包括第三層導(dǎo)電層，其中第三層導(dǎo)電層包括一個(gè)導(dǎo)電橋，該導(dǎo)電橋被配置為將第二層導(dǎo)電層的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)與第二端電極連接。

優(yōu)選地，導(dǎo)電環(huán)的形狀可以是類正方形，混合正方形，橢圓，八邊形，圓，閉合曲線中的一種或者多種。

優(yōu)選地，螺旋導(dǎo)電環(huán)被分成多個(gè)導(dǎo)電環(huán)段，其中第一末端環(huán)段與第二末端環(huán)段構(gòu)成第一組導(dǎo)電環(huán)段，其他的中間導(dǎo)電環(huán)段構(gòu)成第二組導(dǎo)電環(huán)段。

優(yōu)選地，所述線圈的一層導(dǎo)電層進(jìn)一步包括一個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)電環(huán)段，該導(dǎo)電環(huán)段與外部導(dǎo)電環(huán)的第一末端環(huán)段平行放置，并通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

優(yōu)選地，同一導(dǎo)電層中的導(dǎo)電環(huán)段的寬度并不完全相同。

優(yōu)選地，同一導(dǎo)電層中的每個(gè)導(dǎo)電環(huán)的第二組導(dǎo)電環(huán)段通過其第一組導(dǎo)電環(huán)段中的第一末端環(huán)段和/或第二末端環(huán)段與其他層的導(dǎo)電環(huán)相連接。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電環(huán)通過絕緣材料相互隔離，且每一層中的導(dǎo)電環(huán)通過交叉橫橋或者導(dǎo)電塊對(duì)與其他層的導(dǎo)電環(huán)電氣連接。

優(yōu)選地，所述的第一組導(dǎo)電環(huán)段有第一寬度，而第二組導(dǎo)電環(huán)段有第二 寬度，其中第一寬度比第二寬度小。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電環(huán)的第一末端環(huán)段和/或第二末端環(huán)段通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)與其他導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的第一末端環(huán)段和/或第二末端環(huán)段實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

優(yōu)選地，一層導(dǎo)電層中的每一個(gè)導(dǎo)電環(huán)的第二組導(dǎo)電環(huán)段與其相鄰層的相同位置的導(dǎo)電環(huán)的第二組的相同位置的導(dǎo)電環(huán)段一一面對(duì)面放置。

優(yōu)選地，第一端電極與所述外部導(dǎo)電環(huán)的第一末端環(huán)段相連接，第二端電極與所述內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)的第二末端環(huán)段相連接。

優(yōu)選地，該線圈的一層導(dǎo)電層具有N個(gè)導(dǎo)電環(huán)，其相鄰導(dǎo)電層可以包括N個(gè)或者N-1個(gè)或者N+1個(gè)導(dǎo)電環(huán)。

優(yōu)選地，線圈由多個(gè)導(dǎo)電環(huán)組成，其中每個(gè)導(dǎo)電環(huán)具有不一樣的寬度。

本發(fā)明還提供了一種電感元件，其特征在于：包括多個(gè)具有上述特征的的線圈，其中每個(gè)線圈進(jìn)行串接以形成電感元件。

本發(fā)明還提供了一種電路，其特征在于：包括至少一個(gè)具有上述特征的電感元件和/或至少一個(gè)如上所述的線圈。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于制備線圈的方法，其特征在于，所述制備線圈的方法至少包括：

在基底上形成具有上述所述特征的線圈，其中各導(dǎo)電環(huán)通過介質(zhì)材料相互隔離。所述基底包括半導(dǎo)體襯底或者印刷電路板(PCB)。當(dāng)所述基底為半導(dǎo)體基底時(shí)，各導(dǎo)電環(huán)通過一對(duì)交叉橫橋?qū)M(jìn)行電氣連接以形成線圈；當(dāng)所述基底為印刷電路板(PCB)時(shí)，各導(dǎo)電環(huán)通過一對(duì)導(dǎo)電孔對(duì)進(jìn)行電氣連接以形成線圈。

如上所述，本發(fā)明的線圈具有以下有益效果：高阻抗值、層間寄生耦合電容小、高自相應(yīng)頻率和高Q值。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明用于制作電感元件的具有12圈線圈的優(yōu)選示意圖。

圖2顯示為圖1中的線圈的三層導(dǎo)電層分布的優(yōu)選示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明用于制作電感元件的具有4圈線圈的三層導(dǎo)電層分布的優(yōu)選示意圖。

圖4顯示為背景技術(shù)中制備具有4圈線圈的三層導(dǎo)電層分布的優(yōu)選示意圖。

圖5顯示為如圖3所示的具有4圈線圈的上層導(dǎo)電層和中間導(dǎo)電層的分布路徑的原理圖。此原理圖展示了沿著路徑的電壓分布。

圖6顯示為如圖4中所示的具有4圈線圈的上層導(dǎo)電層和中間導(dǎo)電層的分布路徑的原理圖。此原理圖展示了當(dāng)線圈的偏置電壓為1V時(shí)沿著分布路徑的電壓分布。

圖7顯示為本發(fā)明的電感元件的優(yōu)選示意圖。

圖8顯示為本發(fā)明的3種導(dǎo)電環(huán)的優(yōu)選示意圖。

圖9展示了串聯(lián)的兩條相鄰線路的電存儲(chǔ)的方案圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

12；13,14,15,16,17 導(dǎo)電環(huán)

18,19,20,21,22,23 導(dǎo)電環(huán)

33,34,35,36 導(dǎo)電環(huán)

10,11,30,31 端電極

24,26,27 交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)

25,30 單獨(dú)導(dǎo)電環(huán)段

81,82,83,84,85 導(dǎo)電環(huán)段

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的認(rèn)識(shí)可由本發(fā)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

請(qǐng)參閱圖1至圖9。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可以實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的的下，均應(yīng)落入在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容能夠涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的1如“上”、“下”、“左”、“右”、“中”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

本發(fā)明所提供的線圈包括多層導(dǎo)電層。多層導(dǎo)電層，其中至少有兩個(gè)導(dǎo)電層各包括至少一個(gè)導(dǎo)電環(huán)，本發(fā)明中的導(dǎo)電環(huán)可以是螺旋導(dǎo)電環(huán)；所述導(dǎo)電環(huán)均電氣連接形成線圈；所述線圈的第一端電極與外部導(dǎo)電環(huán)相連接，第二端電極與內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)相連接；且至少有一層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心與其上一層和/或下一層的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心在空間上互不對(duì)準(zhǔn)。外部導(dǎo)電環(huán)可以是一層導(dǎo)電層的最外部導(dǎo)電環(huán)，內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)可以是其相鄰導(dǎo)電層的最內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)，所述外部導(dǎo)電環(huán)與內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)可以被包括在不同的導(dǎo)電層內(nèi)；導(dǎo)電環(huán)可以是螺旋導(dǎo)電環(huán)，螺旋導(dǎo)電環(huán)的寬度并不完全相同。

所述線圈至少有一層導(dǎo)電層包括導(dǎo)電橋，導(dǎo)電橋被配置為將第二端電極與內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)相連接。所述外部導(dǎo)電環(huán)是指一層導(dǎo)電層的最外層導(dǎo)電環(huán)，所述內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)是指一層導(dǎo)電層的最內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)。優(yōu)選地，外部導(dǎo)電環(huán)與內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)可以屬于不同的導(dǎo)電層。

本發(fā)明所提供的電感元件，其包括多個(gè)上述線圈，多個(gè)線圈串聯(lián)在一起以形成電感元件。本發(fā)明所提供的電路，其至少包括一個(gè)上述電感元件和/或至少一個(gè)上述線圈。

本發(fā)明所提供的上述線圈的制備方法，至少包括：在基底上形成線圈，所述導(dǎo)電環(huán)彼此通過絕緣材料隔離，所述基底可以是半導(dǎo)體基底或者印刷電路板(PCB)。

實(shí)施例1：

具體實(shí)施例將由以本發(fā)明附圖中輔以說明。圖1顯示為本發(fā)明用于制作電感元件的具有12圈線圈的優(yōu)選示意圖，該線圈可以由螺旋導(dǎo)電環(huán)組成，螺旋導(dǎo)電環(huán)的寬度并不完全相同。圖2顯示為與圖1中的線圈的三層導(dǎo)電層分布的優(yōu)選示意圖。該線圈包含3層導(dǎo)電層。上層導(dǎo)電層有6個(gè)導(dǎo)電環(huán)，這6個(gè)導(dǎo)電環(huán)有相同的形狀但是大小不同，并且它們排列整齊；中間導(dǎo)電層有6個(gè)導(dǎo)電環(huán)，這6個(gè)導(dǎo)電環(huán)有相同的形狀但是大小不同，并且它們排列整齊；下層導(dǎo)電層有一個(gè)導(dǎo)電橋，此導(dǎo)電橋?qū)⒅虚g導(dǎo)電層的最內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)和第二端電極11相連接。值得注意的是，導(dǎo)電橋也可以被包括在中間導(dǎo)電層或者上層導(dǎo)電層中，如此該線圈就僅使用2層導(dǎo)電層即可完成該線圈的全部功能。該線圈的第一端電極與上層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)12相連接，第二端電極與中間導(dǎo)電層的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)23相連接。該線圈中的導(dǎo)電環(huán)均為方形，電感線圈總共有12個(gè)線圈。圖2中所示的三個(gè)相鄰導(dǎo)電層的厚度相同，且相鄰導(dǎo)電層之間的距離相等，也就是說每一導(dǎo)電層中的導(dǎo)電環(huán)與相鄰導(dǎo)電層中的導(dǎo)電環(huán)的距 離相等。導(dǎo)電環(huán)通過絕緣材料相互隔離，且每一層中的導(dǎo)電環(huán)通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)與其他層的導(dǎo)電環(huán)電氣連接。

導(dǎo)電環(huán)的形狀可以是圖8所示的正方形、類正方形、八邊形中的一種或者多種，也可以是混合正方形、圓、閉合曲線一種或者多種。圖8中的導(dǎo)電環(huán)的示意圖均為螺旋導(dǎo)電環(huán)，螺旋導(dǎo)電環(huán)簡稱為導(dǎo)電環(huán)。圖1所示的線圈的每個(gè)導(dǎo)電環(huán)可以被分為5個(gè)導(dǎo)電環(huán)段，假設(shè)圖1中所示線圈的導(dǎo)電環(huán)和圖8中第一個(gè)螺旋導(dǎo)電環(huán)相似，則該導(dǎo)電環(huán)被分成5個(gè)導(dǎo)電環(huán)段81,82,83,84,85，導(dǎo)電環(huán)段可以是金屬軌跡環(huán)段，金屬可以是金，銅，鋁等金屬；第二末端導(dǎo)電環(huán)段85與第一末端導(dǎo)電環(huán)段81相平行放置；第一末端導(dǎo)電環(huán)段81和第二末端導(dǎo)電環(huán)段85之間有一定的間距，間距的大小可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定；5個(gè)導(dǎo)電環(huán)段可以被分為2組，第一組包括3個(gè)中間導(dǎo)電環(huán)段82,83,84，它們的寬度相同；第二組包含2個(gè)末端導(dǎo)電環(huán)段81,85，第一末端導(dǎo)電環(huán)段81和第二末端導(dǎo)電環(huán)段85有相同的寬度，但是它們的寬度比第一組的導(dǎo)電環(huán)段的寬度要小。

對(duì)于上層導(dǎo)電層中的6個(gè)導(dǎo)電環(huán)分別通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)分別與中間導(dǎo)電層中相同位置的6個(gè)導(dǎo)電環(huán)電氣連接，顯而易見每個(gè)導(dǎo)電環(huán)的第二組導(dǎo)電環(huán)段通過第一組導(dǎo)電環(huán)段中的第一末端環(huán)段和/或第二末端環(huán)段與其他層的導(dǎo)電環(huán)相連接，即所述導(dǎo)電環(huán)的第一末端環(huán)段和/或第二末端環(huán)段通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)與其他導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的第一末端環(huán)段和/或第二末端環(huán)段實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。其中交叉橫橋和導(dǎo)電孔對(duì)都是金屬填充，可以是銅，鋁，金等金屬。上層導(dǎo)電層中的每個(gè)導(dǎo)電環(huán)的第一末端導(dǎo)電環(huán)段和/或第二末端導(dǎo)電環(huán)段與中間導(dǎo)電層的相同位置的導(dǎo)電環(huán)進(jìn)行電氣連接以形成線圈；上層導(dǎo)電層中的導(dǎo)電環(huán)與中間導(dǎo)電層的相同位置的導(dǎo)電環(huán)通過一對(duì)交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)互相連接在一起，所述的2個(gè)導(dǎo)電環(huán)有相同的形狀但是尺寸可以相同或者不相同。

然而導(dǎo)電環(huán)12的第二組的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)18的第二組的相應(yīng)位置的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段面對(duì)面放置；以相同的方式，導(dǎo)電環(huán)13的第二組的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)19的第二組的相應(yīng)位置的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段面對(duì)面放置；導(dǎo)電環(huán)14的第二組的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)20的第二組的相應(yīng)位置的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段面對(duì)面放置；導(dǎo)電環(huán)15的第二組的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)21的第二組的相應(yīng)位置的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段面對(duì)面放置；導(dǎo)電環(huán)16的第二組的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)21的第二組的相應(yīng)位置的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段面對(duì)面放置；導(dǎo)電環(huán)16的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)22的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段面對(duì)面放置；最后導(dǎo)電環(huán)17的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)23的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段面對(duì)面放置。

其中，上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)12,13,14,15,16,17的幾何中心O1和中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)18,19,20,21,22,23的幾何中心O2不重合，即中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)在上層導(dǎo)電層的正投影的幾何中心和上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心不重合)。顯而易見，上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)12,13,14,15,16,17的導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心O1和中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)18,19,20,21,22,23的導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心O2不重合，即中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的導(dǎo)電環(huán)段在上層導(dǎo)電層的正投影的幾何中心和上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心不重合)。

第一端電極與所述外部導(dǎo)電環(huán)12的第一末端環(huán)段相連接，第二端電極與所述內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)23的第二末端環(huán)段相連接。外部導(dǎo)電環(huán)可以是一層導(dǎo)電層的最外部導(dǎo)電環(huán)，內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)可以是其相鄰導(dǎo)電層的最內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)，所述外部導(dǎo)電環(huán)與內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)可以被包括在不同的導(dǎo)電層內(nèi)。

在圖1所示的線圈中，上層導(dǎo)電層的最外部導(dǎo)電環(huán)12的第一末端導(dǎo)電環(huán)段與第一端電極10相連接。為了進(jìn)一步減小外部導(dǎo)電環(huán)的第一末端導(dǎo)電環(huán)段的串聯(lián)阻抗，本發(fā)明可以包括一個(gè)單獨(dú)導(dǎo)電環(huán)段25，單獨(dú)導(dǎo)電環(huán)段25可以是金屬軌跡環(huán)段，可以是金，銅，鋁等金屬。其被放置于中間導(dǎo)電層中，與中間導(dǎo)電層的最外部導(dǎo)電環(huán)相鄰。單獨(dú)導(dǎo)電環(huán)段25與上層導(dǎo)電層的最外部導(dǎo) 電環(huán)12的第一末端導(dǎo)電環(huán)段平行，并且通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)與其電氣連接。

內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)23位于中間導(dǎo)電層，內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)的第二末端導(dǎo)電環(huán)段28通過導(dǎo)電橋與第二端電極11相連接。可選的，導(dǎo)電橋可以位于上層導(dǎo)電層，中間導(dǎo)電層或者下層導(dǎo)電層中的任何一層。

進(jìn)一步地，電流從從第一端電極流入，電流流過上層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)12，通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋26，到達(dá)中間導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)18；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋27，到達(dá)上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)13；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，電流到達(dá)中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)19；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，到達(dá)上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)14；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，電流流過中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)20；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，流至上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)15；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，電流流過中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)21；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，流至上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)16；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，電流流過中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)22；通過2對(duì)導(dǎo)電橫橋，流至上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)17；通過2組導(dǎo)電橫橋，電流流過中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)23；最后電流通過導(dǎo)電橋流出位于中間導(dǎo)電層的第二端電極11。該線圈可用來制備電感元件及其他類似元器件，該線圈也可以被直接應(yīng)用在電路中或者PCB板上。

在此實(shí)施例中，導(dǎo)電橫橋的寬度不會(huì)超過導(dǎo)電環(huán)中的末端導(dǎo)電環(huán)段的寬度。

實(shí)施例2

如圖3所示，電感線圈有3層導(dǎo)電層，即為上層導(dǎo)電層，中間導(dǎo)電層和下層導(dǎo)電層；上導(dǎo)電層有2個(gè)導(dǎo)電環(huán)33，34，這2個(gè)導(dǎo)電環(huán)形狀相同但是尺寸不同，而且排布整齊；中間導(dǎo)電層有2個(gè)導(dǎo)電環(huán)35，36，這2個(gè)導(dǎo)電環(huán)的形狀相同但是尺寸不同，排列整齊；該線圈的所有導(dǎo)電環(huán)均為螺旋導(dǎo)電環(huán)，為了描述方便，螺旋導(dǎo)電環(huán)稱為導(dǎo)電環(huán)。該線圈還包括一個(gè)導(dǎo)電橋，該導(dǎo)電橋被配置為將中層導(dǎo)電橋的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)與第二端電極相連接?？蛇x的，該導(dǎo)電橋可以被放置在上層導(dǎo)電層或者中間導(dǎo)電層中，可選的，該導(dǎo)電橋也可以 被放置在單獨(dú)的下層導(dǎo)電層中，該下層導(dǎo)電層僅包括一個(gè)導(dǎo)電橋，不包括導(dǎo)電環(huán)。導(dǎo)電環(huán)均為方形；電感線圈共有4圈；每個(gè)導(dǎo)電層中的相鄰導(dǎo)電環(huán)之間的距離相等。

圖2所示線圈的導(dǎo)電環(huán)可以是圖8中的第一個(gè)螺旋導(dǎo)電環(huán)所示，每個(gè)螺旋導(dǎo)電環(huán)可以被分為5個(gè)導(dǎo)電環(huán)段；第一末端導(dǎo)電環(huán)段與第二末端導(dǎo)電環(huán)段相平行；第一和第二末端導(dǎo)電環(huán)段之間有一定的距離；這5個(gè)導(dǎo)電環(huán)段可以被分為2組；第一組包含2個(gè)末端導(dǎo)電環(huán)段，第一末端導(dǎo)電環(huán)段和最后末端導(dǎo)電環(huán)段的寬度相同包含2個(gè)導(dǎo)電環(huán)段，第二組包括剩余的3個(gè)中間導(dǎo)電環(huán)段，這3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段的寬度相同；第一組導(dǎo)電環(huán)段的寬度小于第二組導(dǎo)電環(huán)段的寬度。

上層導(dǎo)電層中的導(dǎo)電環(huán)33的第一末端導(dǎo)電環(huán)段和/或第二末端導(dǎo)電環(huán)段通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)被用于以一種整齊的方式與中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)35的第一末端導(dǎo)電環(huán)段和/或第二末端導(dǎo)電環(huán)段進(jìn)行電氣連接，上層導(dǎo)電層中的導(dǎo)電環(huán)34的第一末端導(dǎo)電環(huán)段和/或第二末端導(dǎo)電環(huán)段通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)被用于以一種整齊的方式與中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)36的第一末端導(dǎo)電環(huán)段和/或第二末端導(dǎo)電環(huán)段進(jìn)行電氣連接以形成導(dǎo)電線圈。每個(gè)導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)有相同的形狀但是具有不同的尺寸。

導(dǎo)電環(huán)33的第二組的3個(gè)中間導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)35的第二組的位于相同位置的3個(gè)中間導(dǎo)電環(huán)段被面對(duì)面放置；并且，以相同的方式，導(dǎo)電環(huán)34的第二組的3個(gè)中間導(dǎo)電環(huán)段與導(dǎo)電環(huán)36的第二組的位于相同位置的3個(gè)導(dǎo)電環(huán)段被面對(duì)面放置。

其中，上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)的導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心O1和中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)或者導(dǎo)電環(huán)的導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心O2不重合(即中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)或者其導(dǎo)電環(huán)段在上層導(dǎo)電層上的正投影的幾何中心和上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)或者其導(dǎo)電環(huán)段的幾何中心不重合)。

上層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)33的第一末端導(dǎo)電環(huán)段被連接至第一端電極30。為減小外部導(dǎo)電環(huán)中第一末端導(dǎo)電環(huán)段的串聯(lián)電阻，有一個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)電環(huán)段30被放置于中間導(dǎo)電層中，其與上層導(dǎo)電層的最外部導(dǎo)電環(huán)33的第一末端導(dǎo)電環(huán)段平行，并且通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)與外部導(dǎo)電電環(huán)33的第一末端導(dǎo)電環(huán)段內(nèi)部連接。

內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)36的第二末端導(dǎo)電環(huán)段位于中間導(dǎo)電層，且與第二端電極31通過下層導(dǎo)電層中的導(dǎo)電橋相連接?？蛇x的，該導(dǎo)電橋也可以被包括在上層導(dǎo)電層或者中間導(dǎo)電層，因此該線圈有兩層導(dǎo)電層即可完成線圈的所有功能。

該線圈中，電流從第一端電極流向上層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)33的第一末端導(dǎo)電環(huán)段32，通過兩對(duì)導(dǎo)電橫橋38到達(dá)中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)35；再通過兩對(duì)導(dǎo)電橫橋39到達(dá)上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)34，流過一組導(dǎo)電橫橋40，到達(dá)中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)36，再流過下層導(dǎo)電層的導(dǎo)電橋，最后流出第二端電極31。此線圈可用于制備電感元件或者其他相關(guān)元器件。

實(shí)施例3

如圖7所示，電感元件(電感線圈)由本發(fā)明所述的2個(gè)線圈組成，分別為左邊的線圈，右邊的線圈組成。其中左邊的線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，右邊的線圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，使得其中一個(gè)線圈的幾何中心向左有一個(gè)位移，另外一個(gè)線圈的幾何中心向右移動(dòng)，這樣兩個(gè)線圈可以以串行的方式進(jìn)行連接。其中每個(gè)線圈分別包括3層導(dǎo)電層：上層，中層和下層。此處的線圈都具有本發(fā)明實(shí)施例2所述線圈的相同或者近似的拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)和電學(xué)性能。然而由于線圈的旋轉(zhuǎn)，電流在圖7所示的左邊的線圈中呈順時(shí)針方向流動(dòng)，而電流在圖7所示的右邊的線圈中呈逆時(shí)針方向流動(dòng)。也就是說，左邊的線圈形成的磁場是正磁場，右邊的線圈形成的磁場是負(fù)磁場。

因此，兩個(gè)線圈均正極耦合，電感線圈的總的電感值得到了改善；此外，當(dāng)電感元件線圈靠近其他電感元器件時(shí)能夠減少或者避免互耦。最后，第三 端電極可以與電感導(dǎo)電軌跡的中間點(diǎn)相連接。這樣在兩個(gè)線圈的中間會(huì)形成一個(gè)中心抽頭。

值得注意的是，基于以上的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述的實(shí)施例僅僅是列示，而非對(duì)本發(fā)明的限制。事實(shí)上本發(fā)明中所述的線圈所包含的導(dǎo)電層數(shù)不應(yīng)該局限于2層，3層，也可以是4層，5層等多層，導(dǎo)電層數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，例如：線圈的一層導(dǎo)電層具有N個(gè)導(dǎo)電環(huán)，其相鄰導(dǎo)電層可以包括N個(gè)或者N-1個(gè)或者N+1個(gè)導(dǎo)電環(huán)。

事實(shí)上，導(dǎo)電環(huán)的形狀或許為其他形狀，例如圖8所示；另外導(dǎo)電環(huán)的總數(shù)不應(yīng)該局限為4或者12，其他數(shù)量如6或者14也是可以的，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行選擇合適的數(shù)量。顯而易見，實(shí)施例中所述的上層導(dǎo)電層，中間導(dǎo)電層，下層導(dǎo)電層可以被表述為第一導(dǎo)電層，第二導(dǎo)電層，第三導(dǎo)電層，表述形式的不同并非是對(duì)本發(fā)明的限制。

為了更好地理解，實(shí)施例中討論的線圈，其參數(shù)是相同的，例如相鄰導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)厚度相同，同一個(gè)導(dǎo)電層之間的相鄰導(dǎo)電環(huán)的間距相同，導(dǎo)電環(huán)的導(dǎo)電環(huán)段的寬度相同。然而在實(shí)際實(shí)施中，為改善自頻率或者Q值，這些參數(shù)可能會(huì)不同。線圈可能會(huì)有多個(gè)導(dǎo)電層，可能為4層或者5層等多層導(dǎo)電層。例如此線圈可以由多個(gè)導(dǎo)電環(huán)組成，其中每個(gè)導(dǎo)電環(huán)具有不一樣的寬度。

由上述實(shí)施例可見，本發(fā)明用于制備電感元件的線圈，具有下述優(yōu)點(diǎn)：

i.線圈含有多層導(dǎo)電層，至少有2個(gè)導(dǎo)電層各含有至少1個(gè)螺旋導(dǎo)電環(huán)，螺旋導(dǎo)電環(huán)整齊排列，各螺旋導(dǎo)電環(huán)內(nèi)部電氣連接以形成一個(gè)線圈。該線圈還進(jìn)一步包括導(dǎo)電橋，導(dǎo)電橋可以放置在包含導(dǎo)電橋的任一導(dǎo)電層中，也可以包括在單獨(dú)的導(dǎo)電層中。因此該電感線圈的阻抗值比單層導(dǎo)電層的電感線圈大2倍以上。

ii.因?yàn)橛傻谝欢穗姌O流入的電流交替地在第一層導(dǎo)電層和第二層導(dǎo)電層流過。因此第一層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的導(dǎo)電環(huán)段與第二層導(dǎo)電層的相應(yīng) 導(dǎo)電環(huán)的相應(yīng)導(dǎo)電環(huán)段之間的差分電壓被減小到一個(gè)最小值。因此第一端電極和第二端電極之間的寄生耦合電容值相對(duì)于目前工藝有所減小，性能有所提升。

利用上述各線圈可以制備電感元件，可以將多個(gè)所述線圈串聯(lián)連接以形成電感元件。也可以將所述的線圈或者所述的電感元件直接應(yīng)用在電路中，以降低芯片面積，降低耦合電容，以及降低電路中各電感元件相互間的干擾。

可以采用半導(dǎo)體工藝在半導(dǎo)體基底上形成所述線圈，各層之間設(shè)置介質(zhì)材料，并在每一層的導(dǎo)電環(huán)之間填充介質(zhì)材料以便各導(dǎo)電環(huán)互相電氣隔離；也可以采用PCB工藝在PCB板上形成各線圈的導(dǎo)電層，各導(dǎo)電環(huán)通過介質(zhì)材料相互隔離。當(dāng)所述基底為半導(dǎo)體基底時(shí)，各導(dǎo)電環(huán)通過一對(duì)交叉橫橋?qū)M(jìn)行電氣連接以形成線圈；當(dāng)所述基底為印刷電路板(PCB)時(shí)，各導(dǎo)電環(huán)通過一對(duì)導(dǎo)電孔對(duì)進(jìn)行電氣連接以形成線圈。

因此基于以上的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述的實(shí)施例僅僅是列示，而非對(duì)本發(fā)明的限制。事實(shí)上，有上述特征的線圈均屬于本發(fā)明的范疇。任何熟悉此技術(shù)的認(rèn)識(shí)皆可在不違背本發(fā)明的精神和范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常只是這在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。

綜上所述，本發(fā)明所提供的用于制備電感元件的電感線圈有多層導(dǎo)電層，至少有2個(gè)導(dǎo)電層各含有至少1個(gè)導(dǎo)電環(huán)，導(dǎo)電環(huán)以整齊的方式排列，各層之間的導(dǎo)電環(huán)通過交叉橫橋或者導(dǎo)電孔對(duì)來與其他層的導(dǎo)電環(huán)互聯(lián)，各導(dǎo)電環(huán)均電氣連接以形成線圈。線圈至少含有2個(gè)端電極，至少一個(gè)端電極與外部導(dǎo)電環(huán)相連接，至少一個(gè)端電極和內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)相連接；至少一層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的幾何中心和其相鄰導(dǎo)電層的幾何中心不重合；且至少一層導(dǎo)電層的一個(gè)或者兩個(gè)末端導(dǎo)電環(huán)段被用于連接其相鄰導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的一個(gè)或者二個(gè)末端導(dǎo)電環(huán)段。

為準(zhǔn)確理解本發(fā)明，如圖5,6所示，通過對(duì)導(dǎo)電環(huán)的寄生耦合電容的分析可以闡述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。通過圖9介紹的電流理論，也可闡述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

如圖9所示，有2個(gè)理想導(dǎo)線被面對(duì)面放置(為了表述清楚，將導(dǎo)線以平板形式示出)，所述導(dǎo)線被介質(zhì)材料相互隔離，所述介質(zhì)厚度為s，介電層常數(shù)為ε，且每根線的長度為L/2，寬度為W。理想情形下，導(dǎo)線的電阻分布均衡，沿著導(dǎo)線的壓差也是均勻變化的。兩根導(dǎo)線的左端的壓差為1V，兩根導(dǎo)線右端的壓差為0V，則在沿著x軸任意位置點(diǎn)x之間差分電壓與位置x的函數(shù)可表示為：

進(jìn)而長度為dx的兩段的電容為：

進(jìn)而該導(dǎo)線所儲(chǔ)能的電能可以表示為：

或者為：

那么，所述等效電容可以表示為：

其中，C₀為當(dāng)導(dǎo)電線右端開路時(shí)兩導(dǎo)電線的及電容的電容值：

基于上述所述，假設(shè)如圖3和圖5所示出的電感線圈，假設(shè)內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)和外部導(dǎo)電環(huán)有相同的長度。當(dāng)給電感線圈加上1V的電壓時(shí)，上層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)和中間導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)之間的差分電壓為是固定的，值為0.235V。相類似地，上層導(dǎo)電層中的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)和中間導(dǎo)電層中的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)之間的差分電壓值也是固定的，值為0.235V。

所述電感器線圈中存儲(chǔ)的，且涉及兩相鄰層的電能可以被近似表述為(通過形成嵌套狀結(jié)構(gòu)的環(huán)中所存儲(chǔ)的電能沒有考慮，因?yàn)榉蛛x距離可能變化)：

其中，N為整齊排列的導(dǎo)電環(huán)數(shù)量，如本發(fā)明圖3所示的線圈具有4個(gè)導(dǎo)電環(huán)。W是導(dǎo)電環(huán)的寬度，L為散開的線圈的長度，s為上層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)與中間導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)的間距，也就是上層導(dǎo)電層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)與下層的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)的距離。由此，等效電容近似為：

假設(shè)該線圈為背景技術(shù)的圖4和圖6中所示。當(dāng)給線圈加上1V的電壓時(shí)，上層導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)和中間導(dǎo)電層的外部導(dǎo)電環(huán)的差分電壓為0.8V～0.533V，上層導(dǎo)電層中的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)和中間導(dǎo)電層中的內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)之間的差分電壓值也是固定的，值為0.266V。

該線圈所存儲(chǔ)的電能可以表示為：

那么所述等效電容可以表示為：

和現(xiàn)有技術(shù)如圖6所示的線圈相比，本發(fā)明所述線圈的耦合電容明顯降低，自諧振頻率f_SR明顯提高，有效改善了線圈的性能，表示如下所示：

其中，L_s是電感器線圈的電感值，而C_p為包括了面對(duì)面的導(dǎo)電環(huán)以及位于同一層的相鄰導(dǎo)電環(huán)的總電容。因此Q值顯著提高。

顯而易見，等效電容會(huì)隨著導(dǎo)電環(huán)的增加而增加，在本發(fā)明的實(shí)施例中，線圈的導(dǎo)電環(huán)段與線圈匝數(shù)的關(guān)系可以表述為：

兩個(gè)相鄰導(dǎo)電層中相鄰線圈之間的差分電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系可以表述為：

我們可以發(fā)現(xiàn)相鄰線圈匝數(shù)的差分電壓會(huì)隨著線圈的匝數(shù)的提高而降低，電感線圈儲(chǔ)存的電能可以表述為：

最終，耦合電容可以進(jìn)一步降低：

如現(xiàn)有技術(shù)圖6所示的線圈，導(dǎo)電環(huán)段的個(gè)數(shù)可以表述為：

因此電感線圈存儲(chǔ)的電能可以表述為：

等效電容可以表述為：

在本發(fā)明的實(shí)施例圖3和圖5所示的線圈，上層導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)和中間導(dǎo)電層的導(dǎo)電環(huán)的寄生耦合電容比現(xiàn)有技術(shù)圖4和圖6所示的線圈進(jìn)一步降低。隨著線圈匝數(shù)的提高，寄生耦合電容增大，并逐漸逼近一個(gè)固定值。

因此，本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，有更大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

綜上所述，上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的認(rèn)識(shí)皆可在不違背本發(fā)明的精神和范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變，因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)這在未脫離本發(fā)明所揭示的精神和技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。