[发明专利]芯片式平衡-不平衡变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯片式平衡-不平衡变压器(On-chip transformer balun)，并且特别地，涉及可承受大于传统变压器的电流的平衡-不平衡变压器。

背景技术

以现有的芯片式平衡-不平衡变压器而言，其绕线方式有在不同层的，但会有明显的寄生效应问题，且若在高匝数比下，其耦合系数则会降低。亦有其绕线在同一层成形的，以提高耦合系数，但受限于布线区域有限，绕线匝数比无法提高。此外，因受限于半导体工艺的特性，其最上层的电路可承受高于其他层电路可承受的电流密度，因此若绕线有中断处而需以金属电桥连接时，整个电路能承载的电流将受限于其他层可承受的电流密度，而更无法达到高低阻抗转换的需求。尤其是在功率转换的领域，未能拉大阻抗转换比即代表需要更多的转换级数，也就是需要更多的布线空间及更大的能量转换损失。

因此，提供可承受大于传统变压器的电流的平衡-不平衡变压器是有其需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芯片式平衡-不平衡变压器。该平衡-不平衡变压器可承受大于传统变压器的电流。

根据本发明的一较佳具体实施例，该芯片式平衡-不平衡变压器成形于7层连续隔离层(Isolating layer)中，其中该隔离层由上至下起算成形于半导体基材上或之上。该芯片式平衡-不平衡变压器包含主绕线(Primary winding)以及次绕线(Secondary winding)。该主绕线包含多个第一线段以及第一金属电桥(Metal bridge)。该第一线段包含3个第一半圈线圈(Semi-turn coil)以及3个第二半圈线圈。该第一半圈线圈以及该第二半圈线圈位于主要金属层，根据该较佳具体实施例，即成形于该隔离层中的第1层隔离层上。该第一导电段分别位于该主要金属层以外的不同金属层上，根据该较佳具体实施例，即成形于该隔离层中从第2层隔离层至第5层隔离层上。并且，该第一金属电桥包含多个第一导电段(Conducting section)以及多个第一贯孔(Via)。该第一贯孔将该第一导电段以及该第一线段耦接在一起。根据该较佳具体实施例，即每一个第一导电段通过该成形于该第1层隔离层至第4层隔离层的第一贯孔连接该第一半圈线圈中的一个第一半圈线圈与该第二半圈线圈中的一个第二半圈线圈。此外，该主绕线进一步包含多个金属结。该金属结成形于该第1层隔离层上。每一个金属结连接该第一半圈线圈中的一个第一半圈线圈与该第二半圈线圈中的一个第二半圈线圈。

该次绕线包含多个第二线段以及第二金属电桥。该第二线段包含2个第三半圈线圈以及2个第四半圈线圈。该第三半圈线圈以及该第四半圈线圈位于该主要金属层，根据该较佳具体实施例，即成形于该隔离层中的第1层隔离层上。该第三半圈线圈与该第一半圈线圈交错。该第四半圈线圈与该第二半圈线圈交错。该至少一第二导电段分别位于该主要金属层以外的不同金属层上，根据该较佳具体实施例，即成形于该隔离层中的第6层隔离层上。并且，该第二金属电桥包含至少一第二导电段以及多个第二贯孔。该第二贯孔将该至少一第二导电段以及该第二线段耦接在一起。根据该较佳具体实施例，即每一个第二导电段通过该成形于该第1层隔离层至第5层隔离层的第二贯孔连接该第三半圈线圈中的一个第三半圈线圈与该第四半圈线圈中的一个第四半圈线圈，或连接该第三半圈线圈中的一个第三半圈线圈与该第三半圈线圈的另一个第三半圈线圈，或连接该第四半圈线圈中的一个第四半圈线圈与该第四半圈线圈的另一个第四半圈线圈。

由此，电流可同时流经该第一金属电桥以提升容许的电流，使得在相同的阻抗转换比下，该主绕线可承受较传统芯片式平衡-不平衡变压器所能承受更大的电流。并且，该次绕线是以多个线圈并联组成，可使主绕线与次绕线的匝数比提高，以使得高低阻抗的转换在同一级转换中得以实现。

因此，根据本发明的芯片式平衡-不平衡变压器可承受大于传统变压器的电流，并且可节省布局空间及减少能量转换的损失。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1是根据本发明的一较佳具体实施例的芯片式平衡-不平衡变压器的正视图。

图2是绘示图1中的第一局部侧视图。

图3是绘示图1中的第二局部侧视图。

图4是绘示图1中的第三局部侧视图。

图5是绘示根据本发明的串并联电路图。

附图标记说明

1：芯片式平衡-不平衡变压器     10：隔离层

11：半导体基材                 12：主绕线