[发明专利]对称电感器

说明书

技术领域

本发明涉及对称电感器。

背景技术

使用电感器在包括收发器的集成电路(IC)中实现电压控制振荡器是公知的。这种应用所需的电感典型地是几nH，尽管电感器设计应当可以适合于特定的应用。希望这些应用所使用的电感器所提供的品质因子应当尽可能高。还希望所使用的电感器应当产生较低的净(net)磁场，以使与IC中的相邻组件(包括其他电感器)的磁耦合最小化。在WO1998005048、WO2004012213、WO2005096328和WO2006105184中公开了希望产生较低净磁场的电感器的示例。

图1和2示出了8字形的电感器2，目的在于使所产生的净磁场最小化。图1的电感器2是单匝电感器，而图2的电感器2是双匝电感器。每个示例电感器2具有一对端子16、18和导电迹线，导电迹线在端子16、18之间延伸以限定一个或多个电感器匝(inductor turn)8、28。所述一个或多个电感器匝8、28限定了第一回路部分4和第二回路部分6。

在8字形电感器2的中心存在交叠点(folding point)12，在交叠点12处电感器匝的导电迹线与自身交叉，使得第一回路部分4与第二回路部分6交叠。这样，经过第一回路部分4的场的方向与经过第二回路部分6的场的方向相反。这些场趋向于在远场中抵消为零。此外，经过每个回路部分的场的大小小于例如在不具有交叠点12的环形电感器(circular inductor)的情况下所需的大小。这些因素均减小了电感器所产生的净磁场。

对于图2所示的双匝电感器2，还可以提供另外的交叉点(如，交叉点32)，以容纳附加的电感器匝，其中，在所述另外的交叉点处导电迹线与其自身交叉。可以为交叉点32提供绝缘材料14，以在导电迹线与自身交叉的点处将导电迹线电隔离。

由于已知为趋肤效应(skin effect)的现象，造成了电感器性能方面的局限性，其中，趋肤效应出现在承载高频电流的所有导体中。趋肤效应的出现是由于导体表面的电感比磁芯的电感低。在高频操作下，导体的阻抗的电感部分起主导作用，因此，导体中的电流选择电感最小的路径。因此，随着频率的增大，导电区域减小并向着导体表面移动。这进而导致了导体电阻的增大。对于电感器，这种增大的电阻导致了品质因子的降低。例如，对于8字形电感器，估计趋肤效应可以导致品质因子降低25-30％。

图1和2所示的示例电感器实质上是对称的。在WO2003015110中描述了非对称螺旋电感器的示例。

WO2009101565公开了使电感器路径之间的交叉点的数目最小化的电感器布局。WO2009/081342公开了具有平行的两个导路径的8字形电感器的图。

发明内容

在所附的独立权利要求和从属权利要求中列举了本发明的多个方面。来自从属权利要求的特征的组合可以适当地与独立权利要求的特征相组合，而不仅仅如权利要求中阐述的那样。

根据本发明的一方面，提供了如权利要求所述的对称电感器。

与已知的电感器设计相比，根据本发明的电感器的匝被分为多个分离的导电路径。此外，通过在电感器中提供一系列的交叉点，电感器路径的布局可以适于确保给定的电感器匝中的每个分离的导电路径的电感实质上相等。这进而确保了电流在所有导电路径中流动，而不是相对于其他导电路径而言更中意电感较低的路径。

提供在每个电感器匝中具有实质上相等的电感的多个导电路径的作用是，减小上述趋肤效应。这是因为：由于分离的导电路径的组合区域大于本文中参考图1和2描述的类型的电感器的组合区域，使得为一个或多个电感器匝中的高频电流提供了更大的有效地用于电流流动的区域。在与这种更大的用于电流流动的有效区域相关联的高频下，AC电阻的减小不仅(与图1和2所示类型的电感器相比)补偿了在电感器匝中使用较少导电材料的这一事实，还使得电感器的品质因子提高。

在一个实施例中，导电路径可以终止于一个或多个公共端子。这可以便于实现以下结构：在该结构中，分离的导电路径是等同的，具有所需的实质上相等的电感。在一些示例中，所述一个或多个端子可以被布置为允许连接至中心抽头。

在一个实施例中，导电路径在0.1％的容限内具有相等的电感。更具体地，导电路径在0.001％的容限内具有相等的电感。

每个电感器匝中的导电路径可以实质上平行地延伸，以避免电流或场密度的任何局部变化。

电感器可以是8字形电感器。电感器可以包括多个电感器匝。

在一些示例中，电感器可以具有中心抽头。