[发明专利]用于无芯变压器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体电路和方法，更具体地涉及用于无芯变压器的系统和方法。

背景技术

在许多电子系统中，电流隔离用于将系统的不同部分彼此隔离。例如，隔离可用在耦接到数据通信线的设备中，例如在有线的局域网中发现的那些隔离，以便防止由于定位遥远的收发器之间的电势差而产生的共模电流。电流隔离还可用在用于治疗或监控病人的医疗设备中以便安全分离低电流电路和高压电源以防止电击。另外，开关模式电源经常使用电流隔离以分离控制电路和高功率输出。而且，由于安全原因，从一个电子系统或子系统到另一电子系统或子系统的连接经常使用电流隔离来分离系统。

通常，在两个电路之间无直接电接触的情况下，分立变压器和光耦合器用于从一个电路向另一电路传输信号。然而，分立变压器和光耦合器可能相对大、沉重且昂贵。在光耦合器的情况下，可能存在关于光学部件老化的问题。

在无直接电接触的情况下从一个电路向另一电路传输信号的另一方式是使用无芯变压器。当分立变压器包括引导磁通量的芯时，无芯变压器的线圈可彼此邻近地设置以获得充足的磁耦合。在多种情况下，变压器的线圈可由薄电介质分离。然而，当线圈彼此邻近地设置时，在高电压出现时可能存在介电材料击穿的风险，例如在静电放电事件过程中遇到的那些。还可能存在与使线圈彼此邻近地设置相关联的安全风险。

发明内容

根据实施例，一种变压器包括第一线圈，设置在第一介电层的第一侧的第一导电层中；以及第二线圈，设置在第一介电层的第二侧的第二导电层中。每个线圈具有设置在其各自线圈内部的第一端，以及设置在其各自线圈的外部周界处的第二端。设置在第二导电层中的第一交叉直接连接到第一线圈的第一端并延伸经过第一线圈的外部周界。另外，设置在第一导电层中的第二交叉直接连接到第二线圈的第一端并延伸经过第二线圈的外部周界。

本发明的一个或多个实施例的细节在附图和下面的描述中被阐述。本发明的其他特征、目的和优势将由所述描述和附图以及由权利要求而变得明显。

附图说明

为了更彻底地理解本发明及其优势，现在对结合附图进行的以下描述进行参考，在所述附图中：

图1示出根据现有技术的变压器；

图2示出实施例变压器；

图3示出实施例变压器的截面图；

图4示出根据另一实施例的变压器；

图5a-d示出实施例晶片级封装；

图6a-b示出实施例隔离收发器；以及

图7示出形成实施例变压器的方法的流程图。

除非另外指示，不同图中的相应的数字和符号通常指代相应的部分。绘制各图来清楚示出优选实施例的相关方面并且各图没有必要按比例绘制。为了更清楚地示出特定实施例，表示相同结构、材料或工艺步骤的变型的字母可跟随在图号之后。

具体实施方式

下面详细讨论目前优选实施例的形成和使用。然而，应当认识到，本发明提供了许多能够在多种特定背景下具体实施的可应用的发明构思。所讨论的特定实施例仅仅说明形成和使用本发明的特定方式，并且不限制本发明的范围。

将相对于特定背景下、即无芯变压器的实施例来描述本发明。本发明的实施例不局限于无芯变压器，并且还可应用于使用电感元件的其他类型电路中。

无芯变压器可用在需要电流隔离来隔离变压器的一侧与另一侧的应用中。构造无芯变压器的一种方式是将平面线圈放置得彼此邻近。例如这可以在集成电路上或衬底上来完成，其中绝缘介电层散布在多个导电层之间。然而，在多种应用中，需要高电压隔离，在该情况下设计变压器使得变压器的初级和次级线圈之间的介电隔离在高电压条件下不击穿。在一些青况下，其中容纳有变压器的系统可以不被设置为不断地在高电压条件下工作；然而，在例如静电放电的情况下，无芯变压器可被规定为耐高压，例如高至4.5kV。

无芯变压器被设置为耐高压的一种方式是通过使用多个金属层，以及通过使用介电层，其能够承受高压条件。然而多金属层的使用在高容量、低成本的应用中可能是昂贵的。