[发明专利]一种基于微型变压器的堆叠式数字隔离器

说明书

本发明公开了一种基于微型变压器的堆叠式数字隔离器，其包括：上下堆叠在基板上的微型变压器和集成电路；其中，所述微型变压器包括第一金属线圈、第二金属线圈和位于第一金属线圈和第二金属线圈之间的隔离层；所述底层集成电路包括集成化的初级驱动电路和次级接收电路。本发明将微型变压器被放置在整个集成电路的顶层。为保证良好的EMC特性，微型变压器与集成化的电路之间有绝缘层和电磁屏蔽层。本发明将微型变压器集成在单芯片之上，不需要单独的多芯片互连，从而大大减小芯片面积，降低成本。

技术领域

本发明涉及一种数字隔离器，尤其涉及应用了无芯微型变压器的数字隔离电路的单片集成化。

背景技术

数字隔离器主要用于数字信号的传输，数字隔离技术常用于工业网络环境的现场总线、军用电子系统、航空航天电子设备以及医疗设备中，尤其是一些应用环境比较恶劣的场合。使用隔离器的一个首要原因是为了消除噪声；另一个重要原因是保护器件(或人)免受高电压的危害。变压器通常用于电流隔离以及隔离电路中的能量或信号传输。在高频背景下，微型变压器广泛应用于直流开关电源(DC/DC转换器)以及各类隔离电路当中。使用了光电耦合的光耦合隔离器一直是隔离电路的首选，但是光耦合器反应慢，功耗大，易老化。因磁隔离反应快，功耗小，隔离能力强的优点，所以采用了微型变压器的数字隔离器将逐步代替传统的光耦合隔离器。美国专利US7545059提出了多种在同一封装下实现的数字隔离器，但它没有真正意义上的实现单片集成数字隔离器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于微型变压器的堆叠式数字隔离器，以此来实现数字隔离器的高度单片集成化，从而提供高性能的隔离式信号和功率传输。

本发明提出的一种基于微型变压器的堆叠式数字隔离器，其包括：上下堆叠在基板上的微型变压器和集成电路；

其中，所述微型变压器包括第一金属线圈、第二金属线圈和位于第一金属线圈和第二金属线圈之间的隔离层；所述底层集成电路包括集成化的初级驱动电路和次级接收电路。

本发明将微型变压器堆叠式地放置在芯片顶层，不需要单独的芯片面积来实现微型变压器，从而降低成本。单片集成了微型变压器与其他电路部分，减少了芯片间的金属键合，提高了工作频率，从而提高了集成电路的整体性能。

本发明所具有的优点：

芯片面积小。常规方法，要么把变压器单独放置在一块芯片，要么把变压器和部分电路水平摆放放置在一块芯片。相比以上方法，本发明采用纵向高度集成方案，从而大大减小芯片面积。

工艺过程互不影响。底层的集成电路部分可采用任何工艺来制造，顶层微型变压器可采用完全独立于底层电路的制造工艺来制造。

工作频率高。本发明的数字隔离器可工作在100MHz一2GHz。

附图说明

图1是本发明第一实施例中数字隔离器的结构示意图；

图2本发明另一实施例中数字隔离器的结构示意图；

图3是本发明另一实施例中数字隔离器的结构示意图；

图4是本发明另一实施例中数字隔离器的结构示意图；

图5是本发明第一实施例中数字隔离器的电路连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出了一种基于微型变压器的堆叠式数字隔离器，其包括：