专利名称：电感元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内藏式电感元件，特别涉及一种可调整电感值的内藏式 电感元件。
背景技术：
内藏式电感元件已被广泛应用在共振器、滤波器及匹配网路等电路中。 在无线通讯、数字计算机、可携式电子产品与信息家电等领域中，高频、宽 频、及小型化三个特点几乎已成为高科技产业与市场的主要需求要件。然而 在设计高频电路模块时，电感元件易受到其他周遭线路或元件的耦合、干扰， 或者遇到工艺、材料变异的影响，使得其电感特性不如预期的精确，进而影 响整体电路的效能。例如，将电感元件配置在振荡器电路中，若其电感量与 预期产生偏差时，振荡器电路的输出频率就会发生偏移。因此，必须重新调 整其电感值，以符合振荡器电路的预期规格。再者，传统内藏式电感元件，例如螺旋(spiral)电感、螺线管(solenoid)电 感等，应用于电路模块时，通常通过改变电感于电路中的布局设计，以因应 电感特性变化。再次制作高频电路模块测试板，如此则增加工艺时间与成本。美国专利US 6,005,467号披露一种立体绕线式电感元件，在绕线线圈中， 设置了额外的短路线，供调整电路中电感值使用。图1是显示传统立体绕线式电感元件的立体结构示意图。在图1中，立 体绕线式电感元件1包括基材20与两侧板10、 12。三栅线圈22、 24、 26 缠绕基材20构成螺线管式线圈。短路线28设置于基材20的一侧，且以焊 接点32、 34、 36与各栅线圈电性接触。立体绕线式电感元件1的调整电感 值方式是利用选取不同切割位置C切断短路线28，改变线圈的栅数调整电 感值。然而，立体绕线式电感元件的电容改变方式并不适合埋入功能性基板。再者，美国专利第US 6,727,571号披露一种调整电感导体宽度的方式去 调整电感量。图2是显示传统的平面式电感的立体示意图。在图2中，平面 式电感包括螺旋线圈52图案设置于基板51上。螺旋线圈52包括各不同节段52a、 52b、 52c、 52d构成回圈。通过改变线圈中各节段的宽度及间距， 可达改变平面式电感元件电感值的目的。然而，平面式电感无法整合至多层 基板中。亦即，当外层基板覆盖导体时，不易进行电感调整的步骤。发明内容有鉴于此，本发明提供一种内藏式电感元件布局，使电感元件的电感值 可轻易的调整，搭配基板钻孔工艺或制作额外的导电栓，达到降低或增加电 感值的效果，精确地达成电路模块所需的电路特性。本发明实施例提供一种电感元件，包括介电基板；第一导线，设置于该 介电基板的第一面上；第二导线，设置于该介电基板的第二面上；以及电学 连接，穿透该介电基板，且连接该第一导线与该第二导线。其中该第一导线 与该第二导线间具有耦合区域，以及该耦合区域具有连接该第 一导线与该第二导线的导电栓，或者该耦合区域具有设置于该第一导线或第二导线内的开 口，以调整该电感元件的电感值。本发明实施例另提供一种电感元件，包括多层层叠基板；第一导线，设 置于该多层层叠基板的第一面上；第二导线，设置于该多层层叠基板的第二 面上；第三导线，设置于该多层层叠基板之内层；以及至少一电学连接，穿 透该多层层叠基板，且连接该第一导线、该第二导线与第三导线使其成为回 路。其中该第一导线与该第二导线间具有耦合区域，以及其中该耦合区域具 有连接该第一导线与该第二导线的导电栓，或者该耦合区域具有设置于该第 一导线、第二导线或第三导线内的开口，以调整该电感元件的电感值。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施 例，并配合附图，作详细说明如下
图1是显示传统立体绕线式电感元件的立体结构示意图； 第2A及2B图是分别显示传统的平面式电感的立体示意图； 图3A是显示根据本发明实施例的内藏电感局部区域的剖面示意图，以 及图3B为内藏电感局部区域的平面图；图4A是显示根据本发明实施例的内藏电感元件的示意图； 图4B为图4A所示的内藏电感元件的平面图；图5A是显示根据本发明实施例的降低内藏电感元件电容值的示意图； 图5B为图5A所示的内藏电感元件的平面图；图6A是显示根据本发明实施例的增加内藏电感元件电容值的示意图； 图6B为图6A所示的内藏电感元件的平面图；图7A与7B图分别显示根据本发明实施例，利用高频电磁场模拟软件， 进行高频散射参数模拟，其中图7A显示原立体的内藏电感线路，图7B为 以三个导孔微调该内藏电感线路的电感值；图8显示模拟的电感值变化与电学连接或导电栓数目之间的关系图；图9A与9B分别显示根据本发明实施例，利用高频电磁场模拟软件， 进行高频散射参数模拟，其中图9A显示仅单边开口设置于内藏电感线路的 第一导线中，图9B为双边开口设置于内藏电感线路的第一与第二导线中；图10显示模拟的电感值变化与单边开口或双边开口数目之间的关系图；图11A-11F分别显示根据本发明实施例的内藏电感线路的第一导线与第 二导线相对关系的示意图；以及图12是显示根据本发明实施例的多层立体绕线内藏电感元件的示意图。附图标记i兌明10、 12 侧板；22、 24、 26 三4册线圈；32、 34、 36 焊4妄点；51~基板；52a、 52b、 52c、 52d 线圏节段 110a 介电基板的第一面； 120 接地面； 130a及130b 开口; 201 第一导线； 203 电学连接； 205~输入端； 220 额外的导电栓； 310 介电基板；320a、 320b、 320c、 320d、 320e 330a、 330b、 330c、 330d、 330e20~基材；28 短路线；C 切割位置；52 螺i走线圈；110 介电基板；11 Ob 介电基板的第二面；130 导体线路；200a、 200b 内藏电感元件;202 第二导线；204 另一电学连接；206~输出端；232、 234、 235 开口;、320f 第一导线； 、330f 第二导线；500 内藏电感元件;501 第一导线；502b 第三导线；505 输入端；520 额外的导电栓;410、 420 多层层叠基板； 502a 第二导线；503、 504、 524、 522 电学连接;506~输出端；532、 534~开口。
具体实施方式
以下以各实施例详细说明并伴随着图式说明的范例，作为本发明的参考 依据。在图式或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在 图式中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，图 式中各元件的部分将以分别描述说明的，值得注意的是，图中未绘示或描述 的元件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式，另外，特定的实施 例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。在设计高频电路模块时，电感元件易受到其他周遭线路或元件的耦合、 干扰，或者遇到工艺、材料变异影响，使得电感值不如预期的精确，进而需 要调整其电感值以符合电路原预期的规格。本发明实施例分别利用制作导线 穿孔增加绕线线圈的电感值，以及制作额外的导电栓或导电孔降低绕线线圈 的电感值。图3A是显示根据本发明实施例的内藏电感局部区域的剖面示意图，以 及图3B为内藏电感局部区域的平面图。请参阅图3A，内藏电感的导线线圈 130设置于介电基板IIO上，接地面120设置于介电基板110的底部。本发 明实施例利用蚀刻、非电镀钻孔或机械雕刻的方式，将表面的导线线圈130 挖洞，例如开口 130a及130b，如图3B所示，以提升电感元件的电感量。图4A是显示根据本发明实施例的内藏电感元件的示意图。图4B为图 4A所示的内藏电感元件的平面图。在图4A中，内藏电感结构可设置于电路 板上的任何位置，其包括介电材料基板IIO,具有第一面110a与第二面110b， 并且在介电材料基板110的内部，除了电感的金属线外，无其它的金属，减 少寄生电容效应。内藏电感线路，包括设置于介电材料基板110的第一面110a 上的第一导线201,以及设置于第二面110b上的第二导线202。电学连接203， 例如导电孔或导电栓，穿透介电基板IIO,且连接第一导线201与第二导线 202，形成一个双埠电感。内藏电感线路还包括输入端205连接另一电学连学连接203、第一导线201与输出端206,构成立 体的内藏电感线^各。介电基板110的材料包括高分子基板、陶瓷基板或半导体基板，且介电 基板IIO可为单一材料构成的单层基板或多种材料构成的复合基板。再者， 介电基板IIO还包括至少一有源元件或无源元件所构成的电路。请参阅图4B，在本实施例的电感元件的基板的第二面上，增加了接地 面120，其主要的目的是与其它元件隔离。加了接地面的结果并不影响此电 感调整的才几制，所以也可以不加此4妻地面。图5A是显示根据本发明实施例的降低内藏电感元件电感值的示意图， 图5B为图5A所示的内藏电感元件的平面图。在内藏电感元件200a中，第 一导线201与第二导线202间具有耦合区域。耦合区域具有额外的导电栓220 连接第一导线201与第二导线202,降低立体的内藏电感线路的路径，以降 低该电感元件的电感值。额外的导电栓220的位置可调整电路中电感特性， 避免阻抗失配的问题产生，可帮助电路模块特性的最佳化。请参阅图5B，在本实施例的电感元件的基板的第二面上，增加了接地 面120,其主要的目的是与其它元件隔离。加了接地面的结果并不影响此电 感调整的机制，所以也可以不加此接地面。图6A是显示根据本发明实施例的增加内藏电感元件电容值的示意图， 图6B为图6A所示的内藏电感元件的平面图。在内藏电感元件200b中，第 一导线201与第二导线202间具有耦合区域。耦合区域具有设置于第一导线 201内的开口 232以增加电感元件的电感值。开口 232可为非电镀钻孔贯穿 介电基板，其另一端亦在第二导线202中形成开口 234,以增加双埠电感的 电感量。或者，仅仅在第一导线201中形成单边开口 235。单边开口 235的 位置不限定位于第一导线201与第二导线202间的耦合区域内。请参阅图6B,在本实施例的电感元件的基板的第二面上，增加了接地 面120，其主要的目的是与其它元件隔离。加了接地面的结果并不影响此电 感调整的机制，所以也可以不加此接地面。图7A与7B图分别显示根据本发明实施例，利用高频电磁场模拟软件， 进行高频散射参数模拟，其中图7A显示原立体的内藏电感线路，图7B为 以三个导孔微调该内藏电感线路的电感值。经设定模拟参数后，其电感值变 化与电学连接或导电栓数目之间的关系，如图8所示。由导孔或导电栓微调后的电感器模拟结果得知，在无外加额外导孔时，双埠电感的电感量约为2.85nH。另一方面，当外加了三个导孔时，双埠电感的电感量约为2.54nH, 电感量下降了约11%。此外，电感量随着导孔数目增加而逐渐下降，非常适 合高精准度电感的微调。图9A与9B分别显示根据本发明实施例，利用高频电磁场模拟软件， 进行高频散射参数模拟，其中图9A显示仅单边开口设置于内藏电感线路的 第一导线中，图9B为双边开口设置于内藏电感线路的第一与第二导线中。 经设定模拟参数后，其电感值变化与单边开口或双边开口数目之间的关系， 如图10所示。由模拟结果得知，在无外加非电镀钻孔或开口时，双埠电感 的电感量约为2.85nH。另一方面，当外加了四个双边开口或非电镀钻孔时， 双埠电感的电感量约为3.04nH，电感量显著提升了约7%。再者，由图10 得知，双边开口较单边开口的电感量增加更大。此外，电感量随着非电镀钻 孔数目增加而逐渐上升，非常适合高精准度电感的微调。图11A-11F分别显示根据本发明实施例的内藏电感线路的第一导线与第 二导线相对关系的示意图。在图11A-11C中，第一导线与第二导线的形状相 同或在耦合区域中共形。例如，在介电基板310第一面上的第一导线320a 与其第二面上的第二导线330a为重叠的直线，如图IIA所示。或者，在介 电基板310第一面上的第一导线320b与其第二面上的第二导线330b为重叠 蛇行蜿蜒曲线，如图IIB所示。又或者，在介电基斧反310第一面上的第一导 线320c与其第二面上的第二导线330c为重叠螺旋线，例如圆形螺旋线、矩 形螺旋线或多边形螺旋线，如图11C所示。在图11D-11F中，第一导线与第二导线的形状不同，且二者间具有至少 一重叠点。例如，在介电基板310第一面上的第一导线320d与其第二面上 的第二导线330d各为相互交越的直线，如图IID所示。或者，在介电基板 310第一面上的第一导线320e为直线，以及其第二面上的第二导线330e为 蛇行蜿蜒曲线，如图IIE所示。又或者，在介电基板310第一面上的第一导 线320f为直线，以及其第二面上的第二导线330f为螺旋线，例如圓形螺旋 线、矩形螺旋线或多边形螺旋线，如图11F所示。应注意的是，本发明实施例中的电学连接或开口的形状包括圆形、矩形、 三角形或多边形。且电学连接内填充的材料包括导电材料或导磁材料。再者，本发明实施例的电感元件中的基板，并不限定于单层基板，多层的复合基板亦可应用于本实施例中。图12是显示才艮据本发明实施例的多层 立体绕线内藏电感元件的示意图。请参阅图12，多层立体绕线内藏电感元件 500包括多层层叠基板410、 420。第一导线501设置于该多层层叠基板的第 一面上。第二导线502a设置于多层层叠基板的第二面上。第三导线502b设 置于多层层叠基板的内层。至少一电学连接503、 504、 524、 522,穿透该多 层层叠基板，且连接第一导线501、第二导线502a与第三导线502b使其成 为回路。内藏电感线路还包括输入端505与输出端506，分别连接第一导线 与第二导线，其中第一导线与第二导线间具有耦合区域。该耦合区域具有导 电栓520连接第一导线501与第三导线502b以降低电感元件的电感值，或 者耦合区域具有单边开口 532或双边开口 532、 534设置于第一导线与第二 导线内以增加电感元件的电感值。本发明虽以优选实施例^披露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任 何所属技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的 更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种电感元件，包括介电基板；第一导线，设置于该介电基板的第一面上；第二导线，设置于该介电基板的第二面上；以及电学连接，穿透该介电基板，且连接该第一导线与该第二导线；其中该第一导线与该第二导线间具有耦合区域；以及其中该耦合区域具有连接该第一导线与该第二导线的导电栓，或者该耦合区域具有设置于该第一导线或该第二导线内的开口，以调整该电感元件的电感值。
2. 如权利要求1所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线的形状相同。
3. 如权利要求2所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线为重叠 直线。
4. 如权利要求2所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线为重叠 蛇4亍蜿i延曲线。
5. 如权利要求2所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线为重叠螺旋线。
6. 如权利要求5所述的电感元件，其中该重叠螺旋线为矩形螺旋线、圓 形螺旋线或多边形螺旋线。
7. 如权利要求1所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线的形状 不同，且二者间具有至少一重叠点。
8. 如权利要求7所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线各为相 互交越的直线。
9. 如权利要求7所述的电感元件，其中该第一导线为直线，以及该第二 导线为蛇行蜿蜒曲线。
10. 如权利要求7所述的电感元件，其中该第一导线为直线，以及该第二 导线为螺旋线。
11. 如权利要求IO所述的电感元件，其中该螺旋线为矩形螺旋线、圆形 螺旋线或多边形螺旋线。
12. 如权利要求1所述的电感元件，其中该基板的材料包括高分子基板、 陶瓷基板或半导体基板，且该基板为单一材料构成的单层基板或多种材料构 成的复合基板。
13. 如权利要求1所述的电感元件，其中该基板包括至少一有源元件或无 源元件所构成的电路。
14. 如权利要求1所述的电感元件，其中该导电栓的形状包括圓形、矩形、 三角形或多边形。
15. 如权利要求1所述的电感元件，其中该导电栓的材料包括导电材料或 导磁材料。
16. —种电感元件，包括 多层层叠基板；第一导线，设置于该多层层叠基板的第一面上；第二导线，设置于该多层层叠基板的第二面上；第三导线，设置于该多层层叠基板的内层；以及至少一电学连接，穿透该多层层叠基板，且连接该第一导线、该第二导 线与第三导线使其成为回路；其中该第一导线与该第二导线间具有耦合区域；以及其中该耦合区域具有连接该第一导线与该第二导线的导电栓，或者该耦 合区域具有设置于该第一导线、第二导线或第三导线内的开口，以调整该电 感元件的电感值。
17. 如权利要求16所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线的形 状相同。
18. 如权利要求17所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线为重叠直线。
19. 如权利要求17所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线为重 叠蛇行蜿蜒曲线。
20. 如权利要求17所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线为重叠螺旋线。
21. 如权利要求16所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线的形 状不同，且二者间具有至少一重叠点。
22. 如权利要求21所述的电感元件，其中该第一导线与该第二导线各为相互交越的直线。
23. 如权利要求21所述的电感元件，其中该第一导线为直线，以及该第二导线为蛇行蜿蜒曲线。
24. 如权利要求21所述的电感元件，其中该第一导线为直线，以及该第 二导线为螺旋线。
25. 如权利要求16所述的电感元件，其中该多层层叠基板包括高分子基 板、陶资基板或半导体基板构成的复合基板。
26. 如权利要求16所述的电感元件，其中该基板包括至少一有源元件或 无源元件所构成的电路。
27. 如权利要求16所述的电感元件，其中该导电栓的形状包括圓形、矩 形、三角形或多边形。
28. 如权利要求16所述的电感元件，其中该导电栓的材料包括导电材料 或导磁材料。
全文摘要
本发明公开了一种可调整式的内藏电感元件，包括介电基板；第一导线，设置于该介电基板的第一面上；第二导线，设置于该介电基板的第二面上；以及电学连接，穿透该介电基板，且连接该第一导线与该第二导线。其中该第一导线与该第二导线间具有耦合区域，以及该耦合区域具有连接该第一导线与该第二导线的导电栓，或者该耦合区域具有设置于该第一导线或第二导线内的开口，以调整该电感元件的电感值。
文档编号H01F27/28GK101325115SQ20071011181
公开日2008年12月17日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者迅 余, 徐钦山, 晋国强, 蔡承桦, 魏昌琳 申请人:财团法人工业技术研究院