拼接式平面螺旋电感的生成方法
【专利摘要】本发明涉及拼接式平面螺旋电感的生成方法，包括采用一条切割直线分割一组相似多边形，该组相似多边形的中心点重合且两相邻多边形间距P相等；对该组相似多边形由内而外进行编号，取切割直线一侧的奇数号多边形上的线段，取切割直线另一侧的偶数号多边形上的线段；沿切割直线方向，将切割直线一侧的奇数号多边形线段与其另一侧的偶数号多边形线段进行平移拼接，平移距离为d，生成线圈间距为2P的平面螺旋线；以该平面螺旋线作为中心线，对各线段分别向两侧垂直平移W/2距离，平移后的线段相交生成线宽为W、线圈间距为S的平面螺旋电感。本发明参数设置简单、结构明了，生成方法快捷有效，能够生成等间距线圈的平面螺旋电感。
【专利说明】拼接式平面螺旋电感的生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电 路器件制造【技术领域】，尤其是一种拼接式平面螺旋电感的生成方法。
【背景技术】
[0002]电感是集成电路中的基本元件之一，由于集成度要求及工艺限制，集成电路中的电感通常设计为平面螺旋结构。平面螺旋电感通过后道工艺与集成电路制作在同一块衬底上形成IC芯片，如硅CMOS芯片、砷化镓MMIC芯片，也可以在低损耗衬底上制作成嵌入式器件，形成功能化衬底，进一步进行系统封装，如集成无源器件技术(IPD)技术。平面螺旋电感有两个端口，采用垂直过渡、绝缘层隔离技术，可将两个端口分别引出与外部电路相连。
[0003]集成电路光刻掩模板加工过程中，出于成本及精度考虑，常采用多边形结构替代圆结构，为迎合此种现象，电路版图设计中，平面螺旋电感版图也设计成多边形结构。由于螺旋电感电磁分布较为复杂，耦合因素相对较多，在实际电路设计过程中通常需要借助电磁仿真手段对版图设计进行优化。版图优化是一个参数修正的过程，因此如何设计出参数简单、结构明了、易于修改的平面螺旋电感，显得尤为重要。在现有版图设计中，电感模型一般是四边形和八边形，且基于正多边形结构，品种相对单一，无法完全满足设计需要；此外，在三维电磁仿真中，往往没有电感模型，需要自行设计平面螺旋电感。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种参数设置简单、结构明了、能够快捷有效地生成等间距线圈的拼接式平面螺旋电感的生成方法，该方法包括下列顺序的步骤:
(1)采用一条切割直线分割一组相似多边形，该组相似多边形的中心点重合且两相邻多边形间距P相等；
(2)对该组相似多边形由内而外进行编号:ρ1、ρ2、ρ3...ρη,取切割直线一侧的奇数号多边形上的线段:pl、p3…，取切割直线另一侧的偶数号多边形上的线段:ρ2、ρ4…；
(3)沿切割直线方向，将切割直线一侧的奇数号多边形线段与其另一侧的偶数号多边形线段进行平移拼接，平移距离为d，生成线圈间距为2P的平面螺旋线；
(4)以该平面螺旋线作为中心线，对各线段分别向两侧垂直平移W/2距离，平移后的线段相交生成线宽为W、线圈间距为S的平面螺旋电感。
[0005]所述切割直线与该组相似多边形中的两组边相交且与其他组边不相交。
[0006]设定所述平面螺旋电感的线宽为W，线圈间距为S，则有W+S=2P。
[0007]电感生成后，通过修改电感的初始导线长度、末端导线长度，调整电感的输入、输出端口的位置。
[0008]所述两组边在切割直线上切割所得的线段长度d均相等。
[0009]由上述技术方案可知，本发明只需一组相似多边形和一条切割直线就可以完成平面螺旋电感的生成，参数设置简单、结构明了，生成方法快捷有效，能够生成等间距线圈的平面螺旋电感，且可以生成长宽比例较大的扁状平面螺旋电感，适合特殊尺寸要求的平面螺旋电感设计，具有重要应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是采用切割直线对本发明实施例一中的正六边形组进行分割的分割示意图。
[0011]图2是对图1中切割直线两边的线段取奇、偶的示意图。
[0012]图3是对图2进行平移拼接生成六边形平面螺旋线的示意图。
[0013]图4是以图3所示平面螺旋结构作为中心线生成的六边形平面螺旋电感的示意图。
[0014]图5是采用切割直线对本发明实施例二中的正五边形组进行分割的分割示意图。
[0015]图6是对图5中切 割直线两边的线段取奇、偶的示意图。
[0016]图7是对图6进行平移拼接生成五边形平面螺旋线的示意图。
[0017]图8是本发明实施例三中的初始八边形的示意图。
[0018]图9是采用切割直线对本发明实施例三中的相似八边形组进行分割的分割示意图。
[0019]图10是对图9中切割直线两边的线段取奇、偶的示意图。
[0020]图11是对图10进行平移拼接后，生成八边形平面螺旋电感的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]拼接式平面螺旋电感的生成方法，在生成时，首先，采用一条切割直线分割一组相似多边形，该组相似多边形的中心点重合且两相邻多边形间距P相等；其次，对该组相似多边形由内而外进行编号:pl、ρ2> ρ3...ρη,取切割直线一侧的奇数号多边形上的线段:pl、ρ3...，取切割直线另一侧的偶数号多边形上的线段:p2、pt..;再次，沿切割直线方向，将切割直线一侧的奇数号多边形线段与其另一侧的偶数号多边形线段进行平移拼接，平移距离为d，生成线圈间距为2P的平面螺旋线；最后，以该平面螺旋线作为中心线，对各线段分别向两侧垂直平移W/2距离，平移后的线段相交生成线宽为W、线圈间距为S的平面螺旋电感。所述切割直线与该组相似多边形中的两组边相交且与其他组边不相交。电感生成后，通过修改电感的初始导线长度、末端导线长度，调整电感的输入、输出端口的位置。所述两组边在切割直线上切割所得的线段长度d均相等。设定所述平面螺旋电感的线宽为W，线圈间距为S，则有W+S=2P。
[0022]实施例一
如图1所示，生成一组同心正六边形，中心点为0，正六边形各边对应平行，且相邻正六边形对应边间距为固定值P。正六边形从内向外依次编号为pl、p2、".ρ8。Pl的顶点分别为A1、B1、C1、D1、E1、F1 ；p2的顶点分别为A2、B2、C2、D2、E2、F2 ;以此类推，p8的顶点分别为 A8、B8、C8、D8、E8、F8。
[0023]直线MT交边[E1，F1]于点1，[E1，F1]是指两端端点为EUFl的线段，以此类推，交边[E2，F2]于点2，…，交边[E8，F8]于点8 ;直线MM’交边[BI，Cl]于点I’，交边[B2，C2]于点2’，…，交边[B8，C8]于点8’。由于正六边形结构特性，边[E1，F1]与边[BI,Cl]平行，边[E2，F2]与边[B2，C2]平行，以此类推，[E8，F8]与边[B8，C8]平行。图1中容易得知，直线MT在多边形组上被切割得到的线段长度相等:线段[1，2]、线段[2，3]、线段[3，4]、线段[4，5]、线段[5，6]、线段[6，7]、线段[7，8]长度均为d ;线段[1’，2’ ]、线段[2’，3，]、线段[3，，4，]、线段[4，，5，]、线段[5，，6，]、线段[6，，7，]、线段[7，，8，]长度均为CL
[0024]如图1所示，正六边形被直线MT切割成左右两部分，取奇数编号多边形(p1、p3、p5、p7)在直线丽’左边的部分，取偶数编号多边形(p2、p4、p6、p8)在直线丽’右边的部分，得到图2。 [0025]如图2所示，直线丽’右边部分多边形残余结构对应边平行且间距为2P ;直线丽’左边部分多边形残余结构对应边平行且间距为2P。沿直线MT，将直线MT右边部分多边形残余结构平移距离d。点8与点7重合，点6与电5重合，点4与点3重合，点2与点I重合。由于线段[F7，7]与线段[8，E8]平行，线段[F7，7]与线段[8，E8]拼接成线段[F7，E8]。同理，线段[F5，5]与线段[6，E6]拼接成线段[F5，E6]，线段[F3，3与线段[4，E4]拼接成线段[F3, E4]，线段[Fl，l]与线段[2，E2]拼接成线段[Fl, E2];同理，线段[B3，3，]与线段[2’，C2]拼接成线段[B3，C2]，线段[B5，5’ ]与线段[4’，C4]拼接成线段[B5，C4]，线段[B7，7，]与线段[6，，C6]拼接成线段[B7, C6]。
[0026]拼接结果如图3所示，通过拼接方式，生成平面螺旋线结构。又因为左、右两边各自边对应间距均为2P，最终形成拼接式等间距分布六边形平面螺旋线结构。
[0027]以图3所示平面螺旋线结构作为中心线，对各条线段向两侧垂直平移W/2距离并分别交汇，生成线宽为W的平面螺旋电感。线圈之间距离为S，且显然W+S=2P，如附图4所
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[0028]实施例二
如图5所示，生成一组同心正五边形，中心点为0，正五边形各边对应平行，且相邻正五边形对应边间距为固定值P。正五边形从内向外依次编号为pl、p2、".ρ8。pi的顶点分别为Al、B1、Cl、D1、E1 ；ρ2的顶点分别为Α2、Β2、C2、D2、Ε2 ;以此类推，ρ8的顶点分别为AS、B8、C8、D8、E8。
[0029]所述这组同心正五边形关于对称轴NN’对称。由于正五边形结构，任意两条边都不相互平行，因此无法像实施例一中那样作一条直线交于两组平行边。本实施例中，可以作直线丽’垂直于对称轴NN’。
[0030]直线MT交边[D1，E1]于点1，交边[D2，E2]于点2，…，交边[D8，E8]于点8 ;直线MT交边[Al，BI]于点I’，交边[A2，B2]于点2’，…，交边[A8，B8]于点8’。
[0031]由于正五边形组关于直线NN’对称，且直线MM’垂直于直线NN’，由图4容易得知，直线MT在正五边形组上被切割得到的线段长度相等:线段[1，2]、线段[2，3]、线段[3，4]、线段[4，5]、线段[5，6]、线段[6，7]、线段[7，8]长度均为d ;线段[1’，2’]、线段[2’，3’]、线段[3，，4，]、线段[4，，5，]、线段[5，，6，]、线段[6，，7，]、线段[7，，8，]长度均为d。
[0032]参考实施例一，取奇数编号多边形(pl、p3、p5、p7)在直线MT左边的部分，取偶数编号多边形(P2、p4、p6、p8)在直线丽’右边的部分，得到图5。
[0033]参考实施例一，对图6进行拼接操作，最终形成拼接式线圈等间距分布五边形平面螺旋线结构，如图7所示。参考实施例一，以图7所示五边形平面螺旋线结构作为中心线，可生成五边形平面螺旋电感结构。[0034]实施例三
如图8所示，首先生成八边形Pl，顶点分别为A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1。八边形pi的内角均为135° ,八边形pi关于直线NN’对称，且关于直线丽’对称。其余尺寸见图8，单位为μ m。
[0035]如图9所示，对pi各边进行等间距平移并延长交汇，形成相似多边形组，等间距值Ρ=3 μ m0直线丽’垂直交边[G1，F1]于点I，垂直交边[G2，F2]于点2，…，垂直交边[G7，E7]于点7;直线丽’垂直交边[B1，C1]于点1’，垂直交边[B2，C2]于点2’，…，垂直交边[B7，C7]于点7’。容易得，直线M M’在多边形组上被切割得到的线段长度(1=Ρ=3μπι。
[0036]参考实施例一，取奇数编号多边形(pl、p3、p5、p7)在直线MT左边的部分，取偶数编号多边形(Ρ2、ρ4、ρ6)在直线丽’右边的部分，得到图10。
[0037]参考实施例一，对图10进行拼接操作，形成线圈间距为2Ρ=6μπι八边形平面螺旋线，以该平面螺旋线作为中心线结构，生成线宽W=2 μ m的平面螺旋电感，相邻线圈之间间距 S=4 μ m。
[0038]如图11所示生成的平面螺旋电感横向尺寸为75 μ m、纵向尺寸为58 μ m。本发明提供的平面螺旋电感拼接式生成方法，可以生成长宽比例较大的扁状平面螺旋电感，适合特殊尺寸要求的平面螺旋电感设计。
[0039] 综上所述，本发明只需一组相似多边形和一条切割直线就可以完成平面螺旋电感的生成，参数设置简单、结构明了，生成方法快捷有效，能够生成等间距线圈的平面螺旋电感，且可以生成长宽比例较大的扁状平面螺旋电感，适合特殊尺寸要求的平面螺旋电感设计，具有重要应用价值。
【权利要求】
1.拼接式平面螺旋电感的生成方法，其特征在于该方法包括下列顺序的步骤: (1)采用一条切割直线分割一组相似多边形，该组相似多边形的中心点重合且两相邻多边形间距P相等； (2)对该组相似多边形由内而外进行编号:ρ1、ρ2、ρ3...ρη,取切割直线一侧的奇数号多边形上的线段:pl、p3…，取切割直线另一侧的偶数号多边形上的线段:ρ2、ρ4…； (3)沿切割直线方向，将切割直线一侧的奇数号多边形线段与其另一侧的偶数号多边形线段进行平移拼接，平移距离为d，生成线圈间距为2P的平面螺旋线； (4)以该平面螺旋线作为中心线，对各线段分别向两侧垂直平移W/2距离，平移后的线段相交生成线宽为W、线圈间距为S的平面螺旋电感。
2.根据权利要求1所述拼接式平面螺旋电感的生成方法，其特征在于:所述切割直线与该组相似多边形中的两组边相交且与其他组边不相交。
3.根据权利要求1所述拼接式平面螺旋电感的生成方法，其特征在于:设定所述平面螺旋电感的线宽为W，线圈间距为S，则有W+S=2P。
4.根据权利要求1所述拼接式平面螺旋电感的生成方法，其特征在于:电感生成后，通过修改电感的初始导线长度、末端导线长度，调整电感的输入、输出端口的位置。
5.根据权利要求2所述拼接式平面螺旋电感的生成方法，其特征在于:所述两组边在切割直线上切割所得的线段长度d均相等。
【文档编号】H01L21/02GK103943460SQ201410147385
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】刘勇, 曹锐, 张德智, 李庄 申请人:中国电子科技集团公司第三十八研究所