供。变压器710、电源开关电路720、整流电路730和反馈变压器740的总体布置不是本申请的重点。如图7中所示，可以在与电源开关电路720和整流电路730相同的芯片上提供具有磁芯的变压器710。在那些情况下，可以使用图6中所示的可选的电极645来将电源开关电路720连接到一次绕组或将二次绕组连接到整流电路730。
[0050]如果使用了专用变压器芯片，则从电源开关电路720到一次绕组的连接以及从整流电路730到二次绕组的连接可通过如所示的芯片到芯片结合线来实现。变压器710和/或740可以以如图1 -6中所示的多个不同的一般配置来布置。例如，变压器710和740可具有:成螺旋形的第一导体环路和第二导体环路，具有通过螺旋的中心的磁芯;嵌套的螺旋，其中通过螺旋的中心的磁芯，第一成螺旋形的导体回路和第二成螺旋形的导体回路彼此螺旋环绕;和以螺线管的形式的堆叠螺旋磁芯。
[0051]隔离型变压器710可以形成在变压器开关IC芯片之上，在整流IC芯片上，或在专用变压器芯片上，如图7中所示。功率转换器700可进一步包括反馈变压器芯片，该反馈变压器也可在与功率变压器710相同的芯片上或在独立的芯片上之外。在反馈变压器740被提供在与功率变压器710相同的芯片上的情况下，反馈变压器740可具有诸如在堆叠螺旋(S卩，顶部绕组和底部绕组)中的那些结构类似的结构或不同的结构。反馈变压器740，虽然示出为具有磁芯，但是可以具有磁芯或空气芯。
[0052]图8图示根据本发明的实施方案的具有布置在衬底240的相同侧上的磁芯810和通量导体850的片上变压器800的示例性配置。如图8中所示，结构的变压器800可包括磁芯810、环绕磁芯810缠绕的一个或多个绕组820、介电材料830、衬底840、通量导体850和介电材料870。一个或多个电路部件860可以布置在衬底840上。一个或多个电路元件可以耦接到绕组820。
[0053]可在衬底840的其上布置有磁芯810的一侧上提供通量导体850。介电材料870可布置在一个或多个绕组820和通量导体850之间。通量导体850可提供附加通量路径，因而来自磁芯810的磁通量可以传递到通量导体850。通量导体850可以通过环氧树脂附着到衬底840或通过已知过程在衬底840上被构建。通量导体850可以作为喷溅到衬底840的表面上的磁性材料膜被提供。通量导体850可以由与用于磁芯810的材料相同的材料制造。例如，通量导体850可由具有高导磁率的材料(诸如Co TaZr(钴钽锆)、NiFe(镍铁素体)和FeCo(铁素体钴)基合金)制成。
[0054]在示例性实施方案中，电介质材料可以是高介质击穿材料，诸如聚酰亚胺、二氧化硅、氮化硅等。磁芯层和通量导体层可由具有高导磁率的材料(诸如CoTaZH钴钽锆)、NiFe(镍铁素体)和FeCo(铁素体钴)基合金)制成。最终，绕组和金属互连结构可以由诸如金或铜的适当的传导金属形成。
[0055]虽然上文已经参照特定实施方案描述了本发明，但是本发明并不限于上文的实施方案和附图中所示的特定配置。例如，所示的一些部件作为一个实施方案可以相互组合，或可以将部件划分成若干子部件，或可以添加任何其它已知的或可用的部件。本领域的技术人员将意识到，在不脱离本发明的精神和实质特征的情况下，可以以其它方式实施本发明。所存在的实施方案因此将被视为在所有方面是作为说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非由前述描述指示，并且在权利要求的等效性的意义和范围内的所有改变预期将被包括在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种集成电路，其包括: 集成电路衬底；以及 变压器，所述变压器形成在所述集成电路衬底的一侧上，所述变压器包括第一绕组、第二绕组和磁芯，所述第一绕组和第二绕组围绕所述磁芯。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一绕组和所述第二绕组围绕所述磁芯的相同部分互相缠绕。3.根据权利要求1所述的集成电路，其中:所述第一绕组围绕所述磁芯的第一部分;并且所述第二绕组围绕所述磁芯的与所述第一部分不同的第二部分。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述磁芯是实磁芯。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述磁芯是多段磁芯，具有在相邻的段之间的至少一个空隙和在相邻的段之间的所述至少一个空隙中的介电材料。6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一绕组和第二绕组相对于所述集成电路衬底定向以沿着与所述集成电路衬底的所述侧平行的方向传导磁通量。7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一绕组和第二绕组围绕大体上平行于所述集成电路衬底的所述侧的轴螺旋环绕并且穿过所述磁芯。8.根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括布置在所述磁芯与所述第一绕组之间的至少一层介电材料，以在所述磁芯与所述第一绕组之间提供电隔离。9.根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括布置在所述磁芯与所述第二绕组之间的至少一层介电材料，以在所述磁芯与所述第二绕组之间提供电隔离。10.根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括布置在所述第一绕组与所述第二绕组之间的至少一层介电材料，以在所述第一绕组与所述第二绕组之间提供电隔离。11.根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括布置在所述变压器与所述集成电路衬底之间的至少一层介电材料，以在所述变压器与所述集成电路衬底之间提供电隔离。12.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一绕组和所述第二绕组包括所述集成电路的至少一层。13.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述磁芯包括所述集成电路的至少一层。14.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述集成电路衬底是半导体衬底。15.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述变压器通过集成电路工艺形成。16.根据权利要求1所述的集成电路，进一步包括: 开关电路，形成在所述集成电路衬底上并连接到所述变压器的第一绕组；以及 整流电路，形成在所述集成电路衬底上并连接到所述变压器的第二绕组。17.一种功率转换器系统，包括: 如权利要求1所述的集成电路； 开关电路，形成在第二集成电路衬底上并连接到所述变压器的第一绕组；以及 整流电路，形成在第三集成电路衬底上并连接到所述变压器的第二绕组。18.如权利要求1的集成电路，进一步包括与所述磁芯分离的通量导体，所述通量导体形成在所述集成电路衬底的面对与第一方向相对的第二方向的第二侧上，所述集成电路的形成所述变压器的一侧面对所述第一方向。19.一种集成电路，其包括: 集成电路衬底；以及 变压器，所述变压器形成在所述集成电路衬底的一侧上，所述变压器包括第一绕组、第二绕组和磁芯，其中所述第一绕组和第二绕组围绕所述磁芯的相同部分互相缠绕，并且所述磁芯是实磁芯。20.根据权利要求19所述的集成电路，其中所述第一绕组和第二绕组围绕大体上平行于所述集成电路衬底的所述侧的轴螺旋环绕并且穿过所述磁芯。21.根据权利要求19所述的集成电路，进一步包括布置在所述磁芯与所述第一和第二绕组之间的至少一层介电材料，以在所述磁芯与所述第一和第二绕组之间提供电隔离。22.根据权利要求19所述的集成电路，进一步包括布置在所述第一绕组和所述第二绕组之间的至少一层介电材料，以在所述第一绕组和所述第二绕组之间提供电隔离。23.根据权利要求19所述的集成电路，进一步包括布置在所述变压器与所述集成电路衬底之间的至少一层介电材料，以在所述变压器与所述集成电路衬底之间提供电隔离24.根据权利要求19所述的集成电路，其中所述第一绕组和所述第二绕组包括所述集成电路的至少一层。25.—种集成电路，其包括: 集成电路衬底；以及 用于提供第一导电路径的部件； 用于提供第二导电路径的部件；以及 用于提供导磁路径的部件， 其中所述用于提供第一导电路径的部件、用于提供第二导电路径的部件和用于提供导磁路径的部件形成在所述集成电路衬底的一侧上，以及 其中所述用于提供第一导电路径的部件和用于提供第二导电路径的部件围绕用于提供导磁路径的部件的相同部分缠绕。
【专利摘要】本发明涉及芯片上的具有磁性的隔离型功率转换器。一种用一些层制造的集成电路可以包括衬底、具有第一绕组的变压器、第二绕组和磁芯。所述第一绕组和所述第二绕组可以围绕所述磁芯。所述变压器可以布置在所述衬底的第一侧的上方。通量导体可以布置在所述衬底的与所述第一表面相对的第二表面上。
【IPC分类】H01F27/28, H01L23/522
【公开号】CN105575626
【申请号】CN201510961745
【发明人】陈保兴
【申请人】美国亚德诺半导体公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2012年6月29日
【公告号】CN103650075A, DE112012002725T5, US20130027170, US20150348687, WO2013003788A1