br>[0085] 如图9所示，有2个理想导线被面对面放置（为了表述清楚，将导线W平板形式示 出），所述导线被介质材料相互隔离，所述介质厚度为S，介电层常数为e，且每根线的长度 为L/2,宽度为W。理想情形下，导线的电阻分布均衡，沿着导线的压差也是均匀变化的。两 根导线的左端的压差为IV，两根导线右端的压差为0V，则在沿着X轴任意位置点X之间差 分电压与位置X的函数可表示为：
[0087] 进而长度为dx的两段的电容为：
[0089] 进而该导线所储能的电能可W表示为：
[0093] 那么，所述等效电容可W表示为：
[00河其中，C。为当导电线右端开路时两导电线的及电容的电容值：
[0097] 基于上述所述，假设如图3和图5所示出的电感线圈，假设内部导电环和外部导电 环有相同的长度。当给电感线圈加上IV的电压时，上层导电层的外部导电环和中间导电层 的外部导电环之间的差分电压为是固定的，值为0.235V。相类似地，上层导电层中的内部导 电环和中间导电层中的内部导电环之间的差分电压值也是固定的，值为0.235V。
[0098] 所述电感器线圈中存储的，且设及两相邻层的电能可W被近似表述为（通过形成 嵌套状结构的环中所存储的电能没有考虑，因为分离距离可能变化）：
[0100] 其中，N为整齐排列的导电环数量，如本实用新型图3所示的线圈具有4个导电环。 W是导电环的宽度，L为散开的线圈的长度，S为上层导电层的外部导电环与中间导电层的 外部导电环的间距，也就是上层导电层的内导电环与下层的内导电环的距离。由此，等效电 容近似为：
[0101]
阳102] 假设该线圈为【背景技术】的图4和图6中所示。当给线圈加上IV的电压时，上层 导电层的外部导电环和中间导电层的外部导电环的差分电压为0.8V~0.533V，上层导 电层中的内部导电环和中间导电层中的内部导电环之间的差分电压值也是固定的，值为 0. 266V〇 阳103] 该线圈所存储的电能可W表示为：
[01化]那么所述等效电容可W表示为： 阳 106]
阳107] 和现有技术如图6所示的线圈相比，本实用新型所述线圈的禪合电容明显降低， 自谐振频率f,K明显提高，有效改善了线圈的性能，表示如下所示：
[0109] 其中，L虎电感器线圈的电感值，而CP为包括了面对面的导电环W及位于同一层 的相邻导电环的总电容。因此Q值显著提高。
[0111] 显而易见，等效电容会随着导电环的增加而增加，在本实用新型的实施例中，线圈 的导电环段与线圈应数的关系可W表述为： 阳112]
[0113] 两个相邻导电层中相邻线圈之间的差分电压与线圈应数的关系可W表述为：
[0115] 我们可W发现相邻线圈应数的差分电压会随着线圈的应数的提高而降低，电感线 圈储存的电能可W表述为：
[0117] 最终，禪合电容可W进一步降低：
[0119] 如现有技术图6所示的线圈，导电环段的个数可W表述为： 阳 120]
阳121] 因此电感线圈存储的电能可W表述为：
阳123] 等效电容可W表述为：
[0125] 在本实用新型的实施例图3和图5所示的线圈，上层导电层的导电环和中间导电 层的导电环的寄生禪合电容比现有技术图4和图6所示的线圈进一步降低。随着线圈应数 的提高，寄生禪合电容增大，并逐渐逼近一个固定值。 阳126] 因此，本实用新型较现有技术相比，有更大的工业应用价值。
[0127] 综上所述，上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制 本实用新型。任何熟悉此技术的认识皆可在不违背本实用新型的精神和范畴下，对上述实 施例进行修饰或改变，因此，举凡所属技术领域中具有通常知识运在未脱离本实用新型所 掲示的精神和技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所 涵盖。
【主权项】
1. 一种线圈，其特征在于，所述线圈至少包括： 多层导电层，其中至少有两层导电层各包括至少一个导电环；所述导电环均电气连接 以形成线圈；所述线圈的第一端电极与外部导电环相连接，第二端电极与内部导电环相连 接；且至少有一层导电层的导电环的几何中心与其上一层和/或下一层导电层的导电环的 几何中心在空间上互不对准。2. 根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，所述线圈包括两层导电层，其中每层导电 层包括至少一个导电环；且每个导电环均电气连接以形成线圈；所述线圈的第一端电极与 第一层导电层的外部导电环相连接，所述线圈的第二端电极与第二层导电层的内部导电环 相连接；且第一层导电层的的导电环的几何中心与第二层的导电环的几何中心在空间上互 不对准。3. 根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，其中至少有一层导电层包括导电桥，导电 桥被配置为将内部导电环与第二端电极连接。4. 根据权利要求2所述的线圈，其进一步包括：第三层导电层，其中第三层导电层包括 一个导电桥，该导电桥被配置为将第二层导电层的内部导电环与第二端电极连接。5. 根据权利要求2所述的线圈，其特征在于，第一层导电层或者第二层导电层进一步 包括一个导电桥，该导电桥被配置为将第二层导电层的内部导电环与第二端电极连接。6. 根据权利要求3所述的线圈，其特征在于，导电环被分成多个导电环段，其中第一末 端导电环段与第二末端导电环段构成第一组导电环段，所述导电环的第一末端导电环段与 第二末端导电环段互相平行放置；其他剩余的中间环段构成第二组导电环段，其中所述的 第一组导电环段有第一宽度，而第二组的导电环段有第二宽度，其中第一宽度比第二宽度 小。7. 根据权利要求6所述的线圈，其特征在于，所述导电环的形状可以是类正方形，混合 正方形，椭圆，八边形，圆，闭合曲线中的一种或者多种。8. 根据权利要求7所述的线圈，其特征在于，其中一层导电层进一步包括一个单独的 导电环段，该导电环段与外部导电环的第一末端环段平行放置，并通过交叉横桥或者导电 孔对实现互联。9. 根据权利要求8所述的线圈，其特征在于，所述导电环的第一末端环段和/或第二末 端环段通过交叉横桥或者导电孔对与其他导电层的导电环的第一末端环段和/或第二末 端环段实现互联。10. 根据权利要求3所述的线圈，其特征在于，一层导电层中的每一个导电环的第二组 导电环段与其相邻层的相同位置的导电环的第二组的相同位置的导电环段一一面对面放 置。11. 根据权利要求3所述的线圈，其特征在于，第一端电极与所述外部导电环的第一末 端环段相连接，第二端电极与所述内部导电环的第二末端环段相连接。12. 根据权利要求1所述的线圈，其特征在于，一层导电层具有N个导电环，其相邻导电 层包括N个或者N-1个或者N+1个导电环。13. 根据权利要求12所述的线圈，其特征在于，所述线圈由螺旋导电环组成，同一层中 的螺旋导电环的宽度并不完全相同。14. 根据权利要求12所述的线圈，其特征在于，所述外部导电环可以是一层导电层的 最外部导电环，内部导电环可以是其相邻导电层的最内部导电环，所述外部导电环与内部 导电环可以被包括在不同的导电层内。15. 如权利要求1-14任一项所述的线圈，其特征在于，各导电层可以被制备在半导体 基底或者印刷电路板上。16. -种电感元件，其特征在于，包括多个1-14任一项所述的线圈，其中每个线圈进 行串接以形成电感元件。17. -种电路，其特征在于，包括至少一个如权利要求16所述的电感元件和/或至少一 个如权利要求1所述的线圈。
【专利摘要】本实用新型提供一种线圈及用线圈制备的电感元件和电路。所述线圈包括多层导电层，其中至少两层导电层包括至少一个导电环；其中导电环通过电气连接形成线圈；且第一端电极与外部导电环相连接，第二端电极与内部导电环相连接；且至少有一层导电层的导电环的几何中心与其上一层和/或下一层导电层的导电环的几何中心在空间上互不对准。所述线圈由螺旋导电环组成，螺旋导电环的宽度并不完全相同。所述线圈可以用于制备高电感值的电感元件，可以广泛地应用在电路中。所述线圈的各层导电层可以通过采用半导体工艺或者PCB工艺制备。该线圈具有高电感值和高品质因数Q值，还可以有效减小寄生耦合电容。
【IPC分类】H01F17/00, H01F27/28, H05K1/18
【公开号】CN205104335
【申请号】CN201520714783
【发明人】拉斐尔·瓦伦丁
【申请人】臻绚电子科技(上海)有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年9月15日