一种变压器及其制作方法和芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信系统的接收和发射技术，尤其涉及一种变压器及其制作方法和芯片。
【背景技术】
[0002]由于差分电路对电磁干扰、电源噪声和地噪声具有良好的免疫作用，以及对偶次谐波良好的抑制性能，差分结构的电路在射频电路中使用越来越普遍，如低噪声放大器、混频器和功率放大器。射频通信系统中，天线发送和接收的信号都是单端信号，因此变压器或者变压器式巴伦(balun, balanced to unbalanced)作为单端信号与差分信号相互转换的模块是现今射频电路系统中不可或缺的。在接收机中，变压器将天线接收到的单端信号转换为差分信号，然后传输给差分结构的低噪声放大器进行放大；在发射机中，变压器将差分结构功率放大器输出的差分信号转换为单端信号，然后传输给天线进行发射。从芯片成本以及面积等方面考虑，通常将变压器和接收发送模块集成在同一块芯片上。
[0003]片上变压器作为无源功率传输模块，其最重要性能之一是插入损耗。当变压器作为单端与差分信号转换模块位于接收机低噪放的前端时，变压器的插入损耗等同于噪声系数。如果变压器的插入损耗过大，则整个接收机的灵敏度会大大的降低。当变压器作为差分与单端信号转换模块位于发射机的前端时，变压器的插入损耗等同于发射信号的功率损耗。如需满足发射信号的功率要求，则插入损耗越小越好。
[0004]变压器的插入损耗主要由三个方面来决定:线圈之间的耦合系数、线圈电感的品质因子(Q值)和输入输出回波损耗。其中耦合系数可通过优化变压器线圈的绕线方式来得到大幅度的改善，如采用叠层结构已可使耦合系数达到0.9以上；输入输出回波损耗可通过调谐电容和优化线圈的匝数比来改善。在现今的工艺条件下影响变压器的插入损耗性能最为严重的是线圈电感的品质因子。
[0005]影响片上绕线电感品质因子的因素有很多，其中之一是电感的涡流损耗。涡流是电感的磁场在导体上所生成的感应环形电流，如衬底、金属导线和元器件上的感应环形电流。一般来说导体离变压器线圈的距离越近，引入的涡流损耗越严重。为了减小导体对变压器线圈自感品质因子的影响，目前大部分芯片上金属导线和元器件离线圈一般都较远，所以变压器以及其周围空白区域在芯片上所占据的面积比较的大，整个芯片面积的利用率较低。
[0006]多模多带系统是当今移动通信系统发展的趋势，不同频带的发送和接收模块共用一根或者几根天线，每一个频带的发送和接收模块必然对应有一个变压器。从现今的工艺条件以及芯片的成本等多方面考虑，片上变压器的面积不宜过大，其面积通常保持在400um*400um以下，因此变压器线圈的自感值比较小。当变压器工作在低频带范围时，如工作在几百兆赫兹频带，其输入输出端口需分别并联一个大的调谐电容才能使整个变压器谐振在低频工作频带。
[0007]另外，如果每个频带的接收或者发送模块都对应一个变压器巴伦，则整个芯片的面积会非常的大，从而使芯片的成本大大的增加。为了减少变压器在芯片上的使用个数，现今常采用的方法是在变压器的输入端和输出端分别并联调谐电容，通过改变调谐电容的值可使同一个变压器工作在不同的频带，从而实现同一个变压器在不同频带的复用。
[0008]总的来说，多模多带系统中变压器和调谐电容所占据的芯片面积非常的大，且变压器的线圈电感Q值较小；因此为了减小变压器及其调谐电容所占的芯片面积，以及提高变压器线圈电感的Q值，必须采用一些方法使这两者都得到改善。
【发明内容】
[0009]为解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种变压器及其制作方法和芯片，能够使变压器具有高的Q值，而且结构尺寸小。
[0010]本发明实施例的技术方案是这样实现的:
[0011]一种变压器的制造方法，所述变压器包括初级线圈、次级线圈、第一初级调谐电容和第一次级调谐电容，所述方法包括:
[0012]将所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中；其中所述第一初级调谐电容包括一个以上的第二初级调谐电容，所述第一次级调谐电容包括一个以上的第二次级调谐电容；
[0013]并联连接一个以上的所述第二初级调谐电容，和并联连接一个以上的所述第二次级调谐电容；一个以上的所述第二初级调谐电容及其连线、和/或一个以上的所述第二次级调谐电容及其之间的连线构成一个局部屏蔽网络或一个局部屏蔽网络的其中一部分。
[0014]优选地，所述将所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中，包括:
[0015]将所有的或部分的一个以上的所述第二初级调谐电容和/或一个以上的所述第二次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的空白区域中或所述空白区域的正下方。
[0016]优选地，所述变压器包括片上无源变压器或片上变压器式巴伦。
[0017]优选地，所述一个以上的所述第二初级调谐电容的电容值完全相等或不完全相等;
[0018]和/或，所述一个以上的所述第二次级调谐电容的电容值完全相等或不完全相坐寸ο
[0019]优选地，所述方法还包括:
[0020]所述初级线圈和所述次级线圈采用同层金属对称互绕在同一块衬底上，且金属线之间交叉的地方采用上层金属或下层金属过渡。
[0021]一种变压器，所述变压器包括:初级线圈、次级线圈、第一初级调谐电容和第一次级调谐电容；其中，所述第一初级调谐电容包括并联连接的一个以上的第二初级调谐电容，所述第一次级调谐电容包括并联连接的一个以上的第二次级调谐电容；
[0022]所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中；且一个以上的所述第二初级调谐电容及其之间的连线、和/或一个以上的所述第二次级调谐电容及其之间的连线构成一个局部屏蔽网络或一个局部屏蔽网络的其中一部分。
[0023]优选地，所述初级线圈和所述次级线圈采用同层金属对称互绕在同一块衬底上，且金属线之间交叉的地方采用上层金属或下层金属过渡。
[0024]优选地，所有的或部分的所述第二初级调谐电容、和/或所有的或部分的所述第二次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的空白区域或所述空白区域的正下方的正下方。
[0025]优选地，所述一个以上的所述第二初级调谐电容的电容值完全相等或不完全相等；
[0026]和/或，所述一个以上的所述第二次级调谐电容的电容值完全相等或不完全相坐寸O
[0027]一种芯片，所述芯片包括上述任一项所述的变压器。
[0028]本发明实施例一种变压器及其制作方法和芯片，将所述第一初级调谐电容和/或所述第一次级调谐电容排布在所述初级线圈和所述次级线圈所围成的区域中；其中所述第一初级调谐电容包括一个以上的第二初级调谐电容，所述第一次级调谐电容包括一个以上的第二次级调谐电容；并联连接一个以上的所述第二初级调谐电容，和并联连接一个以上的所述第二次级调谐电容；一个以上的所述第二初级调谐电容及其连线、和/或一个以上的所述第二次级调谐电容及其之间的连线构成一个局部屏蔽网络或一个局部屏蔽网络的其中一部分；如此，能够使变压器具有高的Q值，而且结构尺寸小。
【附图说明】
[0029]图1为相关技术中LC谐振电路的结构示意图；
[0030]图2为本发明实施例变压器的制造方法的实现流