[实用新型]集成变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子领域。更详细地，本实用新型涉及集成感应部件、特别是集成变压器。

背景技术

变压器是电子工业中、特别是射频电子装置(例如，收发器)和电力电子装置(例如，电压转换器)中广泛使用的部件。

电子电路的小型化(缩放)的恒定工艺和(电子)片上系统(SoC)器件(即，集成在芯片半导体材料(例如，硅)上的复杂电子系统)的随后发展导致了提供小型化集成电感器，并且结果是导致了提供允许制造包括这样的(集成)射频电路部和/或(集成)功率电路部的SoC的集成变压器。

一般情况下，集成变压器(以下简称为“变压器”)包括两个或更多个(集成)电感器，每个借助于具有螺旋布置的金属性材料(例如，铝或铜)条带形成。例如，电感器的金属性材料被包括在集成电路的金属性层中，电感器是该集成电路的一部分。

归因于这些电感器的极小尺寸，电感器在它们的操作期间所经受的操作电压可以导致其劣化(导致它们的操作效率的降低)，直到它们完全毁坏(阻止了它们被集成在其中的SoC的正确运行)。

例如，通过考虑电压转换器电路，它通常包括初级绕组和次级绕组，初级绕组包括由对应的金属性层形成的电感器，次级绕组包括由对应的不同金属性层形成的另一电感器。两个绕组通过一层(或多层)绝缘材料分开。在该类型的结构中，存在于变压器的两个绕组之间的操作电压、或变压器被连接所在的电网上的非寻常事件(诸如电源电压中的峰值等)或在变压器上(用于其电流隔离(galvanicisolation)的认证所需)执行测试期间施加的电压应力可能需要两个绕组之间的电场，该电场产生对变压器有害的影响。特别地，与形成经受高强度电压(例如，由电网络提供或来自电源模块)的初级绕组(即，被施加具有较大值的电位差的变压器绕组)的电感器的一个(或多个)外侧线圈相对应地，可能发生称作边缘效应(fringingeffect)的物理现象。

边缘效应引起与形成上侧绕组(因此称作初级绕组)的电感器的外侧线圈的边沿(或边缘)相对应的电场的局部集中。由于边沿的效应而引起的电场的该局部集中可以引起初级绕组的劣化、直到坏掉(或烧毁)，由此损害了或者甚至阻止了变压器(以及因此电路所属于的SoC)的操作。

实用新型内容

概括地讲，根据一个或多个实施例的技术方案提供了变压器结构，该变压器结构被适配成抑制或至少显著缓解与归因于两个绕组之间存在的电压所产生的电场的边缘效应相关联的缺点。

根据本公开的一个方面，提供了一种集成变压器，包括：初级绕组；次级绕组；其中所述初级绕组和所述次级绕组由金属性材料制成并且具有包括对应的多个线圈的螺旋平面布置；介于所述初级绕组与所述次级绕组之间的介电材料的介电部；以及场板绕组，所述场板绕组与所述初级绕组电耦合并且包括至少一个场板线圈，所述至少一个场板线圈具有大于所述初级绕组的初级外侧线圈的第二横向延伸的第一横向延伸；其中所述至少一个场板线圈在平面图中与所述初级绕组的所述初级外侧线圈重叠。

优选地，所述场板绕组被配置成与所述初级绕组的所述初级外侧线圈的面向所述次级绕组的边沿相对应地将操作电场的等位面分开。

优选地，所述至少一个场板线圈的所述横向延伸比所述初级外侧线圈的所述横向延伸大一定距离，使得所述操作电场的等位面的分布与所述初级外侧线圈的面向所述次级绕组的所述边沿和所述至少一个场板线圈的面向所述初级绕组的边沿相对应地产生相等值的电场峰值。

优选地，所述场板绕组包括具有基本螺旋布置的金属性材料条带，所述基本螺旋布置包括多个线圈以便在平面图中对应于所述初级绕组，其中各场板线圈被电连接至所述初级绕组的对应线圈。

优选地，所述集成变压器进一步包括将所述场板绕组与所述初级绕组分开的绝缘材料的层。

优选地，所述至少一个场板线圈的所述横向延伸比所述初级外侧线圈的所述横向延伸大如下距离，所述距离大于所述绝缘材料的厚度。

优选地，所述至少一个绝缘材料的层包括具有大于所述介电部的介电系数的介电系数的衰减层。

优选地，所述衰减层被布置为与所述至少一个场板线圈的下表面接触。

优选地，所述衰减层具有对应于其中所述操作电场的等位面在没有所述衰减层的对应变压器中更加靠近的区域的延伸的厚度。