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3-4 多層結構的縮小化

元件縮小化一直是元件設計所想要達到的目標,在不改變現有架 構形狀的原則下,縮小層與層的距離是唯一可行的辦法。之前設計中 元件的厚度有1.508mm,幾乎等於元件的寬度 1.6mm,在如此接近的 長度範圍下,對現今機械化的表面黏著技術(Surface Mounting

Technology, SMT)而言是很難去判斷元件正確的方位的,而且使用較

薄的厚度可減少介質材料的使用量,並可增加整體系統的密度量,減 低生產的成本,因此將元件厚度變薄是勢在必行的。

兩線圈間距離縮小,耦合量增加,耦合係數 k 變大,縮小了差模 阻抗和增大了共模等效電感的值,這些都是之前所討論過的結果,因 此在減少厚度的同時,必定會改變這兩種參數的值。而差模阻抗也可

由傳輸線對上的電容電感來決定,其表示式如下 的共振頻率點也略為變小為0.46GHz,不過這可以利用改變側面電極 的寬度來調整螺旋電感上寄生電容的大小而對共振頻率點進行微調 的動作。將兩訊號層的距離縮小後,整體元件的厚度變為 1.008mm,

減少了約33%的體積使用量,達到了小型化的目的,但還是需要針對

整為75µm,雖有改良了設計頻率 Sdd11的大小,但似乎還稍嫌不足,

因此縮小線寬到50µm 使其小於 -16dB,而為了不影響整體繞線的長 度,間距S 也隨線寬縮小而變大為 100µm。在圖 3.15 中比較了沒有 平移、平移75µm 和平移後變動線寬的 Sdd11和Sdd21,可以看出插入損 耗和反射損耗因阻抗的匹配而有所改善,但輻射現象卻因平移而變得 更為嚴重,不過在圖3.16 及圖 3.17 中可以看到除了輻射現象變得較 明顯外,平移量T=75µm 且 W=50µm 結構在共振頻率 0.47GHz 的共 模衰減量和模態轉換的大小跟層厚度為140µm 的結構並無太大的差 別,而且Sdd21平均約只增加了 0.25dB 的損耗,因此平移結構造成最 大的問題即是輻射的現象,這可用天線輻射的概念來作簡單說明,因 本多層的結構有些類似於螺旋天線,所以當兩線圈平移後,向外輻射 的電場因兩線圈相對位置的改變而無法完全的抵銷,因而產生了比沒 有平移時強的輻射現象,另外也可從兩垂直的差模訊號線因位置的平 移而無法達到如圖2.5 的效果,造成較多輻射電場殘留的觀念來作解 釋。線寬縮小是可得到較佳Sdd11的值,不過要注意的是,當線寬縮 小到差模阻抗超過90Ω 時,Sdd11又會因為阻抗的不匹配而開始變差,

而平移結構最大的好處即是可以減少線寬縮小的量,之前提及的光刻 和微機控制技術都可以做到50µm 的線寬,但如果不將結構平移,可 能就需要更改佈線的技術,不過這似乎不是一項好的選擇。

0 0.5 1 1.5 2

Frequency (GHz)

-50 -40 -30 -20 -10 0

dB

90um

Sdd21 Sdd11 Scc21

3.13

將介質層厚度變薄為

D=H=90µm

的模擬結果

3.14

平移結構之平移量

T

與第一組傳輸對的俯視圖

圖3.15 三種不同構造 Sdd11與Sdd21的比較圖

0 0.5 1 1.5 2

Frequency (GHz)

-50

90um offset W=50um Sdd21 Sdd11 Scc21

圖 3.16 D=90µm、T=75µm 及 W=50µm 平移結構的模擬結果

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Frequency (GHz)

-28

90um Sdd11 nooffset offset

offset W=50um

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Frequency (GHz)

-3 -2 -1 0

dB

90um Sdd21 nooffset offset

offset W=50um

0 0.5 1 1.5 2

Frequency (GHz)

-60 -50 -40 -30 -20 -10

dB

90um offset W=50um mode-conversion

Scd21 Sdc21

3.17 D=90µm

T=75µm

W=50µm

平移結構的模態轉換

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