專利名稱：電隔離變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于電氣系統(tǒng)中的電隔離，并且，尤其關(guān)于在電介質(zhì)(例如石英，或者玻璃)襯底上的電隔離變壓器的構(gòu)成。
背景技術(shù)：
具有不同接地參考，又或具有產(chǎn)生沖擊電流能力的任何電氣系統(tǒng)需要加入電隔離以保障系統(tǒng)和使用者的安全。集成電路的電隔離要求器件把兩個(gè)系統(tǒng)電氣隔離開在高目標(biāo)隔離電壓，例如5千伏，但要求在不同的接地電位的系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。有很多提供兩系統(tǒng)之間電隔離的解決方法存在。一種是多管芯的方法，該方法在要彼此隔離的管芯之間利用變壓器；在一個(gè)管芯系統(tǒng)上產(chǎn)生的短脈沖經(jīng)過(guò)變壓器傳輸以供第二個(gè)管芯系統(tǒng)解碼。另一種解決方法類似剛才所述，只是使用電容器取代變壓器來(lái)隔離兩個(gè)管芯系統(tǒng)。然而還有一種解決方法就是 采用光耦合，其通過(guò)一個(gè)管芯系統(tǒng)上的發(fā)光二極管(LED)發(fā)射光和第二個(gè)管芯系統(tǒng)上的光電二極管檢測(cè)光并產(chǎn)生相應(yīng)的電氣電流。圖I示出多管芯電隔離的設(shè)計(jì)100，其利用在單個(gè)硅襯底104上形成的變壓器102以在第一個(gè)硅管芯108上形成的第一集成電路106和第二個(gè)硅管芯112上形成的第二集成電路110之間產(chǎn)生電隔離。圖I示出在第一集成電路106和第二集成電路110之間通過(guò)焊線114連接的變壓器102，該焊線114電氣相連第一個(gè)硅管芯108和第二個(gè)硅管芯116到“變壓器”的襯底104。在變壓器102各繞組之間形成的電介質(zhì)116 (如圖I示意顯示)必須足夠厚以抵擋第一個(gè)集成電路106和第二個(gè)集成電路110之間的電壓差。在圖I的集成電路系統(tǒng)100中，為傳輸數(shù)據(jù)，被包括在第一個(gè)集成電路106里的模擬或者數(shù)字編碼/解碼器獲取第一集成電路106產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對(duì)其編碼，并將其傳輸通過(guò)變壓器102。用于傳輸電壓/電流通過(guò)變壓器有很多現(xiàn)有方法，例如，很短的方波脈沖，或者通過(guò)高頻射頻載波正弦波。包括在第二個(gè)集成電路110里的模擬或者數(shù)字編碼/解碼器檢測(cè)傳輸?shù)降慕?jīng)過(guò)編碼的數(shù)據(jù)，對(duì)其解碼并提取數(shù)據(jù)以供第二個(gè)集成電路HO使用。通常用于半導(dǎo)體IC工業(yè)的集成電路變壓器有兩種基本類型內(nèi)繞線平面型和堆疊型。內(nèi)繞線型采用單金屬層，并且各繞組因布局設(shè)計(jì)而分開。堆疊型采用兩層金屬，所述兩層金屬之間分開足夠大以抵擋兩繞組之間的電壓差的距離。為了提供電隔離，例如，具有大于或等于隔離目標(biāo)電壓(例如5千伏)的電壓的集成電路(IC)的電隔離，則至少需要四種類型隔離的方法繞組到繞組隔離，繞組到襯底隔離，焊線到焊線隔離，以及管芯到管芯隔離。繞組到繞組隔離方式的最小距離由各繞組之間所使用的絕緣體的介電強(qiáng)度來(lái)決定。下方表格I提供了在半導(dǎo)體加工和封裝工業(yè)中普遍使用的幾種介電材料和隔離5千伏電壓所需的距離的一覽。通常情況下，考慮到電介質(zhì)質(zhì)量的不同和不均勻性，為了安全，在實(shí)際器件里使用的距離會(huì)更大。表I
權(quán)利要求
1.一種集成電路系統(tǒng)，包含 第一集成電路管芯，所述第一集成電路管芯具有形成在其上的第一個(gè)集成電路； 第二集成電路管芯，所述第二集成電路管芯具有形成在其上的第二個(gè)集成電路；以及形成在電介質(zhì)襯底上并且電氣連接在所述第一集成電路和所述第二集成電路之間的變壓器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述電介質(zhì)襯底包含石英襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述電介質(zhì)襯底包含玻璃襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述變壓器包含空氣芯變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述變壓器包括磁芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述第一集成電路管芯和所述第二集成電路管芯附在所述電介質(zhì)襯底上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述第一集成電路具有與其相關(guān)的高于或者等于5千伏的電壓。
8.一種集成電路系統(tǒng),包含 石英襯底； 第一集成電路管芯，所述第一集成電路管芯附在所述石英襯底上并且具有形成在其上的第一集成電路，所述第一集成電路具有與其關(guān)聯(lián)的第一電壓； 第二集成電路管芯，所述第二集成電路管芯附在所述石英襯底上并且具有形成在其上的第二集成電路，所述第二集成電路具有與其關(guān)聯(lián)的第二電壓，所述第二電壓小于所述第一電壓; 在所述石英襯底上形成的并且電氣連接在所述第一集成電路和所述第二集成電路之間以提供其間電隔離的變壓器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述第一集成電路管芯和所述第二集成電路管芯形成在所述石英襯底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述第一電壓高于或者等于5千伏。
11.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述變壓器系統(tǒng)包含內(nèi)繞線變壓器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述變壓器系統(tǒng)包含堆疊式變壓器。
13.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的集成電路系統(tǒng)，其中，所述變壓器系統(tǒng)包含多個(gè)內(nèi)繞線變壓器以提供所述第一集成電路和所述第二集成電路之間的多通道信號(hào)的通信。
14.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的集成電路系統(tǒng)，其中， 所述第一集成電路包括對(duì)所述第一集成電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼并將編碼過(guò)的數(shù)據(jù)通過(guò)所述變壓器傳輸給所述第二集成電路的第一編碼/解碼器，以及其中， 所述第二集成電路包括對(duì)由所述第一集成電路傳輸過(guò)來(lái)的編碼過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并且提取數(shù)據(jù)以供所述第二集成電路使用的第二編碼/解碼器。
15.一種形成集成電路系統(tǒng)的方法，包括 提供第一集成電路管芯，所述第一集成電路管芯具有形成在其上的第一集成電路； 提供第二集成電路管芯，所述第二集成電路管芯具有形成在其上的第二集成電路；以及 將在電介質(zhì)襯底上形成的變壓器系統(tǒng)電氣連接在所述第一集成電路和所述第二集成電路之間以提供其間的電隔離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其中，所述電介質(zhì)襯底包含石英。.
17.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其中，所述第一集成電路管芯系統(tǒng)和所述第二集成電路管芯系統(tǒng)附在所述石英襯底上。
18.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其中，所述變壓器系統(tǒng)包含內(nèi)繞線變壓器。
19.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其中，所述變壓器系統(tǒng)包含堆疊式變壓器。
20.根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，其中，所述變壓器系統(tǒng)包含多個(gè)內(nèi)繞線變壓器以提供所述第一集成電路和所述第二集成電路間之間的多通道信號(hào)的通信。
全文摘要
一種集成電路管芯或裸芯系統(tǒng)，包含第一集成電路管芯或裸芯，第二集成電路管芯或裸芯，以及在電介質(zhì)襯底(例如石英)上形成的并且電氣連接在第一集成電路管芯和第二集成電路管芯之間以提供其間電隔離的變壓器。
文檔編號(hào)H01L25/00GK102906833SQ201180025009
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者W·弗蘭茨, P·J·霍波, P·司美思, A·咖布利斯, D·I·安德森 申請(qǐng)人:美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司