KR101059628B1 - 배선 간섭이 억제된 송신 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선 간섭이 억제된 송신 모듈에 관한 것으로, RFIC 칩에서 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭 모듈; 저역 통과 필터와 매칭 회로로 이루어진 한쌍의 집적형 수동소자; 및 상기 집적형 수동소자를 둘러싸도록 형성되고 상기 전력 증폭 모듈과 상기 집적형 수동소자의 전기적 접속을 제공하는 도체 패턴을 구비한 프레임 기판을 포함하며, 배선 간섭을 억제하여 신호 열화를 방지할 수 있다.

전력 증폭기, 송신 모듈, 간섭, IPD, Integrated Passive Device

Description

배선 간섭이 억제된 송신 모듈{Transiver exclusive wireing interference}

본 발명은 배선 간섭이 억제된 송신 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대폰 등의 이동통신단말기에서의 송신단에는 안테나를 통해서 송신 신호의 전력을 증폭하기 위한 전력 증폭기가 사용되는데, 이 전력 증폭기는 적절한 전력으로 송신 신호를 증폭하여야 한다.

도 1은 종래의 듀얼밴드 송신 모듈의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 듀얼밴드 송신기는 전력 증폭기와 매칭 회로로 이루어져 있으며, 제1 밴드 신호의 전력을 증폭하는 제1 전력 증폭부(11)와, 상기 제1 전력 증폭부(11)의 출력 신호중 일부를 샘플링하는 제2 커플러(12)와, 상기 제1 커플러(12)에 의해 샘플링된 신호크기와 사전에 설정된 기준값을 비교하여 상기 제1 전력 증폭부(11)의 증폭율을 제어하는 제1 전력 증폭 제어부(13)와, 상기 제1 커플러(12)를 통한 신호를 저역 통과시키는 제1 저역 통과 필터(14)를 포함한다.

또한, 상기 종래 듀얼밴드 송신기는 전력 증폭기와 매칭 회로로 이루어져 있으며, 제2 밴드 신호의 전력을 증폭하는 제2 전력 증폭부(11a)와, 상기 제2 전력 증폭부(11a)의 출력 신호중 일부를 샘플링하는 제2 커플러(12a)와, 상기 제2 커플러(12a)에 의해 샘플링된 신호크기와 사전에 설정된 기준값을 비교하여 상기 제2 전력 증폭부(11a)의 증폭율을 제어하는 제2 전력 증폭 제어부(13a)와, 상기 제2 커플러(12a)를 통한 신호를 저역통과시키는 제2 저역 통과 필터(14a)를 포함한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 전력 증폭기의 LDO 출력의 VDD를 집적형 수동소자를 둘러싸는 배선을 사용하여 집적형 수동소자에 제공되도록 하여 신호 간섭을 최소화한 배선 간섭이 억제된 송신 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배선 간섭이 억제된 전력 증폭 모듈은, RFIC 칩에서 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭 모듈; 상기 전력 증폭 모듈에서 출력되는 신호를 해당 밴드에 따라 하모닉 성분을 제거하여 통과시키는 저역 통과 필터와 상기 전력 증폭 모듈과 정합을 제공하는 매칭 회로로 이루어진 한쌍의 집적형 수동소자; 및 상기 전력 증폭 모듈과 한쌍의 집적형 수동소자가 실장되어 있으며, 상기 집적형 수동소자를 둘러싸도록 형성되고 상기 전력 증폭 모듈과 상기 집적형 수동소자의 전기적 접속을 제공하는 도체 패턴을 구비한 프레임 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 매칭 회로는 집적형 수동소자용 기판 상의 일 영역에 IPD (Integrated Passive Device) 형태로 구현되며, 외부신호 입력 단자를 갖는 복수의 1차 권선과, 하나의 출력 단자와 접지 단자 사이에 서로 직렬로 연결된 복수의 2차 권선으로 이루어지며, 상기 저역 통과 필터는 상기 집적형 수동소자용 기판 상의 타 영역에 IPD 형태로 구현되며, 상기 매칭 회로의 출력 단자로부터의 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호를 선택적으로 통과시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 프레임 기판에 형성된 도체 패턴의 상부를 덮고 있는 솔더 레지스트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 한쌍의 집적형 수동소자는 각각에 구비된 매칭 회로가 서로 마주보도록 상기 프레임 기판에 실장되는 것을 특징으로 한다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 매칭 회로를 구성하는 트랜스포머 옆을 지나가는 배선이 없도록 하여 배선과 트랜스포머의 간섭을 방지하였다.

이에 따라 배선과 트랜스포머간의 간섭에 의한 2차 하모닉 신호의 발생을 억제하게 되어 대역간 주파수 간섭을 최소화할 수 있게 되었다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배선 간섭이 억제된 전력 증폭 모듈의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배선 간섭이 억제된 전력 증폭 모듈은 프레임 기판(100), 상기 프레임 기판(100)에 다이본딩되고 와이어 본딩(201)된 전력 증폭 모듈(200), 상기 프레임 기판(100)에 다이본딩되고 와이어 본딩(301a,301b)된 한쌍의 집적형 수동소자(300a, 300b)를 포함하고 있다.

상기 프레임 기판(100)은 내부에 집적형 수동소자(300a, 300b)를 둘러싸도록 형성된 도체 패턴(101)과, 외곽에 실장된 부품(전력 증폭 모듈(100)과 집적형 수동소자(300a, 300b))간에 또는 실장된 부품과 외부의 전기적 접속을 제공하기 위한 접속 패드(102)를 구비하고 있다.

여기에서, 도체 패턴(101)은 전도성을 가진 금속으로 형성되며, 바람직하게 동도금으로 형성된다.

그리고, 도체 패턴(101)의 상부에는 도 2의 A-A' 선에 따른 단면도인 도 3에 도시된 바와 같이 프레임 기판(100)에 전력 증폭 모듈(200)등이 표면 실장될 때 도체 패턴(101)이 손상되지 않도록 솔더 레지스트(103)가 도포된다.

그에 더해, 프레임 기판(100)의 내부에는 도체 패턴(101)이외에 도 3에 도시된 바와 같이 도체 패턴(101)과 일정한 간격을 두고 접지면(104)이 형성되어 있다.

한편, 전력 증폭 모듈(200)은 내부에 제1 밴드 신호를 증폭하여 출력하기 위한 제1 전력 증폭기와, 제2 밴드 신호를 증폭하여 출력하기 위한 제2 전력 증폭기가 포함되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 전력 증폭 모듈(200)은 RFIC칩(미도시)에서 출력되는 송신 신호를 전력 증폭하여 출력함으로 안테나를 통하여 무선으로 전송될 수 있도록 한다.

이때, 전력 증폭 모듈(200)의 전력 증폭기에서 송신 신호를 증폭할 때 하모닉 신호가 생성되게 되는데 이를 집적형 수동소자(300a, 300b)로 이루어진 저역 통과 필터를 사용하여 제거하게 된다.

따라서, 전력 증폭 모듈(200)의 출력 신호(특히 LDO의 출력 신호)를 저역 통과 필터의 입력 신호로 제공할 필요가 있는데 이러한 신호 흐름을 형성하기 위하여 본 발명에서는 도시된 바와 같이 리드 프레임 기판(100)의 표면에 집적형 수동소자(300a, 300b)를 둘러싸도록 도체 패턴(101)을 형성하고, 형성된 도체 패턴(101)을 이용하여 저역 통과 필터와 신호 흐름을 형성하였다.

다음으로, 제1 집적형 수동소자(300a)는 전력 증폭 모듈(200)에서 출력되는 제1 밴드 신호에서 하모닉 신호를 제거하기 위한 제1 저역 통과 필터와 제1 매칭 회로로 이루어져 있다.

그리고, 제2 집적형 수동소자(300b)는 전력 증폭 모듈(200)에서 출력되는 제2 밴드 신호에서 하모닉 신호를 제거하기 위한 제2 저역 통과 필터와 제2 매칭 회로로 이루어져 있다.

여기에서, 제1 매칭 회로와 제2 매칭 회로가 아래 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 트랜스포머로 이루어지게 되는데, 집적형 수동소자(300b)를 둘러싸는 도체 패턴(101)을 사용하여 배선을 연결하게 되면, 이러한 배선으로부터 영향을 덜 받게 되어 신호의 열화를 방지할 수 있다.

도 4는 도 3의 집적형 수동소자를 나타내는 상면도이며, 도 5는 도 4의 상면도를 상세하게 도시한 것이다. 여기에서, 도 4와 도 5는 한쌍의 집적형 수동소자중 어느 하나(도면부호 300a)를 예시적으로 도시한 도면으로 다른 하나의 집적형 수동소자(300b) 또한 동일한 구성을 가지고 있다.

본 실시 형태의 경우, 집적형 수동소자는 도 4에 도시된 바와 같이 기판(301a) 상에 형성된 매칭 회로(310a)와 저역 통과 필터(320a)로 이루어져 있다.

상기 기판(301a)은 고주파용 기판으로서 고주파 특성이 우수한 글래스(glass) 기판, GaAs 기판, 고저항 실리콘 기판(HRS) 등이 사용될 수 있으며, 매칭 회로(310a) 및 저역 통과 필터(320a)는 상기 기판(301a) 상에 통상의 반도체 공정을 응용한 고주파용 기판공정처리를 통해 제조될 수 있다.

여기에서, 매칭 회로(310a)는 1차 권선 및 2차 권선의 개수가 각각 2개(pair)이며, 각 권선의 턴(turn) 수가 3회가 되도록 한 트랜스포머에 의해 구현된다.

상기 2개의 2차 권선들은 출력 단자와 접지 단자 사이에서 서로 직렬로 연결되어 전압을 모으는 구조이다. 이 경우, 상기 2개의 차등 신호 증폭기는 각각 2개의 MOSFET 소자(M1, M2 및 M3, M4)를 구비하며, 필요에 따라 증폭기의 개수와 이에 따른 1차 권선의 개수는 변화될 수 있다.

다만, 본 발명은 본 실시 형태와 같은 구조에 제한되지 않으며, 상기 매칭 회로(310a)의 상기 권선들의 개수 및 턴 수는 1차 권선의 입력 단자에 연결된 전력 증폭기의 수, 1차 및 2차 측의 권선 비, 기판 내의 배치 구조 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 실시 형태에 따른 매칭 회로(310a)의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 1차 권선 측에 포함된 증폭 신호 입력 단자를 기준으로 대칭 구조를 이룬다. 이러한 대칭 구조는 입력 단자에 제공되는 밸런스 신호를 맞추며, 나아가, 제2 고조파 성분의 제거에 기여할 수 있다.

추가적으로, 상기 매칭 회로(310a)는 1차 권선에 형성된 외부 전원 단자(VDD)를 포함한다. 이처럼 1차 권선에 외부 전원 단자(VDD)를 형성하면 특히 CMOS 공정에 의한 전력 증폭기에 있어서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 실시 형태의 경우, 외부 신호, 특히, 전력 증폭기의 LDO로부터의 신호가 입력되는 1차 권선의 양 단자에는 캐패시터(C1, C2)가 연결되며, 이는 1차 권선 측 에서 바라본 출력 저항이 최대가 될 수 있도록 하기 위함이다. 이러한 기능을 수행하기 위해 상기 캐패시터(C1, C2)의 용량 값은 적절히 선택될 수 있다.

또한, 2차 권선의 출력 단자, 즉, 상기 매칭 회로(310a)의 출력 단자와 접지 단자에도 캐패시터(C3)가 연결될 수 있다. 상기 캐피시터(C3)는 상기 매칭 회로(310a)의 2차 권선 측의 출력 단자로 최대 출력을 전송할 수 있도록 적절한 용량을 갖는 것으로 선택될 수 있다.

다만, 상기 커패시터들(C1, C2, C3)은 집적형 수동 소자의 성능을 더욱 향상시키기 위해 제공되는 것으로 실시형태에 따라서는 포함되지 않을 수도 있다.

한편, 저역 통과 필터(320a)는 매칭 회로(310a)의 출력 단자로부터의 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호를 선택적으로 통과시킨다. 즉, 전력 증폭기에 의해 증폭된 신호에서 고조파 성분을 제거하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 저역 통과 필터(320a)는 기판(301a)의 매칭 회로(310a)에 인접하여 매칭 회로(310a)의 2차 권선의 출력 단자에 연결된다.

이 경우, 상기 저역 통과 필터(320a)는 상기 기판(301a) 상에 형성된 인덕터용 도체 패턴 및 상기 인덕터용 도체 패턴과 병렬 접속되는 캐패시터 전극용 도체 패턴(C4, C5, C6)을 포함한다. 다만, 고조파 성분의 제거를 위한 저역 통과 필터의 구조는 본 실시 형태와 달리 일반적으로 채용될 수 있는 다른 필터 구조도 가능함은 당업자에게 자명하다 할 것이다.

한편, 이와 같은 구성을 가지는 한쌍의 집적형 수동소자(300a, 300b)는 매칭 회로의 트랜스포머가 집적형 수동소자(300a, 300b)를 우회하는 도체 패턴(101)으로 부터 영향을 덜 받도록 하기 위하여 도 6에 도시된 바와 같이 서로 마주보는 형태로 실장된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 1은 종래의 듀얼밴드 송신 모듈의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배선 간섭이 억제된 전력 증폭 모듈의 구성도이다.

도 3은 도 2의 A-A' 선에 따른 단면도이다.

도 4는 도 3의 집적형 수동소자를 나타내는 상면도이다.

도 5는 도 4의 상면도를 상세하게 도시한 도면이다.

도 6은 도 2의 집적형 수동소자의의 상면을 상세하게 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 리드 프레임 101 : 도체 패턴

102 : 접속 패드 103 : 솔더 레지스트

104 : 접지면 200 : 전력 증폭 모듈

201, 301a, 301: 와이어 본딩 300a, 300b : 집적형 수동소자

310a : 매칭 회로 320a : 저역 통과 필터

Claims (4)

1. RFIC 칩에서 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 전력 증폭 모듈;

   상기 전력 증폭 모듈에서 출력되는 신호를 해당 밴드에 따라 하모닉 성분을 제거하여 통과시키는 저역 통과 필터와 상기 전력 증폭 모듈과 정합을 제공하는 매칭 회로로 이루어진 한쌍의 집적형 수동소자; 및

   상기 전력 증폭 모듈과 한쌍의 집적형 수동소자가 실장되어 있으며, 상기 집적형 수동소자를 둘러싸도록 형성되고 상기 전력 증폭 모듈과 상기 집적형 수동소자의 전기적 접속을 제공하는 도체 패턴을 구비한 프레임 기판을 포함하며,

   상기 한쌍의 집적형 수동소자는 각각에 구비된 매칭 회로가 서로 마주보도록 상기 프레임 기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 배선 간섭이 억제된 송신 모듈.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 매칭 회로는 집적형 수동소자용 기판 상의 일 영역에 IPD (Integrated Passive Device) 형태로 구현되며, 외부 신호 입력 단자를 갖는 복수의 1차 권선과, 하나의 출력 단자와 접지 단자 사이에 서로 직렬로 연결된 복수의 2차 권선으로 이루어지며,

   상기 저역 통과 필터는 상기 집적형 수동소자용 기판 상의 타 영역에 IPD 형태로 구현되며, 상기 매칭 회로의 출력 단자로부터의 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호를 선택적으로 통과시키는 것을 특징으로 하는 배선 간섭이 억제된 송신 모듈.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 프레임 기판에 형성된 도체 패턴의 상부를 덮고 있는 솔더 레지스트를의 더 포함하는 배선 간섭이 억제된 송신 모듈.
4. 삭제

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