KR101392899B1 - 전력 조절형 ３차원 무선 칩 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지는 전원전압이 입력되는 전원전압 패드가 형성된 기판과, 상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받으며, 교류 전력을 전송하는 무선전력전송 칩과, 상기 무선전력전송 칩의 상면 또는 하면에 형성되어 수신 모드인 경우 상기 무선전력전송 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하고, 일반 모드인 경우 상기 교류 전력을 차단하는 적어도 하나의 무선전력수신 칩을 포함한다.
이에 따라, 칩 간의 무선 전력 통신을 하여 본딩 와이어의 사용 개수를 줄임으로써 집적 회로 설계시 칩 간 적층을 용이하게 할 수 있다. 또한, 칩 간 송수신 전력 조절을 가능하게 함으로써 칩 간 전력 통신시 전력 소모를 줄일 수 있다.

Description

전력 조절형 ３차원 무선 칩 패키지{POWER CONTROLLING 3 DIMENTIONAL WIRELESS CHIP PACKAGE}
본 발명은 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 칩이 적층되어 칩 간 무선으로 전력 통신을 하는 기술이 개시된다.
집적 회로 설계시 설계 면적을 줄이기 위해 복수의 칩을 적층하는 기술이 연구되고 있다. 이 중 최근 대표적으로 사용되고 있는 TSV(Through Silicon Via)기술은 반도체 기판 재료인 실리콘에 수직으로 관통하는 전극을 형성하여 적층된 칩 간의 신호전달 경로를 제공한다.
TSV 적층 기술은 적층되는 칩에서 전기 접속을 위한 패드가 외부로 노출되지 않으며, 칩 간 패드가 비아(via) 및 범프(bump)를 통해 서로 연결된다. 따라서, TSV 적층 기술은 본딩 와이어가 제거되며 PCB(Printed Circuit Board)의 패터닝된 금속선을 제거할 수 있어 기존의 본딩 와이어 및 PCB 금속선에 의한 기생 성분을 제거하여 칩 간 고속 통신을 할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 이러한 TSV 적층 기술은 칩에 물리적인 구멍을 형성하여 이를 금속성 물질로 채워 넣어 비아를 형성함으로써 추가적인 반도체 공정에 따른 연구 개발 비용뿐만 아니라 상용화 비용 또한 증가한다는 문제점이 있다. 또한, 이와 같이 형성된 비아는 크랙(Crack)과 같은 문제점으로 인하여 수율을 높이기 위한 많은 노력이 요구된다는 단점이 있다. 결국, TSV 적층 기술은 생산 단가의 상승을 초래한다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허 공보 제10-1130313호(2012. 03. 19 등록)에 개시되어 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 칩 간의 무선 전력 통신을 하여 본딩 와이어의 사용 개수를 줄임으로써 집적 회로 설계시 칩 간 적층을 용이하게 하도록 하며, 칩 간 송수신 전력 조절이 가능한 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지 기술을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지는 전원전압이 입력되는 전원전압 패드가 형성된 기판과, 상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받으며, 교류 전력을 전송하는 무선전력전송 칩과, 상기 무선전력전송 칩의 상면 또는 하면에 형성되어 수신 모드인 경우 상기 무선전력전송 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하고, 일반 모드인 경우 상기 교류 전력을 차단하는 적어도 하나의 무선전력수신 칩을 포함한다.
또한, 상기 무선전력전송 칩은, 상기 전원전압 패드와 본딩 와이어를 이용하여 연결될 수 있다.
또한, 상기 무선전력전송 칩과 상기 무선전력수신 칩은 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신할 수 있다.
또한, 상기 무선전력전송 칩은, 상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받는 전원 패드와, 상기 입력된 전원전압을 교류 신호로 변환하는 제1 컨버터와, 상기 제1 컨버터의 스위치를 제어하는 제어부와, 상기 제1 컨버터를 통해 생성된 교류 전력을 상기 무선전력수신 칩으로 송신하는 송신 패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력수신 칩은, 상기 무선전력전송 칩으로부터 전송되는 교류 전력을 수신하는 수신 패드와, 상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부와, 상기 정류된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨로 변환하는 제2 컨버터와, 상기 수신된 교류 전력이 기 설정된 교류 전력보다 작은 경우 상기 정류부 및 상기 제2 컨버터를 온시키고, 상기 수신된 교류 전력이 기 설정된 교류 전력보다 큰 경우 상기 정류부 또는 상기 제2 컨버터를 오프시키는 온오프 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 무선전력수신 칩이 기 설정된 교류 전력을 수신한 경우, 상기 제1 컨버터를 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 송신 패드는, 일 단이 상기 제1 컨버터의 일 단과 연결되는 제1 금속선, 일 단이 상기 제1 컨버터의 타 단과 연결되는 제2 금속선, 일 단이 상기 제1 금속선의 타 단과 연결되는 제1 교차 금속선, 일 단이 상기 제2 금속선의 타 단과 연결되되 상기 제1 교차 금속선과 교차하여 형성되는 제2 교차 금속선, 일 단이 상기 제1 교차 금속선의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 제2 교차 금속선의 타 단과 연결되는 제3 금속선을 포함하는 제1 나선형 인덕터와, 드레인이 상기 제1 교차 금속선의 일 단과 연결되고, 소스가 상기 제2 교차 금속선의 일 단과 연결되는 제1 트랜지스터와, 일 단이 상기 제1 금속선의 일 단과 연결되고, 타 단이 상기 제2 금속선의 일 단과 연결되는 제1 가변 캐패시터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며, 상기 입력된 전원전압을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 무선전력 수신 칩과 데이터 통신을 하는 제1 데이터 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며, 상기 수신된 교류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 무선전력 송신 칩과 데이터 통신을 하는 제2 데이터 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신 패드는, 일 단이 상기 정류부의 일 단과 연결되는 제4 금속선, 일 단이 상기 정류부의 타 단과 연결되는 제5 금속선, 일 단이 상기 제4 금속선의 타 단과 연결되는 제3 교차 금속선, 일 단이 상기 제5 금속선의 타 단과 연결되되 상기 제3 교차 금속선과 교차하여 형성되는 제4 교차 금속선, 일 단이 상기 제3 교차 금속선의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 제4 교차 금속선의 타 단과 연결되는 제6 금속선을 포함하는 제2 나선형 인덕터와, 드레인이 상기 제3 교차 금속선의 일 단과 연결되고, 소스가 상기 제4 교차 금속선의 일 단과 연결되는 제2 트랜지스터와, 일 단이 상기 제4 금속선의 일 단과 연결되고, 타 단이 상기 제5 금속선의 일 단과 연결되는 제2 가변 캐패시터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 가변 캐패시터를 제어하여 상기 송신 패드의 출력 또는 공진 주파수를 조절할 수 있다.
또한, 상기 온오프 제어부는, 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제2 가변 캐패시터를 제어하여 상기 수신 패드의 수신률을 조절할 수 있다.
이에 따라, 칩 간의 무선 전력 통신을 하여 본딩 와이어의 사용 개수를 줄임으로써 집적 회로 설계시 칩 간 적층을 용이하게 할 수 있다. 또한, 칩 간 송수신 전력 조절을 가능하게 함으로써 칩 간 전력 통신시 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 사시도,
도 2는 도 1에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 단면도,
도 3은 도 1에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지에 포함되는 무선 칩의 회로도,
도 4는 도 3에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지에 포함되는 송신 패드 및 수신 패드를 나선형 인덕터로 구현하는 것을 설명하기 위한 예시도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 사시도,
도 6은 도 5에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지는 기판, 무선전력전송 칩 및 무선전력수신 칩을 포함한다.
기판(100)은 PCB(Printed Circuit Board)로 다수의 금속선 형태의 신호선이 인쇄되어 있으며, 복수의 무선 칩을 지지하는 역할을 한다. 또한, 기판(100)의 상면 중 무선 칩이 형성되지 않는 영역에는 전원전압이 입력되는 전원전압 패드(101)가 형성된다. 전원전압 패드(101)는 금속선으로 인쇄된 신호선으로, 복수 개로 형성될 수 있다.
무선전력전송 칩(110)은 기판(100)의 상부에 적층되는 무선 칩들 중 전원전압 패드(101)와 연결되어 전원전압을 입력받는 무선 칩이다. 이 경우, 무선전력전송 칩(110)은 기판(100)에 형성된 전원전압 패드(101)와 본딩 와이어(102)를 이용하여 연결될 수 있다. 또한, 무선전력전송 칩(110)은 전원전압 패드(101)를 통해 입력받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 인접한 무선 칩으로 전송할 수 있다. 이 경우, 무선전력전송 칩(110)은 다른 무선 칩과 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신할 수 있다.
적어도 하나의 무선전력수신 칩(120)은 무선전력전송 칩(110)의 상면 또는 하면에 형성되어 무선전력전송 칩(110)으로부터 교류 전력을 수신하는 무선 칩이다. 이 경우, 무선전력수신 칩(120)은 기판(100)에 형성된 전원전압 패드(101)와 전기적으로 분리되어 형성되며, 무선전력전송 칩(110)과 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 무선전력전송 칩(110)으로부터 교류 전력을 수신하게 된다. 또한, 무선전력전송 칩(110)과 기판(100) 사이에 형성되는 무선전력수신 칩(120)의 개수는 사용자 설정에 의해 달라질 수 있다.
또한, 무선전력수신 칩(120)은 수신 모드와 일반 모드를 가지는 전력 모드에 따라 무선전력송신 칩(110)으로부터 교류 전력을 수신하거나 차단할 수 있다. 즉, 무선전력수신 칩(120)이 수신 모드인 경우 무선전력전송 칩(100)으로부터 교류 전력을 수신하고, 일반 모드인 경우 무선전력전송 칩(100)으로부터 교류 전력을 차단할 수 있다. 예를 들어, 무선전력수신 칩(120)이 복수인 경우 무선전력수신 칩 1(121)은 교류 전력을 충분히 수신한 상태인 경우, 무선전력수신 칩 2(122)는 교류 전력이 부족한 경우, 무선전력수신 칩 1(121)은 교류 전력을 차단하고, 무선전력수신 칩 2(122)만이 교류 전력을 수신하게 된다.
다음으로, 도 2를 참조하면 기판(200)의 상면에는 적어도 하나의 무선 칩(220) 및 무선전력전송 칩(210)이 순차적으로 적층되며, 이 경우 기판(200)에 형성된 전원전압 패드(201)와 무선전력전송 칩(210)의 전원 패드(211)는 본딩 와이어(202)를 이용하여 연결될 수 있다. 또한, 무선전력전송 칩(210)과 무선전력수신 칩(220) 간에는 전기적으로 연결되지 않으며 그 사이에는 스페이서(215)를 이용하여 간격을 유지할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(215)는 페라이트(ferrite)와 같은 자성체이거나 소정의 유전율을 가지는 유전체일 수 있다. 이는 무선전력전송 칩(210)과 무선전력수신 칩(220) 간의 무선 통신 성능을 향상시키기 위함이다.
무선전력전송 칩(210)의 송신 패드(212)와 무선전력수신 칩(220)의 수신 패드(221)는 자기적 결합을 유도하는 인덕터 안테나이거나, 전기적 결합을 유도하는 캐패시터 안테나로 형성할 수 있다. 이는 종래의 인덕터 또는 캐패시터 소자를 이용하여 구현할 수도 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며 금속선 형태의 신호선을 패터닝하여 인덕터 또는 캐패시터로 이용할 수 있다. 무선전력전송 칩(210)과 무선전력수신 칩(220) 간의 간격에 따라 제1 송신 패드(212) 및 제2 수신 패드(221)의 크기를 다르게 설정할 수 있으며, 제1 송신 패드(212) 및 제2 수신 패드(221)는 같은 축에 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 복수의 무선전력수신 칩(220) 간에는 무선전력전송 칩(210)으로부터 전송되는 교류 전력이 수신되는 것을 방해하지 않도록 각각의 무선전력수신 칩(221, 222)의 수신 패드(2211, 2221)는 상호간에 송신 패드(212)와 대향하는 영역을 분할하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 무선전력수신 칩(220)이 4개인 경우에는 송신 패드(212)와 대향하는 영역을 4개의 영역으로 분할하여 서로 간섭을 최소화할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 4a 및 도 4b를 통해 후술하도록 한다.
도 3은 도 1에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지에 포함되는 무선 칩의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 무선전력전송 칩(310)은 전원 패드(311), 송신 패드(312), 제1 컨버터(313), 제1 제어부(314) 및 제1 데이터 통신부(315)를 포함한다.
전원 패드(311)는 기판의 전원전압 패드와 본딩 와이어를 이용하여 연결되어 직류 전력을 입력받고, 이를 제1 컨버터(313) 및 제1 데이터 통신부(315)에 출력한다. 송신 패드(312)는 전원 패드(311)로부터 입력된 직류 전력이 제1 컨버터(313) 및 제1 제어부(314)를 통해 변환된 교류 전력을 무선으로 전송한다. 이 경우, 송신 패드(312)는 단일 입출력 구조(single ended) 또는 차동 입출력 구조(differential)로 형성될 수 있다. 제1 컨버터(313)는 전원 패드(311)로부터 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 DC-AC 컨버터이다.
제어부(314)는 전원 패드(311)로부터 입력된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨의 교류 전력으로 변환시키도록 제1 컨버터(313)의 스위치를 제어한다. 또한, 제어부(314)는 무선전력수신 칩(320)이 기 설정된 교류 전력을 수신한 경우, 제1 컨버터(313)를 오프시켜 전력 낭비를 줄일 수 있다. 제1 데이터 통신부(315)는 무선전력전송 칩(310)의 신호 처리를 하며, 전원 패드(311)로부터 입력된 직류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 무선 전력수신 칩(320)과 데이터 통신을 할 수 있다.
한편, 복수의 무선전력수신 칩(321, 322)은 각각 수신 패드(3211, 3221), 정류부(3212, 3222), 제2 컨버터(3213, 3223), 온오프 제어부(3214, 3224) 및 제2 데이터 통신부(3215, 3225)를 포함한다.
수신 패드(3211, 3221)는 송신 패드(312)로부터 교류 전력을 수신하며 정류부(3212, 3222)로 출력한다. 이 경우, 수신 패드(3211, 3221)는 단일 입출력 구조(single ended) 또는 차동 입출력 구조(differential)로 형성될 수 있다. 정류부(3212, 3222)는 입력된 교류 전력을 평활하여 교류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 제2 컨버터(3213, 3223)는 평활된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨에 따라 변압시키는 DC-DC 컨버터이다. 온오프 제어부(3214, 3224)는 수신된 교류 전력이 기 설정된 교류 전력보다 작은 경우 정류부(3212, 3222) 및 제2 컨버터(3213, 3223)를 온(on)시키고, 수신된 교류 전력이 기 설정된 교류 전력보다 큰 경우 정류부(3212, 3222) 또는 제2 컨버터(3213, 3223)를 오프(off)시킨다.
예를 들어, 무선전력수신 칩 1(321)이 무선전력송신 칩(310)으로부터 충분한 교류 전력을 수신한 경우, 온오프 제어부(3214)는 정류부(3212) 또는 제2 컨버터(3213)를 오프시켜 더 이상의 추가 전력을 수신하지 않도록 한다. 이 경우, 온오프 제어부(3214)는 직접 수신 패드(3211)를 제어하여 무선전력송신 칩(310)으로부터 교류 전력 자체를 수신하지 않도록 하는 것도 가능하다. 무선전력수신 칩 2(322)도 무선전력수신 칩 1(321)과 개별적으로 무선전력송신 칩(310)으로부터 수신되는 교류 전력의 양에 따라 온오프 제어부(3224)가 수신 패드(3221), 정류부(3222), 제2 컨버터(3223) 중 어느 하나를 제어하여 전력 수신을 차단하는 것이 가능하다.
제2 데이터 통신부(3215, 3225)는 복수의 무선전력수신 칩(321, 322)의 신호를 처리하며, 제2 컨버터(3213, 3223)로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 무선전력송신 칩(310)과 데이터 통신을 할 수 있다.
도 4는 도 3에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지에 포함되는 송신 패드 및 수신 패드를 나선형 인덕터로 구현하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 무선전력전송 칩의 송신 패드는 제1 나선형 인덕터(410), 제1 트랜지스터(420) 및 제1 가변 캐패시터(430)를 포함한다.
제1 나선형 인덕터(410)는 일 단이 제1 단자(401)와 연결되는 제1 금속선(411)과, 일 단이 제2 단자(402)와 연결되는 제2 금속선(412), 일 단이 제1 금속선(411)의 타 단과 연결되는 제1 교차 금속선(413), 일 단이 제2 금속선(412)의 타 단과 연결되되 제1 교차 금속선(413)과 교차하여 형성되는 제2 교차 금속선(414), 일 단이 제1 교차 금속선(413)의 타 단과 연결되고, 타 단이 제2 교차 금속선(414)의 타 단과 연결되는 제3 금속선(415)을 포함한다. 이 경우, 제1 단자(401)와 제2 단자(402)에는 제1 컨버터의 양 단이 연결될 수 있다.
제1 트랜지스터(420)는 드레인이 제1 교차 금속선(413)의 일 단과 연결되고, 소스가 제2 교차 금속선(414)의 일 단과 연결되며, 게이트는 제3 단자(403)와 연결된다. 이 경우, 제3 단자(403)는 제어부와 연결되어 게이트 전압을 제어하는 제어 신호에 따라 무선전력전송 칩이 큰 전력을 전송하는 경우에는 제1 트랜지스터(420)를 오프시켜 전력이 [제1 금속선(411)]-[제1 교차 금속선(413)]-[제3 금속선(415)]-[제2 교차 금속선(414)]-[제2 금속선(412)]으로 연결되는 경로를 가지는 송신 패드를 통해 전송된다. 한편, 무선전력전송 칩이 작은 전력을 전송하는 경우에는 제1 트랜지스터(420)를 온시켜 전력이 [제1 금속선(411)]-[제1 트랜지스터(420)]-[제2 금속선(412)]으로 연결되는 경로를 가지는 송신 패드를 통해 전송된다. 이에 따라, 송신 패드에서 전송되는 전력의 크기를 가변적으로 조절할 수 있다.
제1 가변 캐패시터(430)는 일 단이 제1 금속선(411)의 일 단과 연결되고, 타 단이 제2 금속선(412)의 타 단과 연결되며, 제4 단자(404)를 통해 제어부의 제어 신호에 따라 제1 가변 캐패시터(430)의 용량이 제어된다. 이는 제1 나선형 인덕터(410)의 인덕턴스와 제1 가변 캐패시터(430)의 캐패시턴스를 이용하여 공진 주파수를 조절하기 위함이다.
한편, 수신 패드는 제2 나선형 인덕터, 제2 트랜지스터 및 제2 가변 캐패시터를 포함하며, 이는 송신 패드의 제1 나선형 인덕터(410), 제1 트랜지스터(420) 및 제1 가변 캐패시터(430)에 각각 대응한다. 구체적으로, 제2 나선형 인덕터의 제4 금속선, 제5 금속선, 제3 교차 금속선, 제4 교차 금속선 및 제6 금속선은 각각 제1 나선형 인덕터(410)의 제1 금속선(411), 제2 금속선(412), 제1 교차 금속선(413), 제2 교차 금속선(414), 제3 금속선(415)과 동일한 연결 관계를 가지므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
수신 패드는 온오프 제어부에 의해 제어되며, 제2 트랜지스터(410)의 게이트 전압을 제어하여 제2 나선형 인덕터의 수신률을 제어할 수 있다. 또한, 제2 가변 캐패시터의 용량을 제어하여 송신 패드가 전송하는 공진 주파수를 정확히 수신할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 사시도이고, 도 6은 도 5에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지의 단면도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지는 기판(500), 무선전력전송 칩(510), 복수의 무선전력수신 칩(520)을 포함한다. 여기서, 기판(500), 무선전력전송 칩(520)은 도 1의 기판(100), 무선전력전송 칩(110) 및 무선전력수신 칩(120)과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
무선전력전송 칩(510)의 하면에는 무선전력수신 칩 1(521)이 형성되고, 상면에는 무선전력수신 칩 2(522)이 형성되어 전원전압 패드(501)로부터 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 각각 무선전력수신 칩 1(521) 및 무선전력수신 칩 2(522)로 전송한다. 이 경우, 무선전력전송 칩(510), 복수의 무선전력수신 칩(520)은 같은 축 방향으로 일렬로 배열되나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 무선전력전송 칩(510)의 전원 패드(511)는 기판(500)에 형성된 전원전압 패드(501)와 본딩 와이어(502)를 이용하여 연결되므로, 복수의 무선전력수신 칩(520)은 무선전력전송 칩(510)의 전원 패드(511)와 겹치지 않는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 6을 참조하면 기판(600)의 상면에는 무선전력수신 칩 1(621), 무선전력전송 칩(610) 및 무선전력수신 칩 2(622)이 순차적으로 적층되며, 이 경우 기판(600)에 형성된 전원전압 패드(601)와 무선전력전송 칩(610)의 전원 패드(611)는 본딩 와이어(602)를 이용하여 연결될 수 있다. 또한, 무선전력전송 칩(610)과 복수의 무선전력수신 칩(620)은 상호간에 전기적으로 연결되지 않으며 그 사이에는 스페이서(615)를 이용하여 간격을 유지할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(615)는 페라이트(ferrite)와 같은 자성체이거나 소정의 유전율을 가지는 유전체일 수 있다. 이는 무선전력전송 칩(610)과 복수의 무선전력수신 칩(620) 간의 무선 통신 성능을 향상시키기 위함이다.
무선전력전송 칩(610)의 상면과 하면에 각각 무선전력수신 칩 1(621)과 무선전력수신 칩 2(622)가 형성되므로, 송신 패드(612)와 무선전력수신 칩 1(621)의 수신 패드(6211) 및 무선전력수신 칩 2(622)의 수신 패드(6221) 간의 거리가 동일하게 유지되므로, 복수의 무선전력수신 칩(620)에 동일한 전력을 전송할 수 있다. 무선전력전송 칩(610)과 복수의 무선전력수신 칩(620)의 회로 구성은 도 2의 무선전력전송 칩(110) 및 복수의 무선전력수신 칩(120)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 칩 간의 무선 전력 통신을 하여 본딩 와이어의 사용 개수를 줄임으로써 집적 회로 설계시 칩 간 적층을 용이하게 할 수 있다. 또한, 칩 간 송수신 전력 조절을 가능하게 함으로써 칩 간 전력 통신시 전력 소모를 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
100 : 기판 101 : 전원전압 패드
102 : 본딩 와이어 110 : 무선전력전송 칩
111 : 전원 패드 120 : 복수의 무선전력수신 칩
121 : 무선전력수신 칩 1 122 : 무선전력수신 칩 2
200 : 기판 201 : 전원전압 패드
202 : 본딩 와이어 210 : 무선전력전송 칩
211 : 전원 패드 212 : 송신 패드
215 : 스페이서 220 : 복수의 무선전력수신 칩
221 : 무선전력수신 칩 1 2211 : 수신 패드
222 : 무선전력수신 칩 2 2221 : 수신 패드
310 : 무선전력전송 칩 311 : 전원 패드
312 : 송신 패드 313 : 제1 컨버터
314 : 제어부 315 : 제1 데이터 통신부
320 : 복수의 무선전력수신 칩
321 : 무선전력수신 칩 1 3211 : 수신 패드
3212 : 정류부 3213 : 제2 컨버터
3214 : 온오프 제어부 3215 : 제2 데이터 통신부
322 : 무선전력수신 칩 2 3221 : 수신 패드
3222 : 정류부 3223 : 제2 컨버터
3224 : 온오프 제어부 3225 : 제2 데이터 통신부
401 : 제1 단자 402 : 제2 단자
403 : 제3 단자 404 : 제4 단자
410 : 제1 나선형 인덕터 411 : 제1 금속선
412 : 제2 금속선 413 : 제1 교차 금속선
414 : 제2 교차 금속선 415 : 제3 금속선
420 : 제1 트랜지스터 430 : 제1 가변 캐패시터
500 : 기판 501 : 전원전압 패드
502 : 본딩 와이어 510 : 무선전력전송 칩
511 : 전원 패드 520 : 복수의 무선전력수신 칩
521 : 무선전력수신 칩 1 522 : 무선전력수신 칩 2
600 : 기판 601 : 전원전압 패드
602 : 본딩 와이어 610 : 무선전력전송 칩
611 : 전원 패드 612 : 송신 패드
615 : 스페이서 620 : 복수의 무선전력수신 칩
621 : 무선전력수신 칩 1 6211 : 수신 패드
622 : 무선전력수신 칩 2 6221 : 수신 패드

Claims (12)

  1. 전원전압이 입력되는 전원전압 패드가 형성된 기판;
    상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받으며, 교류 전력을 전송하는 무선전력전송 칩; 및
    상기 무선전력전송 칩의 상면 또는 하면에 형성되어 수신 모드인 경우 상기 무선전력전송 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하고, 일반 모드인 경우 상기 교류 전력을 차단하는 적어도 하나의 무선전력수신 칩을 포함하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력전송 칩은,
    상기 전원전압 패드와 본딩 와이어를 이용하여 연결되는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력전송 칩과 상기 무선전력수신 칩은 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력전송 칩은,
    상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받는 전원 패드;
    상기 입력된 전원전압을 교류 신호로 변환하는 제1 컨버터;
    상기 제1 컨버터의 스위치를 제어하는 제어부; 및
    상기 제1 컨버터를 통해 생성된 교류 전력을 상기 무선전력수신 칩으로 송신하는 송신 패드를 포함하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선전력수신 칩은,
    상기 무선전력전송 칩으로부터 전송되는 교류 전력을 수신하는 수신 패드;
    상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부;
    상기 정류된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨로 변환하는 제2 컨버터; 및
    상기 수신된 교류 전력이 기 설정된 교류 전력보다 작은 경우 상기 정류부 및 상기 제2 컨버터를 온시키고, 상기 수신된 교류 전력이 기 설정된 교류 전력보다 큰 경우 상기 정류부 또는 상기 제2 컨버터를 오프시키는 온오프 제어부를 포함하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 무선전력수신 칩이 기 설정된 교류 전력을 수신한 경우, 상기 제1 컨버터를 오프시키는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 송신 패드는,
    일 단이 상기 제1 컨버터의 일 단과 연결되는 제1 금속선, 일 단이 상기 제1 컨버터의 타 단과 연결되는 제2 금속선, 일 단이 상기 제1 금속선의 타 단과 연결되는 제1 교차 금속선, 일 단이 상기 제2 금속선의 타 단과 연결되되 상기 제1 교차 금속선과 교차하여 형성되는 제2 교차 금속선, 일 단이 상기 제1 교차 금속선의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 제2 교차 금속선의 타 단과 연결되는 제3 금속선을 포함하는 제1 나선형 인덕터;
    드레인이 상기 제1 교차 금속선의 일 단과 연결되고, 소스가 상기 제2 교차 금속선의 일 단과 연결되는 제1 트랜지스터; 및
    일 단이 상기 제1 금속선의 일 단과 연결되고, 타 단이 상기 제2 금속선의 일 단과 연결되는 제1 가변 캐패시터를 포함하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제4항에 있어서,
    상기 송신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며,
    상기 입력된 전원전압을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 무선전력 수신 칩과 데이터 통신을 하는 제1 데이터 통신부를 더 포함하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 수신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며,
    상기 수신된 교류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 무선전력 송신 칩과 데이터 통신을 하는 제2 데이터 통신부를 더 포함하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 수신 패드는,
    일 단이 상기 정류부의 일 단과 연결되는 제4 금속선, 일 단이 상기 정류부의 타 단과 연결되는 제5 금속선, 일 단이 상기 제4 금속선의 타 단과 연결되는 제3 교차 금속선, 일 단이 상기 제5 금속선의 타 단과 연결되되 상기 제3 교차 금속선과 교차하여 형성되는 제4 교차 금속선, 일 단이 상기 제3 교차 금속선의 타 단과 연결되고, 타 단이 상기 제4 교차 금속선의 타 단과 연결되는 제6 금속선을 포함하는 제2 나선형 인덕터;
    드레인이 상기 제3 교차 금속선의 일 단과 연결되고, 소스가 상기 제4 교차 금속선의 일 단과 연결되는 제2 트랜지스터; 및
    일 단이 상기 제4 금속선의 일 단과 연결되고, 타 단이 상기 제5 금속선의 일 단과 연결되는 제2 가변 캐패시터를 포함하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제1 가변 캐패시터를 제어하여 상기 송신 패드의 출력 또는 공진 주파수를 조절하는 3차원 무선 칩 패키지.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제10항에 있어서,
    상기 온오프 제어부는,
    상기 제2 트랜지스터 및 상기 제2 가변 캐패시터를 제어하여 상기 수신 패드의 수신률을 조절하는 전력 조절형 3차원 무선 칩 패키지.
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