KR101427302B1 - ３차원 무선 칩 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 무선 칩 패키지에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지는 전원전압이 입력되는 전원전압 패드가 형성된 기판과, 상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받으며, 교류 전력을 전송하는 제1 무선 칩과, 상기 제1 무선 칩의 상면 또는 하면에 형성되어 상기 제1 무선 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하는 적어도 하나의 제2 무선 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.
이에 따라, 칩 간의 무선 전력 통신을 하여 본딩 와이어의 사용 개수를 줄임으로써, 집적 회로 설계시 칩 간 적층을 용이하게 할 수 있다.
Description
본 발명은 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 기술적인 과제는 칩 간의 무선 전력 통신을 하여 본딩 와이어의 사용 개수를 줄임으로써, 집적 회로 설계시 칩 간 적층을 용이하게 하도록 하는 3차원 무선 칩 패키지 기술을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지는 전원전압이 입력되는 전원전압 패드가 형성된 기판과, 상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받으며, 교류 전력을 전송하는 제1 무선 칩과, 상기 제1 무선 칩의 상면 또는 하면에 형성되어 상기 제1 무선 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하는 적어도 하나의 제2 무선 칩을 포함한다.
또한, 상기 제1 무선 칩과 상기 제2 무선 칩 사이에 형성되어, 상기 제1 무선 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하여 상기 제2 무선 칩에 무선으로 상기 교류 전력을 전송하는 적어도 하나의 제3 무선 칩을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 무선 칩은, 상기 전원전압 패드와 본딩 와이어를 이용하여 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 무선 칩과 상기 제2 무선 칩은 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신할 수 있다.
또한, 상기 제1 무선 칩은, 상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받는 전원 패드와, 상기 입력된 전원전압을 교류 신호로 변환하는 제1 컨버터와, 상기 제1 컨버터의 스위치를 제어하는 제1 제어부와, 상기 제1 컨버터를 통해 생성된 교류 전력을 상기 제2 무선 칩으로 송신하는 제1 송신 패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 무선 칩은, 상기 제1 무선 칩으로부터 전송되는 교류 전력을 수신하는 제2 수신 패드와, 상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 제2 정류부와, 상기 정류된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨로 변환하는 제2 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 무선 칩, 상기 제2 무선 칩 및 상기 제3 무선 칩은 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신할 수 있다.
또한, 상기 제3 무선 칩은, 상기 제1 무선 칩으로부터 전송되는 교류 전력을 수신하는 제3 수신 패드와, 상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 제3 정류부와, 상기 정류된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨로 변환하는 제3 컨버터와, 상기 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 제4 컨버터와, 상기 제3 컨버터 또는 상기 제4 컨버터의 스위치를 제어하는 제3 제어부와, 상기 제4 컨버터를 통해 생성된 교류 전력을 상기 제2 무선 칩에 송신하는 제3 송신 패드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 송신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며, 상기 입력된 전원전압을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 제2 무선 칩과 데이터 통신을 하는 제1 데이터 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 수신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며, 상기 수신된 교류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 제1 무선 칩과 데이터 통신을 하는 제2 데이터 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 송신 패드 및 상기 제3 수신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며, 상기 수신된 교류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 제1 무선 칩 또는 상기 제2 무선 칩과 데이터 통신을 하는 제3 데이터 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 무선 칩이 송신 모드인 경우 상기 제3 컨버터를 오프시키고, 상기 제3 무선 칩이 수신 모드인 경우 상기 제4 컨버터를 오프시킬 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 사시도,
도 2는 도 1에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도,
도 3은 도 1에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 사시도,
도 5는 도 4에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도,
도 6은 도 4에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 사시도,
도 8은 도 7에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도,
도 9는 도 7에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도,
도 3은 도 1에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 사시도,
도 5는 도 4에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도,
도 6은 도 4에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 사시도,
도 8은 도 7에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도,
도 9는 도 7에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도이다.
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 3차원 무선 칩 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지는 기판(100), 제1 무선 칩(110) 및 제2 무선 칩(120)을 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.
제1 무선 칩(110)은 기판(100)의 상부에 적층되는 무선 칩들 중 전원전압 패드(101)와 연결되어 전원전압을 입력받는 무선 칩이다. 이 경우, 제1 무선 칩(110)은 기판(100)에 형성된 전원전압 패드(101)와 본딩 와이어(102)를 이용하여 연결될 수 있다. 또한, 제1 무선 칩(110)은 전원전압 패드(101)를 통해 입력받은 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 인접한 무선 칩으로 전송할 수 있다. 이 경우, 제1 무선 칩(110)은 다른 무선 칩과 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신할 수 있다.
제2 무선 칩(120)은 기판(100)과 제1 무선 칩(110) 사이 또는 제1 무선 칩(110)의 상면에 형성되어 제1 무선 칩(110)으로부터 교류 전력을 수신하는 무선 칩이다. 이 경우, 제2 무선 칩(120)은 기판(100)에 형성된 전원전압 패드(101)와 전기적으로 분리되어 형성되며, 제1 무선 칩(110)과 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 제1 무선 칩(110)으로부터 교류 전력을 수신하게 된다. 또한, 제1 무선 칩(110)과 기판(100) 사이 또는 제1 무선 칩(110)의 상면에 형성되는 제2 무선 칩(120)의 개수는 사용자 설정에 의해 달라질 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하면 기판(200)의 상면에는 제2 무선 칩(220) 및 제1 무선 칩(210)이 순차적으로 적층되며, 이 경우 기판(200)에 형성된 전원전압 패드(201)와 제1 무선 칩(210)의 전원 패드(211)는 본딩 와이어(202)를 이용하여 연결될 수 있다. 또한, 기판(200)의 상면에는 제1 무선 칩(210) 및 제2 무선 칩(220)이 순차적으로 적층될 수도 있다.
또한, 제1 무선 칩(210)과 제2 무선 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 제1 무선 칩(210)과 제2 무선 칩(220) 간의 무선 통신 성능을 향상시키기 위함이다.
제1 무선 칩(210)의 제1 송신 패드(212)와 제2 무선 칩(220)의 제2 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. 제1 무선 칩(210)과 제2 무선 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.
도 3은 도 1에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제1 무선 칩(310)은 전원 패드(311), 제1 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 데이터 통신부(315) 및 제1 컨버터(313)에 출력한다. 제1 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, 제1 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. 제1 제어부(314)는 전원 패드(311)로부터 입력된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨의 교류 전력으로 변환시키도록 제1 컨버터(313)의 스위치를 제어한다. 제1 데이터 통신부(315)는 제1 무선 칩(310)의 신호 처리를 하는 모듈이며, 전원 패드(311)로부터 입력된 전원전압을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 제2 무선 칩(320)과 데이터 통신을 할 수 있다.
한편, 제2 무선 칩(320)은 제2 수신 패드(321), 제2 정류부(322), 제2 컨버터(323) 및 제2 데이터 통신부(324)를 포함한다. 제2 수신 패드(321)는 제1 송신 패드(312)로부터 교류 전력을 수신하며 제2 정류부(322)로 출력한다. 이 경우, 제2 수신 패드(321)는 단일 입출력 구조(single ended) 또는 차동 입출력 구조(differential)로 형성될 수 있다. 제2 정류부(322)는 입력된 교류 전력을 평활하여 교류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 제2 컨버터(323)는 평활된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨에 따라 변압시키는 DC-DC 컨버터이다. 제2 데이터 통신부(324)는 제2 무선 칩(320)의 신호 처리를 하는 모듈이며, 제2 컨버터(323)로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 제1 무선 칩(310)의 제1 데이터 통신부(315)와 데이터 통신을 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 사시도이고, 도 5는 도 4에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지는 기판(400), 제1 무선 칩(410) 및 복수의 제2 무선 칩(420, 430)을 포함한다. 여기서, 기판(400), 제1 무선 칩(410) 및 복수의 제2 무선 칩(420, 430)은 도 1의 기판(100), 제1 무선 칩(110) 및 제2 무선 칩(120)과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
복수의 제2 무선 칩(420, 430) 중 제1 무선 칩(410)의 상부에 적층되는 제2 무선 칩(430)은 제1 무선 칩(410)으로부터 교류 전력을 수신하는 무선 칩이다. 이 경우, 제2 무선 칩(430)은 기판(400)에 형성된 전원전압 패드(401)와 전기적으로 분리되어 형성되며, 제1 무선 칩(410)과 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 제1 무선 칩(410)으로부터 교류 전력을 수신하게 된다. 또한, 제1 무선 칩(410)의 상부에 적층되는 제2 무선 칩(430)의 개수는 사용자 설정에 의해 달라질 수 있다.
한편, 제1 무선 칩(410)의 경우 하면에는 제2 무선 칩(420)이 형성되고, 상면에는 제2 무선 칩(430)이 형성되어 전원전압 패드(401)로부터 입력된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 각각 복수의 제2 무선 칩(420, 430)으로 전송한다. 이 경우, 제1 무선 칩(410) 및 복수의 제2 무선 칩(420, 430)은 같은 축 방향으로 일렬로 배열되나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 제1 무선 칩(410)의 전원 패드(411)는 기판(400)에 형성된 전원전압 패드(401)와 본딩 와이어(402)를 이용하여 연결되므로, 제2 무선 칩(430)은 제1 무선 칩(410)의 전원 패드(411)와 겹치지 않는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5를 참조하면 기판(500)의 상면에는 제2 무선 칩(520), 제1 무선 칩(510) 및 제2 무선 칩(530)이 순차적으로 적층되며, 이 경우 기판(500)에 형성된 전원전압 패드(501)와 제1 무선 칩(510)의 전원 패드(511)는 본딩 와이어(502)를 이용하여 연결될 수 있다. 또한, 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(520), 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(530) 간에는 상호간에 전기적으로 연결되지 않으며 그 사이에는 스페이서(515)를 이용하여 간격을 유지할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(515)는 페라이트(ferrite)와 같은 자성체이거나 소정의 유전율을 가지는 유전체일 수 있다. 이는 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(520) 간 또는 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(530) 간의 무선 통신 성능을 향상시키기 위함이다.
제1 무선 칩(510)의 제1 송신 패드(512)와 제2 무선 칩(520)의 제2 수신 패드(521) 및 제2 무선 칩(530)의 제2 수신 패드(531)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. 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(520) 간의 간격에 따라 제1 송신 패드(512) 및 제2 수신 패드(521)의 크기를 다르게 설정할 수 있으며, 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(530) 간의 간격에 따라 제1 송신 패드(512) 및 제2 수신 패드(531)의 크기를 다르게 설정할 수도 있다. 이에 따라, 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(520) 간의 통신 및 제1 무선 칩(510)과 제2 무선 칩(530) 간의 거리가 일정하게 유지되어 전력 손실을 줄일 수 있다.
도 6은 도 4에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도이다.
도 6을 참조하면, 제1 무선 칩(610)은 전원 패드(611), 제1 송신 패드(622), 제1 컨버터(613), 제1 제어부(614) 및 제1 데이터 통신부(615)를 포함한다. 제1 무선 칩(610)에 대한 설명은 도 3의 제1 무선 칩(310)과 동일하므로 생략하도록 한다.
한편, 제2 무선 칩(620)은 제2 수신 패드(621), 제2 정류부(622), 제2 컨버터(623) 및 제2 데이터 통신부(624)를 포함한다. 제2 무선 칩(620)에 대한 설명은 도 3의 제2 무선 칩(320)과 동일하므로 생략하도록 한다.
한편, 제2 무선 칩(630)은 제2 수신 패드(631), 제2 정류부(632), 제2 컨버터(633) 및 제2 데이터 통신부(634)를 포함한다. 제2 수신 패드(631)는 제1 송신 패드(612)로부터 교류 전력을 수신하며 제2 정류부(632)로 출력한다. 제2 정류부(632)는 입력된 교류 전력을 평활하여 교류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 제2 컨버터(633)는 평활된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨에 따라 변압시키는 DC-DC 컨버터이다. 제2 데이터 통신부(634)는 제3 무선 칩(630)의 신호 처리를 하는 모듈이며, 제3 컨버터(633)로부터 출력되는 직류 전력을 입력받아 제1 무선 칩(610)의 제1 데이터 통신부(615)와 데이터 통신을 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 사시도이고, 도 8은 도 7에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 단면도이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 무선 칩 패키지는 기판(700), 제1 무선 칩(710), 제2 무선 칩(720) 및 제3 무선 칩(730)을 포함한다. 여기서, 기판(700), 제1 무선 칩(710) 및 제2 무선 칩(720)은 도 1의 기판(100), 제1 무선 칩(110) 및 제2 무선 칩(120)과 동일하므로 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
제3 무선 칩(730)은 제1 무선 칩(710)과 제2 무선 칩(720) 사이에 형성되어 제1 무선 칩(710)으로부터 교류 전력을 수신하여, 제2 무선 칩(720)으로 전달하는 무선 칩이다. 이 경우, 제3 무선 칩(730)은 기판(700)에 형성된 전원전압 패드(701)와 전기적으로 분리되어 형성되며, 제1 무선 칩(710)과 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 제1 무선 칩(710)으로부터 교류 전력을 수신하게 된다. 또한, 제1 무선 칩(710)과 제2 무선 칩(720) 사이에 형성되는 제3 무선 칩(730)의 개수는 사용자 설정에 의해 달라질 수 있다.
한편, 제1 무선 칩(710)의 경우 하면에 제3 무선 칩(730) 및 제2 무선 칩(720)이 순차적으로 적층되어 형성되고, 제1 무선 칩(710)에서 제3 무선 칩(730)으로 교류 전력을 전송하면, 제3 무선 칩(730)에서 제2 무선 칩(720)으로 교류 전력을 전송한다. 이 경우, 제1 무선 칩(710), 제2 무선 칩(720) 및 제3 무선 칩(730)은 같은 축 방향으로 일렬로 배열되나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 무선 칩(710)의 상면에 제3 무선 칩(730) 및 제2 무선 칩(720)이 적층될 수도 있다. 또한, 제1 무선 칩(710)의 전원 패드(711)는 기판(700)에 형성된 전원전압 패드(701)와 본딩 와이어(702)를 이용하여 연결된다.
다음으로, 도 8을 참조하면 기판(800)의 상면에는 제2 무선 칩(820), 제3 무선 칩(830) 및 제1 무선 칩(810)이 순차적으로 적층되며, 이 경우 기판(800)에 형성된 전원전압 패드(801)와 제1 무선 칩(810)의 전원 패드(811)는 본딩 와이어(802)를 이용하여 연결될 수 있다. 또한, 제1 무선 칩(810)과 제3 무선 칩(830) 또는 제2 무선 칩(820)과 제3 무선 칩(830) 상호간에 전기적으로 연결되지 않으며 그 사이에는 스페이서(815)를 이용하여 간격을 유지할 수 있다. 예를 들어, 스페이서(815)는 페라이트(ferrite)와 같은 자성체이거나 소정의 유전율을 가지는 유전체일 수 있다. 이는 제1 무선 칩(810)과 제2 무선 칩(820) 간 또는 제1 무선 칩(810)과 제3 무선 칩(830) 간의 무선 통신 성능을 향상시키기 위함이다.
제1 무선 칩(810)의 제1 송신 패드(812)와 제3 무선 칩(830)의 제3 수신 패드(831) 또는 제3 무선 칩(830)의 제3 송신 패드(832))와 제2 무선 칩(820)의 제2 수신 패드(821)는 상호간에 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. 제1 무선 칩(810)과 제3 무선 칩(830) 간의 간격에 따라 제1 송신 패드(812) 및 제3 수신 패드(831)의 크기를 다르게 설정할 수 있으며, 제1 무선 칩(810)과 제3 무선 칩(830) 간의 간격에 따라 제1 송신 패드(812) 및 제3 수신 패드(831)의 크기를 다르게 설정할 수도 있다.
도 9는 도 7에 따른 3차원 무선 칩 패키지의 무선 칩의 회로 구성도이다.
도 9를 참조하면, 제1 무선 칩(910)은 전원 패드(911), 제1 송신 패드(912), 제1 컨버터(913), 제1 제어부(914) 및 제1 데이터 통신부(915)를 포함한다. 제1 무선 칩(910)에 대한 설명은 도 1의 제1 무선 칩(110)과 동일하므로 생략하도록 한다.
한편, 제2 무선 칩(920)은 제2 수신 패드(921), 제2 정류부(922), 제2 컨버터(923) 및 제2 데이터 통신부(924)를 포함한다. 제2 무선 칩(920)에 대한 설명은 도 1의 제2 무선 칩(920)과 동일하므로 생략하도록 한다.
한편, 제3 무선 칩(930)은 제3 수신 패드(931), 제3 송신 패드(932), 제3 정류부(933), 제3 컨버터(934), 제3 데이터 통신부(935), 제3 제어부(936) 및 제4 컨버터 (937)를 포함한다. 제3 수신 패드(931)는 제1 송신 패드(912)로부터 교류 전력을 수신하며 제3 정류부(933)로 출력한다. 제3 송신 패드(932)는 제4 컨버터(937)에서 출력된 교류 전력을 제2 무선 칩(920)으로 전송한다. 제3 정류부(933)는 입력된 교류 전력을 평활하여 직류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 제3 컨버터(934)는 평활된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨에 따라 변압시키는 DC-DC 컨버터이다. 제3 데이터 통신부(935)는 제3 무선 칩(930)의 신호 처리를 하는 모듈을 포함하며, 제3 컨버터(934)로부터 출력되는 직류 전력을 입력받아 구동되며, 제1 무선 칩(910)의 제1 데이터 통신부(915) 또는 제2 무선 칩(920)의 제2 데이터 통신부(924)와 데이터 통신을 할 수 있다. 제3 제어부(936)는 제3 컨버터(934)로부터 입력된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨의 교류 전력으로 변환시키도록 제4 컨버터(937)의 스위치를 제어한다. 제4 컨버터(937)는 제3 컨버터(934)로부터 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 DC-AC 컨버터이다.
또한, 제3 무선 칩(930)은 통신 모드에 따라 제3 컨버터(934) 또는 제4 컨버터(937)를 온오프 제어할 수 있다. 즉, 제3 무선 칩(930)이 송신 모드인 경우 제3 컨버터(934)를 오프, 제4 컨버터(937)를 온시키고, 제3 무선 칩(930)이 수신 모드인 경우 제3 컨버터(934)를 온, 제4 컨버터(937)를 오프시킬 수 있다.
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.
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 : 제1 무선 칩
111 : 전원 패드 120 : 제2 무선 칩
200 : 기판 201 : 전원전압 패드
202 : 본딩 와이어 210 : 제1 무선 칩
211 : 전원 패드 212 : 제1 송신 패드
215 : 스페이서 220 : 제2 무선 칩
221 : 제2 수신 패드
310 : 제1 무선 칩 311 : 전원 패드
312 : 제1 송신 패드 313 : 제1 컨버터
314 : 제1 제어부 315 : 제1 데이터 통신부
320 : 제2 무선 칩 321 : 제2 수신 패드
322 : 제2 정류부 323 : 제2 컨버터
324 : 제2 데이터 통신부
400 : 기판 401 : 전원전압 패드
402 : 본딩 와이어 410 : 제1 무선 칩
411 : 전원 패드 420, 430 : 제2 무선 칩
500 : 기판 501 : 전원전압 패드
502 : 본딩 와이어 510 : 제1 무선 칩
511 : 전원 패드 512 : 제1 송신 패드
515 : 스페이서 520, 530 : 제2 무선 칩
521, 531 : 제2 수신 패드
610 : 제1 무선 칩 611 : 전원 패드
612 : 제1 송신 패드 613 : 제1 컨버터
614 : 제1 제어부 615 : 제1 데이터 통신부
620, 630 : 제2 무선 칩 621, 631 : 제2 수신 패드
622, 632 : 제2 정류부 623, 633 : 제2 컨버터
624, 634 : 제2 데이터 통신부
700 : 기판 701 : 전원전압 패드
702 : 본딩 와이어 710 : 제1 무선 칩
711 : 전원 패드 720 : 제2 무선 칩
730 : 제3 무선 칩
800 : 기판 801 : 전원전압 패드
802 : 본딩 와이어 810 : 제1 무선 칩
811 : 전원 패드 812 : 제1 송신 패드
815 : 스페이서 820 : 제2 무선 칩
821 : 제2 수신 패드 830 : 제3 무선 칩
831 : 제3 수신 패드 832 : 제3 송신 패드
910 : 제1 무선 칩 911 : 전원 패드
912 : 제1 송신 패드 913 : 제1 컨버터
914 : 제1 제어부 915 : 제1 데이터 통신부
920 : 제2 무선 칩 912 : 제2 수신 패드
922 : 제2 정류부 923 : 제2 컨버터
924 : 제1 데이터 통신부 930 : 제3 무선 칩
931 : 제3 수신 패드 932 ; 제3 송신 패드
933 : 제3 정류부 934 : 제3 컨버터
935 : 제3 데이터 통신부 936 : 제3 제어부
937 : 제4 컨버터
102 : 본딩 와이어 110 : 제1 무선 칩
111 : 전원 패드 120 : 제2 무선 칩
200 : 기판 201 : 전원전압 패드
202 : 본딩 와이어 210 : 제1 무선 칩
211 : 전원 패드 212 : 제1 송신 패드
215 : 스페이서 220 : 제2 무선 칩
221 : 제2 수신 패드
310 : 제1 무선 칩 311 : 전원 패드
312 : 제1 송신 패드 313 : 제1 컨버터
314 : 제1 제어부 315 : 제1 데이터 통신부
320 : 제2 무선 칩 321 : 제2 수신 패드
322 : 제2 정류부 323 : 제2 컨버터
324 : 제2 데이터 통신부
400 : 기판 401 : 전원전압 패드
402 : 본딩 와이어 410 : 제1 무선 칩
411 : 전원 패드 420, 430 : 제2 무선 칩
500 : 기판 501 : 전원전압 패드
502 : 본딩 와이어 510 : 제1 무선 칩
511 : 전원 패드 512 : 제1 송신 패드
515 : 스페이서 520, 530 : 제2 무선 칩
521, 531 : 제2 수신 패드
610 : 제1 무선 칩 611 : 전원 패드
612 : 제1 송신 패드 613 : 제1 컨버터
614 : 제1 제어부 615 : 제1 데이터 통신부
620, 630 : 제2 무선 칩 621, 631 : 제2 수신 패드
622, 632 : 제2 정류부 623, 633 : 제2 컨버터
624, 634 : 제2 데이터 통신부
700 : 기판 701 : 전원전압 패드
702 : 본딩 와이어 710 : 제1 무선 칩
711 : 전원 패드 720 : 제2 무선 칩
730 : 제3 무선 칩
800 : 기판 801 : 전원전압 패드
802 : 본딩 와이어 810 : 제1 무선 칩
811 : 전원 패드 812 : 제1 송신 패드
815 : 스페이서 820 : 제2 무선 칩
821 : 제2 수신 패드 830 : 제3 무선 칩
831 : 제3 수신 패드 832 : 제3 송신 패드
910 : 제1 무선 칩 911 : 전원 패드
912 : 제1 송신 패드 913 : 제1 컨버터
914 : 제1 제어부 915 : 제1 데이터 통신부
920 : 제2 무선 칩 912 : 제2 수신 패드
922 : 제2 정류부 923 : 제2 컨버터
924 : 제1 데이터 통신부 930 : 제3 무선 칩
931 : 제3 수신 패드 932 ; 제3 송신 패드
933 : 제3 정류부 934 : 제3 컨버터
935 : 제3 데이터 통신부 936 : 제3 제어부
937 : 제4 컨버터
Claims (12)
- 전원전압이 입력되는 전원전압 패드가 형성된 기판;
상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받으며, 교류 전력을 전송하는 제1 무선 칩; 및
상기 제1 무선 칩의 상면 또는 하면에 형성되어 상기 제1 무선 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하는 적어도 하나의 제2 무선 칩을 포함하며,
상기 제1 무선 칩은,
상기 전원전압 패드와 연결되어 상기 전원전압을 입력받는 전원 패드;
상기 입력된 전원전압을 교류 신호로 변환하는 제1 컨버터;
상기 제1 컨버터의 스위치를 제어하는 제1 제어부; 및
상기 제1 컨버터를 통해 생성된 교류 전력을 상기 제2 무선 칩으로 송신하는 제1 송신 패드를 포함하는 3차원 무선 칩 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 무선 칩과 상기 제2 무선 칩 사이에 형성되어, 상기 제1 무선 칩으로부터 상기 교류 전력을 수신하여 상기 제2 무선 칩에 무선으로 상기 교류 전력을 전송하는 적어도 하나의 제3 무선 칩을 더 포함하는 3차원 무선 칩 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 무선 칩은,
상기 전원전압 패드와 본딩 와이어를 이용하여 연결되는 3차원 무선 칩 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 무선 칩과 상기 제2 무선 칩은 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신하는 3차원 무선 칩 패키지. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2 무선 칩은,
상기 제1 무선 칩으로부터 전송되는 교류 전력을 수신하는 제2 수신 패드;
상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 제2 정류부; 및
상기 정류된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨로 변환하는 제2 컨버터를 포함하는 3차원 무선 칩 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 무선 칩, 상기 제2 무선 칩 및 상기 제3 무선 칩은 자기적 결합 또는 전기적 결합을 이용하여 상호간에 전력을 송수신하는 3차원 무선 칩 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제3 무선 칩은,
상기 제1 무선 칩으로부터 전송되는 교류 전력을 수신하는 제3 수신 패드;
상기 수신된 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 제3 정류부;
상기 정류된 직류 전력을 기 설정된 전압 레벨로 변환하는 제3 컨버터;
상기 변환된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 제4 컨버터;
상기 제3 컨버터 또는 상기 제4 컨버터의 스위치를 제어하는 제3 제어부; 및
상기 제4 컨버터를 통해 생성된 교류 전력을 상기 제2 무선 칩에 송신하는 제3 송신 패드를 포함하는 3차원 무선 칩 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 송신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며,
상기 입력된 전원전압을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 제2 무선 칩과 데이터 통신을 하는 제1 데이터 통신부를 더 포함하는 3차원 무선 칩 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 제2 수신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며,
상기 수신된 교류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 제1 무선 칩과 데이터 통신을 하는 제2 데이터 통신부를 더 포함하는 3차원 무선 칩 패키지. - 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,
상기 제3 송신 패드 및 상기 제3 수신 패드는 단일 입출력 구조 또는 차동 입출력 구조로 형성되며,
상기 수신된 교류 전력을 이용하여 데이터 신호를 생성하여 상기 제1 무선 칩 또는 상기 제2 무선 칩과 데이터 통신을 하는 제3 데이터 통신부를 더 포함하는 3차원 무선 칩 패키지. - 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,
상기 제3 무선 칩이 송신 모드인 경우 상기 제3 컨버터를 오프시키고, 상기 제3 무선 칩이 수신 모드인 경우 상기 제4 컨버터를 오프시키는 3차원 무선 칩 패키지.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130004858A KR101427302B1 (ko) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | ３차원 무선 칩 패키지 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130004858A KR101427302B1 (ko) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | ３차원 무선 칩 패키지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140092607A KR20140092607A (ko) | 2014-07-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130004858A KR101427302B1 (ko) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | ３차원 무선 칩 패키지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101427302B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101645899B1 (ko) * | 2015-11-11 | 2016-08-04 | 숭실대학교산학협력단 | 칩 간 무선 전력 전송을 위한 집적 회로 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090049442A (ko) * | 2007-11-13 | 2009-05-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 적층 반도체 패키지 |
| KR20110135151A (ko) * | 2010-06-10 | 2011-12-16 | 에스티에스반도체통신 주식회사 | 무선 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능을 갖는 반도체 패키지 |
-
2013
- 2013-01-16 KR KR1020130004858A patent/KR101427302B1/ko active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
| KR20090049442A (ko) * | 2007-11-13 | 2009-05-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 적층 반도체 패키지 |
| KR20110135151A (ko) * | 2010-06-10 | 2011-12-16 | 에스티에스반도체통신 주식회사 | 무선 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능을 갖는 반도체 패키지 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101645899B1 (ko) * | 2015-11-11 | 2016-08-04 | 숭실대학교산학협력단 | 칩 간 무선 전력 전송을 위한 집적 회로 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140092607A (ko) | 2014-07-24 |
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