KR101450064B1 - 광 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능들을 가지는 ｕｓｂ 메모리 장치 및 이를 이용한 ｕｓｂ 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능들을 가지는 USB 메모리 장치를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 USB 메모리 장치는, 서로 대향하는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판; 상기 기판에 실장된 하나 또는 그 이상의 메모리 반도체 칩들; 상기 기판에 실장되고, 무선으로 전력을 수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 전력을 제공하는 무선 전원부; 및 상기 기판에 실장되고, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 상기 데이터를 제공하는 광 신호부;를 포함한다.

Description

광 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능들을 가지는 ＵＳＢ 메모리 장치 및 이를 이용한 ＵＳＢ 시스템{USB memory device having functions of optical signal transmission and wireless power driving and USB system using the same}

본 발명은 USB 메모리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능들을 가지는 USB 메모리 장치 및 이를 이용한 USB 시스템에 관한 것이다.

컴퓨팅 장치의 하드웨어의 성능이 향상됨에 따라, 사용자가 컴퓨팅 장치에서 사용하는 데이터 또는 프로그램 역시 그 크기가 급격하게 증대되고 있는 추세에 있다. 이와 같이, 반도체 제조 기술도 함께 발전함에 따라, 반도체 메모리 소자의 고집적화가 가능해지며, 대용량을 갖는 USB 메모리 장치가 보편화되고 있다. 이러한 휴대 저장 장치는 휴대하기에 간편하고 대용량의 파일을 타인에게 신뢰성 있게 전달할 수 있다는 점에서 광범위하게 이용되고 있다. 그러나, 종래의 USB 메모리 장치는, 외부 호스트와 유선 터미널로 연결되므로, USB 포트가 없거나 부족한 경우에는 외부 호스트와의 접속이 제한되는 한계가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능들을 가지는 USB 메모리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 광 신호 전달 및 무선 전원 구동 기능들을 가지는 USB 메모리 장치를 이용한 USB 시스템을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 USB 메모리 장치는, 서로 대향하는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판; 상기 기판에 실장된 하나 또는 그 이상의 메모리 반도체 칩들; 상기 기판에 실장되고, 무선으로 전력을 수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 전력을 제공하는 무선 전원부; 및 상기 기판에 실장되고, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 상기 데이터를 제공하는 광 신호부;를 포함한다.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 광 신호부는 하나 또는 그 이상의 광 발광부들 및 하나 또는 그 이상의 광 수광부들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 기판은 내부 광 신호부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 메모리 반도체 칩들은 칩 광 신호부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 내부 광 신호부와 상기 칩 광 신호부는 광 신호를 이용하여 데이터를 서로 송수신할 수 있다. 또한, 상기 내부 광 신호부는 내부 발광부 및 내부 수광부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 칩 광 신호부는 칩 발광부와 칩 수광부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 내부 발광부와 상기 칩 수광부는 광 신호를 송수신하도록 서로 대응하여 위치할 수 있다. 또한, 상기 내부 수광부와 상기 칩 발광부는 광 신호를 송수신하도록 서로 대응하여 위치할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 메모리 반도체 칩들은 상기 무선 전원부로부터 무선으로 전력을 제공받을 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 메모리 반도체 칩들, 상기 무선 전원부, 및 상기 광 신호부는 상기 제1 측에 위치할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 측은 하나 또는 그 이상의 제1 리세스 영역을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 전원부와 상기 광 신호부 중 적어도 어느 하나는 상기 제1 리세스 영역 내에 위치할 수 있다. 또한, 상기 메모리 반도체 칩들은 상기 무선 전원부와 상기 광 신호부 중 적어도 어느 하나와 중첩하여 위치할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 메모리 반도체 칩들은 상기 제1 측에 위치할 수 있다. 또한, 상기 무선 전원부, 및 상기 광 신호부는 상기 제2 측에 위치할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 측은 하나 또는 그 이상의 제2 리세스 영역을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 전원부와 상기 광 신호부 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 리세스 영역 내에 위치할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 USB 시스템은, 호스트; 및 상기 호스트로부터 무선으로 전력을 수신하여 구동되고, 상기 호스트와 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하는 USB 메모리 장치;를 를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 USB 메모리 장치는 무선으로 전력을 송수신할 수 있고, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있으므로 외부와 연결되는 터미널을 생략할 수 있고, 내부 회로를 간단하게 형성할 수 있으며, USB 포트가 없거나 부족한 호스트와의 데이터 송수신이 가능하다. 또한, USB 메모리 장치는, 기판에 포함된 리세스 영역 내에 소자들을 실장함으로써 박형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 USB 메모리 장치의 구성 요소와 동작 방법을 호스트와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 광 신호요소의 동작을 호스트와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 USB 메모리 장치를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 무선 전원부의 전력 수신부를 도시하는 블록도이다.
도 6은 도 4의 무선 전원부의 전력 송신부를 도시하는 블록도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 USB 메모리 장치들을 도시하는 단면도들이다.
도 11은 도 10의 USB 메모리 장치의 내부 광 신호부와 칩 광 신호부의 위치관계를 설명하는 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

이하의 설명에서, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 기재는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 " 포함하는" 및/또는 "포함한다"란 어구는, 언급한 단계, 동작, 부재, 요소, 형상, 숫자, 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이 아니며, 하나 이상의 다른 단계, 동작, 부재, 요소, 형상, 숫자, 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 부, 수단 및/또는 기능들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 영역, 부, 수단 및/또는 기능들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 영역, 부, 수단 또는 기능을 다른 부재, 영역, 부, 수단 또는 기능과 구별하기 위하여 사용되는 것으로 의도된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 영역, 부, 수단 또는 기능은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 영역, 부, 수단 또는 기능을 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 도면에 도시된 요소들은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 제시되는 것이며, 본 기술분야에 의한 변형 및 수정이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 개시된 특정 형태로 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

USB(Universal Serial Bus)는 직렬 포트의 일종인 기존의 외부 확장포트들의 느린 속도와 제한된 장치 연결에 따른 불편을 해결하기 위하여 개발된 인터페이스이다. 일반적으로 USB 시스템은 USB 호스트와 USB 메모리 장치로 구성되며, USB 호스트에는 모든 USB 장치가 연결되며, 통상적으로 퍼스널 컴퓨터일 수 있다. USB 메모리 장치는 호스트에 접속하여야 동작이 실행되는 장치로서, 호스트에 구비된 USB용 인터페이스에 USB 메모리 장치가 유선 또는 무선으로 접속되면, 호스트는 사용자 인터페이스를 통하여 USB 메모리 장치에 저장된 파일들의 목록을 사용자에게 제공함으로써, 사용자는 원하는 파일을 실행할 수 있다. 이러한 USB 시스템은 각각 다른 연결 방식으로 연결하던 키보드, 모니터, 마우스, 프린터, 또는 모뎀 등의 주변기기들을 동일한 방식으로 한번에 연결할 수 있고, 최대 127개의 주변기기의 연결이 가능하며, 새로운 주변기기가 접속될 때에 셋업이나 재부팅 과정을 수행하지 않는 자동인식이 가능하며, 플러그-앤-플레이(plug and play, PnP)가 완벽하게 지원되므로 설치가 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 USB 메모리 장치(1)의 구성 요소와 동작 방법을 호스트(H)와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.

도 1을 참조하면, USB 메모리 장치(1)는, 제어요소(2), 무선 전원요소(3), 광 신호요소(5), 및 메모리요소(6)를 포함한다. 메모리요소(6)는 데이터를 저장하며, 전원의 공급이 없는 상태에서도 데이터가 소실되지 않는 비휘발성 메모리, 예를 들어 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 제어요소(2)는 메모리요소(6)에 저장된 데이터에 대한 액세스를 제어한다. 제어요소(2)는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 별도의 제어 반도체 칩으로 구성되거나, 또는 메모리요소(6)의 시스템 영역에 저장된 제어 프로그램일 수 있다. 제어요소(2)는, 예를 들어 USB 메모리 장치(1)가 호스트(H)에 연결될 때에, 호스트(H)의 운영 시스템에 의해 자동으로 실행되도록 설계될 수 있다. 이 경우에, 제어요소(2)는 자동 실행을 위한 스크립트와 호스트(H)에서 실행될 수 있는 응용 프로그램을 포함할 수 있다. 무선 전원요소(3)는 호스트(H)로부터 무선으로 전력을 제공받을 수 있고, 무선 전원요소(3)는 제어요소(2), 광 신호요소(5), 및 메모리요소(6)에 전력을 공급하여 작동시킬 수 있다. 상기 무선 전원요소(3)로부터 제공되는 전력은 예를 들어 3V 내지 5V의 전압과 100 내지 500 mA의 전류일 수 있다. 또한, 광 신호요소(5)는 무선 전원요소(3)로부터 전력을 공급받아 작동될 수 있고, 호스트(H)와 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 광 신호요소(5)는 제어요소(2)에 의하여 제어될 수 있다. 광 신호요소(5)는 직렬 데이터와 상기 직렬 데이터를 반전한 반전 직렬 데이터가 각각 전송될 수 있다. 이와 같이, 상기 직렬 데이터와 상기 반전 직렬 데이터를 동시에 전송함으로써, 데이터를 전송할 때에 발생할 수 있는 노이즈를 최소화할 수 있다. USB 메모리 장치(1)가 광 신호요소(5)를 통하여 호스트(H)와 연결되면, 에뉴머레이션(enumeration)이 수행된다. 상기 에뉴머레이션은 호스트(H)가 USB 메모리 장치(1)의 엔드 포인트 타입(endpoint type), 개수, 또는 제품 종류 등을 결정하는 과정으로서, 호스트(H)는 USB 메모리 장치(1)에 주소를 할당하고, 디바이스 디스크립터(Device Descriptor) 및 콘피규레이션 디스크립터(Configuration Descriptor)를 USB 메모리 장치(1)로부터 가져와서 데이터를 송수신할 수 있도록 준비한다. USB 메모리 장치(1)는 최대 12 Mbps의 전송 속도를 가지는 USB 1.1 규격 또는 최대 480 Mbps의 전송 속도를 가지는 USB 2.0 규격 또는 최대 4.8 Gbps의 전송 속도를 가지는 USB 3.0 규격일 수 있다.

본 명세서에서는, 본 발명의 실시예들에 따른 USB 메모리 장치(1)의 설명을 위하여, USB 플래시 드라이브(USB flash drive)를 일 예로서 설명하고 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, USB 메모리 장치(1)는 다양한 종류의 메모리 카드들 중의 하나일 수 있으며, 예를 들어 PC Card(PCMCIA), CompactFlash(CF), SmartMedia(SM/SMC), Memory Stick(MS), Memory Stick Duo(MSD), Multimedia Card(MMC), Secure Digital card(SD), miniSD card, microSD card, xD-Picture Card 등을 포함하는 메모리 카드일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시되는 호스트(H)는, 연산부, 기억부, 제어부, 및 입출력부를 포함하는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있고, 예를 들어 컴퓨터, 개인용 컴퓨터(PC), 서버, 휴대용 컴퓨터, 개인용 휴대 단말기(PDA), 모바일 폰(mobile phone), MP3 플레이어, 네비게이션(navigation), 휴대용 멀티미디어 재생기(portable multimedia player, PMP), 또는 중계기 등일 수 있다.

도 2 및 도 3은 도 1의 광 신호요소(5)의 동작을 호스트(H)와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.

도 2를 참조하면, USB 메모리 장치(1)의 광 신호요소(5)는 발광요소(5a), 수광요소(5b), 광 신호 회로요소(5c) 및 광 신호 제어요소(5d)를 포함할 수 있다. 호스트(H)은 기판(1)과 데이터를 주고받을 수 있는 외부 장치일 수 있고, 예를 들어 호스트 발광요소(Ha) 및 호스트 수광요소(Hb)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 광 신호요소(5)는 호스트(H)와 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있고, 이를 위하여 발광요소(5a)와 호스트 발광요소(Ha) 및/또는 수광요소(5b)와 호스트 수광요소(Hb)를 통하여 상기 데이터를 광 신호로 송수신할 수 있다.

호스트 발광요소(Ha)는 발광 다이오드(Light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(Laser diode, LD)일 수 있고, 발광하는 광의 파장은 적외선, 가시광선, 또는 자외선일 수 있다. 또한, 호스트 수광요소(Hb)는 포토 다이오드(Photo diode)일 수 있고, 수광하는 광의 파장은 적외선, 가시광선, 또는 자외선일 수 있다. 그러나, 이러한 호스트 발광요소(Ha)와 호스트 수광요소(Hb)의 종류는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 호스트 발광요소(Ha) 및 호스트 수광요소(Hb)는 호스트(H)에 장착할 수 있는 별도의 장치일 수 있고, 광 신호를 이용한 데이터 송수신 기능이 내장되지 않은 기존의 호스트에 광 신호를 이용한 데이터 송수신 기능을 가지는 장치를 별도로 연결하여 구현될 수 있다. 또는, 호스트 발광요소(Ha) 및 호스트 수광요소(Hb)는 호스트(H)와 일체로 이루어진 장치일 수 있고, 광 신호를 이용한 데이터 송수신 기능을 호스트(H)에 내장하여 구현할 수 있다.

USB 메모리 장치(1)가 호스트(H)로부터 광 신호를 이용하여 데이터를 수신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. USB 메모리 장치(1)가 호스트(H)로부터 광 신호를 이용하여 데이터를 수신하는 과정은 실선 화살표에 의하여 도시되어 있다. 호스트(H)의 호스트 발광요소(Ha)가 데이터를 광 신호로 수광요소(5b)에 전송한다. 수광요소(5b)에서 수신된 상기 광신호는, 예를 들어 포토 다이오드에 의하여 전기적 신호로 변환되고, 상기 전기적 신호는 광 신호 회로요소(5c)로 전송된다. 광 신호 회로요소(5c)는 광 신호 제어요소(5d)에 의하여 제어되어, 수신된 상기 전기적 신호를 메모리 요소(6)의 내부에서 가용한 형태의 신호, 예를 들어 디지털 신호로 변환할 수 있다. 또한, 광 신호 회로요소(5c)는 호스트(H)로부터 광 신호로 전송되어 수신된 데이터들 중에서 실제 가용한 데이터를 필터링하는 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 광 신호 회로요소(5c)는 호스트(H)와 USB 메모리 장치(1)의 사이에서 주고받을 수 있는 데이터에 대하여 미리 정의된 광파장 대역과 프로토콜에 대한 정보를 가지고 있거나, 이러한 정보를 광 신호 제어요소(5d)로부터 받을 수 있다. 광 신호 회로요소(5c)에서 변환된 데이터들 중에 일부는 광 신호 제어요소(5d)에 의하여 제어되어 메모리요소(6)에 전송 및 저장될 수 있다. 광 신호 회로요소(5c)로부터 메모리요소(6)로의 데이터 전송은 유선 또는 무선 통신에 의하여 구현될 수 있다. 또한 광 신호 회로요소(5c)와 광 신호 제어요소(5d)는 일체형으로 구현될 수 있다.

이하에서는, USB 메모리 장치(1)가 호스트(H)로 데이터를 송신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. USB 메모리 장치(1)로부터 호스트(H)로 데이터를 송신하는 과정은 점선 화살표에 의하여 도시되어 있다. 광 신호 제어요소(5d)에 의하여 메모리요소(6)에 저장된 데이터 중 송신할 데이터는 광 신호 회로요소(5c)로 전송될 수 있다. 메모리요소(6)로부터 광 신호 회로요소(5c)로의 데이터 전송은 유선 또는 무선 통신에 의하여 구현될 수 있다. 광 신호 회로요소(5c)는 광 신호 제어요소(5d)에 의하여, 메모리요소(6)로부터 전송된 데이터를 광 송신에 적합한 신호로 변환할 수 있고, 예를 들어 발광요소(5a)를 구동하는 구동 신호를 생성할 수 있다. 광 신호 회로요소(5c)에 의하여 발생된 상기 구동 신호에 의하여 발광요소(5a)는 광 신호를 발생한다. 이후, 광 신호로 전송된 신호는 호스트 수광요소(Hb)에 의하여 수신되어, 호스트(H)로 전송될 수 있다.

여기에서, 호스트 발광요소(Ha)는 발광 다이오드(Light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(Laser diode, LD)일 수 있고, 발광하는 광의 파장은 적외선, 가시광선, 또는 자외선일 수 있다. 또한, 호스트 수광요소(Hb)는 포토 다이오드(Photo diode)일 수 있고, 수광하는 광의 파장은 적외선, 가시광선, 또는 자외선일 수 있다. 그러나, 이러한 호스트 발광요소(Ha)와 호스트 수광요소(Hb)의 종류는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

발광요소(5a)는 예를 들어, "1"을 광신호 방사, "0"을 광 신호 소거로 표현하는 점멸 방식(On-Off Keying: OOK)으로 데이터를 전송할 수 있다. 전송할 데이터가 디지털 데이터인 경우, 0 또는 1의 값을 갖는다. 상기 데이터 값이 0인 경우에는, 발광요소(5a)에 전류가 흐르지 않게 하고 상기 데이터 값이 1인 경우에는 발광요소(5a)에 전류가 흐르게 함으로써, 발광요소(5a)가 광 신호를 온/오프 방식으로 출력할 수 있게 할 수 있다. 또는 이와 반대로 동작할 수 있다. 또한, 발광요소(5a)는 다수의 비트를 전송하도록, 다수의 아날로그 출력을 가질 수 있으며, 이는 전류의 강도 또는 파장을 변화시켜 구현할 수 있다. 예를 들어, 4비트의 데이터를 전송하기 위해, 발광요소(5a)는 16개(즉, 2⁴개)의 아날로그 값들의 전류가 발광요소(5a)에 흐르도록 16개의 다른 전류들을 출력할 수 있다. 또한, 발광요소(5a)는 다수의 구별될 수 있는 파장들을 갖는 발광원들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 발광요소(5a)는 다른 파장의 광원들, 예를 들어 적외선 LED, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED들로 이루어져 하나의 광 경로를 통해 다수의 광 신호들을 출력할 수 있다. 이러한 경우에는, 호스트 수광요소(Hb)는 해당 파장의 광을 수신하기 위해 동일한 개수의 수광 소자들로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 호스트 수광요소(Hb)는 원하는 파장의 광만을 통과시키는 광 필터가 배치될 수 있다. 상술한 특징들은, 호스트 발광요소(Ha) 및 호스트 발광요소(Ha)에서 방출한 광을 수광하는 수광요소(5b)에도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 포함되는, 광 신호를 이용한 데이터 송수신은 다른 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 상술한 점멸 방식 외에도, n개의 이진 신호군을 2n개의 광 펄스 위치 시간으로 표현하는 펄스 위치 변조 방식(Pulse Position Modulation: PSM), n개의 이진 신호 군을 2n개의 광 펄스 위치 시간 간격으로 표현하는 펄스 간격 변조 방식(Pulse Interval Modulation: PIM), PIM의 인식 펄스를 두 가지로 한 DHPIM(Dual Head PIM), 특정된 주파수의 정현파에 위상 변조(PSK), 진폭 변조(ASK) 등 일반적인 디지털 통신 방식으로 변조한 후 아날로그 광원의 세기로 재 변조하는 부반송파 변조 방식(Sub-Carrier Modulation: SCM) 등으로 광 신호를 구현할 수 있다.

도 3을 참조하면, USB 메모리 장치(1)의 광 신호요소(5)는 광 신호 회로요소(5c) 및 광 신호 제어요소(5d)를 포함할 수 있다. 또한, 광 신호요소(5)는 호스트(H)와 광 신호를 송수신하는 발광요소(5a)와 수광요소(5b)를 포함하고, 메모리 요소(6)의 메모리 수광요소(6b) 및 메모리 발광요소(6b)와 각각 광 신호를 송수신하는 내부 발광요소(5aa)와 내부 수광요소(5bb)를 포함한다. USB 메모리 장치(1)와 호스트(H)의 광 신호를 이용한 데이터 송수신은 도 2에 설명된 바와 같다. 또한, 내부 발광요소(5aa)와 내부 수광요소(5bb)는 도 2를 참조하여 설명한 발광요소(5a)와 수광요소(5b)와 유사할 수 있다. 내부 발광요소(5aa)는 광 신호 회로요소(5c)에 의하여 구동되어 광을 방출하고, 이와 같이 방출된 광은 메모리 수광요소(6b)에 의하여 수신된다. 반면, 메모리 발광요소(6a)에 의하여 방출된 광은 내부 수광요소(5bb)에 의하여 수신된다. USB 메모리 장치(1)와 메모리 요소(6) 사이의 광 신호를 이용한 데이터 송수신은 도 2를 참조하여 설명한 USB 메모리 장치(1)와 호스트(H) 사이의 광 신호를 이용한 데이터 송수신과 유사할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 USB 메모리 장치(1)를 도시하는 단면도이다.

도 4를 참조하면, USB 메모리 장치(1)는 기판(10), 하나 또는 그 이상의 제어 반도체 칩들(20), 하나 또는 그 이상의 수동 소자들(24), 및 하나 또는 그 이상의 메모리 반도체 칩들(60)을 포함한다. 또한, USB 메모리 장치(1)는 무선 전원부(30), 및 광 신호부(50)를 포함한다. 또한, 선택적으로(optionally), USB 메모리 장치(1)는 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 메모리 반도체 칩들(60), 무선 전원부(30), 및 광 신호부(50)를 봉지하는 봉지재(80)를 포함할 수 있고, 또한 그 외부를 둘러싸는 케이스(90)를 더 포함할 수 있다.

기판(10)은 제1 측(12)과 제1 측(12)에 대향하는 제2 측(14)을 포함한다. 제1 측(12)의 일부 영역에 무선 전원부(30)와 광 신호부(50)가 위치할 수 있다. 또한, 제1 측(12)의 일부 영역에 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 및 메모리 반도체 칩들(60)이 위치할 수 있다. 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 전원부(30), 광 신호부(50), 및 메모리 반도체 칩들(60)은 배선(16)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 무선 전원부(30)로부터 배선(16)을 통하여 전력이 공급될 수 있다.

기판(10)은 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비스말레마이드 트리아진(BT) 수지, FR-4(Flame Retardant 4), FR-5, 세라믹, 실리콘, 또는 유리를 포함할 수 있고, 그러나 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(10)은 단일층이거나 또는 그 내부에 배선 패턴들을 포함하는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)는 하나의 강성(Rigid) 평판이거나, 복수의 강성 평판이 접착되어 형성되거나, 얇은 가요성 인쇄회로기판과 강성 평판이 접착되어 형성될 수 있다. 서로 접착되는 복수의 강성 평판들, 또는 인쇄회로기판들은 배선 패턴을 각각 포함할 수 있다. 또한, 기판(10)는 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판일 수 있다. 상기 LTCC 기판은 복수의 세라믹 층이 적층되고, 그 내부에 배선 패턴을 포함할 수 있다.

제어 반도체 칩(20)은 제1 연결 부재(22)를 통하여 배선(16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제어 반도체 칩(20)은 도 1의 제어요소(2)에 상응할 수 있다. 제어 반도체 칩들(20)은 USB 메모리 장치(1)와 호스트(H) 사이의 통신을 제어하고, 또한 메모리 반도체 칩(60)에 데이터를 프로그램, 독취, 및 소거하는 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어 반도체 칩(120)은 반도체 다이(die)이거나 또는 반도체 패키지일 수 있다. 제1 연결 부재(22)는 본딩 와이어일 수 있고, 상기 본딩 와이어는 금, 은, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금일 수 있다. 상기 본딩 와이어는 통상의 포워드 폴디드 루프 모드(Forward Folded Loop Mode) 또는 리버스 루프 모드(Reverse Loop Mode) 방식으로 형성할 수 있다. 또한, 제1 연결 부재(22)는 본딩 와이어로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 연결 부재(122)는, 솔더볼, 플립칩(flip-chip) 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.

수동 소자(24)는 제1 측(12)의 일부 영역 상에 위치할 수 있고, 솔더 또는 납땜을 통하여 배선(16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 수동 소자(24)는 저항 소자, 인덕터 소자, 캐패시터 소자, 또는 스위치 소자일 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

무선 전원부(30)는 전력 수신부(32), 전력 송신부(34) 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 무선 전원부(30)는 도 1의 무선 전원요소(3)에 상응할 수 있다. 전력 수신부(32)는 외부로부터, 예를 들어 호스트(H)로부터 무선으로 전력을 수신받을 수 있고, 전력 송신부(34)는 무선으로 전력을 송신할 수 있다. 예를 들어, 전력 수신부(32)를 통하여 수신된 전력은 배선(16)을 통하여 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 광 신호부(50), 및 메모리 반도체 칩들(60)에 공급될 수 있다. 또한, 전력 수신부(32) 또는 전력 송신부(34)는 선택적인 구성요소로서 생략될 수 있다. 예를 들어, 무선으로 전력을 수신하는 전력 수신부(32)를 대신하여, 배터리 또는 파워 서플라이 등과 같은 외부 전력 공급원(미도시)으로부터 터미널과 같은 유선 배선(미도시)을 통하여 전력을 공급받을 수 있다. 또한, 무선으로 전력을 송신하는 전력 송신부(34)를 대신하여, 예를 들어 배선(16)을 통하여 전력을 공급할 수 있다. 전력 수신부(32)와 전력 송신부(34)에 대하여는 도 5 및 도 6를 참조하여 하기에 상세하게 설명하기로 한다.

광 신호부(50)는 발광부(51), 수광부(52), 광 신호 회로부(54) 및 광 신호 제어부(56)를 포함할 수 있다. 여기에서, 광 신호부(50)는 도 1의 광 신호요소(5)에 상응할 수 있다. 또한, 광 신호부(50), 발광부(51), 수광부(52), 광 신호 회로부(54) 및 광 신호 제어부(56)는 도 2를 참조하여 설명한 광 신호요소(5), 발광요소(5a), 수광요소(5b), 광 신호 회로요소(5c) 및 광 신호 제어요소(5d)에 각각 상응할 수 있다. 발광부(51) 및 수광부(52)은 호스트(H, 도 2 참조)로부터 광 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어 발광부(51)은 발광 다이오드(Light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(Laser diode, LD)일 수 있고, 발광하는 광의 파장은 적외선, 가시광선, 또는 자외선일 수 있다. 또한, 수광부(52)은 포토 다이오드(Photo diode)일 수 있고, 수광하는 광의 파장은 적외선, 가시광선, 또는 자외선일 수 있다. 그러나, 이러한 발광부(51)와 수광부(52)의 종류는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 발광부(51) 및 수광부(52)은 메모리 반도체 칩들(60)로부터 광 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 따라서, 발광부(51) 및 수광부(52)는 광 신호를 송신 및 수신하도록 호스트(H)의 호스트 수광요소(Ha) 및 호스트 발광요소(Hb)와 각각 대응하여 위치하거나, 메모리 반도체 칩들(60)의 메모리 수광 요소(6b) 및 메모리 발광요소(6a)와 각각 대응하여 위치할 수 있다. 광 신호 회로부(54)는 송신할 광 신호를 발생시키기 위하여 발광부(51)를 구동하거나 또는 수광부(52)에서 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환시킬 수 있다. 광 신호 제어부(56)는 발광부(51), 수광부(52) 및 광 신호 회로부(54)가 광 신호를 송신 또는 수신할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 광 신호 회로부(54)와 광 신호 제어부(56)는 일체형으로 구현될 수 있다.

메모리 반도체 칩(60)은 제2 연결 부재(62)를 통하여 배선 패턴(16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리 반도체 칩(60)은 도 1의 메모리요소(6)에 상응할 수 있다. 메모리 반도체 칩(60)은 데이터를 저장할 수 있는 저장 장치로서, NAND 플래시 메모리, PRAM(Phase-change random access memory), RRAM(Resistive RAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), 또는 MRAM(Magnetic RAM) 과 같은 비휘발성 메모리일 수 있다. 또한, 메모리 반도체 칩들(60)은 그 크기가 서로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 메모리 반도체 칩(60)은 반도체 다이(die)이거나 또는 반도체 패키지일 수 있다. 도면에 도시된 메모리 반도체 칩(60)의 종류, 갯수, 크기, 적층 방법, 및 적층 모양 등은 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 연결 부재(62)는 본딩 와이어일 수 있고, 상기 본딩 와이어는 금, 은, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금일 수 있다. 도면에서는 제2 연결 부재(62)가 본딩 와이어로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 연결 부재(142)는 솔더볼, 플립칩 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.

봉지재(80)는 엔캡슐런트(encapsulant) 물질일 수 있고, 예를 들어 에폭시 수지 또는 실리콘 수지일 수 있으며, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 봉지재(80)는 기판(10), 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 전원부(30), 광 신호부(50), 및 메모리 반도체 칩들(60)을 외부로부터 보호할 수 있다. 또한, 케이스(90)는 금속이나 폴리머를 포함할 수 있으며, 외부로부터 USB 메모리 장치(1)를 보호할 수 있고, 경우에 따라서는 케이스(90)의 적어도 그 일부가 생략될 수 있다. 또한, 봉지재(80)가 케이스(90)의 기능을 대신할 수 있다. 여기에서, 봉지재(80)와 케이스(90)는 개구부(O)를 통하여 발광부(51)와 수광부(52)를 노출함에 유의한다. 이는 광이 차단되지 않고 외부로 발광되거나 또는 외부로부터 수신하기 위해서이다.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여 무선 전원부(30)를 상세하게 설명하기로 한다. 도 5는 도 4의 무선 전원부(30)의 전력 수신부(32)를 도시하는 블록도이다. 도 6은 도 4의 무선 전원부(30)의 전력 송신부(34)를 도시하는 블록도이다.

무선 전원부(30)는 라디오 주파수(Radio frequency, RF)파 또는 초음파를 이용하는 방사형(radiative) 방식, 자기 유도(magnetic induction)을 이용하는 유도 커플링(inductive coupling) 방식, 또는 자기장 공진을 이용하는 비방사형(non-radiative) 방식을 통해 전력을 수신받을 수 있고 또한 송신할 수 있다. 상기 방사형 방식은 모노폴(monopole)이나 PIFA(planar inverted-F antenna) 등의 안테나를 이용하여, 무선으로 전력 에너지를 수신 및 송신할 수 있다. 상기 방사형 방식은, 시간에 따라 변화하는 전계나 자계가 서로 영향을 주면서 방사가 일어나며, 같은 주파수의 안테나가 있을 경우 입사파의 극(polarization) 특성에 맞게 전력을 수신 및 송신할 수 있다. 상기 유도 커플링 방식은 코일을 복수회 권취하여 일측 방향으로 강한 자계를 발생시키고, 유사한 범위의 주파수 내에서 공진하는 코일을 근접시켜 커플링을 발생시킴으로써, 무선으로 전력 에너지를 수신 및 송신할 수 있다. 상기 비방사형 방식은, 근거리 전자장을 통해 같은 주파수로 공진하는 두 매체들 사이에서 전자파를 이동시키는 감쇄파 결합(evanescent wave coupling)을 이용함으로써, 무선으로 전력 에너지를 수신 및 송신할 수 있다.

도 5를 참조하면, 전력 수신부(32)는 전력 수신단(32a), 전력 변환부(32b), 전력 저장/제공부(32c), 전력 검출부(32d), 및 전력 제어부(32e)를 포함할 수 있다.

전력 수신단(32a)은 외부로부터, 예를 들어 호스트(H)로부터 전송되는 외부 전력 신호를 무선으로 수신하여, 전력 변환부(32b)로 전송한다. 전력 수신단(32a)은 안테나, 코일, 또는 공진기 등을 포함할 수 있고, 상기 외부 전력 신호는 교류 신호일 수 있다. 이 경우에, 상기 외부 전력 신호는 상술한 방사형 방식, 유도 커플링 방식, 또는 비방사형 방식에 의하여 수신될 수 있다. 필요한 경우, 전력 수신단(32a)은 상기 외부 전력 신호를 고주파 교류 전류로 변환하도록 구성될 수 있다.

전력 변환부(32b)는 전력 수신단(32a)으로부터 수신된 전력 신호, 예를 들어 교류 신호를 직류 신호로 변환할 수 있다. 구체적으로, 전력 변환부(32b)는 전압제한회로(미도시) 및 정류회로(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 전압제한회로는 상기 교류 신호가 과도하게 공급되는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다. 상기 정류회로는 상기 교류 신호를 직류 전류로 정류할 수 있다. 전력 수신단(32a)으로부터 직류 신호가 전달되는 경우에는, 전력 변환부(32b)는 생략되거나 또는 상기 직류 신호를 소정의 전압으로 변환시키는 기능을 할 수 있다. 이어서, 전력 변환부(32b)에 의해 변환된 상기 직류 신호는 전력 저장/제공부(32c)로 전달될 수 있다.

전력 저장/제공부(32c)는 커패시터와 같은 전력 저장 소자를 포함할 수 있고, 전력 변환부(32b)로 전송된 상기 직류 신호를 저장할 수 있다. 또한, 상기 직류 신호, 즉 전력을 배선 등을 통하여 전력 송신부(34)에 전송할 수 있고, 다른 소자들, 예를 들어 제어 반도체 칩들(20), 무선 신호부(40), 및/또는 메모리 반도체 칩들(60)에 전력을 제공할 수 있다. 전력 저장/제공부(32c)는 선택적인 구성 요소로서 생략될 수 있고, 이러한 경우에는 전력 변환부(32b)로부터 직접적으로 다른 소자들에 전력을 제공할 수 있다.

전력 검출부(32d)는 전력 변환부(32d)로부터 전력 저장/제공부(32c)로 공급되는 전력 값, 예를 들어 전압 값 및 전류 값을 지속적으로 측정하고, 상기 전압 값 및 상기 전류 값에 관한 정보를 전력 제어부(32e)에 전달한다. 예를 들어, 전력 검출부(32d)는 상기 전압 값 및 상기 전류 값을 직접 측정할 수 있는 저항소자를 포함하는 회로일 수 있다.

전력 제어부(32e)는 전력 수신부(32)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 전력 제어부(32e)는 전력 변환부(32b)에 의해 전달된 상기 직류 전류에 의해 동작될 수 있다. 전력 제어부(32e)는 전력 검출부(32d)로부터 전송된 상기 전압 값 및 전류 값을 수신하여, 이에 따라 전력 변환부(32b)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력 제어부(32e)는, 전력 검출부(32d)에서 측정되어 전송된 상기 전압 값 및 상기 전류 값을 소정의 기준 전압 값 및 기준 전류 값과 비교함으로써, 전력 변환부(32b)와 전력 저장/제공부(32c)의 과전압 또는 과전류가 발생하지 않도록 전력 변환부의 구동을 제어할 수 있다. 또한, 이러한 전력 제어부(32e)의 기능은 제어 반도체 칩들(20)이 수행할 수 있다.

도 6을 참조하면, 전력 송신부(34)는 전력 변환부(34a), 고주파 전력 구동부(34b), 전력 송신단(34c), 전력 검출부(34d), 및 전력 제어부(34e)를 포함할 수 있다.

전력 변환부(34a)는 외부로부터 전달된 전력 신호, 예를 들어 교류 신호 또는 직류 신호를 수신하거나, 또는, 상기 전력 수신부(32)로부터 전달된 직류 전력을 수신할 수 있다. 이에 따라, 전력 변환부(34a)는 수신한 교류 전력을 직류 전류로 변환하거나, 수신한 직류 전력을 원하는 직류 전압 또는 전류로 변환할 수 있다. 이어서, 전력 변환부(34a)는 고주파 전력 구동부(34b) 및 전력 제어부(34e)에 동작 전원을 제공할 수 있다. 상술한 전력 변환부(32b)와 유사하게, 전력 변환부(34a)는 전압제한회로(미도시) 및 정류회로(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 전력 변환부(34a)는 선택적이며 경우에 따라서는 생략될 수 있다.

고주파 전력 구동부(34b)는 수신한 동작 전원에 따라 구동되어, 교류 전력, 예를 들어 고주파 전력을 발생할 수 있다. 예를 들어, 고주파 전력 구동부(34b)는 고속의 스위칭 동작을 통해 상기 고주파 교류 전류를 생성하는 SMPS(switching mode power supply)를 포함할 수 있다. 이어서, 고주파 전력 구동부(34b)에서 생성된 고주파 전력은 전력 송신단(34c)을 통하여 무선으로 다른 소자들, 예를 들어 메모리 반도체 칩들(60), 및 열전부(70)로 제공될 수 있다.

전력 검출부(32d)는 고주파 전력 구동부(34b)로부터 전력 송신단(34c)로 공급되는 전력 값, 예를 들어 전압 값 및 전류 값을 지속적으로 측정하고, 상기 전압 값 및 상기 전류 값에 관한 정보를 전력 제어부(34e)에 전달한다. 예를 들어, 전력 검출부(34d)는 상기 전압 값 및 상기 전류 값을 직접 측정할 수 있는 저항소자를 포함하는 회로일 수 있다.

전력 제어부(34e)는 전력 송신부(32)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 전력 제어부(34e)는 전력 변환부(34a)에 의해 전달된 상기 직류 전류에 의해 동작될 수 있다. 전력 제어부(32e)와 유사하게, 전력 제어부(34e)는 전력 검출부(34d)로부터 전송된 상기 전압 값 및 전류 값을 수신하여, 이에 따라 전력 변환부(34a)의 구동을 제어할 수 있다. 또한, 전력 제어부(34e)는 고주파 전력 구동부(34b)를 제어하여, 생성되는 고주파 전력의 펄스의 폭(width), 진폭(amplitude), 주파수(frequenct), 및 펄스의 개수(number) 등을 변조할 수 있다. 위와 같은 펄스 폭 변조(PWM, pulse width modulation), 펄스 진폭 변조(PAM, pulse amplitude modulation), 펄스 주파수 변조(PFM, pulse frequency modulation), 펄스 개수 변조(PNM, pulse number modulation) 등을 통해, 제 1 전력 제어부는 고주파 교류전류의 전력을 조절할 수 있다. 또한, 이러한 전력 제어부(34e)의 기능은 제어 반도체 칩들(20)이 수행할 수 있다.

전력 송신단(34c)은 고주파 전력 구동부(34b)로부터 고주파 교류 전류를 인가받고, 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 신호부(40), 및 메모리 반도체 칩들(60)에 전력을 무선으로 전달하도록 구성될 수 있다.

상기 무선 전력 전달 방식이 상술한 방사형 방식의 경우에는, 즉, 무선 전원부(30)가 라디오 주파수파 또는 초음파를 이용하는 경우에는, 무선 전원부(30)의 전력 송신단(34c)은 모노폴(monopole)이나 PIFA(planar inverted-F antenna) 등의 안테나를 포함할 수 있다. 상기 안테나는 고주파 전류에 따라 전자기파를 발생시키고, 상기 발생한 전력을 수신받을 소자들, 예를 들어 메모리 반도체 칩들(60) 등에 포함된 수신 안테나는 상기 전자기파를 수신함으로써, 상기 전자기파로부터 고주파 전력을 발생시킬 수 있다.

상기 무선 전력 전달 방식이 상술한 유도 커플링 방식의 경우에는, 즉, 무선 전원부(30)가 자기 유도를 이용하는 경우에는, 무선 전원부(30)의 전력 송신단(34c)은 코일을 포함할 수 있다. 전자기 유도 원리에 따라, 전력 송신단(34c)에 고주파 전류가 인가되면 상기 코일은 자기장을 발생시키고, 상기 발생한 전력을 수신받을 소자들, 예를 들어 메모리 반도체 칩들(60) 등에 포함된 수신 코일은 상기 자기장으로부터 고주파 전류를 발생시킨다.

상기 무선 전력 전달 방식이 상술한 비방사형 방식의 경우에는, 즉, 무선 전원부(30)가 자기장 공진을 이용하는 경우에는, 전력 송신단(34c)은 감쇄파(evanescent wave)를 발생시키는 공진기(resonator)를 포함할 수 있다. 상기 감쇄파는 근거리에서 강판 필드를 만들어내고 거리가 멀어질수록 지수함수적으로 세기가 감소한다. 전력 송신단(34c)의 상기 공진기는 상기 발생한 전력을 수신받을 소자들, 예를 들어 메모리 반도체 칩들(60) 등의 수신 공진기와 같은 주파수로 공진할 수 있고, 이 경우 두 공진기들 사이에 일종의 에너지 터널인 근거리 전자장이 형성될 수 있다. 전력 송신단(34c)에 고주파 전류가 인가되면 상기 공진기는 감쇄파를 발생시키고, 상기 감쇄파는 상기 근거리 전자장을 통해 전력을 무선으로 전달할 수 있다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 USB 메모리 장치(1a, 1b, 1c, 1d)를 도시하는 단면도이다. 본 실시예의 간결하고 명확한 설명을 위하여, 상술한 실시예와 중복되는 부분의 설명은 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, USB 메모리 장치(1a)는, 도 4의 USB 메모리 장치(1)와 비교하면, 기판(10)의 제1 측(12)에 제1 리세스 영역(R1) 및 제2 리세스 영역(R2)을 더 포함한다. 무선 전원부(30) 및/또는 광 신호부(50)는 제1 리세스 영역(R1) 내에 실장되고, 선택적으로 봉지재(82)에 의하여 봉지될 수 있다. 무선 전원부(30)와 광 신호부(50)는 제1 리세스 영역(R1)으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 여기에서, 봉지재(80, 82)와 케이스(90)는 개구부(O)를 통하여 발광부(51)와 수광부(52)를 노출함에 유의한다. 봉지재(82)가 투명한 재료인 경우에는, 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(82)로 봉지될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제1 리세스 영역(R1)은 복수이고, 무선 전원부(30) 및 광 신호부(50)는 제1 리세스 영역(R1)에 각각 분리되어 실장될 수 있다. 또한, 제어 반도체 칩들(20) 및/또는 수동 소자들(24)은 제2 리세스 영역(R2) 내에 실장되고, 선택적으로 봉지재(84)에 의하여 봉지될 수 있다. 제어 반도체 칩들(20) 및 수동 소자들(24)은 제2 리세스 영역(R2)으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제2 리세스 영역(R2)은 복수이고, 제어 반도체 칩들(20) 및 수동 소자들(24)은 제2 리세스 영역(R2)에 각각 분리되어 실장될 수 있다. 제1 리세스 영역(R1) 및 제2 리세스 영역(R2)은 그 하측에 배선들(16a, 16b)을 각각 포함할 수 있고, 또한 배선들(16a, 16b)은 배선(16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에서, 메모리 반도체 칩들(60)을 전기적으로 연결하는 연결부재(62)는 생략되어 있다.

본 실시예에 있어서, 메모리 반도체 칩들(60)은, 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 전원부(30), 및 광 신호부(50) 상에 중첩하여 위치할 수 있고, 이에 따라 제1 측(12)의 더 넓은 영역 상에 실장될 수 있다. 따라서, 도 4의 실시예에 비하여, 본 실시예의 메모리 반도체 칩들(60)은 더 큰 크기를 가질 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 USB 메모리 장치(1b)는, 도 4의 USB 메모리 장치(1)와 비교하면, 메모리 반도체 칩들(60)이 기판(10)의 제1 측(12)에 위치하고, 메모리 반도체 칩들(60) 외의 다른 소자들, 예를 들어 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 전원부(30), 및 광 신호부(50)는 기판(10)의 제2 측(14)에 위치한다. 따라서, 도 4의 실시예에 비하여, 본 실시예의 메모리 반도체 칩들(60)은 더 큰 크기를 가질 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 전원부(30), 및/또는 광 신호부(50)는 기판(10)의 제2 측(14)에 포함된 배선(미도시)을 통하여 서로 전기적으로 연결되거나, 메모리 반도체 칩들(60)과 전기적으로 연결될 수 있다. 필요한 경우, 기판(10)은 이들 소자들을 전기적으로 연결하기 위하여 관통형 배선(미도시)을 포함할 수 있다.

도 9을 참조하면, 본 실시예의 USB 메모리 장치(1c)는, 도 4의 USB 메모리 장치(1)와 비교하면, 메모리 반도체 칩들(60)이 기판(10)의 제1 측(12)에 위치하고, 메모리 반도체 칩들(60) 외의 다른 소자들, 예를 들어 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 전원부(30), 및 광 신호부(50)가 기판(10)의 제2 측(14)에 위치한다. 또한, 도 7을 참조하여 설명한 실시예와 유사하게, 기판(10)의 제2 측(14)에 제3 리세스 영역(R3) 및 제4 리세스 영역(R4)을 더 포함한다. 무선 전원부(30) 및/또는 광 신호부(50)가 제3 리세스 영역(R3) 내에 실장되고, 선택적으로 봉지재(82)에 의하여 봉지될 수 있다. 무선 전원부(30)와 광 신호부(50)는 제3 리세스 영역(R3)으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 여기에서, 봉지재(80, 82)와 케이스(90)는 개구부(O)를 통하여 발광부(51)와 수광부(52)를 노출함에 유의한다. 봉지재(82)가 투명한 재료인 경우에는, 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(82)로 봉지될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제3 리세스 영역(R3)은 복수이고, 무선 전원부(30) 및 광 신호부(50)는 제3 리세스 영역(R3)에 각각 분리되어 실장될 수 있다. 또한, 제어 반도체 칩들(20) 및 수동 소자들(24)이 제4 리세스 영역(R4) 내에 실장되고, 선택적으로 봉지재(84)에 의하여 봉지될 수 있다. 제어 반도체 칩들(20) 및 수동 소자들(24)은 제4 리세스 영역(R4)으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 제4 리세스 영역(R4)은 복수이고, 제어 반도체 칩들(20) 및 수동 소자들(24)은 제4 리세스 영역(R4)에 각각 분리되어 실장될 수 있다. 따라서, 도 4의 실시예에 비하여, 본 실시예의 메모리 반도체 칩들(60)은 더 큰 크기를 가질 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 제어 반도체 칩들(20), 수동 소자들(24), 무선 전원부(30), 및/또는 광 신호부(50)는 기판(10)의 제2 측(14)의 제3 리세스 영역(R3) 및 제4 리세스 영역(R4)에 포함된 배선(미도시)을 통하여 서로 전기적으로 연결되거나, 메모리 반도체 칩들(60)과 전기적으로 연결될 수 있다. 필요한 경우, 기판(10)은 이들 소자들을 전기적으로 연결하기 위하여 관통형 배선(미도시)을 포함할 수 있다.

도 10를 참조하면, USB 메모리 장치(1d)는 서로 광 신호를 송수신하는 내부 광 신호부(500) 및 칩 광 신호부(600)를 더 포함한다. 내부 광 신호부(500)는 내부 발광부(510), 내부 수광부(520), 내부 광 신호 회로부(540) 및 내부 광 신호 제어부(560)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리 반도체 칩들(60)은 칩 광 신호부(600)는 칩 발광부(610), 칩 수광부(620), 칩 광 신호 회로부(640) 및 칩 광 신호 제어부(660)를 포함할 수 있다. 내부 발광부(51a) 및 내부 수광부(52a)는 도 3의 내부 발광요소(5aa) 및 내부 수광요소(5bb)에 각각 상응할 수 있고, 칩 발광부(610) 및 칩 수광부(620)는 도 3의 메모리 발광요소(6a) 및 메모리 수광요소(6b)에 각각 상응할 수 있다.

내부 발광부(510)와 칩 수광부(620)는 광 신호를 송수신하도록 대응하여 위치하며, 예를 들어 수직으로 위치할 수 있다. 내부 수광부(520)와 칩 발광부(610)는 광 신호를 송수신하도록 대응하여 위치하며, 예를 들어 수직으로 위치할 수 있다. 내부 광 신호부(500) 및 칩 광 신호부(600)의 동작은 상술한 광 신호부(50)의 동작과 유사할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 내부 광 신호 회로부(540) 및 내부 광 신호 제어부(560)를 대신하여, 광 신호부(50)의 광 신호 회로부(54) 및 광 신호 제어부(56)가 각각 원하는 기능을 수행할 수 있다.

기판(10)은 제5 리세스 영역(R5)을 포함할 수 있고, 내부 광 신호부(500)는 제5 리세스 영역(R5) 내에 실장될 수 있다. 내부 발광부(510)와 칩 수광부(620) 사이 또는 내부 수광부(520)와 칩 발광부(610) 사이의 광 경로(P)는 비어있거나 또는 투명한 물질로 매립될 수 있다. 또는, 내부 광 신호부(500)는 기판(10) 상에 실장될 수 있고, 내부 광 신호부(500) 상에 메모리 반도체 칩들(60)이 적층되도록, 적절한 층이 내부 광 신호부(500)와 동일 평면이 되도록 형성될 수 있다.

내부 광 신호부(500)는 메모리 반도체 칩들(60a)의 갯수에 대응하여 복수로 구성될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 복수의 내부 광 신호부들(500) 각각은 메모리 반도체 칩들(60a) 각각에 구성된 칩 광 신호부(600)와 각각 대응하여 광신호를 송수신할 수 있다. 이에 대하여는 도 11을 참조하여 하기에 설명하기로 한다.

도 11은 도 10의 USB 메모리 장치의 내부 광 신호부와 칩 광 신호부의 위치관계를 설명하는 개략도이다.

도 11을 참조하면, 기판(10)은 제5 리세스 영역(R5)을 포함하고, 제5 리세스 영역(R5) 내에는 제1 내지 제3 내부 광 신호부들(500a, 500b, 500c)이 위치한다. 제1 내지 제3 내부 광 신호부들(500a, 500b, 500c)은 제1 내지 제3 내부 발광부(510a, 510b, 510c) 및 제1 내지 제3 내부 수광부(520a, 520b, 520c)를 각각 포함하고, 상술한 내부 광 신호 회로부 및 내부 광 신호 제어부는 생략되어 있다. 기판(10) 상에 제1 내지 제3 칩 신호부들(600a, 600b, 600c)을 각각 포함하는 제1 내지 제3 메모리 반도체 칩들(60a1, 60a2, 60a3)이 위치한다. 제1 내지 제3 칩 신호부들(600a, 600b, 600c)은 제1 내지 제3 칩 발광부(610a, 610b, 610c) 및 제1 내지 제3 칩 수광부(620a, 620b, 620c)를 각각 포함하고 상술한 칩 광 신호 회로부 및 칩 광 신호 제어부는 생략되어 있다. 제1 내지 제3 내부 광 신호부들(500a, 500b, 500c)은 제1 내지 제3 칩 신호부들(600a, 600b, 600c)과 각각 광신호를 이용하여 데이터를 송수신하도록 위치한다.

제1 내부 발광부(510a)는 제1 칩 수광부(620a)와 대응하여 위치하며, 제1 내부 수광부(520a)는 제1 칩 발광부(610a)와 대응하여 위치한다. 이때, 제1 내부 발광부(510a)와 제1 칩 수광부(620a) 사이 또는 제1 내부 수광부(520a)와 제1 칩 발광부(610a) 사이의 제1 광 경로(P1)는 비어있거나 또는 투명한 물질로 매립될 수 있다. 또한, 제2 내부 발광부(510b)는 제2 칩 수광부(620b)와 대응하여 위치하며, 제2 내부 수광부(520b)는 제2 칩 발광부(610b)와 대응하여 위치한다. 이때, 제2 내부 발광부(510b)와 제2 칩 수광부(620b) 사이 또는 제2 내부 수광부(520b)와 제2 칩 발광부(610b) 사이의 제2 광 경로(P2)는 비어있거나 또는 투명한 물질로 매립될 수 있다. 필요한 경우, 제2 광 경로(P2)는 제1 메모리 반도체 칩(60a1)을 관통할 수 있다. 또한, 제3 내부 발광부(510c)는 제3 칩 수광부(620c)와 대응하여 위치하며, 제3 내부 수광부(520c)는 제3 칩 발광부(610c)와 대응하여 위치한다. 이때, 제3 내부 발광부(510c)와 제3 칩 수광부(620c) 사이 또는 제3 내부 수광부(520c)와 제3 칩 발광부(610c) 사이의 제3 광 경로(P3)는 비어있거나 또는 투명한 물질로 매립될 수 있다. 필요한 경우, 제3 광 경로(P3)는 제1 메모리 반도체 칩(60a1) 및 제2 메모리 반도체 칩(60a2)을 관통할 수 있다.

또한, 도 4, 도 7 내지 도 11을 참조하여 상술한 USB 메모리 장치의 기술적 특징들은 서로 조합되어 적용할 수 있음은 이해할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

1, 1a, 1b, 1c, 1d: USB 메모리 장치, 10: 기판, 20: 제어 반도체 칩,
24: 수동 소자, 30: 무선 전원부, 40: 무선 신호부, 60: 메모리 반도체 칩,
80: 봉지재, 90 케이스

Claims (11)

1. 서로 대향하는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판;
   상기 기판에 실장된 하나 또는 그 이상의 메모리 반도체 칩들;
   상기 기판에 실장되고, 무선으로 전력을 수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 전력을 제공하는 무선 전원부; 및
   상기 기판에 실장되고, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 상기 데이터를 제공하는 광 신호부;
   를 포함하고,
   상기 기판은 내부 광 신호부를 포함하고,
   상기 메모리 반도체 칩들은 칩 광 신호부를 포함하며,
   상기 내부 광 신호부와 상기 칩 광 신호부는 광 신호를 이용하여 데이터를 서로 송수신하는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 신호부는 하나 또는 그 이상의 광 발광부들 및 하나 또는 그 이상의 광 수광부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서, 상기 내부 광 신호부는 내부 발광부 및 내부 수광부를 포함하고,
   상기 칩 광 신호부는 칩 발광부와 칩 수광부를 포함하고,
   상기 내부 발광부와 상기 칩 수광부는 광 신호를 송수신하도록 서로 대응하여 위치하고,
   상기 내부 수광부와 상기 칩 발광부는 광 신호를 송수신하도록 서로 대응하여 위치하는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리 반도체 칩들은 상기 무선 전원부로부터 무선으로 전력을 제공받는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리 반도체 칩들, 상기 무선 전원부, 및 상기 광 신호부는 상기 제1 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
7. 서로 대향하는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판;
   상기 기판에 실장된 하나 또는 그 이상의 메모리 반도체 칩들;
   상기 기판에 실장되고, 무선으로 전력을 수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 전력을 제공하는 무선 전원부; 및
   상기 기판에 실장되고, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 상기 데이터를 제공하는 광 신호부;
   를 포함하고,
   상기 제1 측은 적어도 하나의 제1 리세스 영역을 포함하고,
   상기 무선 전원부와 상기 광 신호부 중 적어도 어느 하나는 상기 제1 리세스 영역 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 메모리 반도체 칩들은 상기 무선 전원부와 상기 광 신호부 중 적어도 어느 하나와 중첩하여 위치하는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
9. 서로 대향하는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판;
   상기 기판에 실장된 하나 또는 그 이상의 메모리 반도체 칩들;
   상기 기판에 실장되고, 무선으로 전력을 수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 전력을 제공하는 무선 전원부; 및
   상기 기판에 실장되고, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 상기 데이터를 제공하는 광 신호부;
   를 포함하고,
   상기 메모리 반도체 칩들은 상기 제1 측에 위치하고, 상기 무선 전원부, 및 상기 광 신호부는 상기 제2 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
10. 서로 대향하는 제1 측과 제2 측을 포함하는 기판;
    상기 기판에 실장된 하나 또는 그 이상의 메모리 반도체 칩들;
    상기 기판에 실장되고, 무선으로 전력을 수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 전력을 제공하는 무선 전원부; 및
    상기 기판에 실장되고, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하여 상기 메모리 반도체 칩들에 상기 데이터를 제공하는 광 신호부;
    를 포함하고,
    상기 제2 측은 적어도 하나의 제2 리세스 영역을 포함하고,
    상기 무선 전원부와 상기 광 신호부 중 적어도 어느 하나는 상기 제2 리세스 영역 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 USB 메모리 장치.
11. 호스트; 및
    제1 항, 제7 항, 제9 항 및 제10 항 중 어느 한 항의 USB 메모리 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 시스템.

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