KR101450065B1 - 광 신호 전달 및 방열 기능들을 가지는 기판 - Google Patents

광 신호 전달 및 방열 기능들을 가지는 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 신호 전달 및 방열 기능들을 가지는 기판을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판은, 반도체 칩이 실장되는 실장 영역을 포함하는 제1 측과 제1 측에 대향하는 제2 측을 가지는 기저부; 기저부의 제1 측 상에 위치하고, 광 신호를 송수신하는 광 신호부; 상기 기저부의 상기 제1 측과 상기 제2 측을 전기적으로 연결하는 연결부; 및 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 무선으로 전력을 수신하여 동작하여 기저부의 온도를 제어하는 열전부;를 포함한다.

Description

광 신호 전달 및 방열 기능들을 가지는 기판{Substrate having functions of optical signal transmission and heat dissipation}
본 발명은 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광 신호 전달 및 방열 기능들을 가지는 기판에 관한 것이다.
휴대용 전자 장치에 대한 요구가 증가함에 따라, 복수의 기능들을 동시에 빠른 속도로 수행할 수 있는 집적 회로가 개발되고 있다. 집적 회로가 다양한 기능을 동시에 수행하는 경우, 여러 가지 기능을 수행하는 과정에서 열이 발생하기 쉬우며, 이에 따라 집적 회로 내의 구성요소들이 원하는 기능을 수행하기 어려울 수 있다.
또한, 다수의 구성 요소들을 연결하는 배선의 구성이 복잡해짐에 따라 신호 간의 크로스 토크(cross talk)가 발생하여 동작 신뢰성이 저하되며, 신호 전달 속도가 감소하여 고속의 동작을 요구하는 집적 회로의 목적을 달성하기 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광 신호 전달 및 방열 기능들을 가지는 기판을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판은, 반도체 칩이 실장되는 실장 영역을 포함하는 제1 측과 상기 제1 측에 대향하는 제2 측을 가지는 기저부; 상기 기저부의 상기 제1 측 상에 위치하고, 광 신호를 송수신하는 광 신호부; 상기 기저부의 상기 제1 측과 상기 제2 측을 전기적으로 연결하는 연결부; 및 상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 무선으로 전력을 수신하여 동작하여 상기 기저부의 온도를 제어하는 열전부;를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 측은 제1 리세스 영역을 포함하고, 상기 광 신호부는 상기 제1 리세스 영역 내에 실장될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 측은 제2 리세스 영역을 포함하고, 상기 열전부는 상기 제2 리세스 영역 내에 실장될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 광 신호부는, 외부 장치와 광 신호를 송수신하는 발광부 및 수광부; 송신할 광 신호를 발생시키기 위하여 상기 발광부를 구동하거나 상기 수광부에서 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광 신호 회로부; 및 제어 신호를 생성하여 상기 발광부, 수광부 및 광 신호 회로부가 광 신호를 송신 또는 수신할 수 있도록 제어하는 광 신호 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판은, 상기 열전부 상에 부착된 히트 씽크를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판은, 반도체 칩이 실장되는 실장 영역을 포함하는 제1 측과 상기 제1 측에 대향하는 제2 측을 가지는 기저부; 상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 광 신호를 송수신하는 광 신호부; 및 상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 상기 광 신호부와 전기적으로 연결되어 전력을 수신하여 동작하여 상기 기저부의 온도를 제어하는 열전부;를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 측은 제1 리세스 영역을 포함하고, 상기 열전부는 상기 제1 리세스 영역 내에 실장될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 측은 제2 리세스 영역을 포함하고, 상기 광 신호부는 상기 제2 리세스 영역 내에 실장될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판은, 상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 무선으로 전력을 송수신하여 상기 광 신호부에 제공하는 무선 전원부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 상기 광 신호부는 점멸 방식(On-Off Keying: OOK), 펄스 위치 변조 방식(Pulse Position Modulation: PSM), 펄스 간격 변조 방식(Pulse Interval Modulation: PIM), 상기 펄스 간격 변조 방식의 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 변조(re-modulate)하는 부반송파 변조 방식(Sub-Carrier Modulation: SCM) 등으로 상기 광 신호를 송수신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판은 열전 소자 모듈을 포함하여 기판으로부터 발생한 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 또한, 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신하므로 외부와 연결되는 터미널을 생략할 수 있고, 내부 회로를 간단하게 형성할 수 있다. 또한, 기판에 포함된 리세스 영역 내에 소자들을 실장함으로써 박형화할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판을 도시하는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 광 신호부를 도시하는 개략도들이다.
도 4는 도 1의 열전 모듈의 작동원리를 설명하는 개략도이다.
도 5는 도 1의 열전 모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6 내지 도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판을 도시하는 단면도들이다.
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.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판(1)을 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(1)은 기저부(10), 광 신호부(50), 연결부(36) 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 기판(1)은 열전부(70) 상에 히트 씽크(heat sink, 90)를 더 포함할 수 있다. 기저부(10)는 제1 측(12)과 제1 측(12)에 대향하는 제2 측(14)을 포함한다. 제1 측(12)의 일부 영역에는 광 신호부(50)가 위치할 수 있으며, 로직 칩 또는 메모리 칩과 같은 반도체 칩들이 실장되는 실장 영역(18)이 위치할 수 있다. 도 1에서는 실장 영역(18)이 광 신호부(50)와 중첩되지 않도록 도시되었으나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실장 영역(18)은 광 신호부(50) 상에 중첩하여 위치할 수 있고, 이에 따라 실장 영역(18) 상에 실장되는 반도체 칩이 광 신호부(50) 상에 중첩되도록 위치할 수 있다. 다만, 실장 영역(18) 상에 실장되는 반도체 칩은 광 신호부(50)의 발광부(51) 및 수광부(52)와는 중첩하지 않도록 위치함에 유의한다. 광 신호부(50) 및 실장 영역(18)은 배선(16)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 배터리 또는 파워 서플라이 등과 같은 외부 전력 공급원(미도시)으로부터 유선 배선(미도시)으로 연결되어, 배선(16)을 통하여 광 신호부(50)와 실장 영역(18)에 전력이 공급될 수 있다. 또한, 배선(16)을 통하여 광 신호부(50)와 실장 영역(18)에 실장되는 반도체 칩(미도시) 사이의 신호 송수신이 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 광 신호부(50)와 반도체 칩들은 광 도파로를 통하여 연결되어 광 신호를 송수신할 수 있다.
연결부(36)는 제1 측(12)에 위치한 배선(16)과 제2 측의 열전부(70)를 전기적으로 연결한다. 상기한 바와 같이 배선(16)을 통하여 외부 전력 공급원으로부터 전력이 공급되므로, 제2 측의 열전부(70)는 연결부(36)를 통하여 전력을 공급받을 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(1)은 무선 전원부를 포함하여 유선 배선을 포함하지 않고, 외부로부터 전력을 공급받을 수도 있다.
다만, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 연결부(36)는 유선으로 전력을 제공하기 위하여 실장 영역(18), 광 신호부(50), 및 열전부(70)를 전기적으로 연결하는 것이고 제1 측(12) 및 제2 측(14)을 연결하는 구성에 한정되지 않는다.
연결부(36)는 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 도 1에는 관통 홀 비아(via)의 형태로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 본딩 와이어, 솔더 볼, 플립 칩 본딩 부재, 범프, 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.
제2 측(14)에는 열전부(70)가 위치할 수 있다. 열전부(70)는 접착층(76)을 이용하여 제2 측(14)에 접착될 수 있다. 접착층(76)은 솔더, 에폭시, 수지계 에폭시, 또는 내열성이 우수한 접착 테이프일 수 있다. 열전부(70)의 하측, 즉 기저부(10)와 대향하는 위치에 히트 씽크(90)가 위치할 수 있다.
기저부(10)는 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. 기저부(10)는 단일층이거나 또는 그 내부에 배선 패턴들을 포함하는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기저부(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, 기저부(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.
광 신호부(50)는 발광부(51), 수광부(52), 광 신호 회로부(54) 및 광 신호 제어부(56)를 포함할 수 있다. 발광부(51) 및 수광부(52)은 외부 장치의 광 신호 송수신부(미도시)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, 출력되는 광은 파장에 따라, 적외선, 가시광선, 및 자외선을 포함할 수 있다. 또한, 수광부(52)는 포토 다이오드(Photo diode)일 수 있고, 수신하는 광은 파장에 따라, 적외선, 가시광선, 및 자외선을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 발광부(51)와 수광부(52)의 종류는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 발광부(51) 및 수광부(52)는 실장 영역(18) 상에 실장되는 반도체 칩(미도시)에 포함되는 칩 광 신호 송수신단(미도시)으로부터 광 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 따라서, 발광부(51) 및 수광부(52)는 광 신호를 송신 및 수신하도록 상기 외부 장치의 광 신호 송수신부와 대응하여 위치하거나, 상기 반도체 칩에 포함되는 상기 칩 신호 송수신단과 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 변환할 수 있다. 광 신호 제어부(56)는 제어 신호를 생성하여 발광부(51), 수광부(52) 및 광 신호 회로부(54)가 광 신호를 송신 또는 수신할 수 있도록 제어한다. 또한, 광 신호 회로부(54)와 광 신호 제어부(56)는 일체형으로 구현될 수 있다. 이러한 광 신호부(50)에 대하여는 도 2 및 도 3을 참조하여 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
열전부(70)는 연결부(36)를 통하여 외부 전력 공급원(미도시)으로부터 전력을 공급받아 열흐름을 생성할 수 있다. 열전부(70)는 기저부(10) 상에 실장된 반도체 칩 등의 동작에 의하여 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있으며, 실시예에 따라 선택적으로 더 포함되는 히트 씽크(90)도 기판 상에 실장된 구성요소들에 의하여 발생한 열을 외부로 방출할 수 있다. 열전부(70)에 대하여는 도 4 및 도 5를 참조하여 하기에 상세하게 설명하기로 한다.
히트 씽크(90)는 금속, 금속 질화물, 세라믹, 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 히트 씽크(90)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄 산화물(Al2O3), 베릴륨 산화물(BeO), 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 질화물(SiN), 에폭시계 수지, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 히트 씽크(90)는 보다 효과적인 열 방사를 위하여 다양한 치수와 형상을 가질 수 있다. 히트 씽크(90)는 솔더, 에폭시, 금속계 에폭시, 금속계 페이스트, 수지계 에폭시, 또는 내열성이 우수한 접착 테이프와 같은 접착 부재(92)에 의하여 열전부(70)에 부착될 수 있다. 또한, 상기 접착 테이프는 상용화된 공지의 유리 테이프, 실리콘 테이프, 테프론 테이프, 스테인리스 호일 테이프, 세라믹 테이프 등과 같은 고온 테이프가 사용될 수 있으며, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 실리콘 산화물, 베릴륨 산화물을 포함하는 테이프일 수도 있다. 또한, 상기 솔더는 납(Pb), 납/주석(Pb/Sn), 주석/은(Sn/Ag), 납/주석/은(Pb/Sn/Ag)와 같은 금속을 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 광 신호부(50)를 상세하게 설명하기로 한다. 도 2는 도 1의 광 신호부(50)의 동작을 호스트(H) 및 실장 영역(18)에 실장되는 반도체 칩을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 기판(1)의 광 신호요소(5)는 발광요소(5a), 수광요소(5b), 광 신호 회로요소(5c) 및 광 신호 제어요소(5d)를 포함할 수 있다. 광 신호요소(5), 발광요소(5a), 수광요소(5b), 광 신호 회로요소(5c) 및 광 신호 제어요소(5d)는 도 1의 광 신호부(50), 발광부(51), 수광부(52), 광 신호 회로부(54) 및 광 신호 제어부(56)에 각각 상응할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 기판(1)의 실장 영역(18) 상에는 메모리 반도체 칩과 같은 메모리요소(6)가 실장될 수 있다. 기판(1)과 메모리요소(6)는 도 1의 배선(16)에 의하여 정보를 송수신하거나, 또는 하기에 설명하는 광 송수신 방식으로 정보를 송수신할 수 있다.
호스트(H)은 기판(1)과 정보를 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.
기판(1)이 호스트(H)로부터 광 신호를 이용하여 데이터를 수신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 기판(1)이 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 광 신호는, 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 제어될 수 있으며, 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(5b)는 호스트(H)와 기판(1)의 사이에서 주고받을 수 있는 데이터에 대하여 미리 정의된 광파장 대역과 프로토콜에 대한 정보를 가지고 있거나, 이러한 정보를 광 신호 제어요소(5d)로부터 수신할 수 있다. 광 신호 회로요소(5b)에서 변환된 데이터들 중 일부는 광 신호 제어요소(5d)에 의하여 제어되어 메모리요소(6)에 전송되거나 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, 기판(1)이 호스트(H)로 데이터를 송신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 기판(1)으로부터 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 광 신호 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 출력들을 포함할 수 있으며, 다수의 아날로그 출력들은 상이한 전류의 강도 또는 파장들을 가질 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 수신한 광 신호 중에서 원하는 파장만을 통과시키는 광 필터를 포함할 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 변조(re-modulate)하는 부반송파 변조 방식(Sub-Carrier Modulation: SCM) 등으로 광 신호을 구현할 수 있다.
도 3을 참조하면, 기판(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, 메모리요소(6)와 광 신호를 송수신하는 내부 발광요소(5aa)와 내부 수광요소(5bb)를 포함한다. 여기에서, 광 신호요소(5), 발광요소(5a), 수광요소(5b), 광 신호 회로요소(5c) 및 광 신호 제어요소(5d)는 도 1의 광 신호부(50), 발광부(51), 수광부(52), 광 신호 회로부(54) 및 광 신호 제어부(56)에 각각 상응할 수 있고, 내부 발광요소(5aa)와 내부 수광요소(5bb)는 도 11의 내부 발광부(51a) 및 내부 수광부(52a)에 각각 상응할 수 있다. 기판(1)과 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. 기판(1)과 메모리요소(6) 사이의 광 신호를 이용한 데이터 송수신은 도 2를 참조하여 설명한 기판(1)과 호스트(H) 사이의 광 신호를 이용한 데이터 송수신과 유사할 수 있다.
도 4는 도 1의 열전부(70)의 작동원리를 설명하는 개략도이다.
도 4를 참조하면, 열전부(70)는 전기적으로 연결된 n-형 불순물 요소(72a) 및 p-형 불순물 요소(72b)를 포함할 수 있다. n-형 불순물 요소(72a)와 p-형 불순물 요소(72b)는 그 상부에서 상측 도전 부재(72d)에 의하여 서로 전기적으로 연결되며, 그 하부에서 서로 이격되어 하측 도전 부재(72e)를 연결부(36)와 연결되어 전력을 공급받는다. n-형 불순물 요소(72a) 및 p-형 불순물 요소(72b)와 대향하는 상측 도전 부재(72d)와 하측 도전 부재(72e)의 상측과 하측에는 각각 세라믹과 같은 절연부재들(72f, 72g)이 부착된다. n-형 불순물 요소(72a)는 실리콘 또는 실리콘-게르마늄과 같은 매질에 n-형 불순물을 더 포함하도록 구성된다. 이러한 n-형 불순물은 질소(N), 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 황(S), 셀렌(Se), 텔루륨(Te), 또는 폴로늄(Po) 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 또한 p-형 불순물 요소(72b)는 실리콘 또는 실리콘-게르마늄과 같은 매질에 p-형 불순물을 더 포함하도록 구성된다. 이러한 p-형 불순물은 붕소(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 또는 수은(Hg) 중 하나 또는 그 이상을 포함한다. 또한, n-형 불순물 요소(72a)와 p-형 불순물 요소(72b) 상용화된 텔로오르화 비스무스(Bi2Te3) 또는 텔로오르화 납(PbTe)을 이용하여 구성될 수 있다.
외부 전력 공급원(미도시)으로부터 연결부(36)를 통하여 n-형 불순물 요소(72a)와 p-형 불순물 요소(72b)에 직류 전류가 인가되면, 전류 흐름의 방향에 대하여 전자는 반대 방향으로 이동하고, 반면 정공은 동일한 방향으로 이동한다. 이에 따라 n-형 불순물 요소(72a)에서는 주 캐리어는 전자들이고, 전자들은 전류의 방향과는 반대인 하향 방향, 즉 상측 도전 부재(72d)에 인접한 영역으로부터 하측 도전 부재(72e)에 인접한 영역으로 이동한다. 반면, p-형 불순물 요소(72b)에서는 주 캐리어는 정공들이고, 정공들은 전류의 방향과 같은 방향인 하향 방향, 즉 상측 도전 부재(72d)에 인접한 영역으로부터 하측 도전 부재(72e)에 인접한 영역으로 이동한다. 결과적으로, 상기 전자들과 상기 정공들의 이동방향은 동일하다. 인가된 상기 직류 전류에 의하여, 상기 전자들과 상기 정공들은 열을 전달하는 매개체가 되며, 열의 전달방향은 도시된 화살표와 같다. 이와 같이, 서로 다른 고체 또는 반도체를 횡단하여 전류를 인가할 때, 주울 열(joule heat)과는 다른 발열 또는 흡열이 발생하는 현상을 펠티어 효과(Peltier effect)라고 한다. 통상적으로, 이러한 펠티어 효과는 다른 물질들, 예를 들어 금속과 반도체와 같은 물질들이 서로 접합(junction)을 형성하는 경우의 전류 흐름에 따른 열의 이동을 지칭한다. 즉, 기전력에 의하여 이동하는 자유전자가 보다 높은 페르미 에너지 준위로 이동하기 위하여 에너지를 흡수하는 과정에서, 가장 구하기 쉬운 열에너지를 흡수하여 이동함으로써 전자를 내어주는 편에서는 지속적으로 열이 흡수되고, 반대쪽에서는 지속적으로 열이 방출된다. 따라서, 도 6에서는 n-형 불순물 요소(72a)가 상측 도전 부재(72d) 및 하측 도전 부재(72e)와 접합을 형성하게 되고, 또한 p-형 불순물 요소(72b)가 상측 도전 부재(72d) 및 하측 도전 부재(72e)와 별개의 접합을 형성하게 된다. 결과적으로, 상술한 바와 같은 열의 전달에 의하여 상측 도전 부재(72d)는 저온부가 되고 하측 도전 부재(72e)는 고온부가 된다.
상측 도전 부재(72d) 상에는 도 1에 도시된 바와 같이 기저부(10)가 위치하고, 기저부(10) 상에 실장되는 반도체 칩 등의 동작에 의하여 발생한 열은 상술한 원리에 의하여 n-형 불순물 요소(72a) 및 p-형 불순물 요소(72b)를 통하여 하측 도전 부재(72e) 방향으로 이동하고, 이어서 외부로 방출된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전부(70)은 다음과 같은 장점을 가진다. 첫째, 작동을 위한 기계적 장치를 요구하지 않으므로 취급이 용이하고, 소형화 및 경량화가 가능하고, 모양을 자유롭게 변형시킬 수 있고, 진동이나 소음이 없으며, 수명이 길고 높은 신뢰성을 가진다. 둘째, 전류 방향을 바꿈에 따라 용이하게 냉각 영역과 가열 영역의 치환이 가능하며, 온도 대응성이 우수하고, 상온에서의 온도제어가 가능하다. 셋째, CFC와 같은 냉매를 사용하지 않으므로 친환경적이고 우수한 내구성을 가진다.
도 5는 도 1의 열전부(70)의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 열전부(70)는 불순물 요소 배열부(72c), 도전 부재들(72d, 72e), 전력 배선(72h), 및 절연 부재들(72f, 72g)을 포함한다. 불순물 요소 배열부(72c)에는 도 4에 상술한 바와 같은 복수의 n-형 불순물 요소들(72a)과 복수의 p-형 불순물 요소들(72b)이 서로 교대로 배열된다. 복수의 도전 부재들(72d, 72e)은 불순물 요소 배열부의 상측 및 하측에 각각 위치하는 상측 도전 부재들(72d) 및 하측 도전 부재들(72e)을 포함한다. 복수의 도전 부재들(72d, 72e)은 복수의 n-형 불순물 요소들(72a)과 복수의 p-형 불순물 요소들(72b)을 전기적으로 직렬 연결한다. 복수의 도전 부재들(72d, 72e)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 니켈, 니켈 합금 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전력 배선(72h)은 연결부(36)와 전기적으로 연결되어 불순물 요소 배열부(72c)에 직류 전류를 인가한다. 또한 절연 부재들(72f, 72g)은 불순물 요소 배열부(72c)와 대향하는 복수의 도전부재들(72d, 72e)의 상측 및 하측에 각각 부착된다. 이러한 구성에 의하여, 전력 배선(72h)을 통하여 인가된 직류 전류는 n-형 불순물 요소들(72a)과 p-형 불순물 요소들(72b)을 교대로 통과하게 된다. 이에 따라 도 4를 참조하여 상술한 바와 같은 펠티어 효과에 의하여, 상측 도전 부재들(72d)로부터 하측 도전 부재들(72e)의 방향으로 열을 전달하여 결과적으로 외부로 방출하게 한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 기판(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f)을 도시하는 단면도이다. 본 실시예의 간결하고 명확한 설명을 위하여, 상술한 실시예와 중복되는 부분의 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 기판(1a)은 기저부(10), 광 신호부(50), 연결부(36) 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 기판(1a)은 히트 씽크(90)를 더 포함할 수 있다.
광 신호부(50)는 기저부(10)의 제1 측(12)에 위치하며, 열전부(70)는 기저부(10)의 제2 측(14)에 위치한다. 광 신호부(50)는 배선(59)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 배선(59)은 본딩 와이어, 솔더볼, 플립칩(flip-chip) 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 1의 기판(1)과 비교하였을 경우, 도 6의 기판(1a)은 광 신호부(50)가 제1 리세스 영역(R1) 내에 실장된다. 광 신호부(50)는 제1 리세스 영역(R1)으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 광 신호부(50)는 각각 봉지재(58)에 의하여 선택적으로 봉지될 수 있으나, 광 신호부(50)의 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로부터 노출되는 것이 바람직하다. 다만, 봉지재(58)가 발광부(51)에서 출력되거나 수광부(52)에 제공되는 빛을 투과시킬 수 있는 재료인 경우에는, 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로 봉지될 수 있다. 실시예에 따라, 광 신호부(50)는 기저부(10) 상에 실장될 수도 있다.
광 신호부(50)는 외부 전력 공급원(미도시)으로부터 전력을 공급받을 수 있으며, 배선(59)에 의하여 전기적으로 연결된 광신호부(50) 전체에 공급된 전력이 제공된다.
연결부(36)는 광 신호부(50)와 열전부(70)를 전기적으로 연결한다. 연결부(36)는 광 신호부(50)에 제공된 전력을 열전부(70)로 전달하는 역할을 하며, 실시예에 따라, 열전부(70)와 광 신호부(50)가 신호를 주고받을 수 있도록 구현될 수도 있다. 상기한 바와 같이 연결부(36)는 관통 홀 비아의 형태로 도시되었으나 이에 한정되지 않는다.
실시예에 따라, 열전부(70)는 연결부(36)를 통하여 전력을 공급받거나, 외부 전력 공급원(미도시)으로부터 직접적으로 전력을 공급 받아 제1 측(12)에 실장된 광 신호부(50) 및 실장 영역(18) 상에 실장된 반도체 칩들에서 발생한 열을 외부로 방출할 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(1b)은 기저부(10), 광 신호부(50), 연결부(36) 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 기판(1b)은 히트 씽크(90)를 더 포함할 수 있다.
광 신호부(50)는 기저부(10)의 제1 측(12)에 위치하며, 열전부(70)는 기저부(10)의 제2 측(14)에 위치한다. 광 신호부(50)는 배선(59)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있으며, 배선(59)에 의하여 전력이 공급될 수 있다. 배선(59)은 본딩 와이어, 솔더볼, 플립칩(flip-chip) 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 1의 기판(1)과 비교하였을 경우, 도 7의 기판(1b)은 광 신호부(50) 및 열전부(70)가 제1 리세스 영역(R1) 및 제2 리세스 영역(R2) 내에 각각 실장된다. 광 신호부(50) 및 열전부(70)는 각각 제1 리세스 영역(R1) 및 제2 리세스 영역(R2) 으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 광 신호부(50) 및 열전부(70)는 각각 봉지재(58, 78)에 의하여 선택적으로 봉지될 수 있으나, 광 신호부(50)의 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로부터 노출되는 것이 바람직하다. 봉지재(58)가 투명한 재료인 경우에는, 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로 봉지될 수 있다. 또한, 열전부(70)가 제2 리세스 영역(R2) 내에 실장되고, 광 신호부(50)는 기저부(10) 상에 실장될 수 있다. 또는 열전부(70)가 기저부(10) 상에 실장되고, 광 신호부(50)가 제1 리세스 영역(R1) 내에 실장될 수도 있다. 실시예에 따라, 광 신호부(50) 및 열전부(70)가 모두 기저부(10) 상에 실장될 수 있다.
도 8을 참조하면, 기판(1d)은 기저부(10), 광 신호부(50), 연결부(36) 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 기판(1b)은 히트 씽크(90)를 더 포함할 수 있다. 도 1의 기판(1)과 비교하였을 경우, 도 8의 기판(1d)은, 광 신호부(50) 및 열전부(70)가 모두 기저부(10)의 제2 측(14)에 위치한다. 반면, 기저부(10)의 제1 측(12)에는 실장 영역(18) 만이 위치한다. 도시되지는 않았으나, 광 신호부(50)는 몰딩 부재(미도시)에 의하여 몰딩될 수 있다. 또한, 광 신호부(50)는 배선(59)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 배선(59)은 광 신호부(50)에 포함된 구성요소들을 서로 전기적으로 연결할 수 있으며, 본딩 와이어, 솔더볼, 플립칩(flip-chip) 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다. 배선(59)은 외부 전력 공급원(미도시)과 유선 배선을 통하여 연결되어 전력을 공급받을 수 있다.
연결부(36)는 광 신호부(50)와 열전부(70)를 전기적으로 연결하여, 전력을 공급한다. 도 8에서는 연결부(36)가 본딩 와이어의 형태로 도시되었으나, 이에 한정되지 않음은 상기에 설명한 바와 동일하다.
도 9를 참조하면, 기판(1d)은 기저부(10), 광 신호부(50), 연결부(36) 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 기판(1d)은 히트 씽크(90)를 더 포함할 수 있다. 도 1의 기판(1)과 비교하였을 경우, 도 9의 기판(1d)은 광 신호부(50) 및 열전부(70)가 모두 기저부(10)의 제2 측(14)에 위치한다. 반면, 기저부(10)의 제1 측(12)에는 실장 영역(18) 만이 위치한다. 광 신호부(50)는 배선(59)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 배선(59)은 본딩 와이어, 솔더볼, 플립칩(flip-chip) 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.
열전부(70)는 연결부(36)를 통하여 광 신호부(50)의 배선을 통하여 전력을 공급받을 수 있으며, 광 신호부(50)에서 발생한 열을 외부로 방출한다.
또한, 도 8의 기판(1c)과 비교하였을 경우, 도 9의 기판(1d)은 광 신호부(50)가 제1 리세스 영역(R1) 내에 실장된다. 광 신호부(50)는 제1 리세스 영역(R1)으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 광 신호부(50)는 봉지재(58)에 의하여 선택적으로 봉지될 수 있으나, 광 신호부(50)의 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로부터 노출되는 것이 바람직하다. 봉지재(58)가 투명한 재료인 경우에는, 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로 봉지될 수 있다. 또한, 광 신호부(50)는 기저부(10) 상에 실장될 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 열전부(70), 히트 씽크(90) 또는 이들 모두는 광 신호부(50) 상에 위치할 수 있다.
도 10을 참조하면, 기판(1e)은 기저부(10), 광 신호부(50), 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 기판(1e)은 히트 씽크(90)를 더 포함할 수 있다. 도 1의 기판(1)과 비교하였을 경우, 도 10의 기판(1e)은, 광 신호부(50) 및 열전부(70)가 모두 기저부(10)의 제2 측(14)에 위치한다. 반면, 기저부(10)의 제1 측(12)에는 실장 영역(18) 만이 위치한다. 광 신호부(50)는 배선(59)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 배선(59)은 본딩 와이어, 솔더볼, 플립칩(flip-chip) 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.
도시되지는 않았으나, 기판(1e)은 광 신호부(50) 및 열전부(70)를 전기적으로 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다. 광 신호부(50)는 외부 전력 공급원을 통하여 전력을 공급받아 동작할 수 있으며, 열전부(70)는 연결부를 통하여 광 신호부(50)와 연결되어 전력을 공급받아 열 흐름을 생성하여 기판(1e)에서 발생한 열을 외부로 방출할 수 있다.
또한, 도 8의 기판(1c)과 비교하였을 경우, 도 10의 기판(1e)은 광 신호부(50) 및 열전부(70)가 제1 리세스 영역(R1) 및 제2 리세스 영역(R2) 내에 각각 실장된다. 광 신호부(50) 및 열전부(70)는 각각 제1 리세스 영역(R1) 및 제2 리세스 영역(R2) 으로부터 돌출되지 않도록 실장될 수 있다. 광 신호부(50) 및 열전부(70)는 각각 봉지재(58, 78)에 의하여 선택적으로 봉지될 수 있다. 다만, 광 신호부(50)의 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로부터 노출되는 것이 바람직하다. 봉지재(58)가 투명한 재료인 경우에는, 발광부(51)와 수광부(52)는 봉지재(58)로 봉지될 수 있다. 또한, 열전부(70)가 제2 리세스 영역(R2)에 실장되고, 광 신호부(50)는 기저부(10) 상에 실장될 수 있다. 또는 열전부(70)가 기저부(10) 상에 실장되고, 광 신호부(50)는 제1 리세스 영역(R1) 내에 실장될 수 있다. 열 전부(70) 및 광 신호부(50) 모두가 기저부(10) 상에 실장될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 광 신호부(50)와 열전부(70)는 실질적으로 동일한 리세스 영역 내에 실장될 수도 있다.
도 11을 참조하면, 기판(1f)은 기저부(10), 광 신호부(50), 내부 광 신호부(50a), 연결부(36), 및 열전부(70)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 기판(1e)은 히트 씽크(90)를 더 포함할 수 있다. 도 1의 기판(1)과 비교하였을 경우, 도 11의 기판(1f)은 내부 광 신호부(50a)를 더 포함한다. 내부 광 신호부(50a)는 실장 영역(18)에 위치할 수 있고, 실장 영역(18)에 실장되는 반도체 칩과 광 신호를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 내부 광 신호부(50a)는 내부 발광부(51a), 내부 수광부(52a), 내부 광 신호 회로부(54a) 및 내부 광 신호 제어부(56a)를 포함할 수 있다. 내부 광 신호부(50a)는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 동작할 수 있다. 또한, 광 신호 회로부(54)와 내부 광 신호 회로부(54a)는 일체형으로 구현될 수 있고, 또한 광 신호 제어부(56)와 내부 광 신호 제어부(56a)는 일체형으로 구현될 수 있다.
도 11의 기판(1f)은 도 6 내지 도 10를 참조하여 설명한 기판들(1a, 1b, 1c, 1d, 1e)의 기술적 특징들과 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 11의 기판(1f)은 제1 측(12) 및/또는 제2 측(14)에 리세스 영역들을 포함할 수 있고, 상기 리세스 영역들 내에 광 신호부(50), 내부 광 신호부(50a) 및 열전부(70)가 실장될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 기판(1g)은 무선 전원부(30)를 더 포함하여 외부 전력 공급원과 유선으로 연결되지 않고, 무선 전원부(30)에서 전력을 수신하여 열전부(70)에 제공할 수 있다.
무선 전원부(30)는 전력 수신부(32) 및 전력 송신부(34)를 포함할 수 있다.
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.
열전부(70)는 연결부(36)를 통하여 제1 측(12)의 무선 전원부(30)와 전기적으로 연결되어 전력을 공급받아 기판(1g)의 온도를 조절할 수 있으나, 열전부(70) 내부에 별도의 무선 전원부를 포함하여 전력을 수신하여 열 흐름을 발생할 수도 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, 1e, 1f, 1g: 기판, 10: 기저부,
36: 연결부, 50: 광 신호부, 70: 열전부, 90: 히트 씽크

Claims (10)

  1. 반도체 칩이 실장되는 실장 영역을 포함하는 제1 측과 상기 제1 측에 대향하는 제2 측을 가지는 기저부;
    상기 기저부의 상기 제1 측 상에 위치하고, 광 신호를 송수신하는 광 신호부;
    상기 기저부의 상기 제1 측과 상기 제2 측을 전기적으로 연결하는 연결부; 및
    상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 상기 연결부를 통하여 상기 제1 측과 전기적으로 연결되며 상기 기저부의 온도를 제어하는 열전부;
    를 포함하되,
    상기 제1 측은 제2 리세스 영역을 포함하고,
    상기 열전부는 상기 제2 리세스 영역 내에 실장되는 것을 특징으로 하는 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 측은 제1 리세스 영역을 포함하고,
    상기 광 신호부는 상기 제1 리세스 영역 내에 실장되는 것을 특징으로 하는 기판.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광 신호부는,
    외부 장치와 광 신호를 송수신하는 발광부 및 수광부;
    송신할 광 신호를 발생시키기 위하여 상기 발광부를 구동하거나 상기 수광부에서 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광 신호 회로부; 및
    제어 신호를 생성하여 상기 발광부, 수광부 및 광 신호 회로부가 광 신호를 송신 또는 수신할 수 있도록 제어하는 광 신호 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 열전부 상에 부착된 히트 씽크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
  6. 반도체 칩이 실장되는 실장 영역을 포함하는 제1 측과 상기 제1 측에 대향하는 제2 측을 가지는 기저부;
    상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 광 신호를 송수신하는 광 신호부; 및
    상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 상기 광 신호부와 전기적으로 연결되어 전력을 수신하여 동작하여 상기 기저부의 온도를 제어하는 열전부;
    를 포함하는 기판.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제2 측은 제1 리세스 영역을 포함하고,
    상기 광 신호부는 상기 제1 리세스 영역 내에 실장되는 것을 특징으로 하는 기판.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제2 측은 제2 리세스 영역을 포함하고,
    상기 열전부는 상기 제2 리세스 영역 내에 실장되는 것을 특징으로 하는 기판.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 기저부의 상기 제2 측 상에 위치하고, 무선으로 전력을 송수신하여 상기 광 신호부에 제공하는 무선 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 신호부는 점멸 방식(On-Off Keying: OOK), 펄스 위치 변조 방식(Pulse Position Modulation: PSM), 펄스 간격 변조 방식(Pulse Interval Modulation: PIM), 상기 펄스 간격 변조 방식의 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 변조(re-modulate)하는 부반송파 변조 방식(Sub-Carrier Modulation: SCM) 등으로 상기 광 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 기판.
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