KR20130031668A - 셀룰러 통신용 코어 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀룰러 통신용 코어 모듈에 관한 것으로, 기판상에 실장되어 무선 신호를 송수신하기 위해 주파수 신호로 변환하는 RF 모듈; 상기 기판상에 실장되어 상기 RF 모듈로부터 전달된 또는 전달하는 신호를 복조 및 변조하고 데이터를 처리하는 베이스밴드 모듈; 및 상기 기판상에 실장되어 상기 RF 모듈 및 베이스밴드 모듈에 전원 및 클럭을 제공하는 전원 관리 모듈을 포함하여 이루어진다.

Description

셀룰러 통신용 코어 모듈{Cellular communication core module}
본 발명은 셀룰러 통신용 코어 모듈에 관한 것이다.
3G, 4G등의 무선통신을 위한 핸드폰에 있어 그 기능이 다양화됨에 따라 음성, 영상 통화뿐만 아니라 입력출력 인터페이스(interface), 접속 수단(connectivity) 등의 부가적임 모듈이 기본화되고 있다.
그리고, 통신 방식에 있어서도 서비스 진화에 따른 GSM, CDMA, GPRS/EDGE, WCDMA,EVDO, LTE 등 공중파 인터페이스(Air interface)와 사용 대역에서도 700MHz, 850MHz, 900MHz, 1900MHz, 2100MHz 등 여러 주파수 대역이 지역별 관할 범위(Cover range)에 따라 많은 조합의 모델이 필요하게 되었다.
이와 관련된 종래 기술의 핸드폰 구성은 국내등록특허 제10-0665332호에 개시된 바와 같이 주요한 부품으로 통신칩인 셀룰러용 RF 칩 및 베이스밴드칩을 기반으로 하여 주변 응용 부품들을 배치한 구성을 가지고 있다.
이때 주변 응용 부품으로는 WLAN /블루투스 등의 접속 수단(Connectivity), 키패드, 스피커, 헤드셋, 마이크, 카메라, 터치스크린 등의 입출력 인터페이스 수단, USIM, SD 메모리 등의 저장수단을 포함한다.
이러한 종래 기술에 있어서 개발 리드 타임(lead time)을 줄이기 위해서는 핵심 코어가 되는 부품을 하나로 모듈화하여 각 방식별 폰에 적합한 것을 선별 채용할 수 있도록 할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요를 만족시키기 위하여 안출된 것으로, 각 방식별로 구분되는 셀룰러의 주요 부품을 하나의 보드에 일체화하여 단일 패키지의 모듈을 구성하고, 나머지 모바일 기기의 주변장치를 연결하여 핸드폰을 구성할 수 있도록 한 셀룰러 통신용 코어 모듈을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판상에 실장되어 무선 신호를 송수신하기 위한 RF 모듈; 상기 기판상에 실장되어 상기 RF 모듈로부터 송수신되는 신호의 변복조 및 신호처리를 위한 통신 베이스밴드 모듈; 및 상기 기판상에 실장되어 상기 RF 모듈과 상기 베이스밴드 모듈의 전원 공급 및 제어하는 전원관리 모듈을 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 RF 모듈은, 상기 기판상에 설치된 안테나로부터 수신된 무선 신호를 동기화 수단을 통하여 신호를 선택적으로 선별하고, 선별된 주파수를 다운 컨버젼하는 RF 수신부; 및 송신을 위해 안테나로 전달되는 베이스밴드 신호를 업컨버젼하고 전력 증폭하는 RF 송신부를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 베이스밴드 모듈의 신호 처리용 데이터를 저장하는 메모리 모듈을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 메모리 모듈은 상기 베이스밴드 모듈과 함께 실장되어 SIPD를 구성하는 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.
상기와 같이 각 방식별로 구분되는 셀룰러의 RF 모듈, 베이스밴드모듈, 전원관리모듈, 메모리 모듈 등을 단일 패키지 모듈로 구성함으로써, 핸드폰 개발에 있어 사양에 따른 모델별로 모듈을 채용하여 폰의 공용 플랫폼화가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 셀룰러의 RF 모듈, 베이스밴드모듈, 전원관리모듈, 메모리 모듈 등을 단일 패키지 모듈로 구성함으로써, 태플릿 등 다양한 응용에 적용가능하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈의 구성요소를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈을 이루는 제1기판층(A)의 형태를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상기 베이스밴드 모듈 및 메모리 모듈을 구성하는 SDRAM이 SIPD로 구현되는 경우 SIPD 내부의 회로 연결 구성을 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상기 베이스밴드 모듈 및 메모리 모듈이 SIPD로 구현되는 경우 SIPD의 실장 구조를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈에 다른 장치들이 연결되는 관계를 나타내는 모식도이다.
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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈의 구성요소를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 1에 의하면, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈(100)은 크게 RF 모듈(110), 전원관리 모듈(120), 메모리 모듈(130) 및 베이스밴드 모듈(140)을 포함하여 이루어진다.
상기 RF 모듈(110)은 안테나로부터 수신된 무선 신호를 동기화 수단을 통하여 신호를 선택적으로 선별하고, 선별된 주파수를 다운 컨버젼(down-conversion)하며, 또한 송신을 위해 안테나로 전달되는 베이스밴드 신호를 업컨버젼(up-conversion) 및 전력 증폭을 한다.
상기 RF 모듈(110)은 크게 RF수신부(111)와 RF송신부(112)로 구성된다. RF수신부(111)는 듀플렉서(Duplexer) 또는 RF 스위치, 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier), 대역통과 필터(BPF:Band Pass Filter), 무선 신호 주파수 다운컨버젼부(Down-conversion) 등으로 이루어져 안테나로부터 수신된 무선 신호를 동기화 수단을 통하여 신호를 선택적으로 선별하고, 선별된 주파수를 다운 컨버젼(down-conversion)한다.
RF송신부(112)는 PA(Power amplifier). 커플러(Coupler), 무선 신호 주파수 업컨버젼부(Up-conversion) 로 이루어져, 송신을 위해 안테나로 전달되는 베이스밴드 신호를 업컨버젼(up-conversion) 및 전력 증폭을 한다.
다음으로, 전원관리모듈(120)은 RF 모듈과 상기 베이스밴드 모듈에 필요한 전원을 공급하고 참조(reference) 클럭 및 슬립(sleep) 클럭 등을 제공한다.
그리고, 상기 메모리 모듈(130)은 SDRAM 등의 메모리를 포함한다. 상기 SDRAM은 베이스밴드 모듈(140)의 신호 처리용 데이터를 저장하며, 베이스밴드 모듈(140)과 함께 실장되어 SIPD(150)를 구성할 수 있다.
상기 SDRAM은 클럭 속도가 주연산장치와 동기화되어 있는 DRAM 종류를 통칭하는데, 이러한 SDRAM을 이용하면 클럭 속도의 동기화를 통하여 일정 시간 내에 프로세서가 수행할 수 있는 신호의 양을 증가시킬 수 있어 많이 사용된다.
또한, 상기 베이스밴드 모듈(140)은 상기 RF 모듈(110)을 통해 송수신되는 신호를 처리하기 모뎀(Modem) 역할 및 각종 외부 장치 연결을 위한 인터페이스(interface) 기능을 한다.
상기 베이스밴드 모듈(140)은 RF 모듈에 전달하는 신호를 디지털/아날로그 신호 변환기(DAC), 또는 전달되는 신호를 아날로그/디지털 신호 변환기(ADC)의 RF 인터페이스(interface) 기능을 한다.
상기 베이스밴드 모듈(140)은 CDMA, LTE, UMTS, GSM 등 각종 통신방식에 따른 에어 인터페이스(Air Interface)를 위한 프로세서(processor)가 포함되어 있다.
상기 베이스밴드 모듈(140)은 통신에 부가적으로 필요한 주변 응용 부품인 WLAN /블루투스 등의 접속 수단(Connectivity), 키패드, 스피커, 헤드셋, 마이크, 카메라, 터치스크린, USIM, SD 메모리 등과 인터페이스(interface) 단자를 포함할 수 있다.
한편, 상기 RF 모듈(110), 전원관리 모듈(120), 메모리 모듈(13) 및 베이스밴드 모듈(140)은 가령 MCPCB((Metal Core Printed Circuit Board)와 같은 다층구조의 기판 상에 구현되며, 탑층 레이어에 실장되고 비아홀을 통하여 내층 레이어와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 다층구조 기판의 내층 레이어에는, RF모듈에 존재하는 기생성분으로 인하여 정전기 방전 현상이 발생되는 것을 억제하는 ESD(Electro-Static Discharge)소자, TCXO(Temperature Compensated X-tal Oscillator)회로, 마이크로스트립 라인과 같은 분포 소자 등이 위치될 수 있으며, 탑층 레이어의 상기 RF모듈(110), 전원관리 모듈(120), 메모리 모듈(130) 및 베이스밴드 모듈(140)은 비아홀을 통하여 내층의 다른 전자소자들(이동통신단말기에는 다수의 전자소자들이 구비될 수 있으며 본 발명의 기술적 사상과 연관이 없는 전자소자에 대해서는 도시하지 않음)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 RF 모듈(110)은 전술한 바와 같이 다층구조의 기판 상에 실장되어 원칩형으로 패키지 실장되며, 약 2.1GHz 대역의 주파수를 사용하는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System; W-CDMA), 약 1.9GHz 대역의 주파수를 사용하는 PCS(Personal Communication Service), 약 800MHz 대역의 주파수를 사용하는 DCN(Data Core Network; CDMA-800)의 트리플 밴드 주파수 신호를 처리하는 것으로 한다.
따라서, 상기 RF 모듈(110), 전원관리 모듈(120), 메모리 모듈(130) 및 베이스밴드 모듈(140)은 UMTS, PCS, DCN 주파수 대역 신호를 각각 처리하는 회로들로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈(100)의 다층 구조 기판에 대해서는 이하에서, 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈을 이루는 구성부에 대하여 설명함에 있어서, 도 2를 참조하여 각 구성부가 탑층 레이어(제1기판층)에 실장되는 형태를 함께 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈을 이루는 제1기판층(A)의 형태를 개략적으로 도시한 상면도이다.
도 2에 도시된 제1기판층(A)에 의하면, 기판층의 좌측단에 전원관리 모듈(120)이 실장되는데, 전원관리 모듈(120)이 두 영역으로 나뉘어 실장된 형태를 볼 수 있다.
그리고, 상기 전원관리 모듈(120)의 오른쪽, 즉 기판의 우측 상단에는 RF 모듈(110)이 실장되고, 그 밑으로 베이스밴드 모듈(140)이 실장된다.
상기 메모리 모듈(130)은 베이스밴드 모듈(140) 위에 실장될 수 있다.
상기 각 구성부간 격리도를 고려한 회로 배치 설계는 송수신 기능을 향상시키는데 있어서 매우 중요한 요소이다.
이를 위하여 구성부간에 격리도를 향상시키기 위하여 격리모듈을 설치할 수 있는데, 상기 격리모듈은 여러 가지 형태로 구현될 수 있으나, 일예로 핑거 스트립(Finger strip)으로 구현할 수 있다.
한편, 베이스밴드 모듈(140)과 메모리 모듈(130)은 SIPD(150)로 구현할 수 있는데 그 일예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상기 베이스밴드 모듈(140) 및 메모리 모듈(130)을 구성하는 SDRAM(131)이 SIPD(150)로 구현되는 경우 SIPD 내부의 회로 연결 구성을 도시한 회로도이다.
도 3의 (a) 도면에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 베이스밴드 모듈(140)과 SDRAM(131)은 SIPD 내부에서 와이어 본딩되어 연결되어 있는데, 데이터 라인 및 어드레스 라인이 각각 연결되어 있다.
상기 베이스밴드 모듈(140)에서 신호처리되는 데이터들은 어드레스 라인의 제어를 통하여 데이터 라인 상에서 전달되는 구조를 가진다.
상기 베이스밴드모듈(140)과 SDRAM(131)은 전원과 연결되는 단자(a)에 풀업 저항을 구비하고, 전원용 커플링 커패시터(d)를 구비하고 있다(도 3의 (b) 도면 참조).
그리고, 상기 베이스밴드 모듈(140)은 RF 모듈로부터 베이스밴드 주파수 대역 신호를 전달받음에 있어서 두 개의 단자, IF_I 단자(b) 및 IF_Q 단자(c)를 통하여 각각 I신호 및 Q신호를 전달받거나 전달한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상기 베이스밴드 모듈 및 메모리 모듈이 SIPD로 구현되는 경우 SIPD의 실장 구조를 도시한 측면도이다.
도 4에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 베이스밴드 모듈(140)과 SDRAM(131)은 수직 구조로 실장되어 있는데, 베이스밴드 모듈(140) 상에 SDRAM(131)이 실장되어 있다.
상기 베이스밴드 모듈(140)은 범프(bump)가 형성되어 인쇄회로기판 상(200)에 플립칩 본딩되며, 플립칩 본딩된 베이스밴드 모듈(140)상에 접착 부재(210)를 통하여 SDRAM(131)이 실장된다.
이때, 상기 SDRAM(131)은 도전성 접착 부재(210)를 통하여 실장되는 것이 바람직하다.
즉, 베이스밴드 모듈(140)이 범핑되면 플립칩 본딩 기계를 통하여 범핑된 베이스밴드 모듈(140)이 실장되고, 실장된 베이스밴드 모듈(140)의 표면에 도전성 (접착부재; 210)이 얇게 도포된 후 SDRAM(131)이 접착된다.
여기서, 범핑(Bumping)이란 반도체 웨이퍼 상의 알루미늄 패드 상에 금과 같은 금속 부재 또는 솔더 부재 등의 소재로 수십 μm 크기에서 수백 μm 크기의 외부접속단자(참고로, 외부접속단자는 "돌기형태"를 가지므로 흔히 "범퍼"라 불리운다)를 형성하는 공정을 의미한다.
또한, 플립칩 범핑이란, 와이어 본딩 방식과는 달리, 범프가 형성된 칩을 뒤집어 표면이 기판방향을 향하도록 실장하는 방식으로서, 반도체 패키징 방식 중에서 가장 작은 형태를 구현할 수 있는 기술이다.
이어서, 베이스밴드 모듈(140) 상에 SDRAM(131)이 접착되면, 데이터 포트 및 어드레스 포트 등에 연결된 본딩 패드가 와이어(220)를 통하여 인쇄회로기판(200)과 본딩된다.
상기 SDRAM(131)의 와이어 본딩 시, 골드 와이어가 이용되는 것이 바람직하다. 참고로, 인쇄회로기판(200) 상에는 SIPD를 구성하는 베이스밴드 모듈(140)과 SDRAM(131)에 인접되어 다른 회로 소자(230)가 실장될 수 있다.
이와 같은 과정을 통하여, 인쇄회로기판 상에 SIPD가 구현되면, 그 상부로 전체 몰딩이 수행되고 경화 과정을 거쳐 몰드부(240)가 형성된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰러 통신용 코어 모듈에 다른 장치들이 연결되는 관계를 나타내는 모식도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 모듈화된 셀룰러 통신용 코어 모듈(100)에 근거리 통신 모듈(310), 키패드(320), 터치 스크린(330), USIM 카드(340), SD카드(350), 표시부(360), 카메라(370), 헤드셋 스피커(380), 스테레오 헤드셋(390), 듀얼 마이크로폰(400), 스테레오 입력부(410)등이 접속된 상태로 설치되어 있다.
상기 셀룰러 통신용 코어 모듈(100)에 설치된 주변 기기들은 크게 입출력 수단(일예로, 키패드, 터치 스크린, 카메라, 듀얼 마이크폰 등)과 접속수단(일예로, 근거리 통신 모듈) 등으로 구성된다.
이와 같이 각 방식별로　구분되는 셀룰러의 RF모듈, 베이스밴드모듈, 전원관리모듈, 메모리 모듈 등을 단일 패키지 모듈로 구성함으로써, 핸드폰 개발에 있어 사양에 따른 모델별로 모듈을 채용하여 폰의 공용 플랫폼화가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 셀룰러의 RF 모듈, 베이스밴드모듈, 전원관리모듈, 메모리 모듈 등을 단일 패키지 모듈로 구성함으로써, 태플릿 등 다양한 응용에 적용가능하도록 한다.
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.
110 : RF 모듈 120 : 전원 관리 모듈
130 : 메모리 모듈 140 : 베이스밴드 모듈
150 : SIPD 200 : 기판
210 : 접착 부제 220 : 와이어
230 : 주변 부품 240 : 몰딩부
310 : 근거리 통신 모듈 320 :키패드
330 : 터치 스크린 340 : USIM
350 : SD카드 360 : 표시부
370 : 카메라 380 : 헤드셋 스피커
390 : 스테레오 헤드셋 400 : 듀얼 마이크로폰
410 : 스테레오 입력부

Claims (4)

  1. 기판상에 실장되어 통신용 무선 신호를 송수신하기 위한 RF 모듈;
    상기 기판상에 실장되어 상기 RF 모듈을 통하여 송수신되는 신호를 변조 및 복조하고 이를 처리하는 베이스밴드 모듈; 및
    상기 기판상에 실장되어 상기 RF 모듈과 베이스밴드 모듈에 필요한 전원과 클럭을 제공하는 전원 관리 모듈을 포함하는 셀룰러 통신용 코어 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 RF 모듈은, 상기 기판상에 설치된 안테나로부터 수신된 무선 신호를 동기화 수단을 통하여 신호를 선택적으로 선별하고, 선별된 주파수를 다운 컨버젼하는 RF 수신부; 및
    송신을 위해 안테나로 전달되는 베이스밴드 신호를 업컨버젼하고 전력 증폭하는 RF 송신부를 포함하는 셀룰러 통신용 코어 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스밴드 모듈의 신호 처리용 데이터를 저장하는 메모리 모듈을 더 포함하는 셀룰러 통신용 코어 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 메모리 모듈은 상기 베이스밴드 모듈과 함께 실장되어 SIPD를 구성하는 것을 특징으로 하는 셀룰러 통신용 코어 모듈.
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