KR20220053747A - 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로 - Google Patents

5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로 Download PDF

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Abstract

5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로는 무선주파수 집적회로에 있어서, 상기 무선주파수 집적회로는, 반도체 칩과 상기 반도체 칩에 집적되는 RF신호를 증폭시키기 위한 질화갈륨 소자 및 pHEMT 소자, RF신호의 전송을 위한 PCB를 보호하기 위한 프레임; 및 상기 질화갈륨 소자와 상기 pHEMT 소자에 RF신호를 공급하며, 상기 프레임의 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면을 관통하는 접속단자;를 포함하되, 상기 접속단자를 통해 기준이 되는 하나의 제1 무선주파수 집적회로 및 상기 제1 무선주파수 집적회로와 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면으로 인접하는 제2 무선주파수 집적회로를 전기적으로 연결하여 RF신호의 증폭 횟수를 증가시킬 수 있다.

Description

5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로{GaN based radio frequency integrated circuit for 5G MIMO system}
본 발명은 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질화갈륨(GaN) 소자가 구비되는 복수의 무선주파수 집적회로(RFIC)를 전기적으로 연결함에 따른 RF신호의 증폭 횟수 증가를 통해 RF신호의 전력 및 최대전력을 증가시켜 5G MIMO 시스템에 적용가능한 무선주파수 집적회로에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중 입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beamforming) 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한, 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultradense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points) 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access) 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
일반적으로, 무선주파수 집적회로는 RF신호를 증폭시키는 것이 기능의 대부분을 차지하고 있으며, 또한 RF신호를 증폭시키는 매우 중요하므로, RF신호를 증폭시키는 효율적인 시스템 구조를 필요로 한다. 최근에는 5G 시스템을 포함하여 다양한 분야에서 사용가능한 질화갈륨 소자가 주목받고 있으며, 활용도가 점차 증가하고 있는 실정이다.
그러나 종래의 무선주파수 집적회로는 소자의 선택에 따라 RF신호의 전력 및 최대전력을 일정폭까지 증가시키는 것이 가능하였지만 증가폭이 크지 않았으며, 이에 5G 시스템의 확장폭이 좁다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0052446호 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0104017호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 질화갈륨 소자가 구비되는 복수의 무선주파수 집적회로를 전기적으로 연결함에 따른 RF신호의 증폭 횟수 증가를 통해 RF 신호의 전력 및 최대전력을 증가시켜 5G MIMO 시스템의 확장이 가능한 무선주파수 집적회로를 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로는 무선주파수 집적회로에 있어서, 상기 무선주파수 집적회로는, 반도체 칩과 상기 반도체 칩에 집적되는 RF신호를 증폭시키기 위한 질화갈륨 소자 및 pHEMT 소자, RF신호의 전송을 위한 PCB를 보호하기 위한 프레임; 및 상기 질화갈륨 소자와 상기 pHEMT 소자에 RF신호를 공급하며, 상기 프레임의 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면을 관통하는 접속단자;를 포함하되, 상기 접속단자를 통해 기준이 되는 하나의 제1 무선주파수 집적회로 및 상기 제1 무선주파수 집적회로와 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면으로 인접하는 제2 무선주파수 집적회로를 전기적으로 연결하여 RF신호의 증폭 횟수를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 프레임은, 상기 반도체 칩이 인입되는 제1 인입공간을 형성하여 상기 제1 인입공간에 인입되는 상기 반도체 칩을 보호하는 제1 프레임부; 및 상기 제1 프레임부의 외면을 둘러싸면서 상기 제1 프레임부보다 돌출되어 제2 인입공간을 형성하며, 상기 제2 인입공간에 인입되는 상기 제1 프레임부, 상기 반도체 칩, 상기 질화갈륨 소자, 상기 pHEMT 소자 및 상기 PCB를 보호하고, 상기 접속단자에 의해 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면이 관통되는 제2 프레임부;를 포함할 수 있다.
그리고 상기 접속단자는, 상측, 하측, 좌측, 우측 방향 중 일방향에 배치되는 제1 접속단자부;를 포함하고, 상기 제1 접속단자부는, 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로부터 전송받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 상기 질화갈륨 소자로 입력시키기 위한 제1 RF신호 입력단자; 및 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로부터 전송받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 상기 pHEMT 소자로 입력시키기 위한 제2 RF신호 입력단자;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접속단자는, 상기 일방향을 제외한 나머지 타방향에 배치되는 제2 접속단자부; 제3 접속단자부; 및 제4 접속단자부;를 포함하고, 상기 제2, 3, 4 접속단자부는, 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 제1 무선주파수 집적회로가 상기 타방향으로 인접한 상기 제2 무선주파수 집적회로로부터 전달받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB에 입력시키기 위한 RF신호 입력단자; 및 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 전기적으로 연결된 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB로부터 전달받은 증폭된 RF신호를 상기 타방향으로 인접한 상기 제2 무선주파수 집적회로 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자;와 제2 RF신호 출력단자;를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제2, 3, 4 접속단자부는, 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 타방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로의 접속단자를 통해 전기적으로 연결되어 상기 제2 무선주파수 집적회로와 RF신호의 입력 및 증폭된 RF신호의 출력이 가능할 수 있다.
또한, 상기 제1 접속단자부는, 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 전기적으로 연결된 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB로부터 전달받은 증폭된 RF신호를 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자; 및 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 전기적으로 연결된 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB로부터 전달받은 증폭된 RF신호를 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로 출력시키기 위한 제2 RF신호 출력단자;를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1 접속단자부는, 상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로의 접속단자를 통해 전기적으로 연결되어 상기 제2 무선주파수 집적회로와 RF신호의 입력 및 증폭된 RF신호의 출력이 가능할 수 있다.
또한, 상기 무선주파수 집적회로는, 상기 제1 무선주파수 집적회로와 상기 제2 무선주파수 집적회로의 전기적 연결을 통해 RF신호의 전력이 증가되며, 상기 제1 무선주파수 집적회로와 상기 제2 무선주파수 집적회로의 개수 증가에 따라 전기적 연결 횟수가 증가할수록 RF신호의 최대전력이 증가될 수 있다.
그리고 상기 무선주파수 집적회로는, 상기 제1 무선주파수 집적회로 및/또는 상기 제2 무선주파수 집적회로를 X축 및/또는 Y축 방향으로 배열하여 전기적 연결 횟수를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 무선주파수 집적회로는, 상기 제1 무선주파수 집적회로 및/또는 상기 제2 무선주파수 집적회로가 X축 및 Y축 방향에 서로 동일 개수로 배열되어 사각형의 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선주파수 집적회로의 개수가 증가함에 따른 RF신호의 증폭 횟수 증가에 따라, RF신호의 전력 및 최대전력을 증가시켜 5G MIMO 시스템의 확장에 이바지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 무선주파수 집적회로의 배열에 따라 RF신호의 전력 및 최대전력을 조절함에 따라, 5G MIMO 시스템을 다양하게 적용할 수 있어 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 5G MIMO 시스템용 질화갈륨 기반 무선주파수 집적회로의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 5G MIMO 시스템용 질화갈륨 기반 무선주파수 집적회로 개략적인 사용상태도이다.
도 3은 도 2의 A에 포함된 부분에 대한 확대도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 무선주파수 집적회로의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제2 무선주파수 집적회로의 개략적인 평면도이다.
도 6은 제1 무선주파수 집적회로와 제2 무선주파수 집적회로의 배열구조 보강 방식을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 7은 제1 무선주파수 집적회로와 제2 무선주파수 집적회로의 배열구조 보강 방식을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예의 5G MIMO 시스템용 질화갈륨 기반 무선주파수 집적회로(1)(이하에서는, '무선주파수 집적회로(1)라 한다.')에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 1을 참조하면, 무선주파수 집적회로(1)는 3.5 GHz 주파수의 5G MIMO(5G Multiple Input and Multiple Output) 시스템에 적용 가능한 규격의 부품으로서 반도체 칩(10), 질화갈륨 소자(20), pHEMT 소자(30), PCB(40), 프레임(50) 및 접속단자(60)가 구비된다.
반도체 칩(10)은 프레임(50)의 내부에 인입되며, 상측에 질화갈륨 소자(20), pHEMT 소자(30) 및 PCB(40)가 집적된다.
또한, 반도체 칩(10)은 프레임(50)으로부터 용이하게 분리되기 위해 둘레 영역의 일부가 절곡되어 분리수단이 인입가능한 틈을 형성할 수 있다.
질화갈륨 소자(20)는 질화갈륨 나이트라이드(GaN) 소자로서, 실리콘(Si) 소자와 비교하여 고전압, 고내열, 소형화 등에서 유리하며, 실리콘이나 실리콘카바이드(SiC) 기판 상에 층들을 성장시켜 제조될 수 있다.
또한, 질화갈륨 소자(20)는 크게 광소자와 전자소자로 나누어지며, 전자소자는 통신용 마이크로웨이브소자와 전력전자용 스위칭소자로 나누어질 수 있다.
이러한 질화갈륨 소자(20)는 프레임(50)의 내부에 인입되면서 반도체 칩(10)의 상측에 집적되며, 전기적으로 연결되는 접속단자(60)를 통해 전송받는 RF신호를 증폭시킨다.
pHEMT 소자(30)는 무선통신과 LNA 어플리케이션에 광범위하게 사용되는 부정형 고전자 이동도 트랜지스터(Pseudomorphic High Electron Mobility Transister)를 의미하며, 소자 내에 포함되는 하나 또는 그 이상의 층들이 소자 내 다른 물질의 격자상수와 아주 다른 격자상수를 가지며, 이러한 격자 불일치로 인하여 채널층을 형성하는 물질의 구조가 변형하게 된다.
또한, pHEMT 소자(30)는 격자 불일치에 따른 응력 변형으로 인하여 제조 과정에서 기판 상에 층들을 성장시키는데 어려움이 있으나, 채널층으로 전달되는 전하밀도가 높고 고전자 이동도를 가지기 때문에 종래의 소자보다 전력 및 노이즈 특성이 우수하여 높은 주파수에서도 동작할 수 있고 실리콘을 이용한 소자에 비하여 전자의 속도 특성이 우수하기 때문에 마이크로파 또는 밀리미터파 대역의 소자에 널리 응용될 수 있다.
이러한 pHEMT 소자(30)는 프레임(50)의 내부에 인입되면서 반도체 칩(10)의 상측에 집적되며, 전기적으로 연결되는 접속단자(60)를 통해 전송받는 RF신호를 증폭시킨다.
PCB(40)는 프레임(50)의 내부에 인입되면서 반도체 칩(10)의 상측에 집적되며, 질화갈륨 소자(20) 및 pHEMT 소자(30)와 전기적으로 연결되어 반도체 칩(10) 상에 RF회로가 구성되도록 하고, 질화갈륨 소자(20) 및 pHEMT 소자(30) 뿐만 아니라, 도면에 도시되지 않은 다른 능동 소자 및/또는 수동 소자와 전기적으로 연결되는 RF회로를 구성할 수도 있다.
또한, PCB(40)는 질화갈륨 소자(20) 및/또는 pHEMT 소자(30)로부터 전송받는 증폭된 RF신호를 다른 무선주파수 집적회로로 전송한다. 여기서, 다른 무선주파수 집적회로는 전기적으로 연결되는 제1 무선주파수 집적회로(100) 또는 제2 무선주파수 집적회로(200)를 의미한다.
프레임(50)은 상기 반도체 칩(10), 질화갈륨 소자(20), pHEMT 소자(30) 및 PCB(40)를 보호하기 위한 제1 프레임부(51)와 제2 프레임부(52)로 이루어진다.
제1 프레임부(51)는 중심부에 반도체(10)가 인입가능한 폭의 제1 인입공간을 형성하여 제1 인입공간에 인입되는 반도체 칩(10)을 보호한다.
제2 프레임부(52)는 제1 프레임부(51)의 외면을 둘러싸면서 제1 프레임부(51)보다 돌출되어 제2 인입공간을 형성하며, 제2 인입공간에 인입되는 제1 프레임부(51), 반도체 칩(10), 질화갈륨 소자(20), pHEMT 소자(30) 및 PCB(40)를 보호한다.
또한, 제2 프레임부(52)는 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면 일부가 접속단자(60)에 의해 관통되어진다.
접속단자(60)는 제2 프레임부(52)의 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면 일부를 관통하여 외측에 일단이 노출되며, 타단이 제1 프레임부(51)에 결합되는 제1 접속단자부(61), 제2 접속단자부(62), 제3 접속단자부(63) 및 제4 접속단자부(64)로 이루어진다.
제1 접속단자부(61)는 상측, 하측, 좌측, 우측 방향 중 일방향에 배치되어 제2 프레임부(52)의 일방향 측면 일부를 관통한다.
또한, 제1 접속단자부(61)는 질화갈륨 소자(20)와 전기적으로 연결되기 위한 제1 RF신호 입력단자(61a) 및 pHEMT 소자(30)와 전기적으로 연결되기 위한 제2 RF신호 입력단자(61b)로 이루어진다.
제1 RF신호 입력단자(61a)는 질화갈륨 소자(20)와 전기적으로 연결되어 RF신호를 생성하는 외부의 디바이스 또는 다른 무선주파수 집적회로로부터 전송받은 RF신호를 질화갈륨 소자(20)에 입력시킨다.
여기서, 다른 무선주파수 집적회로는 제1 무선주파수 집적회로(100) 또는 제2 무선주파수 집적회로(200)를 의미한다.
제2 RF신호 입력단자(61b)는 pHEMT 소자(30)와 전기적으로 연결되어 RF신호를 생성하는 외부의 디바이스 또는 다른 무선주파수 집적회로로부터 전송받은 RF신호를 pHEMT 소자(30)에 입력시킨다.
그리고 제1 접속단자부(61)는 상기 제1, 2 RF신호 입력단자(61a, 61b) 뿐만 아니라, 질화갈륨 소자(20)에 의해 증폭된 RF신호를 외부의 디바이스 또는 일방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자 및 pHEMT 소자(30)에 의해 증폭된 RF신호를 외부의 디바이스 또는 일방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로 출력시키기 위한 제2 RF신호 출력단자가 더 구비될 수 있다.
이에, PCB(40)는 제1, 2 RF신호 출력단자와 전기적으로 연결되어 질화갈륨 소자(20) 및/또는 pHEMT 소자(30)로부터 전달받은 증폭된 RF신호를 RF신호 출력단자로 전송할 수 있고, 제1, 2 RF신호 출력단자는 전달받은 증폭된 RF신호를 외부의 디바이스 또는 일방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로 출력시킬 수 있다.
제2 접속단자부(62)는 제1 접속단자부(61)가 배치되는 일방향을 제외한 나머지 타방향에 배치되어 제2 프레임부(52)의 타방향 측면 일부를 관통한다.
또한, 제2 접속단자부(62)는 RF신호를 입력받는 RF신호 입력단자(62a)와 RF신호를 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자(62b) 및 제2 RF신호 출력단자(62c)로 이루어지며, 이에 RF신호의 입력과 출력 비율이 1:2일 수 있다.
RF신호 입력단자(62a)는 외부의 디바이스 또는 타방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로부터 입력받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 PCB(40)에 전송한다. 이때, PCB(40)는 전송받은 RF신호를 질화갈륨 소자(20) 및/또는 pHEMT 소자(30)에 전송시켜 RF신호의 증폭이 이루어지도록 할 수 있다.
제1, 2 RF신호 출력단자(62b, 62c)는 전기적으로 연결된 PCB(40)로부터 전송받은 RF신호를 외부의 디바이스 또는 타방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로 출력시킨다.
제3 접속단자부(63)는 제1 접속단자부(61)가 배치되는 일방향과 제2 접속단자부(62)가 배치되는 타방향을 제외한 나머지 타방향에 배치되어 제2 프레임부(52)의 타방향 측면 일부를 관통한다.
또한, 제3 접속단자부(63)는 RF신호를 입력받는 RF신호 입력단자(63a)와 RF신호를 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자(63b) 및 제2 RF신호 출력단자(63c)로 이루어지며, 이에 RF신호의 입력과 출력 비율이 1:2일 수 있다.
RF신호 입력단자(63a)는 외부의 디바이스 또는 타방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로부터 입력받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 PCB(40)에 전송한다. 이때, PCB(40)는 전송받은 RF신호를 질화갈륨 소자(20) 및/또는 pHEMT 소자(30)에 전송시켜 RF신호의 증폭이 이루어지도록 할 수 있다.
제1, 2 RF신호 출력단자(63b, 63c)는 전기적으로 연결된 PCB(40)로부터 전송받은 RF신호를 외부의 디바이스 또는 타방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로 출력시킨다.
제4 접속단자부(64)는 제1 접속단자부(61)가 배치되는 일방향과 제2, 3 접속단자부(62, 63)가 배치되는 타방향을 제외한 나머지 타방향에 배치되어 제2 프레임부(52)의 타방향 측면 일부를 관통한다.
또한, 제4 접속단자부(64)는 RF신호를 입력받는 RF신호 입력단자(64a)와 RF신호를 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자(64b) 및 제2 RF신호 출력단자(64c)로 이루어지며, 이에 RF신호의 입력과 출력 비율이 1:2일 수 있다.
RF신호 입력단자(64a)는 외부의 디바이스 또는 타방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로부터 입력받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 PCB(40)에 전송한다. 이때, PCB(40)는 전송받은 RF신호를 질화갈륨 소자(20) 및/또는 pHEMT 소자(30)에 전송시켜 RF신호의 증폭이 이루어지도록 할 수 있다.
제1, 2 RF신호 출력단자(64b, 64c)는 전기적으로 연결된 PCB(40)로부터 전송받은 RF신호를 외부의 디바이스 또는 타방향에 배치되는 다른 무선주파수 집적회로로 출력시킨다.
도 2를 참조하면, 무선주파수 집적회로(1)는 복수로 구성될 수 있으며, 복수로 구성되는 경우 기준이 되는 하나의 제1 무선주파수 집적회로(100)와 나머지 무선주파수 집적회로인 제2 무선주파수 집적회로(200)로 이루어질 수 있다.
또한, 무선주파수 집적회로(1)는 제1 무선주파수 집적회로(100) 및/또는 제2 무선주파수 집적회로(200)가 X축 및/또는 Y축 방향으로 배열될 수 있으며, 이에 제1, 2 무선주파수 집적회로(100, 200)의 개수는 증가하게 된다.
그리고 무선주파수 집적회로(1)는 제1 무선주파수 집적회로(100) 및/또는 제2 무선주파수 집적회로(200)가 X축 및 Y축 방향으로 서로 동일한 개수로 배열됨으로써 사각형의 형태를 이룰 수 있다.
구체적인 일례로, 제1 무선주파수 집적회로(100) 및/또는 제2 무선주파수 집적회로(200)가 X축 방향으로 4개 배열되는 경우, 무선주파수 집적회로(1)는 Y축 방향의 제1 무선주파수 집적회로(100) 및/또는 제2 무선주파수 집적회로(200)가 동일하게 4개로 배열되어 4x4의 사각형 형태를 이룰 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 무선주파수 집적회로(100)는 일방향 및 타방향을 둘러싸는 복수의 제2 무선주파수 집적회로(200)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적인 일례로, 제1 무선주파수 집적회로(100)는 제1 접속단자부(161)를 통해 일방향의 제2 무선주파수 집적회로(200a)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2, 3, 4 접속단자부(162, 163, 164)를 통해 타방향에 배치되는 복수의 제2 무선주파수 집적회로(200b, 200c, 200d)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때 만약, 제1 접속단자부(161)가 제1,2 RF신호 출력단자를 구비하지 않아, 제1, 2 RF신호 입력단자(161a, 161b)를 통해 일방향의 제2 무선주파수 집적회로(200a)로부터 RF신호를 전송(입력)받는 기능만 구비하는 경우, 제1 무선주파수 집적회로(100)는 일방향의 제2 무선주파수 집적회로(200a)를 제외한 나머지 타방향의 제2 무선주파수 집적회로(200b, 200c, 200d)와 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 무선주파수 집적회로(1)는 제1 무선주파수 집적회로(100) 및/또는 제2 무선주파수 집적회로(200)의 전기적 연결을 통해 제1 무선주파수 집적회로(100)만 구성될 때보다 전기적 연결 횟수가 증가함에 따라, RF신호의 증폭 횟수가 증가하게 되므로, RF신호의 전력이 증가될 수 있다.
더 나아가, 무선주파수 집적회로(1)는 제1, 2 무선주파수 집적회로(100, 200)의 개수가 증가할수록, 제1 무선주파수 집적회로(100) 및/또는 제2 무선주파수 집적회로(200)에서의 전기적 연결 횟수가 증가함에 따라, RF신호의 증폭 횟수가 증가하게 되므로, RF신호의 최대전력이 증가될 수 있다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 제1, 2 무선주파수 집적회로(100, 200)는 상기 무선주파수 집적회로(1)의 구성요소와 부호만 다를 뿐인 구성요소가 구비되며, 제1, 2 무선주파수 집적회로(100, 200)의 구성요소는 상기 무선주파수 집적회로(1)의 구성요소와 동일하게 동작되는 구성요소이므로, 이에 대한 자세한 설명은 편의상 생략하도록 하겠다.
도 6 내지 도 7을 참조하면, 제1 무선주파수 집적회로(100)와 제2 무선주파수 집적회로(200)는 접속단자(160, 260)를 통해 체결되어 배열구조가 보강될 수 있다.
구체적인 일례로 도 6을 참조하면, 제1 무선주파수 집적회로(100)와 제2 무선주파수 집적회로(200)의 제1 배열구조 보강 방식은 제1 무선주파수 집적회로(100)의 접속단자(160)는 프레임(150)을 관통하여 외측에 노출되는 일단이 연장되되 상측을 향하여 절곡되어 인입공간을 형성할 수 있고, 제2 무선주파수 집적회로(200)의 접속단자(260)는 프레임(250)을 관통하여 외측에 노출되는 일단이 연장되되 하측을 향하게 절곡되어 접속단자(160)의 인입공간에 인입되면서 접속단자(160)와 체결됨으로써, 제1 무선주파수 집적회로(100)와 제2 무선주파수 집적회로(200)는 수직방향으로의 유동이 방지될 수 있다.
구체적인 다른예로 도 7을 참조하면, 제1 무선주파수 집적회로(100)와 제2 무선주파수 집적회로(200)의 제2 배열구조 보강 방식은 제1 무선주파수 집적회로(100)의 접속단자(160)는 프레임(150)을 관통하여 외측에 노출되는 일단이 연장되되 일측을 향하게 절곡되어 인입공간을 형성할 수 있고, 제2 무선주파수 집적회로(200)의 접속단자(260)는 프레임(250)을 관통하여 외측에 노출되는 일단이 연장되되 타측을 향하게 절곡되어 접속단자(160)의 인입공간에 인입되면서 접속단자(160)와 체결됨으로써, 제1 무선주파수 집적회로(100)와 제2 무선주파수 집적회로(200)는 수평방향으로의 유동이 방지될 수 있다.
더 나아가, 제1 무선주파수 집적회로(100)와 제2 무선주파수 집적회로(200)의 제1 배열구조 보강 방식과 제2 배열구조 보강 방식은 혼용될 수 있다.
구체적인 일례로, 제1 무선주파수 집적회로(100)를 기준으로 제1, 2 접속단자부(161, 162)는 제1 배열구조 보강 방식이 적용될 수 있고, 제3, 4 접속단자부(163, 164)는 제2 배열구조 보강 방식이 적용될 수 있다. 이때, 제2 무선주파수 집적회로(200)는 제1, 2 접속단자부(161, 162)와 접촉되는 접속단자(260)가 제1 배열구조 보강 방식이 적용되며, 제3, 4 접속단자부(163, 164)와 접촉되는 접속단자(260)가 제2 배열구조 보강 방식이 적용되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
1: 무선주파수 집적회로, 10: 반도체 칩,
20: 질화갈륨 소자, 30: pHEMT 소자,
40: PCB, 50: 프레임,
51: 제1 프레임부, 52: 제2 프레임부,
60: 접속단자, 61: 제1 접속단자부,
62: 제2 접속단자부, 63: 제3 접속단자부,
64: 제4 접속단자부, 100: 제1 무선주파수 집적회로,
200: 제2 무선주파수 집적회로.

Claims (10)

  1. 무선주파수 집적회로에 있어서,
    상기 무선주파수 집적회로는,
    반도체 칩과 상기 반도체 칩에 집적되는 RF신호를 증폭시키기 위한 질화갈륨 소자 및 pHEMT 소자, RF신호의 전송을 위한 PCB를 보호하기 위한 프레임; 및
    상기 질화갈륨 소자와 상기 pHEMT 소자에 RF신호를 공급하며, 상기 프레임의 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면을 관통하는 접속단자;를 포함하되,
    상기 접속단자를 통해 기준이 되는 하나의 제1 무선주파수 집적회로 및 상기 제1 무선주파수 집적회로와 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면으로 인접하는 제2 무선주파수 집적회로를 전기적으로 연결하여 RF신호의 증폭 횟수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 반도체 칩이 인입되는 제1 인입공간을 형성하여 상기 제1 인입공간에 인입되는 상기 반도체 칩을 보호하는 제1 프레임부; 및
    상기 제1 프레임부의 외면을 둘러싸면서 상기 제1 프레임부보다 돌출되어 제2 인입공간을 형성하며, 상기 제2 인입공간에 인입되는 상기 제1 프레임부, 상기 반도체 칩, 상기 질화갈륨 소자, 상기 pHEMT 소자 및 상기 PCB를 보호하고, 상기 접속단자에 의해 상측, 하측, 좌측, 우측 방향의 측면이 관통되는 제2 프레임부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속단자는,
    상측, 하측, 좌측, 우측 방향 중 일방향에 배치되는 제1 접속단자부;를 포함하고,
    상기 제1 접속단자부는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로부터 전송받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 상기 질화갈륨 소자로 입력시키기 위한 제1 RF신호 입력단자; 및
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로부터 전송받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 상기 pHEMT 소자로 입력시키기 위한 제2 RF신호 입력단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접속단자는,
    상기 일방향을 제외한 나머지 타방향에 배치되는 제2 접속단자부; 제3 접속단자부; 및 제4 접속단자부;를 포함하고,
    상기 제2, 3, 4 접속단자부는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 제1 무선주파수 집적회로가 상기 타방향으로 인접한 상기 제2 무선주파수 집적회로로부터 전달받은 RF신호를 전기적으로 연결되는 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB에 입력시키기 위한 RF신호 입력단자; 및
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 전기적으로 연결된 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB로부터 전달받은 증폭된 RF신호를 상기 타방향으로 인접한 상기 제2 무선주파수 집적회로 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자;와 제2 RF신호 출력단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2, 3, 4 접속단자부는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 타방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로의 접속단자를 통해 전기적으로 연결되어 상기 제2 무선주파수 집적회로와 RF신호의 입력 및 증폭된 RF신호의 출력이 가능한 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 접속단자부는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 전기적으로 연결된 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB로부터 전달받은 증폭된 RF신호를 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로 출력시키기 위한 제1 RF신호 출력단자; 및
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 전기적으로 연결된 상기 제1 무선주파수 집적회로의 PCB로부터 전달받은 증폭된 RF신호를 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로로 출력시키기 위한 제2 RF신호 출력단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 접속단자부는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로를 기준으로 상기 일방향으로 인접한 제2 무선주파수 집적회로의 접속단자를 통해 전기적으로 연결되어 상기 제2 무선주파수 집적회로와 RF신호의 입력 및 증폭된 RF신호의 출력이 가능한 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선주파수 집적회로는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로와 상기 제2 무선주파수 집적회로의 전기적 연결을 통해 RF신호의 전력이 증가되며, 상기 제1 무선주파수 집적회로와 상기 제2 무선주파수 집적회로의 개수 증가에 따라 전기적 연결 횟수가 증가할수록 RF신호의 최대전력이 증가되는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선주파수 집적회로는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로 및/또는 상기 제2 무선주파수 집적회로를 X축 및/또는 Y축 방향으로 배열하여 전기적 연결 횟수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 무선주파수 집적회로는,
    상기 제1 무선주파수 집적회로 및/또는 상기 제2 무선주파수 집적회로가 X축 및 Y축 방향에 서로 동일 개수로 배열되어 사각형의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 5G MIMO 시스템용 GaN 기반 무선주파수 집적회로.
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KR20170052446A (ko) 2015-11-03 2017-05-12 한국전자통신연구원 ５ｇ 네트워크 시스템
KR20200104017A (ko) 2019-02-26 2020-09-03 삼성전자주식회사 5g 네트워크 통신을 지원하는 전자 장치 및 상기 전자 장치가 송신 전력을 제어하는 방법

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