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알루미늄 전해콘덴서

2002. 12

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머 리 말

글로벌화로 대변되는 21세기는 과거와는 달리 패러다임의 변화가 다양하고, 기업의 사업환

경이 급변할 뿐 아니라, 기술의 라이프사이클도 극도로 짧아지고 있습니다.

이와 같은 환경의 변화에 따라 기업은 신속한 대응과 고도의 경영전략을 개발ㆍ활용할 수밖

에 없으며, 이러한 무한경쟁 속에서 기업이 비교우위를 점하기 위해서는 다른 경쟁자보다

신속하고 정확하게 기술 및 시장의 흐름과 변화를 읽는 노력이 요구되고 있습니다.

이에 한국과학기술정보연구원(KISTI)은 앞으로의 유망기술들에 대하여 기술동향, 특허동향,

시장현황 및 전망 등 핵심요소들에 대한 심층 분석을 수행하고 이를 보고서로 발간하여 산

학연관에 제공하고 있습니다.

이러한 사업의 일환으로 출간하는 알루미늄 전해콘덴서는 전자 및 정보통신기기에 없어서는

안 되는 주요 부품 중의 하나임에도 불구하고, 최근 들어 저렴한 노동비용을 무기로 한 중

국 및 동남아의 공격적인 증산과 마케팅으로 인하여 산업공동화의 위기를 맞고 있습니다.

또한 고부가가치 첨단제품에서도 기술적인 노하우 부족으로 종주국인 일본에 크게 뒤지고

있는 상황이며, 원재료에 있어서의 대외의존도도 좀처럼 개선되지 못하고 있는 실정입니다.

따라서 본 보고서는 중국 및 동남아의 추격을 허용하고, 일본과의 첨단기술 격차는 더 벌어

지고 있는 알루미늄 전해콘덴서에 대한 연구개발 동향, 특허동향, 산업 및 시장동향을 체계

적이고 심도 있게 분석하고, 이를 토대로 새로운 대응방안을 제시함으로써, 동 업계의 산업

경쟁력 증대에 작으나마 도움이 되었으면 합니다.

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끝으로 본 보고서는 김강회 선임연구원, 길상철 선임연구원, 김석진 책임연구원이 집필한

것으로 노고에 깊이 감사드리며, 본 보고서에 수록된 내용은 연구자 개인의 의견으로서 한

국과학기술정보연구원의 공식의견이 아님을 밝혀두고자 합니다.

2002년 12월한국과학기술정보연구원

원장

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목 차

제 1 장 서 론

1. 연구의 배경 및 필요성

2. 연구의 목적

3. 연구의 방법

제 2 장 기술동향 및 전망

1. 알루미늄 전해콘덴서의 개요

가. 콘덴서의 원리와 종류

(1) 콘덴서의 원리

(2) 콘덴서의 종류

나. 알루미늄 전해콘덴서 특성과 제조기술

(1) 알루미늄 전해콘덴서의 구조

(2) 알루미늄 전해콘덴서의 특성

(3) 알루미늄 전해콘덴서의 제조방법

2. 알루미늄 전해콘덴서의 기술동향

가. 기술 과제

나. 최신 알루미늄 전해콘덴서

(1) 기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서

(2) 칩형 알루미늄 전해콘덴서

제 3 장 기술문헌 및 특허정보 분석

1. 문헌정보 분석

가. 대상 DB 및 정보조사

나. 정보 분석

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2. 특허 정보 분석

가. 대상 DB 및 정보조사

나. 정보 분석

(1) 전체 특허동향

(2) 한국특허동향

(3) 외국특허동향

(4) 핵심기술 특허동향

3. 현황과 전망

제 4 장 시장 동향 및 전망

1. 산업 구조 분석

가. 산업의 개요

나. 산업의 특성

(1) 산업구조

(2) 산업의 위치

2. 산업환경 분석

가. 기회 요인

나. 위협 요인

3. 국내외 시장 동향 분석

가. 콘덴서

(1) 세계 콘덴서 생산현황과 전망

(2) 국내 콘덴서 시장동향

나. 알루미늄 전해콘덴서

(1) 알루미늄 전해콘덴서의 일본시장동향

(2) 알루미늄 전해콘덴서의 국내 시장동향

다. OS-CON

(1) OS-CON의 세계시장동향

(2) OS-CON의 국내시장동향

라. 기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서

(1) 기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서의 세계시장동향

(2) 기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서의 국내시장동향

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마. 해외 주요 콘덴서 업체 동향

(1) 三洋電子部品(株)

(2) Nichicon(株)

(3) 日本 Chemicon(株)

(4) 松下電子部品(株)

(5) KEMET Corporation

(6) Vishay Intertechnology, Inc.

제 5 장 결론

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표 목 차

주요 콘덴서의 종류

전해액 성분 예

알루미늄 전해콘덴서의 기술동향

알루미늄 전해콘덴서의 기술과제와 요소기술

전해콘덴서의 개발역사

전해콘덴서용 음극재료

알루미늄 전해콘덴서의 문헌정보 검색식

특허분석에 이용된 데이터베이스

특허분석용 검색식

알루미늄 전해콘덴서 관련 주요 한국등록특허

디지털TV수신기기용 전자부품의 수요예측

OS-CON의 제품비교

기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서의 제품 비교

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그 림 목 차

콘덴서의 구조

전해콘덴서

탄탈콘덴서

적층 세라믹콘덴서

전기이중층 콘덴서

알루미늄 전해콘덴서의 구조

콘덴서의 원리도

알루미늄 전해콘덴서 제조공정

콘덴서용 고순도 알루미늄박

저압용 알루미늄 에칭박의 단면(X350)

고압용 알루미늄 에칭박의 단면(X350)

저압 양극산화 알루미늄박

고압 양극산화 알루미늄박

전해지의 표면과 단면조직

알루미늄 고체 전해콘덴서의 기본구조

칩형 알루미늄 전해콘덴서의 체계도

연도별 문헌건수(COMP)

연도별 문헌건수(BIST)

연도별 저자분포(COMP)

저자 순위(BIST)

연도별 저자수(COMP)

기술분류별 추이(COMP)

기술별 분류(BIST)

국가별 추이(COMP)

국가별 비율(COMP)

주요 연구개발기관(COMP)

주요 잡지별 수록건수(COMP)

특허출원 추이

국별 특허출원 비율

주요 출원인들의 특허출원건수

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IPC별 특허출원 현황

한국특허출원 추이

한국특허 국별 출원 비율

한국특허 주요 출원인들의 출원 건수

한국특허 IPC별 출원 현황

일본특허 연도별 출원 추이

일본특허 주요 출원인별 출원 건수

일본특허 IPC별 출원 현황

미국특허 연도별 출원현황

미국특허 주요 출원인별 출원건수

미국특허 IPC별 출원현황

유럽특허 출원연도별 추이

유럽특허 주요 출원인별 출원 건수

유럽특허 IPC별 출원현황

주요 핵심기술의 연도별 추이

알루미늄박에 관한 연도별 출원추이

알루미늄박에 관한 출원인 비율

알루미늄박 주요 출원인의 연도별 출원추이

에칭기술에 관한 연도별 출원추이

에칭기술에 관한 출원인 비율

에칭기술 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

화성처리에 관한 연도별 출원추이

화성처리에 관한 출원인 비율

화성처리 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

전해질에 관한 연도별 출원추이

전해질에 관한 출원인 비율

전해질 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

고체 전해콘덴서에 관한 연도별 출원추이

알루미늄 고체 전해콘덴서에 관한 출원인 비율

고체 전해콘덴서 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

칩형 전해콘덴서에 관한 연도별 출원추이

칩형 전해콘덴서 관련 출원인 비율

칩형 전해콘덴서 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

콘덴서의 전후방 산업구조

PLC상에서의 콘덴서 제품별 위치

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국내 IT산업의 성장전망

세계의 콘덴서 생산규모 추이 및 전망

세계시장의 콘덴서 종류별 구성비 추이(금액기준)

2001년도 국가별 콘덴서 생산 점유율(금액)

국내 콘덴서의 생산액 추이

일본기업의 알루미늄 전해콘덴서 생산추이

일본계 알루미늄 전해콘덴서 업체의 해외생산비율추이(금액기준)

평균단가추이비교

2001년도 알루미늄 전해콘덴서 업체별 시장점유율

2001년도 알루미늄 전해콘덴서의 칩화율

국내 시장규모 추이

알루미늄 전해콘덴서의 국가별 수출입 실적(2001)

알루미늄 전해콘덴서의 업체별 시장점유율

국내 알루미늄 전해콘덴서 업체의 해외생산 비율(2001)

알루미늄 전해콘덴서의 평균단가

세계의 OS-CON 생산추이

2000년도 알루미늄 전해콘덴서 시장에서 OS-CON의 점유율

OS-CON의 평균단가 추이

2001년도의 OS-CON 업체별 시장점유율

기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서 세계 생산추이

기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서의 평균단가 추이

2001년 기능성고분자 알루미늄계 콘덴서의 용도별 시장구성비

2001년 기능성고분자 알루미늄 전해콘덴서 시장의 업체별 시장점유율

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제 1 장

서 론

1. 연구의 배경 및 필요성

일반적으로 전자부품 산업은 SET업계의 경기변동에 큰 영향을 받기 때문에 가전, 산전 등

전자산업과 컴퓨터 인터넷 등 정보통신산업의 발전이 시장 확대의 기본 요건이라고 할 수

있다. 콘덴서도 예외는 아니어서 그 동안 SET업계가 지속적인 성장을 거듭하여 옴에 따라

성장세를 지속하여 왔다.

콘덴서 가운데서도 우리 나라가 일본으로부터 기술을 이전 받아 높은 점유율을 가지고 있는

것이 알루미늄 전해콘덴서이다. 현재 삼영전자공업, 삼화전기, 파츠닉, 삼성전기 등 주요 콘

덴서 업체들이 모두 참여하고 있는 제품이지만 최근에는 범용화되어 중국 및 동남아제품이

가격경쟁력을 무기로 시장에 진입하고 있어 국내업체들도 해외생산 비중을 높이고 있는 상

황이다.

최근 일본에서는 기존의 알루미늄 전해콘덴서를 대체할 수 있는 기능성 고분자 콘덴서를 개

발하여 급격한 매출증가를 기록하고 있는 상황이어서 업계가 긴장하고 있다. 물론 아직까지

국내에서 기능성고분자콘덴서에 대한 수요가 많지 않은 상황이기는 하나, 국내업체들이 소

형화, 저배화, 장수명화 등 기존 알루미늄 전해콘덴서의 기능향상과 함께 향후 시장규모가

크게 증가하게 될 기능성 고분자 알루미늄전해콘덴서의 개발에도 관심을 가져야 할 것으로

판단된다.

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알루미늄 전해콘덴서 산업은 경쟁력을 확보하고 있는 많은 전방산업을 가진 우리 나라의 핵

심 부품 산업인 만큼 동 산업의 기술 및 시장현황과 향후 전망을 살펴봄으로써, 우리 나라

업체들이 시장의 변화에 능동적으로 대처해나갈 수 있도록 할 필요가 있다.

2. 연구의 목적

최근 산ㆍ학ㆍ연 등 각 분야에서 관심 있는 주요 산업에 대한 종합적이고 신뢰성 있는 분석

정보의 수요가 증대하고 있으나, 실제 연구ㆍ분석기관들을 통한 공급은 미미한 실정이다.

따라서 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서는 산업구조상 우리 나라의 주요 산업중 하나인

알루미늄 콘덴서를 분석대상 기술로 선정하고, 알루미늄 전해콘덴서에 대한 심도 있는 기술

동향분석, 연구개발동향분석, 특허정보분석, 산업 및 시장분석을 수행하였다. 이를 통해 국

가정책수립자에게는 국가연구개발 자원의 효율적 활용과 R&D의 성공가능성을 높일 수 있

는 기초분석자료를 제공하고, 정보획득 및 분석에 한계가 있는 기업과 연구기관의 기획 및

전략수립자들에게는 기업의 사업계획 또는 R&D계획 수립에 활용할 수 있는 객관적이고 충

실한 정보를 제공하는데 연구의 목적을 두었다.

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3. 연구의 방법

본 보고서에서 기술정보는 알루미늄 전해콘덴서를 위주로 분석하고, 시장정보는 알루미늄

전해콘덴서와 유기반도체 콘덴서(OS-CON), 그리고 새로운 제품으로 각광받고 있는 기능성

고분자 알루미늄 전해콘덴서로 제한하여 분석하였다.

제2장 기술동향분석에서는 한국과학기술정보원(KISTI)이 보유하고 있는 문헌과 최근 해외

발표 저널, 전문가 자문 등을 통해 알루미늄 전해콘덴서의 기술 및 R&D전반과, 최근 이슈

화되고 있는 문제들에 대해 체계적이고 종합적인 정보분석을 수행하였다.

제3장 특허정보분석에서는 알루미늄 전해콘덴서에 관해 조사된 특허정보를 중심으로 특허

맵핑(Patent Mapping)을 실시하였다. 기술흐름 추이와 최근의 기술동향, 출원인 분석을 통

한 기술의 우위현황 및 기술의 주요 분포도 등을 국가 및 기술 분야별 등으로 도식화된 그

래프를 이용하여 세분화ㆍ체계화하여 다각적으로 분석함으로써 특허의 동향을 분석하였다.

알루미늄 전해콘덴서에 관한 특허정보분석에는 한국과학기술정보연구원

(http://www.kisti.re.kr)에서 제공하는 각국의 특허정보 데이터베이스를 활용하였다.

제4장 시장동향 및 전망에서는 알루미늄 전해콘덴서 및 알루미늄기능성 고분자 콘덴서의

산업구조 및 환경을 우선 분석하고, 국내외시장 동향을 조사ㆍ분석하였다. 그리고 콘덴서의

최강국인 일본의 최근분석보고서, 국내 조사전문기관의 발표자료, 업계 및 연구소의 field

survey를 통해 향후 국내외 시장을 전망하였으며, 결론에서는 국내 알루미늄 전해콘덴서

산업의 경쟁력 강화를 위한 전략을 제시하였다.

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제 2 장

기술동향 및 전망

최신 전자기기류의 발전에 따라 콘덴서를 비롯한 수동부품의 소형화, 고성능화가 빠른 속도

로 진행되고 있다. 이러한 전자부품 중에서 금속표면처리기술과 밀접한 관계가 있는 알루미

늄 전해콘덴서에 관해 그 개요와 최신 기술동향을 살펴보기로 한다.

1. 알루미늄 전해콘덴서의 개요

가. 콘덴서의 원리와 종류

(1) 콘덴서의 원리

콘덴서는 미국에서는 「전기용량 = capacity」로부터 캐패시터(capacitor)라고 하며, 한국,

일본 등에서 전기를 압축(=condense)하는 의미로 「축전기」라고 번역하여 「콘덴서

(=condenser)」라고 한다. 콘덴서는 전기를 저장하거나 방출하는 축전지로서의 기능과 직

류를 통하지 않는 성질을 이용하는 기능을 가지고 있으며, 서로 절연된 두개의 평판전극을

접근시켜 양극 사이에 유전체를 끼워 넣은 구조로 이루어져 있다.

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콘덴서의 구조

콘덴서에 직류전류을 걸어주면 각 전극에 전하(電荷)라고 하는 전기가 축적되면서 전류가

흐르다가 전기 축적이 끝나면 전류가 흐르지 않게 된다. 그러나 전극을 바꾸어 다시 직류전

류을 걸어주면 순간적으로 전류가 흐르게 된다. 이러한 특성을 살려 콘덴서는 직류전류는

차단하고 교류전류는 통과시키는 용도에도 사용된다.

두 극판의 전극 사이에 절연체(유전체라고 한다)를 넣어(절연체를 전극으로 삽입한다) 콘덴

서를 만들기 때문에 이 유전체 재질에 따라 콘덴서를 분류하기도 하는데, 콘덴서 중에는 전

극사이에 아무 것도 삽입하지 않고 공기를 유전체로 하는 콘덴서도 있다.

콘덴서의 용량을 나타내는 단위는 패럿(farad : F)이 사용된다. 일반적으로 콘덴서에 축적되

는 전하용량은 매우 작기 때문에, F(마이크로 패럿 : 10-6F)나 pF(피코 패럿 : 10-12F)의 단

위가 사용된다. 최근에는 슈퍼캐패시터라는 명칭으로 패럿 단위의 용량을 가진 콘덴서도 등

장했다.

(2) 콘덴서의 종류

콘덴서는 사용하는 유전체의 종류에 따라 공기콘덴서, 진공콘덴서, 가스콘덴서, 액체콘덴서,

운모(마이카)콘덴서, 세라믹콘덴서, 종이 콘덴서, 플라스틱 필름콘덴서, 전해콘덴서 등으로

나뉜다.

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또 정전용량이 변하지 않는 고정(fixed)콘덴서와 정전용량이 변하는 가변(variable)콘덴서

(일명 바리콘)로 분류하기도 한다.

(가) 전해콘덴서

전해콘덴서에는 알루미늄 전해콘덴서와 탄탈 전해콘덴서가 있는데, 통상 전해콘덴서라 하면

알루미늄 전해콘덴서를 말한다.

이 콘덴서는 유전체로 얇은 산화막을 사용하며 전극으로는 알루미늄을 사용한다. 유전체를

매우 얇게 할 수 있으므로 콘덴서의 체적에 비해 큰 용량을 얻을 수 있다. 극성(+전극과 -

전극이 정해져 있다)이 있으며, 일반적으로 콘덴서 자체에 -쪽 리드를 표시하는 마크가 붙

어 있다. 또 가할 수 있는 전압과 용량도 표시되어 있으며, 극성을 잘못 접속하거나 전압이

너무 높으면 콘덴서가 파열되므로 주의하여야 한다. 이 콘덴서는 1 F부터 수천 F, 수만 F

라는 식으로 비교적 큰 용량이 얻어지며, 주로 전원의 평활회로, 저주파 바이패스(저주파 성

분을 어스 등에 패스시켜 회로 동작에 악영향을 주지 않는다) 등에 사용된다.

전해콘덴서

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주요 콘덴서의 종류

콘덴서 종류 특징 사용방법

전해콘덴서

ㆍ 비교적 용량이 크다.(0.1~15000㎌)ㆍ ±의 극성이 있다.ㆍ 정격 전압이 있다.(2~500V)ㆍ 비교적 허용차가 크다.( ± 10%, ±20%, -10 ~ +30% )ㆍ 비교적 저주파 대역용(DC~수 100㎑)

ㆍ 교류 회로의 전원 필터나 교류 회로의 커플링으로서 사용ㆍ 사용 가능 주파수가 비교적 낮기 때문에 주의 필요ㆍ 오디오용 특별 저잡음형 종류도 있음ㆍ 2개의 리드선 중 긴 쪽이 플러스 극임

탄탈콘덴서

ㆍ 비교적 용량이 크다.(0.1~ 220㎌)ㆍ ±의 극성이 있다.ㆍ 정격 전압이 있다.(3~35V)ㆍ 전해 콘덴서보다 주파수 특성이 좋다.(DC~수 10MHz)

ㆍ 주파수 특성이 비교적좋기 때문에 노이즈 진폭제한기나 바이패스, 커플링, 전원 필터로서 사용함ㆍ 2개의 리드선 중 긴 쪽이 플러스 극임

적층세라믹콘덴서

ㆍ 비교적 용량이 작다(수pF~수 ㎌)ㆍ 정격 전압이 있으며 고 전압용도 있다.(25V ~ 3㎸)ㆍ온도 보상용으로서 온도 계수가 관리되는 것이 있다.ㆍ 극성이 없으며 허용차가 크다.(± 10%,± 20%)ㆍ 적용 주파수 대역이 넓다.(수KHz~수GHz)

ㆍ 고주파 대역에서 사용에 적합하기 때문에 고주파용 바이패스, 동조용, 고주파 필터로서 사용함

전기이중층콘덴서

ㆍ 특히 대용량의 콘덴서(0.01~0.5F)ㆍ 정격 전압이 비교적 낮다(수V가 일반적)ㆍ주파수 특성은 나쁘다.

ㆍ 직류의 축전용, 배터리의 대용으로서 사용할 수있지만 대전류 공급은 어려우며 메모리의 백업 전지대용으로 사용

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(나) 탄탈콘덴서

전극에 탄탈을 사용하는 콘덴서이다. 전해콘덴서와 마찬가지로 비교적 큰 용량을 얻을 수

있을 뿐만 아니라 온도 특성, 주파수 특성 모두 전해콘덴서 보다 우수하다. 전해콘덴서는

크라프트(kraft)지 등에 전해액이 스며들게 한 것을 금속 알루미늄에 삽입하여 감아 붙인

구조이지만, 탄탈콘덴서는 탄탈 분말을 소결하여 굳혔을 때에 생기는 빈틈을 이용하는 구조

로서 특성이 우수하다.

그러나 가격이 전해콘덴서 보다 비싸기 때문에 온도에 의한 용량변화가 심한 회로, 어느 정

도 주파수가 높은 회로 등에 한정적으로 사용하며, 또 스파이크(spike) 형상의 전류가 나오

지 않으므로 신호파형을 중요시하는 아날로그 신호계에도 사용한다.

이 콘덴서도 극성이 있으며, 통상 콘덴서 자체에 +의 기호로 전극을 표시하고 있다. 탄탈콘

덴서도 절대로 극성을 잘못 접속해서는 안 된다.

(다) 적층 세라믹콘덴서

세라믹 콘덴서는 티탄산바륨(Titanium-Barium)과 같이 유전율이 큰 재료를 유전체로 사용

한다.

탄탈콘덴서

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적층 세라믹콘덴서

인덕턴스가 적어 고주파 특성이 양호하다는 특징을 가지며, 고주파의 바이패스에 사용된다.

적층 세라믹콘덴서는 고유전율계 세라믹 다층 구조를 유전체로 사용한다. 온도 특성, 주파

수 특성이 양호하면서 소형이라는 콘 특징이 있다. 주파수 특성이 양호하고 소형이므로 바

이패스용으로 많이 사용한다. 온도 특성도 양호하므로 온도변화가 심한 회로에도 사용 된

다. 전극의 극성은 없다.

(라) 전기이중층 콘덴서

전기이중층 콘덴서는 고체와 액체의 다른 2층이 접한 면에 전기를 저장하는 「전기이중

층」 이라는 현상을 작동 원리로 한 콘덴서로서, 슈퍼캐패시터(supercapacitor) 라고도 한

다.

고체로서 활성탄, 액체로서 전해액을 이용하며, 이들을 접촉시키면 그 계면에 +, -의 전극

이 아주 짧은 거리를 두고 상대적으로 분포한다. 이러한 현상을 전기적 이중층이라 한다.

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전기이중층 콘덴서

전기이중층 콘덴서는 충전ㆍ방전 속도가 빠르고, 대전류를 순간적으로 저장하거나 공급할

수 있고, 넓은 작동온도 범위에서도 충전ㆍ방전 효율이 매우 높고, 환경 친화적인 소재를

사용하고, 폭발의 우려가 거의 없는 안전한 장치이고, 충전ㆍ방전 반복 사용수명이 반영구

적으로 매우 길며, 기술집약적인 고부가가치 제품이라는 특징이 있다.

나. 알루미늄 전애콘덴서 특성과 제조기술

전해콘덴서는 전자회로용 전원의 평활회로나 바이어스를 가할 때에 직류전압에 남아 있는

맥류를 제거하기 위해 사용된다. 구조는 알루미늄 혹은 탄탈의 얇은 막에 전기화학적으로

산화피막을 만들며, 금속박을 양극, 산화피막을 유전체, 전해액을 음극으로 한 것이다. 이

때문에 콘덴서에 극성이 생긴다.

알루미늄의 경우에는 알루미늄박 표면을 에칭(etching)하여 유효표면적을 넓히고, 양극산화

처리를 실시하여 산화피막을 형성시킨 다음, 전해액이 스며든 전해지와 함께 감아서 알루미

늄 케이스에 봉입하여 콘덴서를 만든다.

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전해액은 산화피막의 열화를 방지하는 역할도 한다.

알루미늄 전해콘덴서의 사용전압은 450V 이하, 정전용량은 1~5,000F 정도, 사용온도 범위

는 -40~85℃이다.

(1) 알루미늄 전해콘덴서의 구조

알루미늄 전해콘덴서는 99% 순도의 음극용 알루미늄박(箔)과 양극용 고순도 알루미늄박 사

이에 음이온이 통과할 수 있는 전해지를 삽입하고, 과 같이 말아 감은 후 알루

미늄 케이스에 집어넣고 전해액을 채워 봉공한 구조이다.

알루미늄 전해콘덴서의 구조

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(2) 알루미늄 전해콘덴서의 특성

전해콘덴서는 금속표면에 양극산화에 의해 유전체 산화피막을 형성시키고, 이것에 전해액,

고점도 전해액 또는 고체 전해질을 접촉시켜 마주보는 전극과 사이에 전하를 축적시키는 것

이다.

콘덴서의 원리도

그림과 같은 평행판 콘덴서를 고찰하면 용량(C)은 다음식으로 구한다.

여기서 ε 는 유전체의 유전율, S는 유전체의 표면적[㎠], d는 유전체의 두께[㎝]이다. 이

식(1)으로부터 용량을 크게 얻기 위해서는 유전율이 크고, 면적을 크게 하며, 두께가 얇아야

한다.

알루미늄을 양극산화처리하여 얻은 산화알루미늄(Al2O3) 피막의 ε는 8~9이므로 그렇게 큰

값은 아니다.

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그러나 적당한 전해액으로 양극산화처리를 하면 내전압이 높고 상당히 얇은 피막이 얻어진

다. 또 에칭처리나 다공질 소결체를 이용하여 표면적을 넓힐 수 있다.

따라서 종래의 콘덴서에 비교하여 소형이면서 저렴한 가격으로 대용량을 얻을 수 있으므로

최근 부품의 소형화의 요구에 따라 대용량콘덴서로서 널리 보급되었다.

양극산화처리를 실시하여 얻은 피막의 두께는 양극산화처리를 실시할 때 걸어주는 전압에

의해 자유로이 조절할 수 있으므로 양극산화 전압에 의해 용량을 조정할 수 있는 점, 생성

피막이 일정 방향의 전류(정방향)를 흐르게 하지 않는 성질(밸브작용)을 갖는 유극성인점,

또 전해질을 내장함으로써 콘덴서 자체 피막 회복성을 갖는 점 등의 특징이 있다.

전해콘덴서에 요구되는 주요한 전기적 특성은 다음과 같다.

(가) 정전용량과 그 허용차

통상 120㎐에서 용량을 ㎌로 나타내는데, 그 허용차는 점차로 작아지며, ± 20%, 또는 ±

10%가 일반적이다.

(나) 누설전류

유전체 피막의 절연성이 상당히 높다는 것은 무한대라는 것은 아니며, 직류전압을 인가한

경우에 많거나 적거나 간에 누설전류가 흐른다. 이 값이 크면 기기의 성능, 수명, 신뢰성을

좌우하므로 충분히 작게 하는 것이 바람직하다.

- 24 -

(다) 직렬저항

이상적 가공의 콘덴서 이의의 모든 콘덴서는 그 내부에 등가직렬저항을 가진다. 즉 이상적

콘덴서에서는 직류는 전위보다 90˚위상이 전진하는데, 실제에는 늦어지며(이 늦어진 각도를

유전손상각도라 함), 전압과 이 상분의 전류를 발생시켜 이 만큼 콘덴서 내부에서 전력으로

서 소비된다. 이 척도로서 통상은 유전손각(δ)의 정접 tan δ로 나타내며, 유전정접

(dielectric dissipation)이라고 한다. 교류회로 중에서 특히 고주파, 고전압, 대용량에 사용

되는 경우에는 이 저항값은 직접콘덴서의 발열량을 좌우하는 것으로 되기 때문에 수명과 가

장 관계하는 중요한 전기적 특성의 하나이다.

이러한 콘덴서의 전기적 특성을 좌우하는 사용 조건으로서는 회로전압ㆍ리플전류ㆍ온도ㆍ주

파수ㆍ시간 등이 있으며, 각각의 조건에 따라 전극적 특성이 상당히 변화한다. 그러므로 자

연적으로 사용가능한 온도범위, 전압(직류, 교류), 적용 주파수 영역 등이 제한되므로, 안정

성이 좋은 것을 얻기 위해서는 소재의 알루미늄재료, 에칭조건, 양극산화조건, 전해액 조성,

소자 구조, 봉구 구조 등이 검토된다. 알루미늄 전해콘덴서의 제조를 표면처리기술의 입당

에서 보면 각종 전기적 특성과 관련하여

- 단위면적당 용량을 크게 얻을 수 있는 에칭에 관한 기술

- 안정된 유도체 피막을 얻기 위한 양극산화에 관한 기술

이 가장 중요시되는 기술분야이다.

(3) 알루미늄 전해콘덴서의 제조방법

알루미늄 전해콘덴서에 사용되는 알루미늄박은 정전용량을 크게 하기 위해 표면적을 넓히는

에칭공정과 유전체를 형성시키는 화성 또는 양극산화공정을 거쳐 알루미늄 전해콘덴서 조립

에 사용되는 음극과 양극용 알루미늄박이 된다.

- 25 -

에칭과 화성처리가 끝난 알루미늄박과 전해지를 제품의 길이에 따라 필요치수의 폭 만큼 자

르는 재단, 재단된 알루미늄박에 인출단자인 알루미늄 리드봉을 접합시키는 스티치공정, 재

단된 양극박과 마주보는 음극박과의 사이에 전해지를 삽입하고 원통형으로 둥굴게 감아서

풀어지지 않도록 테이프로 접착시키는 권취공정, 권취된 소자에 음극으로 되는 전해액을 주

입하는 함침공정, 함침된 소자를 기밀성을 유지시키기 위해 알루미늄 케이스와 봉구재로 봉

입하는 공정, 유전체 손상을 복구하는 에이징 공정을 거치면 알루미늄 전해콘덴서의 조립이

끝난다. 이렇게 조립이 끝난 콘덴서는 마지막으로 전기적 특성 측정공정, 가공 및 테핑공정,

출하검사를 거쳐 제품화된다.

(가) 알루미늄박

양극으로 사용하는 알루미늄박은 폭 500m/m, 두께 0.05~0.1m/m정도의 감아 말은 제품을

사용한다. 알루미늄의 순도는 4N(99.99%)정도이며 주요 불순물은 규소, 철, 구리, 마그네

슘, 아연 등이며, 용도에 따라 연질, 경질로 구분된다. 함유 불순물의 종류와 양은 에칭공정

에서의 에칭 피트의 형상, 배율에 큰 영향을 미치며, 또 양극산화피막의 누설전류에 영향을

주어 제품 수명에도 큰 영향을 미친다.

알루미늄 전해콘덴서 제조공정

- 26 -

음극용으로는 통상 2N 정도의 알루미늄박이 사용되고 있다.

양극용으로 쓰이는 고순도 알루미늄을 제조하는 기술은 편석법과 전해법이 있다. 편석법으

로 알루미늄을 정제하면 생산가격은 저렴하나 99.98% 이상의 순도를 얻을 수 없고, 전해법

으로 알루미늄을 정련하면 99.99% 이상의 순도를 얻을 수 있지만 생산가격이 비싸다. 따라

서 편석법으로 정련한 알루미늄을 다시 전해법으로 정련하여 4N 이상의 고순도 알루미늄을

생산하는 것이 일반적인 추세이다. 대체로 저압용은 편석법으로 정련한 99.97% 알루미늄을

사용하고 고압용은 편석법으로 제조한 99.98% 알루미늄박을 사용하거나 또는 편석법과 전

해법을 이용하여 정련한 99.99% 이상의 순도를 갖는 알루미늄을 사용한다.

음극용으로 쓰이는 1000계열 알루미늄박은 연속주조하거나 잉곳주조한 알루미늄 슬라브를

압연하여 생산한다.

콘덴서용 고순도 알루미늄박

- 27 -

그러나 연속주조로 생산한 박은 알루미늄 용탕 중의 산화물 같은 불순물이 제거되지 못하고

알루미늄박에 직접 유입되기 때문에 에칭이 어렵지만, 슬라브를 압연하여 생산한 박은 슬라

브를 제조할 때 주조된 슬라브 표면을 기계 가공하여 표면에 부착된 불순물을 모두 제거하

므로 품질이 우수하여 전해콘덴서용으로는 슬라브를 압연하여 생산한 박이 더 적합하다.

(나) 에칭

동일 면적으로 가능한 큰 표면적을 얻기 위해 알루미늄박의 표면을 넓히는 공정이며, 용량

에 직접 관계되므로 매우 중요하다. 화학적방법 등도 있지만, 배율, 관리의 용이도 등의 면

에서 보통으로 전기화학적 방법을 이용한다.

에칭욕은 염산, 식염 등의 염화물 수용액이 주로 사용되며, 또 전류는 직류, 교류, 상호사용

또는 중첩사용 한다. 지배적 반응으로서는 염화물 수용액의 경우는 아래와 같다.

배율에 영향을 주는 인자는 온도, 욕온도, pH, 전류밀도, 통전전기량, 전극 구조 등이 있는

데, 알루미늄박의 폭 방향, 길이 방향에서 배율이 다르면 이 에칭공정 후에 실시하는 양극

산화처리 공정 다음에 콘덴서 소자용으로 알루미늄박을 소정의 크기로 재단하는 경우에 용

량의 불균일을 일으키므로 배율을 폭 방향, 길이 방향으로 불균일이 없도록 하는 것이 중요

하다. 그런데 에칭 후에 실시하는 양극산화에서는 양극산화 전압의 고저(통상 5~700V의

범위)에 따라 생성된 양극산화피막의 두께가 달라지므로 양극산화에 따라 에칭의 형상을 제

어할 필요가 있다.

에칭은 저압용 양극박 제조에 사용되는 교류전류를 이용한AC(Alternating Current)에칭과

고압용 양극박 제조에 사용되는 직류전류를 이용한 DC(Direct Current)에칭의 2가지로, 또

는 고압용, 중압용, 저압용의 3가지로 나눠 실시하는 것이 보통이다.

- 28 -

과 은 각각 저압용과 고압용 양극 에칭박의 단면조직 사진이다.

저압용 에칭 양극박은 교류전류를 두 개의 탄소 전극에 걸어줌으로써 알루미늄박에 간접적

으로 급전하는 방식으로 피트를 형성시킨다. 피트들의 크기는 작고 밀도가 높아서, 낮은 내

전압을 갖는 양극산화피막을 형성시키면 표면적 확대에 기여하는 피트를 형성시킬 수 있으

므로 높은 정전용량을 나타낼 수 있다. 반면, 고압용 에칭박은 직류전류를 탄소 전극과 알

루미늄 전극에 걸어서 직접적으로 급전시킴으로써 터널형 피트를 만들고, 높은 내전압을 갖

는 양극산화피막을 형성시켜도 표면적 확대에 기여한다. 이것은 높은 내전압을 갖는 고전압

용 전극박은 양극산화피막 형성과정에서 1v당 10~13Å의 양극산화피막이 형성되는데 이로

인해 작은 직경의 터널들이 양극산화피막으로 채워져 결국 표면적에 기여하지 못하게 되기

때문이다. 따라서 고압용은 저압용과는 달리 큰 직경의 터널 피트를 갖도록 만들어주어야

한다.

저압용 알루미늄 에칭박의 단면(X350)

- 29 -

고압용 알루미늄 에칭박의 단면(X350)

에칭 후에는 전해할 때에 생성되는 알루미늄박 표면의 분말상 알루미늄이나 에칭할 때 염소

이온이나 표면에 나타난 불순물을 제거하기 위해 질산 또는 순화(純化)처리를 실시하며, 이

어서 충분히 수세하여 말린 다음은 감아둔다. 특히 염소이온은 알루미늄 전해콘덴서의 장수

명, 고신뢰성 확보에 절대로 반드시 없어야 하기 때문에 샤워, 초음파 세정 등을 이용하여

충분히 세척하여 둘 필요가 있다. 에칭한 알루미늄박의 표면은 활성이므로 에칭박 보관에는

세심한 주의가 필요하다. 이렇게 에칭박의 비율(원래 알루미늄박과의 표면적 비율)은 저압

의 경우는 약 100배, 고압의 경우는 약 20배에 달한다.

표면적의 확대는 직류 또는 교류에 의한 전해에칭이 용도에 따라 구분되어 적용되는 경우가

많다. 직류에칭에 의한 피트는 직경 수㎛의 원통형으로 되며, 원래 알루미늄박의 몇십 배의

표면적이 얻어진다. 교류에칭에서는 한 변이 1/10㎛ 정도의 입방체가 중접 적층된 구조로

되며, 표면적은 수백 배로 확대된다. 사용 전압에 맞는 두께의 유전체 피막이 부가됨에 따

라 미세한 피트가 형성되는 교류에칭은 얇은 피막=낮은 전압의 콘덴서에 적용되며, 큰 피트

가 얻어지는 교류에칭은 높은 전압의 콘덴서에 적용된다.

- 30 -

그 경계는 200V 정도로 알려져 있다.

(다) 화성(양극산화)

화성처리는 콘덴서의 유도체가 되는 산화피막을 형성하는 공정이며, 전공정에서 에칭되어

표면적이 늘어난 알루미늄박을 양극으로 하여 연속적으로 양극산화처리를 실시한다.

전해액으로는 붕산암모늄, 인산암모늄, 유기산암모니아 등의 완충용액을 이용한다. 양극산화

(직류전류)처리를 실시하면 Al에서 생긴Al3+이온과 물과 반응에 의해 Al2O3가 생성된다. 이

화성 피막의 두께는 걸어준 전압에 비례하며, 1V당 1.0~1.4nm 성장한다. 음극과 양극에서

의 화학반응은 아래와 같다.

콘덴서 정격전압(통상 6.3~500V)의 140~160%의 전압으로 양극산화처리를 실시한다. 작업

은 1단 방식, 다단 방식 등이 있으며, 전자는 양극산화 전압 100V 정도 이하의 경우이며,

고압 양극산화의 경우에는 2~3단으로 나눠 순차적으로 양극산화 전압을 올린다. 고압양극

산화처리를 실시하는 경우에는 통상, 양극산화처리를 실시하기전에 순수(純水) 중에서 끓이

고, 가장 바깥 표면에 의사 베이나이트 피막(AIOOH)을 형성시킨다. 이 방법은 내전압이 높

은 결정성 피막을 얻음과 동시에 소비전력을 줄이고, 처리속도를 빠르게 하는 등의 이점이

있다. 누설전류가 완전히 없어질 때까지 양극산화처리한 알루미늄박을 수세ㆍ건조시켜 감아

만다.

- 31 -

양극산화처리를 실시하여 생성시킨 산화피막 확대 사진을 , 에

나타내었다.

양극산화공정을 마친 알루미늄박은 단위 면적당 용량에 관해 검사를 거쳐 각각 소요 치수로

재단하고, 리드를 부착하고, 대향 음극 알루미늄박과 사이에 전해지를 말아 넣어 소자를 만

든다. 전해지는 양극박과 음극박이 기계적으로 접촉되는 것을 막음과 동시에 전해액을 함침

보존하는 역할을 한다.

저압 양극산화 알루미늄박

고압 양극산화 알루미늄박

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전해지의 표면과 단면조직

따라서 전해지는 전해액에서 전기전도 역할을 하는 이온이 음극과 양극 사이를 자유롭게 왕

래할 수 있도록에 나타낸 바와 같이 섬유상 조직으로 충분히 다공질이어야 하

며 음극박과 양극박을 안전하게 격리시킬 수 있는 두께와 강도를 가져야 한다.

(라) 전해액 함침

말아 넣은 소자에 전해액을 함침한다. 전해액은 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 다가 알코올

류를 주 용매로 하고, 여기에 붕산암모늄, 또는 유기산 암모니아기 등 알루미늄을 침해하지

않는 전해질을 용해한 것이다. 전해액은 피막 복구성을 가지고 또한 적당한 저항을 같도록

배합하며, 상온에서는 페이스트상이다. 이 전해액 조성은 콘덴서에서 요구되는 온도 특성,

주파수 특성, 제품 수명 등에 큰 영향을 미치므로 중요한 검토 항목이다. 이 전해질을

100~130。C의 고온으로 하여 점도를 낮추고. 권취 소자를 진공함침 또는 침지함침하고,

양전극 포일 표면이 완전히 전해액으로 둘러싸이도록 함침 한다. 함침된 소자는 알루미늄

케이스에 봉입되어 완성품으로 되는데, 재단할 때 잘린 입구면의 피막 형성, 말아 넣을 때

의 기계적 변형에 의한 균열의 수복 등을 목적으로 하고, 마무리 제품의 상태로 다시 고온

에서 전압 인가하여 에이징을 실시하며, 누설전류를 충분히 적게 하여 알루미늄 전해콘덴서

완제품으로 한다.

- 33 -

알루미늄 전해콘덴서는 양극박과 음극박을 서로 마주보게 하고, 전해지를 그 사이에 집어놓

고 말아 감은 구조이다. 에칭으로 조면화된 양극박 표면에 상대 전극을 설치하는 것은 상당

히 어려우며, 전해액을 함침시켜 상대 전극의 역할도 하도록 한다. 이와 같이 전해액은 실

질적으로 음극으로서의 기능을 한다. 전해액에 요구되는 기본 특성은 다음과 같다.

① 양극, 음극, 전해지 등의 구성재료에 대해 화학적으로 안정할 것

② 전극표면을 잘 젖힐 수 있는 성질을 가질 것

③ 전기전도성을 가질 것

④ 양극산화피막을 보호하고, 약한 부분을 수복하는 화성 능력을 가질 것

⑤ 고온에서도 증기압이 낮을 것

⑥ 장기간 안정된 성질을 가지며 독성 등을 배려한 물질인 것 등 이다.

일반적으로 사용되는 성분을 에 나타내었다.

(마) 에이징

자동차 배터리의 경우와는 달리 보통 알루미늄 전해콘덴서의 전해액은 종이 등의 격리물질

에 가볍게 물들이는 정도이다. 전해콘덴서는 기본적으로 밀봉구조로 되어있지만 밑의 고무

캡 등으로부터 서서히 건조되어, 용량감소나 손실의 증가를 가져온다. 건조 속도는 주위 온

도나 콘덴서의 손실에 의한 발열로 가속되어 10℃ 상승하는데 2배의 속도로 된다고 알려지

고 있다.

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전해액 성분 예

종류 대표 화합물 시성식

용매

글리콜 에테르

락톤

아미드

에틸렌 글리콜 C2H6O2메틸 셀로솔브=

에틸렌 글리콜,

모노메틸 에테르

C3H8O2

-부티롤락톤 C4H6O2N-메틸포름아미드 C2H5ON

용

질

산

포화지방산족 디카르본산

불포화지방산족

디카르본산

방향족 모노카르본산

방향족 디카르본산

방향족 옥시카르본산

아디핀산 C6Hl0O4말레인산 C2H4O4안식향산 C7H6O2푸탈산 C8H6O2

살리칠산 C7H6O3

염

기

암모늄

아민

4급 암모늄

암모니아

암모니아수

NH3

(NH5O)

트리에틸아민 C6H15N

수산화테트라메틸암모늄 C4H13ON

또한 과전압이나 역전압을 가하면 전해액이 가스(gas)로 전기분해되어 급속히 열화가 진행

된다. 따라서 외부로부터 유해한 물질이 들어올 수 있다. 여러 가지의 소재 원료로 사용되

는 염소, 그 대표로서 프론(fron) 등의 용제나 크로로프렌(chloroprene)계의 접착제는 주의

를 요한다. 한편 전압을 가하지 않은 상태로 몇 년이고 방치하면 양극의 유전체 막이 서서

히 분해되어 전해액에 녹아 나오기 때문에 용량 감소나 누설전류 증가를 보이는 일이 있다.

이때는 정격전압에 가까운 전압을 오래 방치해두면(에이징 현상), 유전체 막이 복구되어 정

상으로 되돌아 올 수 있다.

- 35 -

2. 알루미늄 전해콘덴서의 기술동향

가. 기술 과제

과 에 각각 알루미늄 전해콘덴서의 기술동향과 알루미늄 전해콘덴서의

요구 성능과 그것을 결정하는 요소기술과의 관련성을 나타내었다. 소형화, 저손실화(저ESR,

저인피던스화), 장수명화는 용도를 막론하고 알루미늄 전해콘덴서 공통이면서 영원한 과제

이다. 최근에 들어 안전성과 내환경성이 클로즈업되었다.

기본재료인 전해박 전해액이 알루미늄 전해콘덴서의 성능, 신뢰성을 결정하는 2대 인자라고

말한다. 더욱이 파워일렉트로닉스용에 필요한 소형화ㆍ대용량화는 전극박 에칭기술에 힘입

은 바가 크다.

한편, 전해액은 저손실화, 장수명화, 리플발열 저감에 큰 관여함과 동시에 발연, 발화라는

안정성에도 관계되므로 전해액의 고전도화, 난연화 기술이 중요한 과제가 되었다.

알루미늄 전해콘덴서의 기술동향

1999년도 2000~2001년도 2002~2005년도

소 형 화 1 0.7 0.5

저배화(低背化) 4.5mm 4.0mm 3.0㎜

저임피던스화 1 0.7 0.5

고 온 도 화 85℃ → 105℃ 105℃ → 125℃ 125℃ → 150℃

장 수 명 화 5,000시간 7,000시간 10,000시간

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알루미늄 전해콘덴서의 기술과제와 요소기술

영향물질 요소기술

요구성능

고온 장수명

소

형

화

저

손

실

화

고

리

플

화

내

열

안

정

성

증

발

억

제

가

스

발

생

억

제

내

전

식

성

비

발

연

비

발

화

대

환

경

성

전해박

에칭기술 ◎ ○ ○

화성피막의 개량 ○ ◎ ○ ○ ◎

음극박의 개량 ○ ○ ○

전해액

저비저항화 ◎ ◎ ○

화학적 안정성 ◎ ○ ◎ ○

내열성 향상 ○ ◎ ○ ○

휘발성 개선 ○ ○

난연화 ◎ ○

내식성 향상 ◎

부품ㆍ재료

패킹재 ○ ◎ ○

전해종이 ○ ○ ○

기타

설계ㆍ생산수용효율 향상 ◎

봉지성 향상 ○ ◎ ○

나. 최신 알루미늄 전해콘덴서

(1) 기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서

전해콘덴서의 개발 전해콘덴서에 사용된 전해질 종류에 따른 전기전도도를 각각

와 에 나타내었다. 전해콘덴서에 사용되는 음극재료인 전해질은 이산화망간,

TCNQ착염 및 기능성 고분자인 폴리프로필(PPy)나 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDT)가 있다.

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전해콘덴서의 개발역사

콘덴서 종류 전해질 종류 개발시기

알루미늄 전해 전 해 액 1880년

탄탈 고체 이산화망간 1953년

알루미늄 고체 TCNQ착염 1982년

기능성 고분자 폴리프로필 1988년

전해콘덴서용 음극재료

전도율(S㎝-1) 전극재료 전도기구 내열성

고↑저

100PEDTPPy

전자전도○ 분해온도 350℃○ 분해온도 300℃

10 TCNQ 전자전도 △ 융점 230~240℃

1 -MnO2 전자전도◎ 상 천이온도

500℃

0.1전해액 이온전도

0.01

전해액에 비해 이산화망간은 10배, TCNQ착염은 100배, 기능성 고부자은 1,000배 이상의

전기전도도를 가진다.

이와 같이 음극재료에 의한 저인피던스화를 실현하는 데는 저항이 작은 기능성 고분자가 좋

으며, 무연(無鉛) 실장에 의한 고내열화 요구에 대해서도 열안정성이 높은 기능성 고분자를

사용하는 것이 매우 유효함을 알 수 있다.

에 기능성 고분자(PEDT)를 음극재료에 사용한 일본 Nippon Chemi-Con사의

알류미늄 고체 전해콘덴서 NP, CAP, PX/PXA 시리즈의 기본구조를 나타내었다.

구조적으로는 알루미늄 케이스와 봉구(封口) 고무를 사용한 외장과 세퍼레이터를 넣고 감아

말은 구조는 종래의 알루미늄 전해콘덴서와 같지만, 기능성 고분자를 사용하여 전해질을 고

화시킨 것이 큰 특징이다.

- 38 -

알루미늄 고체 전해콘덴서의 기본구조

기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서는 초저(超低) 인피던스화, 고리플화 및 큰 전류를 공급

할 수 있으므로 DC-DC 컨버터의 대폭적인소형ㆍ경량화, 디지털 기기의 회로 노이즈를 대

폭 줄일 수 있다. 또한 종래의 알루미늄 전해콘덴서에서는 저온으로 되면 전해액의 점도가

증가하므로 이온 이동도가 떨어져 온도에 대한 특성 변화가 크고, 전해액의 소모에 의한 수

명도 큰 문제였지만, 기능성 고분자는 고체전해질이므로 온도에 따른 특성 열화가 적고 전

해액 소모도 적어 콘덴서 수명을 연장하였다.

(2) 칩형 알루미늄 전해콘덴서

알루미늄 전해콘덴서는 음극박과 양극박을 전해지를 끼워 말은 소자에 전해액을 함침시킨

다음 알루미늄 케이스에 넣고 고무로 봉지한 구조(참조)이므로 특히 칩화가 어

렵지만, 고내열의 전해액이나 봉구 고무를 사용하고, 봉구부에는 내열 보호와 자립성을 가

진 수지성형품의 플라스틱판을 부착하여 칩화하였다.

- 39 -

는 일본 Nichicon사의 칩형 알루미늄 전해콘덴서 체계도이다. 에

나타낸 바와 같이 칩형 알루미늄콘덴서는 소형, 저배화를 향해 기술이 발전되었는데, 실장

기술의 발달과 용도의 다양화에 따라 고용량 요구도 증가되었다. 따라서 칩형 알루미늄 전

해콘덴서는 크기 면에서는 칩의 기본인 소형, 저배화와, 고용량화에 따른 크기의 대형화의

2가지 방향으로 발전하였으며, 기능적으로는 저인피던스화, 고온화, 고신뢰성, 더나가 고내

압화도 경향도 있다.

칩형 알루미늄 전해콘덴서의 체계도

- 40 -

칩형 알루미늄 전해콘덴서는 비디오, 헤드폰, 액정 텔레비전과 같이 소형 전기기기용을 중

심으로 수요가 늘어났지만, 앞으로는 정보가전기기, 전원기기용의 대용량용으로 더욱 수요

가 늘어날 것으로 예상된다. 특히 차량 탑재용으로서 요구되는 고온도 제품(125℃), 소형

고내압 제품, 초저인피더스 제품에 많은 종류의 신제품이 나올 것이다.

- 41 -

제 3 장

기술문헌 및 특허정보 분석

알루미늄 전해콘덴서에 관한 기술문헌 및 특허정보를 분석하여 연구개발 동향과 기술의 발

전 추이를 파악하고자 한다.

1. 문헌정보 분석

가. 대상 DB 및 정보조사

알루미늄 전해콘덴서에 관한 문헌자료의 정보를 분석하기 위하여 한국과학기술정보연구원

(KISTI, http://www.kisti.re.kr)에서 제공하는 COMPENDEX와 BIST를 활용하였으며, 의 검색식으로 검색하였다. COMPENDEX는 공학분야의 국제적인 출판사인

Enginnering Information Inc.의 The Enginnering Index Monthly(Ei)지를 컴퓨터 가독형

으로 만들어 데이터베이스화 한 것이며, KISTI-IR에서는 COMP라는 데이터베이스명으로

1979년부터 현재까지 검색할 수 있다. BIST는 KISTI가 국내외에서 발간되는 과학기술분야

정기간행물에 수록된 기사를 엄선하여 한글로 가공한 데이터베이스로 1991년부터 현재까지

의 과학기술정보를 검색할 수 있다.

이와 같은 방법으로 조사한 다음, 정확한 분석을 위해 노이즈 등을 제거한 354건(BIST 94

건, COMP 260건)을 추출하여 문헌분석을 실시하였다.

- 42 -

다만 COMPENDEX의 경우는 화학, 전기ㆍ전자, 금속 및 소재 분야 전문 데이터베이스가

아니고 BIST의 경우는 수록 정보량과 잡지수 등이 적어 상당수의 알루미늄 전해콘덴서에

관한 문헌정보가 분석대상에서 제외되었으므로 분석결과가 다소 객관성이 결여될 수도 있음

을 밝혀둔다.

알루미늄 전해콘덴서의 문헌정보 검색식

COMP BIST

질문식 번호/질문식

#1 electrolytic? or electrochem?

#2 capacitor? or condenser?

#3 aluminum? or aluminium? or al-? or

alumina?

#4 etch? or anodis? or anodiz?

or(anodi? adj oxid?)

#5 #2 and (#1 or #4) and #3

질문식 번호/질문식

#1 고체전해콘덴사? or 고체전해콘덴서?

or 고체전해컨덴사? or 고체전해컨덴서?

or 고체전해캐패시터? or 고체전해커패시

터?

#2 전해콘덴사? or 전해콘덴서? or 전해

컨덴사? or 전해컨덴서? or 전해캐패시터

? or 전해커패시터 ?

#3 (전해? or 전기화학?) with (콘덴사?

or 콘덴서? or 캐패시터? or 커패시터? or

컨덴사 ? or 컨덴서?)

#4 전해? or 전기화학?

#5 콘덴사? or 콘덴서? or 컨덴사? or컨

덴서? or 캐패시터? or 캐패시타? or 커패

시타? or 커패시터?

#6 (electrolytic? or electrochem?)

with(capacitor? or condenser? )

#7 #1 or #2 or #3 or #6

#8 #4 with #5

#9 알루미늄? or 알미늄? orAl-? or

aluminium? or aluminum?

#10 (#7 or #8) and #9

- 43 -

나. 정보분석

과 에 각각 COMP와 BIST의 연도별 문헌건수를 나타내었다. 1971

년 4건을 시작으로 증가와 감소를 반복하면서 지속적으로 증가하여 1986년 23건으로 최대

값을 나타낸 후 다시 감소되었다가 1995년과 1996년에 각각 14건과 15건을 나타내었다.

알루미늄 전해콘덴서에 관한 기술개발은 1970난대 후반부터 지속적으로 되어오다가 1986

년을 기점으로 일시적으로 주춤하였지만 1990년대 중반에 들어오면서 소형전자기기의 발달

에 힘입어 다시 개발이 활발하게 진행되었으나, 그후 적층 세라믹콘덴서 등 새로운 콘덴서

가 등장하여 다시 둔화된 것으로 사료된다.

연도별 문헌건수(COMP)

- 44 -

연도별 문헌건수(BIST)

한편 BIST에 나타난 결과도 1991년 3건을 시작으로 증가와 감소를 반복하면서 1997년 19

건으로 최대값을 나타내어 COMP와 비슷한 양상을 보여주고 있는데, BIST에는 리뷰성 기

사 비율이 COMP보다 높아 연도별로 약간의 차이는 있다.

과 에 주요 저자들의 문헌 발표 추이를 나타내었다. COMP에서는

Alwitt, R. S.가 6건으로 가장 많고, Olushima, K., Shaffer, J. S.가 각각 5건으로 그 다음

을 나타내고 있다. 연도별로는 1970년도 초에는 Campbell, D. S.가, 1980년대 말과 1990

년대 초에는 Okushima, K.가, 2000년대에는 Alwitt, R. S.가 많은 문헌을 발표하였다. 한편

BIST에서는 Fukuoka, K.가 13건으로 가장 많은 문헌을 발표하였으며, 그 뒤를 이어

Miyake, K.가 12건을 발표하였는데, Miyake, K.가 발표된 기술문헌은 대부분이 한 상업

기술잡지에 수록된 것이므로 약간의 문제를 내포하고 있다. 그밖에 지충수, 조남돈, 김성수,

김성갑 등이 각각 2건씩을 발표하였다.

은 연도별 저자수이다. 1980년대에는 1986년에 40명이, 1990년대에는 1995년

에 41명이 기술문헌을 발표하여 이 무렵 가장 많은 사람들이 알루미늄 전해콘덴서에 연구

개발에 종사하였음을 나타내고 있다.

- 45 -

연도별 저자분포(COMP)

저자 순위(BIST)

- 46 -

연도별 저자수(COMP)

COMP에 수록된 알루미늄 전해콘덴서에 관한 기술정보는 전자부품 분야가 145건으로 가장

많고, 그 다음이 전기부품, 알루미늄, 알루미늄 및 그 합금 분야로 각각 69건, 46건, 44건

순서이다(참조). 1991년까지는 전자부품에 문헌이, 그 이후에는 전기부품에 관

한 문헌이 많은데, 이것은 콘덴서의 용도가 1991년부터 콘덴서의 대용량화에 따라 용도가

전자부품에서 전기부품으로 이동되었음을 나타내는 것이다. 또 알루미늄 및 그 합금 분야,

금속 가공 분야, 화학제품, 도금, 무기화합물 분야의 문헌도 많이 수록되어 있어 콘덴서 성

능 향상을 위한 소재개발, 알루미늄박 제조기술, 에칭 및 화성처리, 전해질에 관한 연구개발

도 지속적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다.

- 47 -

기술분류별 추이(COMP)

분류 기술분야

714 Electronic Components and Tubes

704.1 Electric Components

541.1 Aluminum

541 Aluminum and Alloys

701.1 Electricity and Magnetism

804 Chemical Products Generally

539 Metal Corrosion and Production : Metal Plating

535 Rolling, Forging and Forming

804.2 Inorganic Compounds

713 Electronic Circuits

802.2 Chemical Reactions

한편 BIST에 수록된 문헌도 전기전자부품이 23%, 금속표면처리 17%, 부식ㆍ방식 7%로

알루미늄 전해콘덴서의 제조 및 응용과 화성 처리, 에칭 등 소형화ㆍ대용량화 기술이 주류

를 이루고 있다.

- 48 -

기술별 분류(BIST)

분류 분야 분류 분야

EC0214 전기전자부품 RA2111 화학적 성질

RA3108 표면처리 RA2105 금속조직

RA2112 부식, 방식 MAl100 기계공학 일반

RA2107 전기적 성질 ET0404 잡음, 간섭, 방해

ET0204 고체 디바이스 및 집적회로 EC0810 변성기기

EC0210 유전체, 절연재료 CD0301 전자, 정보용 요업체

EC0206 전기재료 일반 CC0208 고분자 신소재

CA0204 전기화학 CB0209 전기화학적 처리 및 조직

국가별 추이와 비율을 와 에 나타내었다. 1984년 이전의

COMPENDEX 자료에는 저자의 소속기관이 기재되어 있지 않아 1985년 이후분만 분석하였

다. 일본이 39%로 가장 높았으며, 그 다음이 미국, 독일, 중국 순서로 각각 26%, 7%, 4%

를 차지하고 있고, 우리나라는 2건이 게재되어 있어 프랑스, 인도, 캐나다 등과 함께 2%를

기록하고 있다. 따라서 알루미늄 전해콘덴서의 연구개발은 일본과 미국이 선도적 역할을 하

고 있음을 알 수 있다.

- 49 -

국가별 추이(COMP)

국가별 비율(COMP)

- 50 -

주요 연구개발기관을 살펴보면 일본의 Nippon Chemi-Con Corp이 선두이며, 그 뒤를

Matsushita Electronic Components Co, Sprague Electric Co 등이 따르고 있다.

주요 연구개발기관(COMP)

주요 잡지별 수록건수(COMP)

- 51 -

JEE, Journal of Electronic Engineering이 20건으로 알루미늄 전해콘덴서에 관한 논문 및

기사가 가장 많이 실려 있고, 그 다음이 Journal of Electrochemical Society 순서이다.

2. 특허정보 분석

가. 대상 DB 및 정보조사

알루미늄 전해콘덴서에 관한 특허정보를 분석하기 위하여 한국과학기술정보연구원(KISTI,

http://www.kisti.re.kr)에서 제공하는 각국의 특허정보데이터베이스를 활용하였으며( 참조), 특허검색의 범위는 출원연도를 기준으로 1980년부터 2001년까지로 하였다.

분석대상 국가는 한국, 미국, 일본, 유럽으로 하고, 에 나타낸바와 같은 검색식을

이용하여 관련 특허 검색을 실시하였다. 참고로, 검색식에서 H01G는 국제특허분류(IPC)에

서 콘덴서에 해당하는 분야이고, 특허 H01G-009는 전해콘덴서에 해당하는 분야이다.

특허분석에 이용된 데이터베이스

(2001. 12. 31현재)

데이

터베

이스

내용 정보원

수록건수

수록건

수

검

색

어

갱신

주기

최종갱신

일

2001

년

갱신건

수

시

작끝

KUPA한국공

개특허한국특허청

198

3

현

재746,469

한

글

월2

회

2001.11.3

0

86,14

0

EUPA유럽특

허유럽특허청

197

6

현

재

1,763,4

69

영

문주간

2001.12.2

7

237,8

71

JEPA일본특

허일본특허청

197

8

현

재

5,460,7

69

영

문월간

2001.12.0

8

326,1

02

USPA미국특

허미국특허청

197

6

현

재

2,566,1

47

영

문주간

2001.12.1

8

181,8

98

- 52 -

또 분석대상이 되는 특허는 미국의 경우는 등록분이고, 미국을 제외한 국가는 출원분이다.

아울러, 특허출원은 조기공개신청을 하지 않는 한 통상적으로 출원을 한 후 18개월이 경과

한 때에 일반에게 공개되므로, 본 특허분석을 위해 조사된 2000년도 이후 특허출원분은 당

해연도의 전체적인 정보를 반영하지 못하므로 특허분석에 있어서 크게 유의성을 가지지 못

함을 밝혀둔다.

특허분석용 검색식

검색식(영문) 검색식(한글)

질문식 번호/질문식

#1 electrolytic? or electrochem?

#2 capacitor? or condenser?

#3 aluminum? or aluminium? or a1-?

or alumina?

#4 etch? or anodis? or anodiz? or

(anodi? adj oxid?)

#5 h0lg-009?

#6 h0lg

#7 (#2or #6) and (#1or #4)

#8 #3 and (#5 or #7)

질문식 번호/질문식

#l h01g-009?

#2 고체전해콘덴사? or 고체전해콘덴서?

or

고체전해컨덴사? or 고체전해컨덴서? or

고체전해캐패시터? or 고체전해커패시터?

#3 전해콘덴사? or 전해콘덴서? or 전해

컨덴사? or 전해컨덴서? or 전해캐패시터?

or전해커패시터?

#4(전해? or 전기화학?) with (콘덴사? or

콘덴서? or 캐패시터? or 커패시터? or 컨

덴사? or 컨덴서?)

#5 전해? or 전기화학?

#6 콘덴사? or 콘덴서? or 컨덴사? or 컨

덴서? or 캐패시터? or 캐패시타? or 커패

시타? or 커패시터?

#7 h0lg

#8 #1 or #2 or #3 or #4

#9 #5 and (#6 or #7)

#10 알루미늄? or 알미늄? or AL-? or

ALUMINUM? or ALUMINIUM?

#11(#8 or #9) and #10

- 53 -

방법으로 조사된 알루미늄 전해콘덴서 관련 특허정보의 총 검색건수는 2,706건이었으나, 정

확한 특허분석을 위하여 수차에 걸친 필터링 및 기술분류를 실시하고, 노이즈(검색 키워드

로 추출은 되었으나 검색의 결과가 내용과 동떨어진 것) 제거 및 분류기준에 적합하지 않은

특허를 필터링하여 최종적으로 관련도가 높은 2,498건을 추출하여 본 특허분석을 실시하였

다.

나. 정보 분석

(1) 전체 특허동향

에 알루미늄 전해콘덴서에 관한 특허출원 추이를 나타내었다. 1980년부터

1986년까지는 소폭으로 증가와 감소를 반복하다가 1987년을 기점으로 급격히 증가하기 시

작하여 1990년에 최고에 달하였다. 그 후 다시 감소하다가 1996년부터 1998년까지 다시

상승한 후 다시 감소되는 경향을 나타내었다.

특허출원 추이

- 54 -

따라서 기능성 고분자 알루미늄 전해콘덴서의 개발이 이루어진 1988년 전후로 기술개발이

활발하게 이루어졌으며, 콘덴서의 용도가 전자기기에서 전기기기로 확대되는 1990년대 말

에 다시 기술개발이 활발하게 이루어졌고, 1999년 이후에는 새로운 경쟁 기술이 개발되어

기술개발이 저조해졌음을 알 수 있다.

국별 출원 동향을 살펴보면 에 나타낸 바와 같이 일본이 82%로 압도적으로

많고 그 다음이 우리나라, 미국, 순서로 각각12%, 5%, 1%를 차지하고 있다. 일본이 연구개

발에 선도적인 역할을 하며, 우리나라에서도 알루미늄 전해콘덴서에 대한 개술개발이 활발

하게 이루어졌다.

알루미늄 전해콘덴서에 관한 한국, 일본, 미국, 유럽 특허를 주요출원인별로 살펴보면 에 나타낸 바와 같이 일본의 Matsushita Electric Industrial Co Ltd가 535건으로

가장 많은 특허를 출원하였으며, 그 다음이 Nippon Chemi-Con Corp, Elna Co Ltd,

Nichicon Corp, Showa Aluminium Corp, 대우전자부품(주), 삼성전기(주) 순서로 각각

205, 187, 182, 115, 111, 77건을 출원하였다.

국별 특허출원 비율

- 55 -

주요 출원인들의 특허출원건수

이 출원인들 대부분이 일본 기업이며. 우리나라 기업으로서는 대우전자부품(주)과 삼성전기

(주)가 111건, 77건을 출원하여 6, 7위를 차지하고 있다. Sanyo Electric Co Ltd, Marcon

Electronics Co Ltd, Asahi Glass Co Ltd. 등도 60건 이상의 특허를 출원하였다.

알루미늄 전해콘덴서 관련 특허출원현황을 IPC별로 분류하면 와 같이 IPC

H01G-009(전해콘덴서)가 61%으로 가장 많으며, 그 다음이 C22C-021(알루미늄합금)이

5%, H01G-013(콘덴서 제조장치)이 4%, C25F-003(전해에칭 및 전해연마)이 4%,

C22F-001(열처리에 의하던가 열간 또는 냉간가공에 의한 비철금속 또는 합금의 물리적 구

조의 변화)이 3%, C25D-011(표면반응에 의한 전해피복, 즉 전환층의 형성)이 2%를 차지

하고 있다.

- 56 -

IPC별 특허출원 현황

전해콘덴서 자체의 개발개발과 함께 알루미늄박, 에칭, 화성처리 등 소형화ㆍ고용량화를 위

한 소재 및 금속표면처리에 관한 기술개발도 이루어졌음을 알 수 있다.

(2) 한국특허동향

한국특허 연도별 출원추이를 에 나타내었다. 1981년에는 2건이 출원되었는데

1982년와 1983년에는 출원이 없다가 1984년부터 서서히 증가하기 시작하여 1990년에 22

건으로 증가하였다. 그후 감소와 증가를 반복하면서 1995년 27건, 1998년 77건을 기록하

였다. 1995년를 기점으로 전자기기의 발달로 인해 콘덴서의 응용이 확대됨에 따라 활발한

기술개발이 이루어졌음을 알 수 있다.

한국특허의 국별 출원동향을 살펴보면 에 나타낸 바와 같이 우리나라가 83%

로 압도적으로 많고, 그 다음이 일본, 미국, 프랑스 순서로 각각 12%, 4%, 1%이다.

- 57 -

한국특허출원 추이

한국특허 주요 출원인별 출원 건수를 살펴보면 에 나타낸 바와 같이 대우전자

부품(주)가 111건으로 가장 많은 특허를 출원하였으며, 그 다음이 삼성전기(주), 동양석판

(주), 삼화전기(주), Nippon Chemi-Con Corp 순서로 각각 77건, 9건, 8건, 8건씩을 출원

하였다.

한국특허 국별 출원 비율

- 58 -

한국특허 주요 출원인들의 출원건수

한국특허 출원현황을 IPC별로 분류하면 와 같이 대부분이 H01G-009의 전해

콘덴서이며, 그 중에서도 H0lG-009/02(격막; 격리체)가 43%로 가장 많다.

한국특허 IPC별 출원 현황

- 59 -

우리나라에 출원되어 권리화된 알루미늄 전해콘덴서 관련 주요 내용을 에 나타내

었다.

알루미늄 전해콘덴서 관련 주요 한국등록특허

- 60 -

- 61 -

- 62 -

- 63 -

에칭기술에는 전극박 제조기술(KR232294, KR232293), 입방조직으로 된 전해콘덴서용 알

루미늄 원박을 염소이온을 함유하는 전해액속에서 전해 에칭하여 피트를 형성한 다음 피트

를 에칭에 의해 확대하는 방법(KR324086), 에칭시 알루미늄박 모서리 발생 부식 방지

(KR286817), 관통형과 미관통형 터널이 공존하는 혼합형 터널에 의한 기계적 성질과 정전

용량을 향상(KR264838), 알루미늄박의 연속에칭(KR206379) 등이 있다.

알루미늄 전해콘덴서의 종류로는 고분자 전해질 조성물 고체 전해콘덴서(KR337949,

KR330726, KR316085, KR27066, KR266774. KR265902, KR265901, KR251766), 유기

반도체 고체 전해콘덴서(KR227213, KR199321), 고압용 전해액 및 콘덴서(KR328262,

KR279331, KR234952), 중압용 전해액 및 콘덴서(KR234951, KR234950), 저압용 전해액

및 콘덴서(KR264840), 표면장착이 가능한 래디얼 리드형 콘덴서(KR265900), 콘덴서 공정

링을 회로기판에 납땜하는 3점 장착방식의 칩 타입 콘덴서(KR265899), 고체 전해질을 음

극으로 한 칩형 콘덴서(KR264842) 등이 있다.

- 64 -

성능향상 및 불량방지 대책으로는 인산처리공정을 추가 인산과 유전체가 결합하여 대기중의

수분이 유전체와 결합하는 수화 현상을 방지(KR339755), 음(-)극에 사용하는 유전체를 교

환하여 알루미늄 전해콘덴서 용량 증가(KR339754), 알루미늄박 표면에 스크레치를 주어

플라즈마 피복을 이용한 유전체층 형성시 알루미늄분말 전착성 향상(KR273391,

KR271321), 초임계 상태의 알루미늄을 이용한 박막피복(KR271323), 유전체층에 발생하는

결함 방지(KR280291), 저온에서 전기적 특성이 안정한 전해액(KR280289, KR259001,

KR259000, KR258999, 258998), 고온 특성이 안정한 전해액(KR215385, KR215384), 세

퍼레이터의 수분을 제거(KR292223), 전해지에 전해액을 미리 함침시켜 정전용량 감소 현

상을 방지하고 함침공정을 줄일 수 있는 방법(KR273393), 밀봉부재의 결합을 신속하게 수

행할 수 있도록 하여 납땜불량을 방지하는 방법(KR264825) 등이 있다.

(3) 외국특허동향

(가) 일본특허

일본특허 연도별 추이를 에 나타내었다. 1980년부터 1986년까지는 거의 출원

이 없다가 1987년부터 증가하기 시작하여 1990년에는 265건으로 최대값을 나타내었다. 그

후 1994년까지 서서히 감소되는 경향을 보이다가 1995년부터 다시 증가하였으나 1996년

221년을 기점으로 다시 감소되었다.

일본특허 상위 10위 출원인별 출원현황을 살펴보면 에 나타낸 바와 같이

Matsushita Electric Industrial Co Ltd가 480건으로 가장 많은 특허를 출원하였으며, 그

다음이 Nippon Chemi-Con Corp, Elna Co Ltd, Nichicon Corp 순서로 각각 187건, 184

건, 181건을 출원하였다. 10위까지 모두 일본 기업으로 알루미늄 전해콘덴서 분야에서는

일본의 기술력이 다른 나라에 비해 압도적 앞섰다는 것을 알 수 있다.

- 65 -

일본특허 연도별 출원 추이

한편 우리나라는 삼성전자(주)가 2건, 삼화전기(주), 화학화학 연구원, 동양석판공업(주) 등

이 각각 1건씩 출원하여 극히 저조하다.

일본특허 주요 출원인별 출원 건수

- 66 -

일본특허 출원현황을 IPC별로 살펴보면 와 같다. H01G-009(전해콘덴서, 정류

기, 검파기, 개폐장치, 감광장치 또는 온도감응소자 ; 그 제조방법)가 60%로 주류를 이루고,

다음이 C22C-021(알루미늄을 베이스로 하는 합금), H01G-013(콘덴서의 제조에 적합된

장치), C22F-001(열처리에 의하던가 열간 또는 냉간가공에 의한 비철금속 또는 합금의 물

리적 구조의 변화), C25F-003(전해에칭 또는 전해연마) 순서이다.

일본특허 IPC별 출원현황

(나) 미국특허

미국특허의 연도별 추이를 에 나타내었다. 1980년 6건을 시작으로 하여 증가

와 감소를 감소하였으며, 1980년부터 1993년까지 소강상태를 유지하다가 1994년부터 다시

증가하기 시작하여 1998년에 16건으로 최대값을 나타내었다. 1980년대 후반기까지 기존

기술이 정립되었고, 1990년대 후반기에 와서 새로운 용도 개발로 연구개발이 다시 활발해

졌음을 알 수 있다.

- 67 -

미국특허 연도별 출원현황

미국특허 상위 10위 출원인별 현황을 살펴보면 에 나타낸 바와 같이 미국의

Sprague Electhc Co.가 35건으로 가장 많고, 그 다음이 일본의 Matsushita Electric

Industrial Co., Ltd., 미국의 North American Philips Corp, 일본의 Showa Aluminium

Corp 순서이다. 자국인 미국보다는 적지만, 일본 기업이 10위 안에 2개사나 포함되어 있는

등 미국에서도 일본 기업의 출원이 강세를 보이고 있다. 한편 우리 나라의 출원은 없는 것

으로 파악되었다.

미국특허 출원현황을 IPC별로 살펴보면 와 같다. H0lG-009(전해콘덴서, 정류

기, 검파기, 개폐장치, 감광장치 또는 온도 감응소자 :그 제조방법)가 37%로 가장 많고, 다

음이 C25F-003(전해에칭 또는 전해연마), C25D-011(표면반응에 의한 전해피복, 즉 전환

층의 형성), H01G-004(고정콘덴서 : 그 제조방법), C22C-021(알루미늄을 베이스로 하는

합금) 순서이다.

- 68 -

미국특허 주요 출원인별 출원건수

미국특허 IPC별 출원현황

- 69 -

(다) 유럽특허

유럽특허의 연도별 추이를 에 나타내었다. 1980년 l건으로 시작하여 1981년

3건으로 증가되었으나 1982년부터 감소되었다가 1984년부터 다시 증가되기 시작하여

1985년도 11건을 기록한 후 다시 감소되었다. 또 1994년부터 증가되기 시작하여 1999년

19건으로 최대 값을 나타내었다. 1980년대 중반기까지 기존 기술이 정립되었고, 1990년대

후반기에 와서 새로운 용도 개발로 연구개발이 다시 활발해졌음을 알 수 있다.

유럽특허 상위 10위 출원인별 출원현황을 살펴보면 에 나타낸 바와 같이 일본

의 Matsushita Electric Ind Co, Ltd.가 21건으로 가장 많고, 다음이 독일의 Epcos AG, 독

일의 Siemens Matsushita Components GmbH & Co KG, 일본의 Nippon Chemi-Con

Corp 순서이다.

유럽특허 출원연도별 추이

- 70 -

유럽특허 주요 출원인별 출원 건수

국별로는 상위 10위 출원인들이 출원한 특허수로만 보면, 일본이 35건으로 가장 많고, 독일

이 23건, 미국이 15건, 네덜란드가 3건 순서이다. 유럽특허에서도 일본 기업들이 특허 출원

이 두들어짐을 보이고 있다.

유럽특허 출원현황을 IPC별로 살펴보면 과 같다. H01G-009(전해콘덴서, 정류

기, 검파기, 개폐장치, 감광장치 또는 온도 감응소자 : 그 제조방법)가 70%로 가장 많고, 다

음이 C25F-003(전해에칭 또는 전해연마), H01G-002(고정콘덴서와 전해콘덴서 분류 사이

의 하나 이상의 그룹에 적용할 수 있는 세부), C23C-014(피복형성재료의 진공증착, 스퍼터

링, 또는 이온 주입법에 의한 피복), H0lG-004(고정콘덴서 : 그 제조방법), C22C-021(알

루미늄을 베이스로 하는 합금), C25D-011(표면반응에 의한 전해피복, 즉 전환층의 형성)

순서이다.

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유럽특허 IPC별 출원현황

(4) 핵심기술 특허동향

에 알루미늄 전해콘덴서에 관한 특허 중에서 중요 기술인 알루미늄박, 에칭,

화성처리, 전해질과, 최신 알루미늄 전해콘덴서인 고체콘덴서, 칩형 콘덴서에 대한 연도별

출원 추이를 나타내었다. 알루미늄박은 1980년부터 증가와 감소를 반복하면서 꾸준히 증가

하는 추세이며, 에칭과 화성처리는 1980년대 후반과 1990년대 초반에 강세를 보이고, 전해

질, 고체콘덴서, 칩형 콘덴서 등은 1980년대 후반부터 시작하여 1990년대에 이르러 점차

증가하는 추세를 나타내고 있다.

(가) 알루미늄박

알루미늄박의 합금개발부터 화성처리까지를 일괄적으로 다룬 특허는 알루미늄박으로 분류하

였기 때문에 일부 에칭과 화성처리가 포함되어 있다.

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주요 핵심기술의 연도별 추이

알루미늄박에 관한 특허의 연도별 출원 추이를 살펴보면에 나타낸 바와 같이

1980년 5건으로 시작하여 1981년 17건으로 증가하였다가 1984년까지 감소하였다. 그 후

다시 증가하기 시작하여 1990년에 61건으로 최대값을 기록하였다. 1991년부터는 소폭의

증가와 감소를 반복하였다. 1988년까지는 연구개발이 주춤하다가 1989년도부터 콘덴서의

소형화ㆍ고용량화 경향에 따라 알루미늄박에 대한 기술개발이 다시 활발해지기 시작하였음

을 알 수 있다.

알루미늄박에 관한 특허의 출원인 비율을 살펴보면 에 나타낸 바와 같이

Showa Aluminium Corp가 111건(17%)으로 가장 많은 특허를 출원하였으며, Matsushita

Electric Industrial Co Ltd가 88건(14%), Nippon Foil Mfg Co Ltd가 46건(7%), Nippon

Chemi-ConCorp이 37건(6%), Mitsubishi Alum Co Ltd가 34건(5%), Kobe Steel Ltd이

34건(55) 순서로 일본의 비철금속업체, 특히 알루미늄업체의 출원이 많다.

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알루미늄박에 관한 연도별 출원추이

에 기타로 표시된 15위 밖의 출원인으로는 대우전자부품(주), San Alum

Kogyo KK, Sprague Electric Co 등이 6건씩을 출원하였다.

알루미늄박에 관한 출원인 비율

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알루미늄박 주요 출원인의 연도별 출원추이

상위 3개사의 연도별 출원추이를 살펴보면 에 나타낸바와 같이 Showa

Aluminium Corp은 1980년대 초와 1980년대 말 및 1990년대 초에, Matsushita Electric

Industrial Co Ltd는 1990년대 초에, Nippon Foil Mfg Co Ltd는 1980년대 후부터 1990

년대 초와 1990년대말에 많은 특허를 출원하였다.

(나) 에칭

에 에칭기술 관련 특허의 연도별 출원추이를 나타내었다.

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에칭기술에 관한 연도별 출원추이

1980년 5건을 시작으로 점차 감소되다가 1984년부터 증가되기 시작하여 1985년도에는 5

건으로 늘었으나 다시 감소되었다. 그 후 1989년부터 증가되기 시작하여 증가와 감소를 반

복하다가 1995년부터는 침체되었다. 에칭기술은 1985년 이전에 거의 확립되었고, 1990년

대 초에 와서 소형화ㆍ대용량화의 추세에 따라 어느 정도 기술개발이 이루어졌으나 1990년

대 후반부터 다시 주춤해졌음을 알 수 있다.

주요 출원인들의 출원건수를 살펴보면 에 나타낸 바와 같이 Elna Co Ltd가

14건(12%)으로 가장 많고, 삼성전기(주)와 Matsushita Electric Industrial Co Ltd가 13건

(11%)씩으로 그 다음이며, Sprague Electric Co가 12건(10%), Asahi Glass Company

Ltd가 11건(9%), North American Philips Corp가 10건(9%) 순서이다.

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에칭기술에 관한 출원인 비율

에칭 기술은 우리나라의 삼성전기(주), 미국의 Prague Electric Co와 North American

Philips Corp가 최다 출원인 안에 들어있어 다른 기술과는 달리 일본의 독주가 아닌 우리나

라, 미국, 일본 등 3국의 기술경쟁이 치열함을 알 수 있다.

에칭기술 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

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에칭기술 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이를 에 나타내었다. Elna Co Ltd

은 1989년부터 1992년 사이에, Sprague Electric Co는 1980년부터 1985년 사이에,

Asahi Glass Co Ltd는 1989년와 1992년 사이에 출원하여, 출원이 특정 시기에 몰려 있는

경향을 나타낸 반면, 삼성전기(주)와 Matsushita Electric Industrial Co Ltd는 1985년도부

터 지속적으로 출원하는 경향을 나타내었다.

(다)화성처리

에 에칭기술 관련 특허의 연도별 출원추이를 나타내었다. 화성처리는 1983년

3건을 시작으로 감소와 증가를 반복하였고, 단지 1992년가 5건, 1998년가 8건으로 다른

해보다 많을 뿐 뚜렷한 특징이 없다.

화성처리 관련 특허의 주요 출원인별 비율을 살펴보면 에 나타낸 바와 같이

대우전자부품(주)이 9건(25%)으로 가장 많고, 삼성전기(주)가 6건(17%), Sprague Electric

이 4건(11%), Nippon Steel Corp가 2건(6%) 순서이며, Mitsubishi Petrochemical Co,

Satma등 15개 업체가 1씩 출원하였다.

화성처리에 관한 연도별 출원추이

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화성처리에 관한 출원인 비율

화성처리 관련 주요 출원인의 연도별 출원 추이를 에 나타내었다. 대우전자부

품(주)은 1998년에 대부분의 특허를 출원하였으며, 삼성전기(주)는 1986년부터 1991년 사

이에, Sprague Electric Co는 1983년과 1984년 사이에 출원하였다.

화성처리 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

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(라) 전해질

에 에칭기술 관련 특허의 연도별 출원추이를 나타내었다. 1986년까지는 출원

이 연간 1건 또는 없을 정도로 출원이 상당히 저조하였으나 1987년부터 증가하기 시작하여

증가와 감소를 반복하면서 1998년에는 64건으로 최대값을 나타내었다. 이러한 증가ㆍ감소

패턴은 전체 알루미늄 전해콘덴서의 증가ㆍ감소 패턴과 유사하여 콘덴서의 소형화ㆍ고용량

화에 따라 전해질에 관한 연구개발이 활발하게 진행되었음을 알 수 있으며, 이 전해질 안에

는 액체 전해질 뿐만 아니라 제목이나 요약문으로는 구분이 어려운 고분자 고체 전해질에

관한 특허도 다수 포함되어 있다.

전해질에 관한 연도별 출원추이

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전해질에 관한 출원인 비율

전해질 관련 주요 출원인의 비율을 살펴보면 과 같이 대우전자부품(주)이 77

건(18%)으로 출원건수가 가장 많으며, Nichicon Corp이 59건(15%), Nippon Chemi-Con

Corp이 58건(14%), Elna Co Ltd가 29건(7%), 삼성전기(주)가 26건(7%), Matsushita

Electric Industrial Co Ltd가 21건(5%) 순서이다. 우리나라의 대우전자부품(주)과 삼성전기

(주)가 각각 1위와 5위를 차지하고 있어 전해질분야에서는 우리나라와 일본이 각축을 벌이

고 있음을 알 수 있다.

상위 5개사의 연도별 출원추이를 살펴보면 에 나타낸바와 같이 대우전자부품

(주)은 1991년을 시작으로 점차적으로 증가하여 1995년을 기점으로 감소하다가 다시 증가

하여 1998년에 최대값을 나타낸 반면, 일본의 최대 출원인인 Nichicon Corp은 1987년 12

건으로 시작한 후 감소와 증가를 반복하였으나 1993년 이후로는 거의 출원이 없었으며,

1998년에 다시 10건의 특허를 출원한 후 다시 감소되었다.

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전해질 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

따라서 전해질 분야에서는 1990년대를 기준으로 이전에는 일본의 Nichicon Corp이, 그 이

후에는 우리나라의 대우전자부품(주) 기술개발의 견인차 역할을 하고 있음을 알 수 있다.

(마) 고체 전해콘덴서

에 알루미늄 고체 전해콘덴서 관련 특허의 연도별 출원추이를 나타내었다.

1987년부터 본격적으로 출원되기 시작하였으며, 1990년대 초반까지는 증가와 감소를 반복

하다가 1992년부터 침체된 후, 1996년에 일시적으로 출원이 급격히 늘었다가 다시 감소되

었다. 이는 TCNQ 착염 전해질을 사용한 알루미늄 고체 전해콘덴서의 개발(1982년) 및 폴

리피롤(polypyrrole) 전도성 고분자를 사용한 고체전해콘덴서의 개발(1988년)과 밀접한 관

계가 있음을 알 수 있다.

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고체 전해콘덴서에 관한 연도별 출원추이

알루미늄 고체 전해콘덴서에 관한 특허는 Sanyo Electric Co가 64건(12%)으로 가장 많이

출원하였으며, Matsushita Electric Industrial Co Ltd 59건(11%), Nippon Chemi-Con

Corp 46건(9%), Japan Carlit Co Ltd 30건(6%) 순서이고, 우리나라 기업으로는 대우전자

부품(주)이 26건(5%) 출원하였다.

알루미늄 고체 전해콘덴서에 관한 출원인 비율

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상위 10위 출원인 대부분이 일본 기업이므로 기술의 개발은 일본이 주도하고 있음을 알 수

있다.

상위 5개사의 연도별 출원추이를 살펴보면 에 나타낸바와 같이 5개사 모두

1987년부터 1991년 사이에 많은 특허를 출원하였으며, 1990년대 후반에는 Nippon

Chemi-con의 출원이 다른 4개사보다 많다. 고체 전해콘덴서는 폴리피롤 전도성 고분자를

사용한 고체전해콘덴서가 개발된 1988년를 전후하여 활발한 기술개발이 이루어졌음을 알

수 있다.

고체 전해콘덴서 관련 주요 출원인의 연도별 출원추이

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(바) 칩형 알루미늄 전해콘덴서

에 칩형 알루미늄 전해콘덴서 관련 특허의 �