수광소자(Cds) 란?

Posted by 도깨비강종헌
2014. 8. 2. 11:02 전자부품상식

수광소자(Cds)

 

빛에 의해 저항값이 변화하는 부품이 있다. 카드뮴을 사용한 것으로, 빛이 닿으면 저항값이 작아진다. 수광감도, 크기, 저항값 등에 따라 여러 종류가 있다.

 

 

 

사진과 같은 것은 원통형의 직경이 8mm, 높이가 4mm의 크기로, 빛이 닿지 않을 때에는 2M정도, 빛이 닿으면 200정도로 저항값이 변화한다. 빛이 닿는 강도에 따라 저항값이 변화한다.

Cds 소자는 자동차의 헤드라이트의 점등 확인 장치에도 사용되고 있다.

가변저항기 (Potentiometer) 란?

Posted by 도깨비강종헌
2014. 8. 2. 10:02 전자부품상식

가변저항기 (Potentiometer)

 

가변저항기(Potentiometer)는 일반적으로 볼륨(variable ohm)이라 부르는 경우도 많다.

전자회로에서 저항값을 임의로 바꿀 수 있는 저항기이다. 가변저항을 사용하여 저항을 바꾸면 전류의 크기도 바뀐다.

라디오의 음량조정과 같이 용이하게 저항값을 바꿀 수 있는 것과, 전자회로에서 부품의 오차에 의한 동작 상태를 조정(adjust: ADJ)해야 하는 경우 등에 사용하는, 통상 저항값을 바꾸지 않는 반고정 저항기가 있다.

 

 

 

통상적인 가변저항기(Potentiometer), 반고정 저항기는 회전할 수 있는 각도가 300도 정도이지만, 저항값을 세밀하게 조정하기 위해 기어(gear)를 조합하여 다회전(1025회 정도)시킬 수 있는 퍼텐쇼미터(potentiometer)라는 것도 있다.

 

 

 

 

사진의 우측에 있는 것은 음량조정과 같이, 저항값을 용이하게 바꿀 수 있는 가변저항기이다. 중앙에 있는 4개는 여러 가지 형태의 것이 있는데, 프린트 기판 등에 실장하는 반고정 가변저항기이다. 좌측에 있는 2개는 퍼텐쇼미터(potentiometer)라 부르는 것으로, 좌측에 있는 나사를 돌려 저항값을 변화시킨다. 퍼텐쇼미터의 형태는 이 사진과 같은 것 이외에, 맨 우측의 형태에 가까운 것도 있다. 용도에 따라 형상을 선택할 수 있다.

 

 

가변저항기 (Potentiometer) 회로기호는 아래와 같이 표시한다.

 

콘덴서(condenser) 시장 동향

Posted by 도깨비강종헌
2014. 8. 1. 10:36 전자부품상식

콘덴서(condenser) 시장 동향

 

 

 콘덴서(condenser) 산업의 개요

 

콘덴서는 62년부터 생산된 산업으로 초기에는 미국의 기술에 많이 의존했으나, 70년대부터는 일본 업체들에게서 기술이전을 많이 받았다. 90년대 들어 중소업체에 대한 정부 지원 등에 힘입어 범용 전자부품의 품질과 가격경쟁력은 크게 향상됐지만 내놓을 만한 핵심 부품이 많지 않아 수출을 할수록수입도 늘어나는 구조적 문제를 안게 되었다.


2002년도 국내 생산규모는 11,263억원, 시장규모는 14,814억원으로 추정되며 주요 업체로는 삼성전기, 삼영전자, 파츠닉, 필코전자, 삼화콘덴서 , 삼화전기 등이 있다.

 

 

 콘덴서(condenser) 해외 시장 동향

 

시장 규모


세계 전자재료 시장규모는 약 80조원으로 반도체재료 분야와 디스플레이 재료 분야가 각각 25조, 18조원으로 50% 이상을 차지하고 있으며, 2004년 세라믹 적층 콘덴서(MLCC)의 세계 시장 규모는 7조원 정도로 추산되고 있다.
디지털 셀룰러의 RF 단간부와 IF부의 대부분이 SAW 필터로 되어 있는것, PHS 단말기의 소형화 때문에 칩 적층 LC 필터의 대체가 본격적으로 진행되고 있는 것, CDMA 단말기의 보급에 따른 SAW 공용기의 수요증가가 고려되는 것, 등의 요인으로 2002년부터 유전체 필터 수요는 감소되는 것으로 추측되고 있다.


세계 시장은 일본이 압도적으로 시장점유를 차지하고 있다. 무라타 제작소, TDK, 교세라, 후지 전기화학, 태양유전, 산요 전자부품, 도낀, 동광 등의 원료와 세라믹 생산의 일관 메이커, 마쓰시다 전자부품, 쌍신전기 등의 부품 메이커, NEC(원료는 도낀), 오끼전기, 미국 모토로라 등의 메이커로 구분된다. 97년 판매실적으로 무라타 제작소가 세계시장의 40%대의 시장점유율을 차지하고 있고, 그 뒤를 마쓰시다, 교세라 등이 주류를 이루고 있다. 자사용을 양산하는 모토로라사는 외판시장에도 참여하고 있다.
일본 국내생산도 디지털 가전의 출현에 의해 신제품의생산이 증가하는 등 침체에서 벗어나기 시작하였는데, 경제산업성의 생산통계에 의하면 2003년의 콘덴서 생산은 수량에서 2002년 대비 22.8% 증가한 3,589억 4,100만개, 금액으로는 0.1% 증가한 4,842억 1,100만엔이다.

2003년도 품종별 내역은 알루미늄전해콘덴서가 2002년 대비 7.9% 증가한 194억 6,000만개, 1.8% 감소한 1507억 3,200만엔, 탄탈콘덴서는 12.6% 증가한 53억 1,400만개, 6% 감소한 515억 2,600만엔이다.


2003년 세라믹콘덴서는 2002년 대비 24.4% 증가한 3,297억 7,400만개, 3.3.% 증가한 2,306억 7,900만엔. 유기필름콘덴서는 3%감소한 25억 8,600만개, 6.8% 증가한 106억 6,500만엔이다. 이에 대해 2004년에 있어서의 콘덴서 전체의 생산예상은 4,056억 3,700만개, 4,916억 3,800만엔이었는데, 품종별로는 용도에 따라 신장률이 다르며 해외 생산과의 균형 및 기술적인 요소로 인해 마이너스를 보인 품종도 있다.

 

<콘덴서의 일본국내 생산액 비율>

 

 

 

<콘덴서의 일본 국내 생산액 추이>

 

 

 

<콘덴서의 일본 국내 생산량 추이>

 

 

 

업체 동향


무라타 제작소, TDK, 교세라, 후지 전기화학, 태양유전, 산요 전자부품, 도낀, 동광 등의 원료와 세라믹 생산의 일관 메이커, 마쓰시다 전자부품, 쌍신전기 등의 부품 메이커, NEC(원료는 도낀), 오끼전기, 미국 모토로라 등의 메이커로 구분된다. 97년 판매실적으로 무라타 제작소가 세계시장의 40%대의 시장점유율을 차지하고 있고, 그 다음은 마쓰시다, 교세라 등이 주류를 이루고 있다. 단 MLCC분야 에서는 한국의 삼성 전기가 3위를 차지한다.


일본 업체의 생산체제에서는 국내와 해외에서의 분업화가 진전되고 있는데, 해외생산은 NEC토킨의 경우 태국에 일대 생산기지를 구축하고 있으나, 대다수의 업체는 중국에 집중되어 있다. 그 중에서 에루나는 강소성 오강시에 생산을 집약해 페렛으로부터의 일관생산체제의 확립을 추진하고 있고, 아울러 기술부문도 일본으로부터 이전하여 동 생산거점에서 활동함으로써 중국에서의 자기 완결형 사업체제를 구축하고 있다.

적층칩 세라믹콘덴서의 수요도 디지털 휴대기기의 생산대수가 늘고 있어 작년 여름부터 상승하고 있다. 주요각사는 그 동안 적층칩세라믹콘덴서를 국내외에서 양산하고 있었는데, 2000년의 대형설비투자가 최근에 와서 기여하고 있는 것으로 소형.대용량화기술이 진전되고 있어 1005사이즈 및 1608사이즈를 중심으로 생산규모가 더욱 확대되고 있다.


0603사이즈품은 휴대전화에 있어서의 메인기판, 각종고기능 모듈에서의 채용에 탄력이 붙고 있으며, 광픽업관련 및 디지털 카메라 등에서의 채용도 본격화되고 있다. 최근에는 0402사이즈품의 판매를 개시하는 메이커도출현하고 있고 0603사이즈품의 신뢰성도 실증됨에 따라서 앞으로 본격적인 보급이 시작될 것으로 예상된다.


또한 각사가 대응을 강화하고 있는 것이 어레이 제품인데, 이것은 복수라인의 노이즈대책을 일괄하여 실현할수 있는 것으로, 여러 개의 콘덴서를 하나의 패키지에 집적함으로써 종래의 콘덴서의 사용점수를 삭감할 수 있어 코스트다운 및 고밀도 실장화에 기여하고 있다.
이러한 알루미늄전해콘덴서, 탄탈콘덴서, 적층세라믹콘덴서는 전원회로에서 경합하고 있는데, 소형, 대용량, 저ESR의 특성이 요구되고 있는 요소로, PC 등에 탑재되는 CPU를 백업하는 전원용으로서 기술적으로도 주목받고 있다.

 

 콘덴서(condenser) 국내 시장 동향

 

시장 규모


세라믹 콘덴서 산업의 시장규모는 매우 큰 편으로 예를 들어 세계 3위의 MLCC 공급업체인 삼성전기의 MLCC 2005년도 매출액이 5,000억원 규모이며, 세계 시장 규모는 7조원이다, 매년 15% 성장을 거듭하고 있는 초대형 부품시장이다. 국내 전자 부품 산업규모는 2001년 148억불이며, 수출이 67.5% 이며, 이는 세계 3위의 규모이다.

 

<한국의 전자부품산업 규모>

 

(단위 : 백만 불)

 구 분

 1992

 1997

 1998

 1999

 2001

 생 산

 7,880

 12,789

 11,200

 12,300

 14,800

 수 출

 3,686

 7,740

 7,000

 7,800

 10,000

 로칼수출

 2,576

 3,417

 -

 -

 -

 시 판

 1,387

 1,877

 8,200

 8,700

 9.900

 

 

<전자 부품 생산 및 내수 현황>

 

 (단위:백만원, %)

 

 2003

 2003. 1월

 2004. 1월

 증감율

 생 산

 51,696,172

 3,783,289

 4,708,014

 24.4

 내 수

 52,037,696

 3,856,774

 4,536,474

 17.6

 

국내 유전재료의 원료별 시장규모를 보면 유전재료의 원료 수요가 가장 많은 분야는 적층형 쎄라믹 콘덴서(MLCC)로 2002년 기준으로 전체 유전재료의 63.2%(금액 559억원)이다. 2005년에는 년평균 성장율 13.2%로 성장한 4,821.8톤이다.

 

<국내 유전재료 원료의 수요>

 

2004년 전자부품의 국내 수출 동향은 1월 전자부품 수출은 전년동월대비 18.2% 증가한 24억 7천만불이다 .이는 전반적인 세계경기 회복과 수출 거래 다변화로 휴대폰, 컴퓨터, 디지털가전 등 완제품의 수출 호조와 함께 LCD 디스플레이, 2차전지, 반도체 등 전자부품 수출도 증가세를 나타낸다.
지역별로는 미국이 전년동월대비 3.5% 감소한 3억5 천7백만불을 기록한 반면, 일본은 44.5% 증가한 3억6천3백만불, 중국 46.4% 증가한 3억3천1백만불, 홍콩11.9% 증가한 2억9천2백만불, 대만 36.7% 증가한 2억8천1백만불, 독일 46.1% 증가한 2억1천8백만불이다.

 

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콘덴서(condenser) 특허 비교분석

Posted by 도깨비강종헌
2014. 7. 31. 11:27 전자부품상식

콘덴서(condenser) 특허 비교분석

 

 

 콘덴서(condenser)

핵심기술 1 : 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물

 

세라믹 콘덴서의 주원료가 되는 티타산바륨 등의 유전체 조성물에 관한 특허는 가장 많은 건이 출원된 기술이다.


대표적 특허는 일본의 무라다세이사꾸쇼의 발명 기술인데, 본 발명은 입자의 크기가 작음에도 불구하고, 높은 유전율을 가지며, 유전율의 온도 및 전압 의존성이 작고, 절연파괴 전압이 높은 유전체 자기 조성물 및 그것을 사용한 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명에 따른 유전체 자기 조성물은, 불순물로서의 알칼리금속 산화물의 함유량이 0.03중량% 이하인 티탄산바륨(BaTiO3)을 83.3∼96.7몰 산화란탄, 산화세륨, 산화프라세오디뮴, 산화네오디뮴 및 산화사마륨 중에서 선택된 적어도 1종을, 각기 LaO3/2, CeO2, PrO11/6, NdO3/2 및 SmO3/2으로 환산하여 합계로 1.4∼5.0몰 지르코늄산칼슘(CaZrO3)과 주석산칼슘(CaSnO3)을 Ca(Zr1-xSnx)O3 (단, 0<x≤1.0)으로 환산하여 0.5∼6.7몰 및 이산화티탄(TiO2)을 1.4∼5.0몰% 함유한다. 또, 본 발명에 따른 유전체 자기 조성물은, 불순물로서의 알칼리금속 산화물의 함유량이 0.03중량% 이하인 티탄산바륨(BaTiO3)을 83.3∼96.7몰산화란탄, 산화세륨, 산화프라세오디뮴, 산화네오디뮴 및 산화사마륨 중에서 선택된 적어도 1종을, 각기 LaO3/2, CeO2, PrO11/6, NdO3/2 및 SmO3/2으로 환산하여 1.4∼5.0몰 지르코늄산칼슘(CaZrO3)을 0.5∼6.7몰 및 이산화티탄(TiO2)을 1.4∼5.0몰% 함유한다. 또, 적층 세라믹 콘덴서는 전기한 조성물로 구성된다.


국내의 관련 특허기술은 티탄산바륨 입자(CORE) 표면에 한 가지 이상의첨가제가 코팅되어 코어-쉘(CORE-SHELL) 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로 첨가제는 예컨대 이트륨, 망간, 아연, 코발트, 바나듐 및 크롬을 포함하는 전이금속; 및 마그네슘, 스트론튬 및 칼슘을 포함하는 알칼리토금속으로 이루어진 군 중에서 선택된 금속을 포함하는 금속 화합물이다. 상기 금속 화합물은 금속 산화물 및 금속 탄산화물을 포함한다. 또한, 발명의 제조방법은 수계 용매에서 침전 작용제를 사용하여 티탄산바륨 입자 표면에 첨가제인 불용성 화합물을 침전시켜 티탄산바륨 표면에 첨가제를 코팅시키는 것을 수반한다. 본 발명의 티탄산바륨-첨가제 복합 입자는 다양한 정보통신 응용분야, 예컨대 MLCC (MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS; 적층세라믹콘덴서) 응용분야에 사용될 수 있는 유전체 물질에 적용될 수 있다.


또 다른 국내 특허기술은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물에 관한 것으로서, 티탄산바륨(BaTiO3), 지르콘산 칼슘(CaZrO3), 주석산바륨(BaSnO3) 및 티탄산칼슘(CaTiO3)으로 이루어진 것으로, 이는 지금까지 수입에 의존하고 있는 11,000∼13,000 이내의 고유전율을 갖고, Z5U의 온도특성(EIA규격: 10∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 용량변화가 +20∼-55% 이내)과 유전손실계수 2.50% 이하인 유전체 조성물의 수입대체효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 경쟁력 우위를 확보할 수 있도록 한다.

 

 

 콘덴서(condenser)

핵심기술 2 : 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법

 

 

일본의 다이요유덴 및 마쓰시다산교 등 적층 세라믹 콘덴서의 유효한 제조 방법의 특허를 출원 하였다.


다이요유덴의 특허를 보면 적층 세라 믹콘덴서의 제조 방법의 있어서의 유전체층의 박층화가 가능한 유전체 세라믹 분체와 세라믹 그린 시트와 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법을 제공한다. 원료로 되는 유전체 세라믹분체를 구성하는 1차 입자의 최대 입자 직경을 3㎛ 이하로 하고, 해당 유전체 세라믹 분체로부터 세라믹 그린 시트를 작성하며, 해당 세라믹 그린 시트를 적층하여 적층 세라믹 콘덴서를 작성한다.

또한 마쓰시다산교의 발명은 적층세라믹콘덴서의 제조방법에 있어서 신뢰성을 높이는 의미로 이루어지고 있는 재산화 열처리를, 최종 제품의 신뢰성을 확보하면서, 공업적으로 생산성이 높은 방법으로 하는 것으로서, Ni 또는 Ni를 주성분으로 하는 금속으로 이루어지는 내부전극과 세라믹과의 적층체를, 소성한 후에 3용적% 이상의 탄산가스를 함유하는 분위기 하, 600∼1100℃ 정도의 온도로 열처리함으로써, 탄산가스의 분해에 의해 공급되는 산소에의해 재산화 한다.


도요 보세키 가부시키가이샤의 특허는 세라믹시트를 이형 필름의 이형층면으로부터 박리할 때의 박리력이 작고, 또한 박리불량이 일어나지 않는, 적절한 힘으로 박리가 가능한 박리계면을 갖는 세라믹시트 제조용 필름 적층체를 제공하는 것에 있다. 또한, 세라믹시트의 박리시에 세라믹시트의 찢어짐이나 박리불량이 없어, 생산성이 양호한 세라믹시트를 제공하는 것에 있다. 본 발명은 폴리에스테르 필름의 적어도 한쪽 면에 경화형 실리콘을 주된 구성성분으로 하는 이형층을 설치한 이형 필름을 기재로 하고, 상기 기재의 이형층면에 세라믹시트 층을 적층하여 된 필름적층체로서, 상기 세라믹시트층 표면의 다이나믹 경도(A)와 상기 이형 필름의 이형층측 표면의 다이나믹
경도(B)와의 차의 절대값이 하기식을 만족하는 것을 특징으로 하는 세라믹시트 제조용 필름 적층체에 관한 것이다. 또한, 상기 필름적층체로부터 세라믹시트를 박리하는 것을 특징으로 하는 세라믹시트의 제조방법에 관한 것이다.

 

 

 콘덴서(condenser)

핵심기술 3 : 적층세라믹콘덴서(MLCC)용 전극재료 니켈파우더 개발

 

이론 업체와 한국의 창성 등 국내 주요 소재 업체들이 그동안 수입에 의존해 오던 적층세라믹콘덴서(MLCC)용 전극재료인 니켈 파우더 개발에 나서고 있다.

 

<니켈 파우더>

 

 

MLCC는 유전체인 티탄산바륨에 유전특성 제어를 위한 바인더와 산화이트륨·산화망간 등을 첨가한 유전층과 유전층 사이의 내부 전극, 내부전극을 양단에서 연결시켜주는 외부전극으로 구성돼 있다.


내부전극을 파라듀(Pd)이나 니켈(Ni) 중 어떤 것을 선택하느냐에 따라서도 수익성에 큰 차이가 난다. 지난 2∼3년 전까지는 파라듐이 MLCC의 전극으로 주로 사용됐으나. 최근 기술의 발전으로 니켈을 사용하여 파라듐의 성능을 낼 수 있게 됐다. 내부전극을 니켈로 사용하는 MLCC는 파라듐 내부전극보다 재료비 비중이 적고(파라듐 가격의 급등으로 니켈의 가격은 1/10 수준)용량이 클 뿐만 아니라 PC 주변기기, 캠코더, 노트 PC, 이동통신 단말기 등에 채택되어 시장성이 우수하다.


콘덴서의 기본적인 부분은 도체와 유전체에 의해서 극히 가깝게 떨어져있는 두 개의 전극으로 되어 있다. 전극으로는 모든 도체가 가능하지만 제조공정상 값이 싸고 납땜성 등 가공성이 우수하며, 산화가 잘 되지 않는 기본적인 특성을 갖추어야 한다. 필름콘덴서의 전극으로는 알루미늄과 아연이 사용되고 세라믹콘덴서에는 은, 구리, 니켈, 파라듐이 사용된다. 전해콘덴서에서는 알루미늄, 탄탈륨 등이 사용되고 있다.

 

 

 콘덴서(condenser)

핵심기술 4 : 초소형화 및 초고용량화를 이룰 수 있는 MLCC의 제조공정기술을 개발

 

한양대학교 백운규 교수(과기부 국가지정 미세적층 세라믹스 성형연구실)와 삼성전기 중앙연구소(김종희 연구위원)와의 공동연구를 통하여 MLCC 제조 공정에서 초미립 티탄산바륨(200nm BaTiO3)입자를 적용한 초박막 공정(시트 성형체 1.9㎛, 소결 후 1.2㎛)으로의 전환에 성공함으로써 초소형화 및 초고용량화를 이룰 수 있는 MLCC의 제조공정기술을 개발하였다. 나노세라믹 입자간의 응력제어를 바탕으로 슬러리의 고분산기술, 입자 재배열화 기술과 복합적층화 기술에 의해 두께 1.2㎛의 초박막 세라믹 유전층을 구현하여
초소형 0402(0.4mm x 0.2mm), 초고용량(100㎌ 이상) MLCC에 적용 가능한 성형공정기술 개발을 성공적으로 마쳤다.


기존 MLCC 칩의 최소 세라믹 유전층 두께는 3㎛ 정도였으나, 나노 티탄산바륨(200nm BaTiO3) 입자를 이용한 초박막 시트 제조 공정기술로 1.2㎛ 두께의 세라믹 유전층 제조가 가능하게 되었다.


나노 티탄산바륨(200nm BaTiO3) 세라믹 입자를 적용한 1.9㎛ 초박막 시트성형체 제조기술 개발함, 종래의 한계 기술인 슬러리 분산 공정의 확립을 통해 1.2㎛의 두께를 갖는 초박막 세라믹 유전층 구현이 가능하였다. 동일 체적당 최적의 용량 구현을 통한 초소형 0402 (0.4mm x 0.2mm), 초고용량(100㎌ 이상) MLCC에 적용 가능한 성형공정기술을 개발하였다.


이 기술은 현재 MLCC 칩의 최소 세라믹 유전층 두께가 3.0㎛인데 반하여 초박막 성형 공정기술에 의한 세라믹 유전층의 두께는 1.2㎛로 초소형화 및 초고용량화 MLCC(100㎌ 이상) 제품에 적용할 수 있다.

MLCC 칩의 고적층화 및 고용량화 칩부품 제조를 위해 슬러리의 고분산 및 안정성 기술을 통한 초박막 시트 성형공정 요소기술을 개발함으로써 기존제품(정전용량 10㎌)에 비해 150배 이상의 부가가치를 창출할 것으로 기대된다.


삼성전기에서는 고용량 MLCC(적층세라믹콘덴서)의 제조방법에 관한 것으로, 전극패턴이 형성된 유전체시트를 다수개 적층 압착한 후 그상, 하면을 연마하여 전극패턴으로 인해 발생되는 단차를 제거함과 동시에 유전체시트 와 전극패턴의 결합력을 향상시키도록 개선된 고용량 MLCC의 제방법에 관한 것이다. 본 발명은, 유전체시트에 내부전극을 인쇄하는 내부전극 인쇄단계; 상기 유전체시트를 여러층으로 적층하는 적층단계; 상기 적층된 유전체시트의 상, 하면에 각각 커버시트를 부착시키는 커버시트 부착단계; 상기 커버시트가 부착된 유전체시트를 압착시키는 압착단계; 및 상기 커버시트의 상, 하면을 평평하게 연마하는 연마단계를 포함하는 고용량 MLCC의 제조방법을 제공한다. 따라서 이와 같은 본 발명에 따르면, 커버시트의 두께를 두껍게 하여 유전체시트의 압착율을 상승시켜 결합력을 향상시킴으로써 디라미네이션 불량을 방지하고, 상기 커버시트를 연마하여 두께단차를 제거함으로써 실장시의 픽업불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

 

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콘덴서(condenser) 기술특허정보 분석

Posted by 도깨비강종헌
2014. 7. 30. 10:33 전자부품상식

콘덴서(condenser) 기술특허정보 분석


한국, 일본, 미국, 유럽 등 세라믹 콘덴서에 관한 특허 기술을 분석함으로서 기술의 흐름과 동향을 파악 하고자 한다.



 콘덴서(condenser) 분석의 범위 및 방법


세라믹 콘덴서에 관한 특허 정보는 주) 윕스에서 제공하는 특허정보 데이터베이스(www.wips.co.kr)와 한국특허정보원에서 제공하는 특허정보 데이터베이스(www.kipris.or.kr)정보를 활용하였다.

특허정보조사 분석의 범위는 1985부터 2004 사이에 한국, 일본, 미국, 유럽 등의 공개 및 드록 특허를 대상으로 하였으며, 검색식은 아래 표 와 같이 세라믹 콘덴서(Ceramic capacitor)와 관련된 키워드를 선정하여 해당기술을 검색하였다.

2005년 이후 특허는 통상적으로 출원 후 18개월 후 일반에게 공개되기 때문에 미공개된 2005년이후 출원특허는 분석대상에 반영되지 못하였음을 밝혀둔다.


<특허 검색식>

 

 

 

 검색식

 한글

 콘덴서*세라믹 and (세라믹*MLCC) and (콘덴서*티탄산바륨) and (적층세라믹* 캐페세터)and(세라믹*유전체* 조성물* 캐피시터) and(capacitor*세라믹 )

 영문

 ceramic* capacitor and(BaTiO3 * capacitor) *MLCC and (multiLayer*Chip*Capacitor)and (layer*ceramic*capacitor)
and(Nickel*powder*Ceramic*capacitor)and(layer*built*Ceramic *capacitor)and(ceramic*composition*ceramic*capacitor)

 

 

 콘덴서(condenser) 국내 특허동향

 

 

특허청 자료에 의하면, 세라믹 콘덴서와 관련된 특허는 184건이나 그 중 대다수가 적층세라믹 콘덴서(MLCC)관련 특허이다. 적층세라믹 콘덴서(MLCC) 특허출원은, 2000년부터 2004년까지 5년간 총 78건이 출원되었으며,이 중 내국인 출원이 62건(79.5%), 외국인 출원은 16건(20.5%)이다. 내국인 출원이 외국인 출원보다 많은 것은 국내관련 기술의 수준도 높고, 유전체 소재의 국산화 요구에 따른 연구, 개발이 활발함을 말해 주는 것이다.

 

<적층세라믹 콘덴서의 내․외국인 특허출원 동향>

 

 

 구 분

 2000

 2001

 2002

 2003

 2004

 계

 내국인

 8

11 

14 

20 

 62
(79.5%)

 외국인

 16
(20.5%)

 계

 10
(12.8%)

 14
(17.9%)

 21
(26.9%)

 11
(14.1%)

 22
(28.2%)

 78
(100.0%)

자료: 특허청
 

기술 분야별 출원동향을 살펴보면, 특허출원 총 78건 중 내부전극 소재 관련 32건, 41.0%를 차지하고 있으며, 유전체 조성물 관련은 28건으로 39.5%, 유전체 원재료인 분체 관련 12건 15.4%, 그 밖에 외부전극 소재 관련 5건 등이다.

 

<적층세라믹 콘덴서의 주요 기술내용별 특허>

 

 

 구 분

 2000

2001 

2002 

2003 

2004 

 계

 유전체 조성물

 2

11 

 28
(35.9%)

 유전체 분체

 12
(15.4%)

 내부전극 소재

13 

 32
(41.0%)

 외부전극 소재

 5
(6.4%)

 기타(바인더 등)

 6
(7.7%)

 계

10 

14 

21 

11 

22 

 78
(100.0%)

자료: 특허청

 

내용으로 볼 때 유전체 조성물과 내부전극 소재에 대한 연구개발이 집중되어 있다. 유전체 조성물의 경우 2002년에, 내부전극 소재의 경우는 2004년에 동년(同年)에서의 출원 비중은 11건, 52.3%와 13건, 59,%를 나타내고 있는 바, 이는 가격 경쟁력을 갖춘 고용량화, 박층화 MLCC의 용도 특성에 맞는 내부전극 소재 개발에 많은 관심이 있음을 반영하고 있다.

 

 

 콘덴서(condenser) 해외 특허동향

 

세라믹 콘덴서의 특허출원 수를 보면 미국이 521건, 일본이 371건, 한국이 184건, 그리고 유럽이 121건을 기록하였다.

 

<국가별 세라믹 콘덴서 관련 출원 동향>

 

 

 국가

 미국

 일본

 한국

 유럽

 출원 건수

 521

371 

184 

121 

 

가. 미국


1981년부터 2003년까지의 미국등록특허와 2001년부터 2003년까지의 미국 공개특허를 대상으로 기술분야는 MLCC의 원료가 되는 세라믹 파우더 제조기술 분야와 MLCC의 제조공정과 관련된 장비기술 분야, 그리고 고분산 및 박막 성형기술 분야에 대해 조사를 수행한 결과를 바탕으로 하고 있다.

 

주요 출원인을 살펴보면 Murata, TDK, Taiyo Yodan, Matsushita 등의 일본업체들이고, 그밖에 Rogers, AVX, Ferro 등의 미국업체들이 출원을 하고있다. 세라믹 파우더 제조기술 분야에서는 미국의 경우 Ferro사가 파우더 제조업체인 TAM ceramic을 인수하여 파우더를 생산하고 있으며, Ferro사의 판매전략은 파우더뿐만 아니라, formulation이 완료된 조합파우더를 자신들의 내부전극을 사용하여 제품화하는 공정 프로세스 조건까지 포함하여 판매하려는 경향이 강해지고 있다.

 

나. 일본


1982년부터 현재까지 일본공개특허를 대상으로 기술분야는 MLCC의 원료가 되는 세라믹 파우더 제조기술 분야와 MLCC의 제조공정과 관련된 장비와 고분산 및 박막 성형기술분야에 대해 조사를 수행한 결과를 바탕으로 하고 있다.

 

주요 출원인을 살펴보면 MATSUSHITA, MURATA, KYOCERA, TDK 등이 주요업체들이고 이들 업체들이 종합 부품 전문회사로서 큰 규모를 갖고 업계를 선도하고 있다. 세라믹 파우더 제조기술 분야에서는 일본의 경우 교릭스, 사카이, 추지티탄, 일본화학 등이 파우더 제조의 원천기술을 가지고 있으며, 일본의 MLCC 업체 자체적으로 파우더를 제조하고 있다. 고분산 및 박막성형 기술 분야에서는 분산장비나 성형장비 모두 장비업체와 MLCC업체가 공동 연구를 통해, 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 개발하여 사용 중이며, 꾸준한 개선을 통해 장비의 정밀도를 향상 시키고 있다.

 

 

 

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콘덴서(condenser) 기술의 연구개발 동향

Posted by 도깨비강종헌
2014. 7. 29. 10:30 전자부품상식

콘덴서(condenser) 기술의 연구개발 동향

 

최근 전자기기의 소형경량화 및 박형화 요구에 따라서 세라믹 콘덴서의 연구도 소형화, 고용량화, 다기능화로 집약된다. 적층형 세라믹 콘덴서(MLCC)의 경우 제품별로1005→0603→0402(0.4mm x 0.2mm) 크기로 소형화가 진행되고 있다.


또한 MLCC 용량 영역도 고용량 영역대(10~100㎌)에서 사용되는 Al, Ta 등의 전해 콘덴서까지 확대가 가능하며, 이러한 고용량화를 구현하기 위해성형 시트의 박막화 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.


MLCC의 전극소재를 보면, 종전에는 팔라듐, 은과 같은 고가의 전극소재를 사용하였으나, 최근 니켈, 구리 등을 사용하여 고성능, 저원가를 실현하고 있으며 또한 현재의 MLCC 핵심 내부전극 소재로는 니켈, 외부전극 소재로는 구리, 유전체 소재로는 티탄산바륨이 주로 사용된다.


적층형 세라믹 콘덴서(MLCC)의 수익성 결정 요소, 파우더와 내부 전극 MLCC의 파우더는 여러 가지의 첨가물, 즉 산화제를 MLCC의 주원료인 티탄산바륨(BaTiO3)에 첨가하여 원하는 특성, 균일한 조성의 MLCC 원재료를 만드는 것이다. 이러한 첨가제는 MLCC의 종류를 결정할 뿐 아니라 최종제품의 전기적 특성에 많은 영향을 준다.


파우더 공정에서는 균일한 혼합조성과 그레인 사이즈 제어, 불순물 제어등이 최종제품의 성능을 좌우하는 핵심기술이다. 내부전극을 파라듐(Pd)이나 니켈(Ni) 중 어떤 것을 선택하느냐에 따라서도 수익성에 큰 차이가 난다. 지난 2∼3년 전까지는 파라듐이 MLCC의 전극으로 주로 사용됐으나. 최근 기술의 발전으로 니켈을 사용하여 파라듐의 성능을 낼 수 있게 됐다. 내부전극을 니켈로 사용하는 MLCC는 파라듐 내부전극보다 재료비 비중이 적고(파라듐 가격의 급등으로 니켈의 가격은 1/10 수준) 용량이 클 뿐만 아니라 PC주변기기, 캠코더, 노트 PC, 이동통신 단말기 등에 채택되어 시장성이 우수하다.


그러나 내부전극을 기존의 파라듐에서 니켈로 전환되는 데에는 막대한 투자비용과 기술이 필요하다. MLCC는 좁쌀만한 크기의 제품으로 불과 1∼2mm 정도의 높이에 얇은 세라믹층을 300∼400층을 쌓을 정도로 기술 집약이 필요한 제품으로 수익성이 20∼30%나 되는 고수익 부품이다. 1005형은 공급과잉인 반면, 1608/2012형은 공급부족 지속으로 지난 몇 해 전까지
MLCC 제품의 흐름은 3016형에서 2012형이 시장의 주류를 이뤘었으나, 최근 보편화되고 있는 휴대전화, 디지털 캠코더, 노트북 PC, PDA 등의 경박단소화 추세에 따라 이에 필수적으로 탑재되는 칩 부품들의 소형화가 급속도로 진전됨에 따라 1005/1608형으로 세대교체가 빠르게 이뤄지고 있다.


최근 국내에서도 삼성전기와 한양대의 공동으로 티탄산바륨(200nm BaTiO3)세라믹 입자를 적용한 1.9㎛ 초박막 시트 성형체 제조기술을 개발하였다.


이 기술의 연구는 동일 체적당 최적의 용량 구현을 통한 초소형 0402(0.4mm x 0.2mm), 초고용량(100㎌ 이상) MLCC에 적용 가능한 성형공정기술 개발종래의 한계 기술인 슬러리 분산 공정의 확립을 통해 12㎛의 두께를 갖는 초박막 세라믹 유전층의 구현이 가능한 기술이다. 제조 공정에서 초미립 티탄산바륨(200nm BaTiO3)입자를 적용한 초박막 공정(시트 성형체 1.9㎛, 소결 후 1.2㎛)으로의 전환에 성공함으로써 초소형화 및 초고용량화를 이룰 수 있는 MLCC의 제조공정 기술을 개발하였다.

 

 

 

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콘덴서(condenser) 기술의 특성

Posted by 도깨비강종헌
2014. 7. 28. 13:37 전자부품상식

콘덴서(condenser) 기술의 특성

 

콘덴서 기술의 주요한 특성으로는 주파수 특성, 절연저항, 유전 손실, 사용 온도 범위, 정전 용량, 정격 전압 등의 특성이 있다.

 

 

 콘덴서(condenser) 기술의 특성 - 주파수 특성

 

콘덴서의 임피던스는 주파수가 높아짐에 따라 직선적으로 하강하는 것이 이상적이지만 실제로는 콘덴서의 구조와 재질에 따라 다르게 되며, 공진시의 저항값이 작을수록 주파수 특성이 좋다고 할 수 있다. 세라믹 콘덴서와 필름 콘덴서가 고주파 회로에 적절하다는 것을 알 수 있다.

 

 

 콘덴서(condenser) 기술의 특성 - 절연저항

 

 

콘덴서의 절연저항은 온도에 영향을 받지 않는 것이 이상적이지만 실제로는 온도상승에 따라 감소한다. 상온시의 저항값은 콘덴서에 따라서 다르지만 일반적으로 25℃를 경계로 감소하는 경향이 있으며 감소율은 비슷하나 마일러 필름콘덴서가 약간 크고, 마이카나 온도보상용 세라믹은 작다.

 

 

 콘덴서(condenser) 기술의 특성 - 유전손실(tanδ)

 

 

유전손실(tanδ)은 콘덴서의 손실이므로 모든 온도 범위에 걸쳐서 0%가 이상입니다. 그림을 보면 마이카나 온도 보상용 세라믹은 tanδ의 값이 작기 때문에 손실이 적고 특성이 좋음을 알 수 있다.

 

 

 콘덴서(condenser) 기술의 특성 - 정전용량 범위

 

 

 

 정전용량 범위

 특성 및 용도

 100μF이상

 이 범위는 콘덴서밖에 없으며 전원 회로의 평활용, 오디오 회로의 결합 콘덴서 등에 사용됨

 10μF∼100μF

 전해콘덴서와 탄탈 콘덴서가 사용되나 탄탈 콘덴서는 고가이므로 특성과 용도에 맞게 이용된다.

 1μF∼10μF

 전해콘덴서와 탄탈 콘덴서 외에 고유전율계 세라믹 콘덴서 등이 타이머 회로, 필터회로 등의 용도에 사용됨

 0.1μF∼1μF

 대부분의 콘덴서를 사용 할 수 있고 특히 필름이나 고유전율계의 세라믹이 좋으며 IC 등의 바이패수 콘덴서로 많이 이용됨

 0.01μF∼0.1μF

 세라믹이나 필름 콘덴서가 고주파 회로에 많이 이용됨

 1000pF∼0.01μF

 세라믹이나 필름 콘덴서로 주로 필터 등 신호처리 회로에 이용 됨

 100pF∼1000pF

 고주파 필터회로의 온도보상용 세라믹 등이 사용됨

 10pF∼100pF

 고주파 발진기의 바이패스, 앰프의 위상보상용으로 이용

 1 pF∼10pF

 고주파 앰프의 위상 보상용 등에 세라믹이 이용함

 

 

 콘덴서(condenser) 기술의 특성 - 사용온도 범위

 

 

온도 특성은 넓은 범위에 걸쳐서 용량 변화가 없는 것이 이상적이지만 실제로는 온도에 의해 용량이 증감한다. 탄탈, 마이카, 필름, 온도 보상용 세라믹 순으로 온도특성이 양호하다. 또한 고유전율계 세라믹 콘덴서는 특이한 곡선을 보이기 때문에 사용 시 주의가 필요하다.

 

 

 콘덴서(condenser) 기술의 특성 - 정격전압

 

콘덴서의 전극간에 가할 수 있는 전압의 허용범위로 WV(Working Voltage) 또는 V(볼트)로 나타낸다. 이 값은 콘덴서에 따라서 다르지만 통상 서지 전압을 고려해 정격전압의 1/2이하로 사용하는 것이 바람직하다.

 

 

전자부품의 박리 및 균열의 영향 요소, 대책

Posted by 도깨비강종헌
2014. 7. 27. 12:08 전자부품상식

전자부품의 박리 및 균열의 영향 요소

 

1) 습기의 량

2) 공정에서 받은 최대 온도

3) 리플로우 공정에서의 온도 증가율

4) 소재의 물성 및 형상


대  책

 

1) 방습 포장에 넣어 밀봉하거나 건조처리(Bake)할 것.

2) 공인규격(IPC,JEDEC)에서 허용하는 습도 조건을 초과하기 전에 공정을 마칠 것

   -. 필요시 다시 건조처리

   -. 질소가스 분위기에 저장; 습기에 노출을 최소화.

   -. 새 건조제를 넣고 재 포장; 습기 침투를 억제.

3) 리플로우 온도 프로파일의 관리; 온도 변화를 최소화

4) Die passivation / encapsulant interface에서의 접착력을 최대화

 

 

 

 

콘덴서(condenser)의 용량 확인하는 방법

Posted by 도깨비강종헌
2014. 7. 26. 12:07 전자부품상식

콘덴서(condenser)의 용량 확인하는 방법

 

콘덴서를 사용 할 때는 그 용량을 알고 사용해야 한다. 용량의 표시 방법은 몸체에 표시된 부호를 보고 직접 읽을 수 있도록 표시하는 방법, 문자와 숫자를 조합하여 표시하는 방법 등이 있다.

직접읽기는 아래 와 같이 전해콘덴서나 탄탈콘덴서는 직접 몸체에 표시되어 있으므로 직접 읽으면 된다.

 

 

<콘덴서(condenser) 용량의 직접읽기>

 

 

 콘덴서(condenser) 종류

 콘덴서 용량의 직접읽기

 

전해 콘덴서

 정전용량 : 10 [㎌]

 정격전압 : 16 [V]

 극성표시 : (-)부호가 있는 쪽이 (-) 단자

 리드선이 짧은 쪽이 (-) 단자

 

탄탈콘덴서

 정전용량 : 10 [㎌]


 정격전압 : 16 [V]


 극성표시 : (+)부호가 있는 쪽이 (+) 단자

 

세라믹 콘덴서

 마일러 콘덴서나 세라믹 콘덴서 등은 극성이 없으며, 정전 용량은 문자와 숫자를 조합하여 표시한다.

 

 

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콘덴서(condenser)의 주요 용어에 대하여

Posted by 도깨비강종헌
2014. 7. 26. 11:41 전자부품상식

콘덴서(condenser)http://www.partsner.com/kor/의 주요 용어

 

 

 정전용량(Electrostatic capacity)

 

 

2매의 평행한 금속판에 전압을 인가하면 금속판 사이의 공간에 전기가 저장되는 현상을 이용한 것이 콘덴서이다.「정전 용량」이란 그곳에 저장할 수 있는 전기 에너지의 양을 표현하는 수치입니다. 정전용량은 금속판의 면적에 비례하며 두 금속판의 거리에 반비례한다.
콘덴서의 몸체의 3개의 숫자 중에서 앞의 두 자리는 값(정수), 세번째 숫자는 10의 배수를 나타내며, 용량의 단위는 [pF]이다.

 

 

 유전율(Dielectric Constant)

 

일반적으로 콘덴서의 전극 사이에는 전해액이나 세라믹, 플라스틱 필름 등의 매체로 채워져 있으며 이에 따라 전해 콘덴서나 세라믹 콘덴서 등으로 분류된다. 이것들은 동일 전극의 면적과 전극간 거리와 함께 정전 용량을 결정하는 요소가 되며 이에 따라 정해지는 정수 K를 유전율(Dielectric Constant)이라고 부른다.

 

 

 유전손실 탄젠트 (tan δ) (Dielectric loss tangent)

 

콘덴서의 정전 용량은 전술한 식으로 구할 수 있으나 실제로는 유전분극과 리드선의 유도계수에 의해 손실이 발생한다. 이러한 손실의 비율을 나타낸 것을 「유전손실 탄젠트」라하여 비율(%)로 나타며 손실율을 Q로 표현한다.

 

 

 절연저항 (IR) (Insulation resistance)

 

콘덴서의 전극은 서로 분리되어 있기 때문에 이론적으로는 전극 간 저항값이 무한대이나 실제로는 약간의 누설전류가 있기 때문에 전극 간에는 유한의 저항이 존재한다. 이 저항값을 「절연 저항」이라 하며 통상 MΩ단위로 나타낸다.

 

 

 등가직렬저항 (ESR) (Equivalent serial resistance)

 

콘덴서의 전극에는 미세한 저항이 있으며, 콘덴서를 고주파로 사용할 때 이 저항값이 성능에 영향을 미친다. 이 저항값을 「등가직렬저항」이라 하며 통상 mΩ단위로 나타낸다.

 

 

 유전체와 유전 분극현상

 

절연체 중에서 분극현상이 일어나는 물체를 유전체라고 하는데, 전기가 통하는 것을 막는다. 도체와 달리 부도체는 자유 전자가 존재하지 않기 때문에 직접적으로 전하가 이동해 다니지 않는다. 그러나 전하를 근처로 가져가면 전하의 배열이 규칙적이 되어 전기적 방향성을 띠게 되는데, 이를 유전 분극현상이라고 한다.
전기장이 없는 상태에서는 유전체 내부의 전기 쌍극자가 무질서하게 분포되어 절연체와 같은 성질을 가지고 있으나, 전극에 전압을 가하여 전기장이 발생하게 되면 쌍극자가 전기장의 방향으로 정렬이 된다. 이런 현상을 분극현상이라고 하며, 이 현상이 강할수록(쌍극자의 수가 많을수록) 유전율이 높아진다. 분극 현상이 발생하게 되면 한쪽 전극에는 (+) 전하가, 반대쪽 전극에는 (-) 전하가 밀집하게 되어 전기를 저장할 수 있는 것이다.

 

 

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