KR20240073383A - 절연막 조성물 및 그를 이용한 절연금속기판의 제조 방법 - Google Patents

절연막 조성물 및 그를 이용한 절연금속기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

전기 통전에 의해 열을 발생시키는 면상 발열체에 적용되는 절연막 조성물 및 그를 이용하여 금속기판에 절연막을 형성하는 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 무기 필러와 유-무기 하이브리드 바인더를 기 설정된 비율로 혼합하여 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 형성하는 단계와 상기 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 금속 기판의 일면에 프린팅하여 절연막을 형성하는 단계 및 절연막이 형성된 금속 기판을 열처리를 실시하여 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연금속기판 제조 방법을 제공한다.

Description

절연막 조성물 및 그를 이용한 절연금속기판의 제조 방법{Insulator Composition and Method for Fabricating Insulation Layer on Metal Substrate using Thereof}
본 발명은 전기 통전에 의해 열을 발생시키는 면상 발열 장치에 적용되는 절연막 조성물 및 그를 이용하여 금속기판에 절연막을 형성하는 제조 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
전기 통전에 의해 열을 발생시키는 면상 발열체는 각종 난방 장치나 차량 또는 산업용의 가열장치 및 가정용이나 상업용의 조리기기까지 그 적용 분야가 다양하다.
특히, 최근 전기 자동차의 수요 급증에 따라, 전력을 이용한 발열에 의존하여 난방이 이루어지는 전기 자동차에 적용하기 위한 경량 고효율 면상 발열 장치에 대한 관심이 증가하고 있다.
기존의 전기 자동차용 면상 발열 장치는 스테인리스 스틸(SUS) 기판과 글래스 소재의 절연층을 사용함에 따라 장치의 중량이 증가하고, 발열부 플레이트의 휨 발생 및 박리가 발생한다는 문제가 있다.
이에 발열 장치의 경량화를 위해 기판으로 알루미늄 소재의 사용에 대한 시도가 있으나, 고온 소결이 요구되는 글래스 소재의 절연층을 알루미늄 기판에 형성하기 위해서는 반복적인 고온 소결 공정이 적용되어야만 한다.
통상적으로, 글래스 소재는 높은 내전압과 내열성을 충족하는 소재로 널리 사용되는 절연소재 중 하나이지만, 소성 온도가 높아 다른 소재와 함께 사용하기 어려워 적용할 수 있는 기재의 종류에 있어 제약이 많다는 단점이 있다.
알루미늄 기판에 글래스 절연층을 형성할 경우, 글래스 소재 자체의 중량으로 인해 실질적인 경량화가 달성되기 어렵다.
또한, 반복적 고온 소결 공정으로 인해 제조공정이 복잡해지고 제조원가가 상승하며, 알루미늄과 글래스 간의 큰 열팽창계수의 차이 및 약한 결합력으로 인해 박리 및 균열이 발생할 수 있다는 문제가 있어, 기존의 글래스 소재의 절연층을 대체할 수 있는 새로운 절연소재가 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예는, 알루미늄 기판에 적용되는 절연막으로서, 낮은 온도에서 소결하여 제조가 가능하면서도 박리가 최소화되며, 고방열, 고내열 및 내전압성이 향상된 절연막 조성물을 제공하는데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 금속 기판 상에 프린팅되어 내전압성 및 열전도도를 기 설정된 기준치 이상 갖는 절연막 조성물에 있어서 무기 필러 70 내지 85중량% 및 유-무기 하이브리드 바인더 15 내지 30 중량%를 포함하는 절연막 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 무기 필러는 입도 분포가 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 구형 입자로 이루어진 분말 형태이며, 알루미나, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화알루미늄 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 무기 필러는 나노 크기의 평균 입경을 갖는 무기 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 무기 필러의 평균 입도(D50)는 4.5㎛ 내지 5.5㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 무기 필러는 알루미나(Al2O3)이며, 알루미나에 포함되는 나트륨(Na) 농도가 100ppm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유-무기 하이브리드 바인더는 하기 [화학식 1]을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
본 발명의 일 측면에 의하면, 무기 필러와 유-무기 하이브리드 바인더를 기 설정된 비율로 혼합하여 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 형성하는 단계와 상기 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 금속 기판의 일면에 프린팅하여 절연막을 형성하는 단계 및 절연막이 형성된 금속 기판을 열처리를 실시하여 소결하는 단계를 포함하는 절연금속기판 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 절연막 혼합물을 형성하는 단계의 기 설정된 혼합 비율은 무기 필러 70 내지 85중량% 및 유-무기 하이브리드 바인더 15 내지 30 중량%인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 무기 필러는 입도 분포가 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 구형 입자로 이루어진 분말 형태이며, 알루미나, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화알루미늄 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 무기 필러는 입도 분포가 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 구형 입자로 것과 나노 크기의 평균 입경을 갖는 구형 입자로 이루어진 것이 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유-무기 하이브리드 바인더는 하기 [화학식 1]을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 형성하는 단계는 형성된 혼합물에 대하여 기 설정된 시간동안 진공 상태에서 탈기가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 금속 기판은 절연막 혼합물이 프린팅되는 일표면에 대하여 연마 처리가 수행된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 금속 기판 일표면에 절연막이 도포되는 단계는 스크린 프린팅에 의해 도포되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 소결 단계는 320℃ 내지 380℃에서 30분간 수행되는 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 금속 기판을 열처리를 실시하여 소결하는 단계 이후에 상기 절연막의 표면에 표면 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 금속기판과 상기 금속기판의 일면에 프린팅 방식으로 코팅 형성된 절연막 및 상기 절연막의 표면에 스프레이 도포된 표면 코팅층을 포함하되, 상기 금속기판은 알루미늄 기판이며, 상기 절연막은 무기 필러와 유-무기 하이브리드 바인더를 함유하는 절연금속기판을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 표면 코팅층은 상기 유-무기 하이브리드 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 무기 필러와 폴리 실록산 계열의 유-무기 하이브리드 바인더를 포함하여 절연막 조성물을 형성함으로써 저온에서의 소결 처리가 가능하여 알루미늄 금속 기판에도 우수한 절연막을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 경량의 절연금속기판은 제조과정이 단순하여 제조원가를 낮출 수 있으며, 면상 발열 장치에 적용하기에 충분한 내전압성, 내열성 및 열전도성을 가질 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막 조성물이 적용된 금속 절연 기판을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연금속기판을 포함하는 면상 발열 장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 절연금속기판의 절연막에서 알루미늄에 포함된 불순물 함량에 따른 절연막의 표면 상태를 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막 조성물에 대한 열중량 분석기(TGA) 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 절연금속기판에서 알루미늄 기판의 표면 연마 정도에 따른 내전압 성능을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 절연금속기판에서 표면 코팅층 형성 전 및 형성 후의 기판 표면에 대한 접촉각 측정 결과를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 절연금속기판에서 표면 코팅층 형성 후 절연막의 두께에 따른 절연금속기판의 내전압 성능을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막 조성물과 비교예의 조성물로 프린팅된 절연막의 소결 전 표면에 대한 푸리에 변환 적외선 분광기(FTIR)의 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막 조성물과 비교예의 조성물로 프린팅 및 소결 처리된 절연막의 표면에 대한 푸리에 변환 적외선 분광기(FTIR)의 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예의 조성물에 따라 제조된 절연막과 비교예에 따라 제조된 절연막을 보여주는 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연금속기판을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
절연금속기판은 금속 기판의 일면에 후술할 절연막 조성물을 프린팅하여 제조된다. 절연금속기판은 전기 가열 장치의 면상 발열체에 결합되어 면상 발열 장치를 형성할 수 있으며, 그 외에도 고전력 LED 패키지, 전력반도체 소자, 고주파 통신, 태양광 발전용 기판 등의 높은 열에너지를 발생하는 전자부품에도 적용될 수 있다.
절연막 조성물은 금속 기판의 일면에 절연막을 형성하여, 금속 기판과 상부의 면상 발열체 사이에 균일한 절연 특성을 나타내고, 기판 전체에 걸쳐 열이 잘 전달될 수 있도록 해야 한다. 또한, 절연막의 소결 과정에서 고열전도성의 경량 소재인 금속 기판의 변형을 방지하기 위해, 절연막 조성물의 소결 온도는 금속 기판의 융점보다 낮아야 한다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막 조성물을 형성하는 원료가 기 설정된 비율만큼 혼합되어 후술할 제조과정을 거침으로써, 종래의 글래스 소재 절연막 보다 저온에서 소결될 수 있으면서, 금속 기판과의 접합력 및 우수한 내전압성과 열전도율을 확보한 금속절연기판으로 제조될 수 있다.
절연막을 형성하기 위한 조성물의 원료를 준비한다(S110).
절연막을 구성하는 소재는 전기절연성, 고내열성 및 내전압성이 우수하며, 고방열 소재로서 경량인 것이 바람직하다. 또한, 절연막 조성물은 후술할 기판 및/또는 면상 발열체층과의 접착력을 확보할 수 있어야 하며, 더 나아가 인쇄 및 후속 공정과도 적합해야 한다. 본 발명에서 절연막 조성물을 구성하는 원재료는 절연성 무기 필러와 바인더를 포함한다.
열전도율이 높고, 내마모성이 우수한 경량 소재의 절연성 무기 필러로는 알루미나, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소, 또는 불화알루미늄 중 어느 하나 이상이 주 성분으로 포함될 수 있으나, 그 중에서도 열전도율이 우수한 알루미나(Al2O3, 열전도율 28 W/mK 이상)를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
일 예로, 절연성 무기 필러로서 알루미나가 사용될 경우, 입도 분포가 1㎛ 내지 10㎛ 범위인 분말 형태의 알루미나가 적용될 수 있다. 특히, 중량 누적 입도 분포의 소입자직경 측에서의 누적 50%에 대응하는 입자직경 D50이 4.5㎛ 내지 5.5㎛, 바람직하게는 5.0㎛ 내지 5.5㎛ 범위인, 구형의 알루미나 입자가 바람직하다.
전기 절연성 외에 절연막에 높은 열전도성이 요구되는 경우, 절연막에 충진되는 필러는 절연막 내에 조밀하게 충진되어야 한다. 그러나 입자의 직경이 1㎛ 보다 작은 나노 크기의 알루미나가 적용되면, 절연막이 조밀하게 충진됨에도 불구하고 절연막 내부의 알루미나 입자 간 계면에서의 열 전달이 억제되어 열전도도가 오히려 저하될 수 있다.
반면, 마이크로 크기의 입도를 갖는 알루미나는 입자의 내부에서 열이 전달되는 경로를 확보할 수 있어 우수한 열전도도를 유지할 수 있지만, 너무 큰 입도의 알루미나를 사용하면 오히려 금속기판으로의 코팅 품질이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 입자 크기를 갖는 알루미나가 기판에서의 코팅 품질을 유지하면서도 열전도도를 달성하는데 유리하다.
또한, 본 발명에서는 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 입자 크기를 갖는 알루미나 분말에 필요에 따라 나노 크기의 평균 입경을 갖는 알루미나 분말이 혼합되어 사용될 수 있다.
나노 크기의 알루미나 분말은 300nm 정도의 평균 입경을 갖는 알루미나 분말인 것이 바람직하다. 나노 크기의 알루미나 분말이 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 입도 분포를 갖는 알루미나 분말과 혼합되어 사용될 경우, 절연막 내부에서의 필러의 충진도를 높일 수 있으며, 그로 인해 절연막의 열전도율이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 절연성 무기 필러로서 사용되는 알루미나 분말은 순도가 99.5% 이상인 것이 바람직하고, 99.9% 이상인 것이 보다 더 바람직하다.
알루미나는 제조과정에서 나트륨(Na)이 불순물로서 많이 함유되며, 그 외에 규소(Si), 철(Fe), 염소(Cl) 등이 미량으로 함유되어 있다. 무기 필러에 불순물이 다량으로 함유될 경우, 고온 하에서 이온성 불순물의 이동이 발생되어 절연막의 절연성이 저하되며, 절연막과 기판 간의 접착력도 저하된다.
따라서 알루미나에 포함된 불순물로서, 나트륨(Na) 농도 100ppm 이하, 염소(Cl) 농도 10ppm 이하일 때, 더욱 바람직하게는 나트륨(Na) 농도 10ppm 이하, 염소(Cl) 농도 2ppm 이하일 때, 절연막의 접착력도 우수하고 전기 절연성 저하도 억제할 수 있다. 알루미나에 포함된 불순물 함량에 따른 절연막의 상태는 도 3에 도시되어 있다.
항목 #1 #2 #3 #4
성분 Al2O3(%) 99.9 99.8 99.8 99.5
Na(ppm) 10 50 100 1800
Cl(ppm) 2 3 10 25
입도
분포		 D10(㎛) 1.64 1.56 1.68 1.72
D50(㎛) 5.15 5.27 5.23 5.47
D90(㎛) 10.9 11.2 11.5 12.5
비표면적(㎡/g) 0.5 0.5 0.5 0.5
도 3(a) 내지 3(d)를 참조하면, 알루미나에 함유된 불순물, 특히 나트륨(Na)과 염소(Cl)의 함량이 높을수록 프린팅된 절연막의 색이 변색되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 도 3(d)에서 나트륨(Na) 함량 1800ppm인 경우의 알루미나가 적용된 절연막은 들뜸 현상도 일부 발생하는 것이 확인되었다. 이는 알루미나 분말에 포함된 불순물들이 바인더의 축합 반응을 방해하기 때문인 것으로 판단된다.
따라서 절연막 조성물에 포함되는 무기 필러는 나트륨(Na)의 함량이 100ppm 이하인 것, 특히 나트륨 함량이 10ppm 이하이고 염소 함량이 2ppm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
다시 도 1을 참조하여, 절연막 조성물에 포함되는 바인더에 대해 설명한다.
본 발명에서는 바인더로 유-무기 하이브리드 바인더가 사용되며, 폴리실록산 계열의 유-무기 하이브리드 바인더가 보다 더욱 바람직하다.
유-무기 하이브리드 바인더는 혼합된 절연막 조성물에서 무기 필러의 입자들을 혼합 및 분산시키는 기능을 함과 동시에, 후술할 혼합물의 스크린 프린팅 단계에서 혼합물의 페이스트의 유동성 및 코팅의 안정성에 영향을 미친다.
일 예로, 폴리실록산 계열의 유-무기 하이브리드 바인더는 아래 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
유-무기 하이브리드 바인더는 졸-겔 반응에 의해 코팅막을 형성하게 되므로, 저온 반응과 저온 가공이 가능하다는 장점이 있다. 졸-겔 반응은 용액 중의 가수분해 및 축합반응을 이용하여 안정한 졸을 형성시키고, 이 졸의 겔화를 통해 비교적 저온에서 세라믹의 제조가 가능하다.
구체적으로, 졸 상태의 유-무기 하이브리드 바인더가 축합 반응에 의해 겔 상태의 Si-O-Si로 변화되면서 접합이 이루어짐에 따라, 비교적 저온에서 가공이 가능하다. 따라서 제조 공정이 용이해지면서도. 절연막이 코팅된 알루미늄 기판의 기계적 물성도 안정적으로 확보될 수 있다. 저온에서의 가공이 가능함을 뒷받침하는 자료는 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막 조성물에 대한 열중량 분석기(Thermogravimetric Analyzer, TGA)를 이용해 온도 변화에 따른 재료의 질량손실 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
열중량 분석에 사용된 절연막 조성물은 알루미나 83 중량%와 유-무기 하이브리드 바인더 17 중량%로 이루어졌으며, 질소(N2) 환경 하에서 10℃/min의 승온 속도로 400℃까지의 중량변화가 측정되었다.
위의 절연막 조성물은 200℃ 이하에서 3.2%, 300℃에서 400℃의 범위에서 6.3%의 무게 손실을 보였다. 200℃ 이하에서의 무게 손실은 절연막에 잔류하고 있던 용매, 수분 등의 미반응 물질들에 기인한 것으로 판단된다. 또한, 400℃ 정도까지의 열중량 분석 결과, 총 약 10% 정도의 중량 손실이 발생됨을 확인할 수 있었다.
도 4에 나타난 열중량 분석 결과로부터, 본 발명의 절연막 조성물의 열분해 온도는 300 내지 400℃의 범위임을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 절연막 조성물로 알루미나 무기 필러와 유-무기 하이브리드 바인더를 포함함으로써, 후술할 소결 공정이 종래의 글래스 절연 소재(600℃ 이상에서 수 회 소결)의 사용시 보다 낮은 온도 범위에서 그리고 더 짧은 시간 내에 수행될 수 있다.
또한, 낮은 소결 온도 및 단축된 제조시간으로 인해, 절연막 형성 과정에서 알루미늄 금속 기판의 휨 변형이 발생되지 않으며, 제조 원가의 절감도 기대할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전술한 바와 같이 준비된 절연성 무기 필러와 유-무기 하이브리드 바인더가 기 설정된 비율로 혼합된다(S120).
분말 형태의 알루미나와 액상의 유-무기 하이브리드 바인더의 혼합물은 페이스트 상태로 형성된다.
무기 필러인 알루미나와 유-무기 하이브리드 바인더가 혼합되는 기 설정된 비율은 절연성 조성물 전체에 대하여 알루미나 70 내지 85 중량% 및 유-무기 하이브리드 바인더 15 내지 30 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 알루미나 79 내지 83 중량%와 유-무기 하이브리드 바인더 17 내지 21 중량%를 포함할 수 있다.
만일 유-무기 하이브리드 바인더의 함량이 15 중량% 미만이면, 금속 기판에의 코팅 시 기계적 안정성이 떨어져 절연막이 유지되기 어려워진다. 반면, 바인더의 함량이 30 중량%를 초과하면 페이스트의 유동성이 높아져 절연막의 기계적 물성이 떨어진다.
한편, 나노 크기의 평균 입경을 갖는 알루미나 분말이 더 포함되는 경우, 나노 크기의 알루미나 분말은 절연성 조성물 전체에 대하여 3 내지 6 중량%까지 포함될 수 있고, 이 때 절연성 조성물은 마이크로 크기의 알루미나 분말은 73 내지 80 중량% 및 유-무기 하이브리드 바인더는 17 내지 21 중량%를 포함할 수 있다.
나노 크기의 알루미나 분말의 함량이 6 중량%를 초과하게 되면, 절연막 조성물의 기판에의 코팅 시 절연막 표면이 균일하게 형성되지 않는 등, 코팅 품질이 저하된다.
혼합된 페이스트 상태의 절연막 조성물을 진공 상태에서 기 설정된 시간동안 탈기하여 코팅을 위한 조성물을 형성한다(S130).
이는 혼합 과정 중에 페이스트 상태의 조성물에 유입되는 공기 기포를 제거하기 위함이다. 페이스트에 공기 기포가 남아있게 되면 절연막에 공극이 발생하여 기계적 물성에 영향을 미칠 수 있다.
진공 상태에서 탈기하는 기 설정된 시간은 60초 정도이다. 60초를 초과하여 탈기를 실시하게 되면, 유-무기 하이브리드 바인더에 함유된 용매가 증발하게 되어 페이스트의 유동성이 부족하게 된다. 페이스트의 유동성이 부족하게 되면 후술할 스크린 프린팅에 의한 코팅이 제대로 이루어지기 어렵다.
탈기된 페이스트 상태의 조성물을 금속 기판 상에 코팅한다(S140).
금속 기판은 평평한 플레이트 형상을 가질 수 있으며, 기저면을 제공한다. 기저면이란 기판 위에 여러 층들이 형성될 수 있는 바탕이 되는 면을 가리킨다.
기판은 알루미늄(Al)과 같이 비교적 가볍고 열전도성이 좋은 소재가 바람직하며, 알루미늄(Al) 외에도 스테인리스 스틸(SUS), 세라믹(Ceramic), 철(Fe), 금(Au), 구리(Cu) 또는 이들의 합금 등의 소재로도 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
절연막 조성물을 기판의 일면에 코팅하는 방법으로는 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 프린팅 및 전기 영동 증착 등이 적용될 수 있는데, 코팅 방식은 기판의 종류, 크기, 모양 등에 따라 선택될 수 있다.
일 예로, 절연막 조성물의 코팅은 스크린 프린팅 방식을 이용하여 기판의 일면에 페이스트 상태의 조성물을 도포함으로써 이루어질 수 있다.
스크린 프린팅은 고점도의 코팅액으로 두꺼운 코팅막을 형성하기에 유리하다. 또한, 설비가 간단하고 넓은 면적을 한 번에 프린팅할 수 있어 경제적이며, 균일한 표면의 코팅막 및 소량의 코팅이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에서 알루미늄 기판 상에 스크린 프린팅에 의해 형성되는 절연막은, 일 예로 50mm×50mm 또는 130mm×180mm의 크기로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
한편, 프린팅된 절연막은 100㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다. 절연막의 두께가 100㎛보다 작으면 절연 효과가 낮고 파손의 우려가 있으며, 두께가 300㎛를 초과하면 비용의 증가 및 발열 효율이 낮아질 수 있으므로, 위의 범위 내에서 적절히 사용될 수 있다.
금속 기판에 절연성 조성물을 코팅하는 과정에서는, 페이스트 상태의 조성물을 코팅하기 전에 필요에 따라 기판의 표면을 연마하는 과정이 더 포함될 수 있다.
기판의 표면 연마는 페이스트가 도포되는 표면과 바인더의 접합성을 향상시키기 위한 것으로, 기판의 표면 연마 정도에 따른 절연금속기판의 성능 차이가 도 5에 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 절연금속기판에서 알루미늄 기판의 표면 연마 정도에 따른 절연금속기판의 내전압 성능을 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 알루미늄 기판에 절연막 조성물을 프린팅 하기 전, 전처리로서 기판의 표면을 연마하는 것이 절연막의 내전압 성능을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
특히, 절연막의 프린팅 전에 기판 표면의 연마가 선행되어 기판의 표면 거칠기가 낮아짐에 따라, 절연막의 내전압 성능을 향상시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 이처럼 절연막이 프린팅된 기판은 기 설정된 시간동안 건조된다(S150).
건조된 기판은 기 설정된 환경에서 열처리를 통해 절연막이 최종적으로 형성된다(S160).
프린팅된 절연막은 열처리를 통해 소결시킴으로써 기판에의 접착이 완료되는데, 절연막 조성물의 소결 온도가 600℃ 이상이면 알루미늄 기판에 변형이 발생될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 절연막 조성물의 소결을 위한 기 설정된 환경은 300℃ 내지 400℃의 온도에서 30분 내외의 열처리 환경일 수 있으며, 320℃ 내지 380℃에서 30분간의 열처리 환경이 보다 바람직하다.
절연막의 표면에 표면 코팅층이 형성된다(S170).
본 발명의 절연금속기판은 후술할 면상 발열장치에 적용될 수 있는데, 이 경우 면상 발열체 물질이 절연금속기판의 최상면에 코팅에 의해 적층 형성된다.
이러한 면상 발열체의 코팅 과정에서, 면상 발열체 코팅물질에 포함된 바인더의 일부가 절연막 내부의 공극을 통해 절연막 내부로 스며들어 알루미늄 기판의 표면까지 침투할 수 있으며, 기판의 표면까지 바인더가 침투될 경우 절연금속기판의 내전압 성능의 저하 현상이 발생된다.
따라서, 본 발명에서는 절연막의 표면에 표면 코팅층을 더 형성하여, 면상 발열체 물질 중의 바인더 성분이 절연막 내부로 침투하는 것을 차단할 수 있다.
절연막의 표면 코팅층에 적용될 수 있는 코팅 물질로는 알콕시 실란계, 실라잔계 또는 다면체 올리고머 실세스퀴옥산(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane, POSS)계 유-무기 하이브리드 소재 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있는데, 절연막 조성물에서 사용한 바인더와 동일한 재료가 사용되는 것이 바람직하다.
절연막 조성물에 포함된 바인더와 동일한 재료가 표면 코팅층에 적용됨으로써, 절연막은 표면의 특성은 코팅 전후와 상관없이 그대로 유지될 수 있다. 게다가, 코팅층에 의해 절연막 표면 측 공극이 채워지므로, 후속 공정에서 면상 발열체 조성물 중 바인더의 침투도 차단될 수 있다. 절연막 조성물과 동일한 바인더를 사용하여 표면 코팅층을 형성한 경우의 절연금속기판의 표면 특성은 도 6에 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 절연금속기판에 대하여 표면 코팅층 형성 전과 형성 후의 기판 표면의 접촉각을 측정한 결과이다.
도 6(a)는 표면 코팅층이 형성되지 않은 절연금속기판의 접촉각 측정 결과이고, 도 6(b)는 표면 코팅층 형성 후의 접촉각 측정 결과이다. 도 6을 참조하면, 코팅 전, 후의 기판의 표면 접촉각은 실질적으로 차이가 없음을 확인할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 표면 코팅층의 코팅 조성물은 절연막 조성물의 바인더를 용매와 혼합하여 형성될 수 있으며, 용매로는 에탄올이 사용될 수 있다. 이 때, 절연막 조성물의 바인더는 코팅 조성물 전체 중량 대비 50 중량% 내지 100 중량%로 포함될 수 있다.
표면 코팅층은 절연막의 표면에 코팅 조성물을 스프레이 방식으로 도포하여 형성된다.
표면 코팅층은 절연막 표면으로부터 절연막 두께의 최대 60%의 깊이까지 침투될 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 절연막 두께의 60%를 초과하게 되면 코팅층의 바인더 성분이 기판 표면까지 스며들 수 있으므로, 오히려 코팅층에 의해 절연금속기판의 내전압 성능이 저하될 수 있다. 코팅층의 형성에 따른 기판의 내전압 성능은 도 7에 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 표면 코팅층이 형성된 절연금속기판에서 절연막의 두께에 따른 내전압 성능을 도시한 결과이다.
도 7을 참조하면, 코팅층 형성 이전의 절연막 두께(t)에 대하여 동일한 양의 코팅 조성물이 도포된 경우, 절연막의 두께가 얇을수록 내전압 성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.
즉, 절연막의 두께가 얇을수록 코팅 조성물이 기판 표면까지 쉽게 침투하게 되므로, 코팅층의 형성은 오히려 절연금속기판의 내전압 성능을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 반면, 절연막의 두께가 230㎛ 이상으로 형성된 경우, 표면 코팅층의 형성 후에도 절연금속기판의 내전압 성능이 유지될 수 있었다.
따라서, 절연막에 표면 코팅층을 형성하는 경우, 절연막의 두께를 적어도 230㎛ 이상으로 형성하거나 또는 코팅층이 절연막 표면으로부터 침투되는 깊이를 절연막 두께의 60% 이하로 유지함으로써, 절연금속기판의 내전압 성능을 유지할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 스프레이 방식으로 코팅 조성물이 도포된 절연금속기판은 기 설정된 환경에서 건조된다(S180).
전술한 바와 같이, 기 설성된 환경에서 건조되는 동안 코팅 조성물에 포함된 용매 성분을 휘발시킨다. 표면 코팅층을 건조하기 위한 기 설정된 환경은 용매인 에탄올이 휘발할 수 있도록 70℃ 내지 80℃의 온도로 유지된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연 금속기판을 포함하는 면상 발열 장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연금속기판은 면상 발열 장치(100)에 적용될 수 있는데, 면상 발열 장치(100)는 절연금속기판(110)과 절연금속기판(110) 상면에 적층되는 면상 발열체(120)를 포함할 수 있다.
절연금속기판(110)은 금속기판(111)과 금속기판(111) 상면의 절연막(113) 및 표면 코팅층(115)을 포함한다.
금속기판(111)은 평평한 플레이트 형상으로, 알루미늄(Al) 소재의 기판이 사용될 수 있다.
절연막(113)은 금속기판(111)과 상부의 면상 발열체(120) 사이에 배치되어 균일한 절연 특성을 나타내며, 절연막(113)은 필요에 따라 금속기판(111)의 전부 또는 금속기판(111)의 일부에 대하여 형성될 수 있다. 절연막(113)이 형성되는 금속기판(111)의 일부는 적어도 면상 발열체(120)와 금속기판(111)의 접촉 부분을 의미한다.
절연막(113)은 금속기판(111)의 일면에 적층 형성되어, 면상 발열체(120)에 포함된 전극(미도시)에 의해 전도성 소재인 금속기판(111)으로 전류가 흐르는 현상을 방지한다.
표면 코팅층(115)은 절연막(113)의 표면에 형성된 코팅층으로서, 절연막의 표면으로부터 기 설정된 깊이만큼 절연막(113)의 내부로 침투되어 형성되며, 절연막(113) 내부의 공극을 채운다.
면상 발열체(120)는 절연금속기판(110)의 최상면, 즉 표면 코팅층(115)이 형성된 일면에 형성되는데, 표면 코팅층(115)의 평면 상에 소정의 형상으로 적층 형성되는데, 일 예로, 바인더 물질과 혼합된 상태로 코팅 방식으로 절연금속기판(110) 상면에 형성될 수 있다.
면상 발열체(120)는 판상으로 이루어지며, 전극(미도시)이 연결되어 전극을 통해 전력을 공급받으면 발열하게 된다. 면상 발열체(120)로는 탄소나노튜브 또는 구리, 니켈 등의 금속산화물 기반 소재가 사용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예의 제조방법으로 제조된 절연금속기판에서 알루미나와 바인더의 특성에 따른 절연막의 접합 상태에 대하여 설명한다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예의 제조방법에 의해 제조된 절연금속기판에서 바인더 종류에 따른 절연막의 접합 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 절연막 조성물에 포함되는 바인더와 비교예에서 사용된 바인더의 화학 구조를 분석한 FTIR 분석 결과를 도시한 그래프이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예의 바인더와 비교예의 바인더를 각각 사용하여 형성한 절연막의 화학 구조를 분석한 FTIR 분석 결과를 각각 도시한 것이다.
도 8 내지 도 10의 일 실시예에 의한 절연금속기판은 알루미나 79 중량% 내지 81 중량% 및 유-무기 하이브리드 바인더 19 중량% 내지 21 중량%으로 혼합된 절연막 조성물을 이용하여 전술된 S110 내지 S160의 과정을 거쳐 제조되었다.
여기서, 기판은 알루미늄 기판이 사용되었고, 알루미늄 기판에 프린팅된 절연막의 두께는 150㎛ 내지 200㎛의 범위로 형성되었다.
비교예로서 제조된 절연금속기판은 절연막 조성물의 바인더로서 실라잔 계열의 바인더를 사용한 것을 제외하고는 전술한 것과 동일한 방법으로 제조되었다.
도 8(a)는 본 발명의 일 실시예의 절연막 조성물이 프린팅된 절연막 표면에 대한 화학 구조이며, 도 8(b)는 비교예로서 사용된 실라잔(Silazane) 계열의 바인더가 포함된 절연막 조성물이 프린팅된 절연막 표면의 화학 구조를 분석한 것이다.
비교예로서 사용된 실라잔 계열의 바인더 역시 절연층의 형성에 사용되는 바인더로서 내전압 성능이 우수하다.
도 8을 참조하면, 유-무기 하이브리드 바인더와 실라잔 계열의 바인더에 대한 화학 구조 분석 결과로부터 그 주요 성분의 차이를 확인할 수 있다.
도 8(a)를 참조하면, 유-무기 하이브리드 바인더는 알콕시 실록산 계열의 화학구조가 포함되어 있음을, 도 8(b)의 비교예에서는 실라잔 계열의 화학구조가 포함되어 있음을 각각 확인할 수 있다.
한편, 도 9는 도 8에 나타난 본 발명의 일 실시예의 바인더와 비교예의 바인더를 포함하는 절연막 조성물이 프린팅된 알루미늄 기판을 소결 형성한 후의 절연막 표면에 대한 화학 구조 분석 결과를 도시한 것이다.
도 9(a) 및 도 9(b)를 참조하면, 바인더 자체의 성분이 갖는 화학적 구조가 차이 있음에도 불구하고, 소결을 거친 후의 절연막 표면 구조는 바인더 종류와 상관없이 유사한 것을 확인할 수 있다.
도 10은 바인더의 종류를 달리하여 제조된 절연금속기판의 절연막 표면을 도시한 사진이다.
도 10(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 유-무기 하이브리드 바인더를 사용하여 제조된 금속 절연 기판의 표면을 나타낸 것이며, 도 10(b)는 비교예로서 실라잔 계열의 바인더를 사용하여 제조된 기판의 표면을 나타낸 것이다.
도 10(a)를 참조하면, 유-무기 하이브리드 바인더를 사용한 경우, 알루미나와 바인더의 혼합 비율 및 절연막의 두께와 무관하게, 소결 후에도 표면의 크랙 없이 균일하게 접합 형성된 절연막을 확인할 수 있다.
반면, 도 10(b)를 참조하면, 실라잔 계열의 바인더를 사용한 절연막은 표면에 다수의 크랙이 발생된 것을 확인할 수 있고, 특히 일부 경우에는 절연막이 알루미늄 기판으로부터 분리되는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에서는 절연막 조성물로서 유-무기 하이브리드 바인더가 포함됨으로써, 저온 소결에 의한 접합에도 절연막의 알루미늄 기판과의 접합력 및 기계적 물성이 안정적으로 확보될 수 있다.
이러한 결과는 전술한 바와 같이, 졸 상태의 유-무기 하이브리드 바인더가 축합 반응에 의해 겔 상태의 Si-O-Si로 변화되면서 접합이 이루어짐에 기인한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 절연금속기판의 물성을 분석한 결과에 대하여 설명한다.
아래 표 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 절연금속기판의 절연막에 대한 열전도도와 내전압 성능의 결과를 나타낸 것이다.
일 실시예에 의한 절연금속기판은 알루미나 79 중량% 및 유-무기 하이브리드 바인더 21 중량%으로 혼합된 절연막 조성물을 이용하여 전술된 S110 내지 S160의 과정을 거쳐 제조되었다.
절연막의 내전압 성능은 1kV의 전압으로 60초 동안 수행하여 평가되었으며, 내전압 시험의 누설전류 기준은 1mA로 설정하여 내전압 성능의 달성 여부를 판단하였다. 또한, 2kV의 전압으로 60초 동안 시험하여 1mA의 전류가 누설되기 시작하는 전압을 수치로서 평가하였다.
Al2O3(wt%) 유-무기
하이브리드 바인더
(wt%)		 절연소재
공정온도
(℃)		 절연막
두께
(㎛)		 크랙
발생
여부		 내전압 성능 열전도도
(W/m-K)
1kV, 60sec 내전압
(kV)
79 21 350 130 X Pass 1.246 1.78
알루미나와 유-무기 하이브리드 바인더 조성물을 이용하여 알루미늄 기판에 형성한 절연막에 대하여 측정된 내전압 및 열전도도 측정 결과로부터, 본 발명의 절연금속기판이 면상 발열 장치에 적용할 정도의 충분한 내전압 및 열전도 성능을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각각의 도면에 기재된 과정의 순서를 변경하여 실행하거나 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 1은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
100: 면상 발열 장치
110: 절연금속기판
111: 금속 기판
113: 절연막
115: 표면 코팅층
120: 면상 발열체

Claims (19)

  1. 금속 기판 상에 프린팅되어 내전압성 및 열전도도를 기 설정된 기준치 이상 갖는 절연막 조성물에 있어서,
    무기 필러 70 내지 85중량%; 및
    유-무기 하이브리드 바인더 15 내지 30 중량%
    를 포함하는 절연막 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 필러는,
    입도 분포가 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 구형 입자로 이루어진 분말 형태이며,
    알루미나, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화알루미늄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 절연막 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 무기 필러는,
    나노 크기의 평균 입경을 갖는 무기 필러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연막 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기 필러의 평균 입도(D50)는 4.5㎛ 내지 5.5㎛인 것을 특징으로 하는 절연막 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 무기 필러는 알루미나(Al2O3)이며,
    알루미나에 포함되는 나트륨 농도가 100ppm 이하인 것을 특징으로 하는 절연막 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유-무기 하이브리드 바인더는 하기 [화학식 1]을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연막 조성물.
    [화학식 1]
  7. 무기 필러와 유-무기 하이브리드 바인더를 기 설정된 비율로 혼합하여 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 형성하는 단계;
    상기 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 금속 기판의 일면에 도포되어 절연막이 형성되는 단계; 및
    절연막이 형성된 금속 기판을 열처리를 실시하여 소결하는 단계
    를 포함하는 절연금속기판 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연막 혼합물을 형성하는 단계의 기 설정된 혼합 비율은,
    무기 필러 70 내지 85중량% 및 유-무기 하이브리드 바인더 15 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 절연금속기판 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 무기 필러는 입도 분포가 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 구형 입자로 이루어진 분말 형태이며,
    알루미나, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화알루미늄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 절연금속기판 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 무기 필러는 입도 분포가 1㎛ 내지 10㎛ 범위의 구형 입자로 이루어진 것과 나노 크기의 평균 입경을 갖는 구형 입자로 이루어진 것이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 절연금속기판 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유-무기 하이브리드 바인더는 하기 [화학식 1]을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연금속기판 제조 방법.
    [화학식 1]
  12. 제8항에 있어서,
    상기 페이스트 형태의 절연막 혼합물을 형성하는 단계는,
    형성된 혼합물에 대하여 기 설정된 시간동안 진공 상태에서 탈기가 더 수행되는 것을 포함하는 절연금속기판 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 금속 기판은 절연막 혼합물이 프린팅되는 일표면에 대하여 연마 처리가 수행된 것임을 특징으로 하는 절연금속기판 제조 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 금속 기판 일표면에 절연막이 도포되는 단계는,
    스크린 프린팅에 의해 도포되는 것인 절연금속기판 제조 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 소결 단계는 320℃ 내지 380℃에서 30분간 수행되는 것임을 특징으로 하는 절연금속기판 제조 방법.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 금속 기판을 열처리를 실시하여 소결하는 단계 이후에,
    상기 절연막의 표면에 표면 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 절연금속기판 제조 방법.
  17. 제7항 내지 제16항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된, 절연금속기판.
  18. 금속기판;
    상기 금속기판의 일면에 프린팅 방식으로 코팅 형성된 절연막; 및
    상기 절연막의 표면에 스프레이 도포된 표면 코팅층을 포함하되,
    상기 금속기판은 알루미늄 기판이며,
    상기 절연막은 무기 필러와 유-무기 하이브리드 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 절연금속기판.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 표면 코팅층은 상기 유-무기 하이브리드 바인더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 절연금속기판.
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