本发明属于铝基板制作领域，具体涉及一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法。
背景技术：
1、铝基板包括金属基层、绝缘层和导电层，虽然金属基层具有良好的导热性能，但是在金属基层与导电层之间还设置有导热性能相对差的绝缘层，为了满足对铝基板日益增加的高的要求，因此需要一种提高整体导热性能的铝基板。
2、氮化铝具有热导率高、电阻率高、击穿场强大、介电系数小、热膨胀系数低等特点，氮化铝薄膜具有一系列独特的优良物理化学性质，在电学、光学、声学和力学等方面有广阔的应用前景。
3、虽然直流磁控反应溅射方法已经被应用于氮化铝薄膜的沉积，但是对于沉积的控制方法却没有实现速率和形态的选择控制，更没有能够实现在一整块沉积后的板材上选择高质量要求的板材。
技术实现思路
1、鉴于上述背景，本发明的目的是提供一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，以解决现有技术中的问题。
2、本发明的具体方案如下：
3、一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，在所述方法中所述沉积法选择直流磁控反应溅射方法，
4、在所述直流磁控反应溅射方法中，
5、靶材选择纯度为99.999％的铝板，其厚度为2.0mm，将靶材线切割成直径为100mm的圆形，
6、基材选择纯度为99.999％的铝板，其厚度、尺寸根据生产制作要求选择，将基材表面抛光至镜面，再放入丙酮溶液中超声清洗10min，最后放入乙醇溶液中超声清洗10min，捞出吹干作沉积用铝基片；
7、选择纯度为99.999％的氩气ar，纯度为99.999％的氮气n2，在镀膜前，先用挡板进行遮挡，用氩气ar对靶材进行预溅射15min；氩气ar和氮气n2以气体流量计以动态比例导入溅射室，再次预溅射30min，待电压和电流稳定后再移开挡板开始溅射，溅射时间为2h。
8、进一步地，
9、所述动态比例为3：2—4：3之间，所述氩气ar的流量为12.0-16.0cm3/min，所述氮气n2的流量为8.0-12.0cm3/min，溅射气压pa为0.3-1.0pa，靶基距d为3-7cm，溅射功率ps为100-200w，基材的温度t为50-300℃。
10、进一步地，
11、所述方法还包括基于多源数据融合的溅射控制方法，所述多源数据融合的溅射控制方法根据溅射中采集的靶基距d、溅射功率ps、基材温度t、溅射气压pa对氮化铝薄膜生成速率和薄膜表面形态的影响拟合出速率影响因子φv和表面形态影响因子φs，
12、
13、其中，λ1为缩放系数，k1为靶基距d对沉积速率的影响系数，k2为溅射功率ps对沉积速率的影响系数，速率影响因子越大则表示对氮化铝薄膜生成的速率影响大，反之，影响小；
14、
15、其中，λ2为缩放系数，k3为靶基距d对表面形态的影响系数，δd为靶基距d影响的临界数值，k4为溅射功率ps对表面形态的影响系数，δps为溅射功率ps影响的临界数值，表面形态影响因子越大则表示对粗糙度的影响越大，即越粗糙；反之，影响小，则越平滑。
16、进一步地，
17、采用sem获取氮化铝薄膜表面的图像，将图像分割成面积相等的m个区域，在对sem图像进行分割时在确保面积相等的前提下，优先将相同表面形态的图像区域分割到同一个区域之内，被分割的每个区域的内部均是相互连通的；
18、根据分割后的不同区域的表面形态的，在对整体的表面进行分析生成表面形态影响因子φs的基础上，分别针对m个不同区域生成m个表面形态影响因子，分别记为φ1、φ2、……φm，
19、
20、i＝1、2、……m
21、其中，γi为调整系数，δφ为调整的差值；
22、根据m个表面形态影响因子，将分割的m个区域按粗糙度进行分级，分级结果为后续铝基板用于不同要求时提供裁剪方式的参考。
23、进一步地，
24、采用表面形貌测量系统获取氮化铝薄膜的厚度，将氮化铝薄膜的表面分割成面积相等的m个区域，在确保面积相等的前提下，优先将厚度相等的氮化铝薄膜分割到同一个区域之内，被分割的每个区域的内部均是相互连通的；
25、获取氮化铝薄膜总的厚度差值δdm，分割后的面积为stotal为氮化铝薄膜总的面积；
26、优先将厚度差值小于δd＝δd'的区域进行划分，计算未划分的区域的个数n，同时判断是否有面积小于sseg的区域被已划分的区域独立隔开；若无，则将厚度差值小于δd＝δd'+δd”的区域进行划分，δd”要求为仅使得未划分的区域个数减少一个；若有，则重新划分，使得不存在面积小于sseg的区域被已划分的区域独立隔开，或按厚度差值小于δd＝δd'+δd”进行划分；重复上述步骤，δd的增加为δd”'……δd”″”'，指导区域被分割成个连续的区域，区域划分结果为后续铝基板用于不同要求时提供裁剪方式的参考。
27、进一步地，
28、采用表面形貌测量系统获取氮化铝薄膜的厚度，将氮化铝薄膜的表面分割成面积相等的λm个区域，计算各个被分割区域内的厚度差值δdm，当δdm≥δdn时，其中δdn为差值阈值，则认为该区域沉积不合格，获取沉积合格的区域，并判断沉积合格区域的面积是否大于等于设计要求的最小面积sn；若大于，则表示存在沉积合格的区域；若小于，则表示不存在沉积合格的区域，需要在后续的沉积步骤中调整各个沉积的参数。
29、进一步地，
30、计算根据表面形态影响因子划分的m个区域与根据氮化铝薄膜的厚度差值划分的m个区域的重合度，优先选择重合的最高的区域作为最优分割区域。
31、进一步地，
32、计算根据表面形态影响因子划分的m个区域与沉积合格区域的重合度，优先选择重合的最高的区域作为最优分割区域。
33、进一步地，
34、考虑到氮化铝薄膜的生成速率和表面形态对氮化铝薄膜性能的影响，在所述多源数据融合的溅射控制方法中引入电性能影响因子，所述电性能影响因子分别为η1、η2、η3；
35、影响因子η1为氮气浓度对氮化铝薄膜电性能的影响，k5为影响系数；
36、影响因子η2为溅射气压对氮化铝薄膜电性能的影响，k6为影响系数；
37、影响因子η3为基材温度对氮化铝薄膜电性能的影响，k7、k8为影响系数；
38、进一步地，
39、融合电性能影响因子η1、η2、η3，总影响因子η＝ω11η1+ω2η2+ω3η3，ω1、ω2、ω3为各因子的融合系数。
40、本发明的有益效果为：
41、1、本发明采用直流磁控反应溅射方法，通过溅射方法中的参数的控制实现沉积一层高导热性的氮化铝薄膜。
42、2、本发明通过速率影响因子和表面形态影响因子，实现对薄膜生成速率的控制，以及实现对表面形态的控制。
43、3、本发明通过检测氮化铝薄膜的厚度和表明形态，实现选择适用于高质量要求的铝基板。
44、4、本发明通过多源数据融合的方式实现对氮化铝薄膜的电性能的监测，实现对直流磁控反应溅射方法的改进。
45、具体实时方式
46、下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
47、本发明公开了一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，在所述方法中所述沉积法选择直流磁控反应溅射方法。
48、实施例一
49、本发明中，在所述直流磁控反应溅射方法中，具体的步骤如下：
50、靶材选择纯度为99.999％的铝板，其厚度为2.0mm，将靶材线切割成直径为100mm的圆形；
51、基材选择纯度为99.999％的铝板，其厚度、尺寸根据生产制作要求选择；
52、为了提高基材表面的结合强度，将基材表面抛光至镜面，再放入丙酮溶液中超声清洗10min，最后放入乙醇溶液中超声清洗10min，捞出吹干作沉积用铝基片，为了保证表面的纯度，最佳选择为在无尘环境中吹干；
53、选择纯度为99.999％的氩气ar，纯度为99.999％的氮气n2。为了清除靶材表面的杂志，在镀膜前，先用挡板进行遮挡，用氩气ar对靶材进行预溅射15min。氩气ar和氮气n2以气体流量计以动态比例导入溅射室，再次预溅射30min。待电压和电流稳定后再移开挡板开始溅射，溅射时间为2h。
54、本发明的溅射条件为，所述动态比例为3：2—4：3之间，所述氩气ar的流量为12.0-16.0cm3/min，所述氮气n2的流量为8.0-12.0cm3/min，溅射气压pa为0.3-1.0pa，靶基距d为3-7cm，溅射功率ps为100-200w，基材的温度t为50-300℃。
55、通过动态的控制氩气ar和氮气n2的比例，能够避免氮气n2被消耗后造成氮气n2的比例减小，影响基材表面氮化铝的生成。本发明根据氮气的消耗动态的控制比例，氮气的消耗(或比例)可以是通过测量获得或者是通过反应的特点计算获得，由于已属于现有技术，因此不在此赘述。
56、实施例二
57、在实施例一的基础上，本实施例中，所述方法还包括基于多源数据融合的溅射控制方法，所述多源数据融合的溅射控制方法根据溅射中采集的靶基距d、溅射功率ps、基材温度t、溅射气压pa对氮化铝薄膜生成速率和薄膜表面形态的影响拟合出速率影响因子φv和表面形态影响因子φs，
58、
59、其中，λ1为缩放系数，k1为靶基距d对沉积速率的影响系数，k2为溅射功率ps对沉积速率的影响系数，速率影响因子越大则表示对氮化铝薄膜生成的速率影响大，反之，影响小；
60、
61、其中，λ2为缩放系数，k3为靶基距d对表面形态的影响系数，δd为靶基距d影响的临界数值，k4为溅射功率ps对表面形态的影响系数，δps为溅射功率ps影响的临界数值，表面形态影响因子越大则表示对粗糙度的影响越大，即越粗糙；反之，影响小，则越平滑。
62、实施例三
63、在实施例二的基础上，本实施例中，采用sem获取氮化铝薄膜表面的图像，将图像分割成面积相等的m个区域，在对sem图像进行分割时在确保面积相等的前提下，优先将相同表面形态的图像区域分割到同一个区域之内，被分割的每个区域的内部均是相互连通的；
64、根据分割后的不同区域的表面形态的，在对整体的表面进行分析生成表面形态影响因子φs的基础上，分别针对m个不同区域生成m个表面形态影响因子，分别记为φ1、φ2、……φm，
65、
66、i＝1、2、……m
67、其中，γi为调整系数，δφ为调整的差值；
68、根据m个表面形态影响因子，将分割的m个区域按粗糙度进行分级，分级结果为后续铝基板用于不同要求时提供裁剪方式的参考。
69、采用表面形貌测量系统获取氮化铝薄膜的厚度，将氮化铝薄膜的表面分割成面积相等的m个区域，在确保面积相等的前提下，优先将厚度相等的氮化铝薄膜分割到同一个区域之内，被分割的每个区域的内部均是相互连通的；
70、获取氮化铝薄膜总的厚度差值δdm，分割后的面积为stotal为氮化铝薄膜总的面积；
71、优先将厚度差值小于δd＝δd'的区域进行划分，计算未划分的区域的个数n，同时判断是否有面积小于sseg的区域被已划分的区域独立隔开；若无，则将厚度差值小于δd＝δd'+δd”的区域进行划分，δd”要求为仅使得未划分的区域个数减少一个；若有，则重新划分，使得不存在面积小于sseg的区域被已划分的区域独立隔开，或按厚度差值小于δd＝δd'+δd”进行划分；重复上述步骤，δd的增加为δd”'……δd”″”'，指导区域被分割成个连续的区域，区域划分结果为后续铝基板用于不同要求时提供裁剪方式的参考。
72、采用表面形貌测量系统获取氮化铝薄膜的厚度，将氮化铝薄膜的表面分割成面积相等的λm个区域，计算各个被分割区域内的厚度差值δdm，当δdm≥δdn时，其中δdn为差值阈值，则认为该区域沉积不合格，获取沉积合格的区域，并判断沉积合格区域的面积是否大于等于设计要求的最小面积sn；若大于，则表示存在沉积合格的区域；若小于，则表示不存在沉积合格的区域，需要在后续的沉积步骤中调整各个沉积的参数。
73、计算根据表面形态影响因子划分的m个区域与根据氮化铝薄膜的厚度差值划分的m个区域的重合度，优先选择重合的最高的区域作为最优分割区域。
74、计算根据表面形态影响因子划分的m个区域与沉积合格区域的重合度，优先选择重合的最高的区域作为最优分割区域。
75、实施例四
76、在实施例三的基础上，本实施例中，考虑到氮化铝薄膜的生成速率和表面形态对氮化铝薄膜性能的影响，在所述多源数据融合的溅射控制方法中引入电性能影响因子，所述电性能影响因子分别为η1、η2、η3；
77、影响因子η1为氮气浓度对氮化铝薄膜电性能的影响，k5为影响系数；
78、影响因子η2为溅射气压对氮化铝薄膜电性能的影响，k6为影响系数；
79、影响因子η3为基材温度对氮化铝薄膜电性能的影响，k7、k8为影响系数；
80、进一步地，
81、融合电性能影响因子η1、η2、η3，总影响因子η＝ω1η1+ω2η2+ω3η3，ω1、ω2、ω3为各因子的融合系数。
82、本发明的有益效果为：
83、1、本发明采用直流磁控反应溅射方法，通过溅射方法中的参数的控制实现沉积一层高导热性的氮化铝薄膜。
84、2、本发明通过速率影响因子和表面形态影响因子，实现对薄膜生成速率的控制，以及实现对表面形态的控制，提高了氮化铝薄膜的导热性能。
85、3、本发明通过检测氮化铝薄膜的厚度和表明形态，实现选择适用于高质量要求的铝基板，提高了氮化铝薄膜的导热性能。
86、4、本发明通过多源数据融合的方式实现对氮化铝薄膜的电性能的监测，实现对直流磁控反应溅射方法的改进，提高了氮化铝薄膜的导热性能。
87、最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：在所述方法中所述沉积法选择直流磁控反应溅射方法，
2.根据权利要求1所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：所述动态比例为3：2—4：3之间，所述氩气ar的流量为12.0-16.0cm3/min，所述氮气n2的流量为8.0-12.0cm3/min，溅射气压pa为0.3-1.0pa，靶基距d为3-7cm，溅射功率ps为100-200w，基材的温度t为50-300℃。
3.根据权利要求2所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：所述方法还包括基于多源数据融合的溅射控制方法，所述多源数据融合的溅射控制方法根据溅射中采集的靶基距d、溅射功率ps、基材温度t、溅射气压pa对氮化铝薄膜生成速率和薄膜表面形态的影响拟合出速率影响因子φv和表面形态影响因子φs，
4.根据权利要求3所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：采用sem获取氮化铝薄膜表面的图像，将图像分割成面积相等的m个区域，在对sem图像进行分割时在确保面积相等的前提下，优先将相同表面形态的图像区域分割到同一个区域之内，被分割的每个区域的内部均是相互连通的；
5.根据权利要求4所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：采用表面形貌测量系统获取氮化铝薄膜的厚度，将氮化铝薄膜的表面分割成面积相等的m个区域，在确保面积相等的前提下，优先将厚度相等的氮化铝薄膜分割到同一个区域之内，被分割的每个区域的内部均是相互连通的；
6.根据权利要求4所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：
9.根据权利要求8或7所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：考虑到氮化铝薄膜的生成速率和表面形态对氮化铝薄膜性能的影响，在所述多源数据融合的溅射控制方法中引入电性能影响因子，所述电性能影响因子分别为η1、η2、η3；
10.根据权利要求9所述的一种通过沉积法在铝基板表面制作提高导热性薄膜的方法，其特征在于：融合电性能影响因子η1、η2、η3，总影响因子η＝ω1η1+ω2η2+ω3η3，ω1、ω2、ω3为各因子的融合系数。
