《電子制造技術基礎》課程大綱

《電子制造技術基礎》課程教學大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：電子制造技術基礎英文名稱：FundamentalofElectronicManufacturingTechnology二、課程編碼及性質課程編碼：0827492課程性質：專業(yè)核心課，必修課三、學時與學分總學時：40學分：2.5四、先修課程數(shù)字電路、電子技術、材料科學與基礎五、授課對象本課程面向電子封裝技術專業(yè)學生開設，也可以供機電一體化和微電子工程專業(yè)學生選修。六、課程教學目的本課程是本專業(yè)的核心課程之一，其教學目的主要包括：1．以系統(tǒng)介紹電子產(chǎn)品從硅片到成品物理實現(xiàn)過程中的各種制造技術為重點，使學生具備電子制造領域的專業(yè)基礎知識，并培養(yǎng)應用這些知識分析、解決電子制造過程中材料、成形工藝、控制以及可靠性問題的能力；2．掌握芯片設計與制造技術、元器件的互連封裝技術、無源元件制造技術、光電子封裝技術、微機電系統(tǒng)工藝技術、封裝基板技術、電子組裝技術、封裝材料以及微電子制造設備等知識，具備操作、調控電子制造設備，進行電子封裝及可靠性測試的能力；3．理解電子封裝與組裝技術，掌握不同電子封裝與組裝工藝、材料及應用知識，具備針對不同需求設計研發(fā)各種電子制造、電子封裝工藝的能力。4．了解電子制造科學與工程的發(fā)展前沿，掌握其發(fā)展特點與動向，具備研發(fā)先進電子制造、電子封裝工藝及裝備的基礎與能力。表1課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求及其指標點本課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求1：工程知識能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決復雜工程問題。1.1掌握了用于解決電子制造科學與工程復雜問題的數(shù)學基礎知識。1.2掌握了用于解決電子制造科學與工程復雜問題的物理、化學等自然科學基礎知識。1.3掌握了用于解決電子制造科學與工程復雜問題的工程力學基礎知識。1.4掌握了用于解決電子制造科學與工程復雜問題的工程檢測與控制基礎知識。1.5系統(tǒng)掌握了專業(yè)知識，能夠將所學知識用于解決電子制造科學與工程復雜問題。課程目標1、課程目標3畢業(yè)要求2：問題分析能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論。2.1能夠應用工程數(shù)學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論。如：焊料的回流曲線設計。2.2能夠應用物理、化學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，獲得有效結論。如：固相鍵合實驗。2.3能夠應用力學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，獲得有效結論。如：可靠性實驗。2.4能夠應用工程科學基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，獲得有效結論。如：連接界面的建模與分析。畢業(yè)要求3：設計/開發(fā)解決方案能夠設計針對復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等因素。3.1了解電子制造科學與工程問題特征，掌握解決復雜工程問題的設計方法。3.2在考慮法律、健康、安全、文化、社會以及環(huán)境等制約因素的前提下，能夠設計（開發(fā)）針對復雜電子制造科學與工程問題的解決方案，具備設計（開發(fā)）滿足特定電子制造科學與工程需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程的能力。課程目標3、課程目標43.3在設計（開發(fā)）過程中，具有追求電子制造科學與工程復雜問題創(chuàng)新解決的態(tài)度和意識，掌握了基本的創(chuàng)新方法，清楚創(chuàng)新方向及領域。畢業(yè)要求4：研究能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結論。4.1掌握微連接原理，能夠采用科學方法，具備合理設計電子制造科學與工程復雜實驗、開展科學研究的能力。4.2掌握電子制造科學與工程原理及主要工藝，能夠采用科學方法，正確構建并實施電子制造科學與工程綜合實驗，得出正確結果的能力。4.3能正確使用和處理實驗數(shù)據(jù)，通過信息綜合處理，具備對復雜的電子制造科學與工程實驗結果進行正確分析能力。4.4了解常見的電子制造科學與工程常用設備、實驗儀器及實驗方法，具備調控設備及儀器參數(shù)，進行測控和維護的能力。課程目標2、課程目標4畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對復雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握文獻檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡搜索工具的使用方法。5.2了解電子制造科學與工程專業(yè)重要資料來源及獲取方法。5.3具備應用各類文獻、信息及資料進行復雜電子制造科學與工程實踐的能力。5.4掌握復雜電子制造科學與工程問題的預測與模擬方法，理解其局限性。畢業(yè)要求6：工程與社會能夠基于工程相關背景知識進行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應承擔的責任。6.1了解與電子制造工程相關的國家方針、政策與法律法規(guī)，能夠評價工程實踐對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。6.2了解電子制造科學與工程專業(yè)特點及其對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，能夠正確評價復雜成型及控制工程問題解決方案的優(yōu)劣。6.3能正確認識電子制造科學與工程各種復雜工藝對于客觀世界和社會的影響，理解并能夠承擔的相應工程和社會責任。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評價針對復雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.1了解電子制造科學與工程的專業(yè)特征、學科前沿和發(fā)展趨勢，正確認識本專業(yè)對于社會發(fā)展的重要性。7.2能正確理解和評價電子制造科學與工程復雜問題實施對環(huán)境保護及社會可持續(xù)發(fā)展等的影響。7.3在解決復雜的電子制造科學與工程的實際問題中，能夠正確理解并考慮工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感，能夠在工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任。8.1具有人文社會科學素養(yǎng)，理解世界觀、人生觀的基本意義及其影響。8.2了解中國國情，理解中國可持續(xù)科學發(fā)展道路以及個人的做人規(guī)范，具有較高的社會責任感。8.3在工程實踐中，理解工程師的職業(yè)性質、職業(yè)責任,具備工程師的職業(yè)道德8.4具有健康的體質和良好的心理素質，能較好地履行責任。畢業(yè)要求9：個人和團隊能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。9.1具備較寬廣的本學科基礎知識和較高的個人素質，能夠在多學科背景下，承擔個人及團隊成員的作用。9.2具備良好的團隊協(xié)作精神，善于和團隊其它成員協(xié)作、互補、交往。9.3能夠承擔團隊負責人角色，具備綜合團隊成員意見和建議，進行合理決策之領導能力。畢業(yè)要求10：溝通能夠就復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令。并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。10.1較好地掌握了一門外語，了解不同文化的差異，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本專業(yè)領域及其相關行業(yè)的國內外的技術現(xiàn)狀，具有較強的業(yè)務溝通能力與競爭能力。10.3能夠應用現(xiàn)代工具撰寫報告、設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令，就復雜的專業(yè)工程問題進行有效溝通和交流。畢業(yè)要求11：項目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，并能在多學科環(huán)境中應用。11.1了解機械及材料工程管理和經(jīng)濟決策的基本知識，理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法。11.2具備應用工程管理和經(jīng)濟決策知識實踐的工作能力，具有一定的組織、管理及領導能力，能夠較好地通過口頭或書面方式表達自己的想法。11.3具有較強的綜合歸納能力，能在多學科環(huán)境中加于應用。畢業(yè)要求12：終身學習具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發(fā)展的能力。12.1對終身學習的重要性，有自覺的意識和正確的認識。12.2能夠采用合適的方法，自我學習、提高的能力。12.3能夠適應社會進步與發(fā)展，與時代同步。七、教學重點與難點：教學重點：1）電子制造技術包括電子產(chǎn)品實現(xiàn)的整個物理過程，涉及到各種工藝材料、工藝方法及裝備，本課程以介紹電子封裝、電子組裝為主體、以講述工藝機理、工藝過程、工藝裝備以及工藝實施例為重點；2）在全面了解與掌握電子制造工藝及裝備的基礎上，重點學習封裝結構、電子封裝、電子組裝、基板技術、半導體工藝等內容；3）課程將重點或詳細介紹電子封裝中的引線鍵合、倒裝互連工藝，電子組裝工藝材料和流程，引入3D封裝等先進封裝形式，而對次要或目前非主流的封裝工藝和裝備僅作簡單介紹或自學。4）重點學習的章節(jié)內容包括：第2章“芯片設計與制造技術”（4學時）、第3章“元器件的互連封裝技術”（12學時）、第7章“封裝基板技術”（4學時）、第8章“電子組裝技術”（4學時）。教學難點：1）電子制造技術基礎課程是電子封裝技術專業(yè)的核心課程之一，實踐性極強，本課程將密切結合學生的課程實驗、生產(chǎn)實習、課程設置、課題組參觀學習等實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生對電子制造技術與裝備的認識及設計能力，提高授課質量與效果。2）通過本課程學習，要求掌握電子制造中的主要材料、工藝、裝備及應用等，具備合理選擇及設計電子制造工藝的能力。八、教學方法與手段：教學方法：（1）采用現(xiàn)代化教學方法（含PPT演示，專業(yè)影像資料以及企業(yè)培訓資料等），講授各種電子制造、電子封裝工藝與方法、系統(tǒng)及應用特點，以提高教學效果及效率；（2）采用課堂教學與學生PPT專題報告、分組討論等方式，進行課堂互動，吸引學生的注意力、激發(fā)學生的學習熱情，提高學生的學習效果。教學手段：（1）以常見的、典型（重要）電子制造工藝與裝備為講解對象，深入分析電子封裝、組裝工藝及裝備的性能要求、結構及控制特點，使學生具備設計（開發(fā)）滿足特定電子制造科學與工程需求的設備及控制系統(tǒng)的能力；（2）結合本專業(yè)生產(chǎn)實習單位的電子制造與電子封測生產(chǎn)實際以及課題組研究成果，有的放矢地做好課堂教學前的設備樣機（可借助圖片、影像、教學視頻等手段）展示教學；再結合必要的實驗教學與實踐環(huán)節(jié)，加深學生對電子封裝、組裝工藝以及系統(tǒng)的理解與掌握，提高授課質量與效果；（3）以小班教學模式開戰(zhàn)，3位學生為一組，針對特定的電子制造工藝或者裝備，通過文獻閱讀及調研，采用PPT進行展示匯報；匯報展示后，小組成員接受課程教師和全體學生的提問，通過討論交流，提高課堂互動頻率與水平。九、教學內容與學時安排（1）總體安排教學內容與學時的總體安排，如表2所示。表2基本教學內容與學時安排序號課程內容課堂（學習、討論）學時課外（準備、復試、實踐）學時1電子制造概述442芯片設計與制造技術423元器件的互連封裝技術12124無源元件制造技術225光電子封裝技術226微機電系統(tǒng)工藝技術227封裝基板技術468電子組裝技術449封裝材料2210微電子制造設備2211先進封裝技術22（2）具體內容各章節(jié)的具體內容如下：第1章電子制造概述（4學時）1.1電子制造概論1.2電子制造技術回顧1.3封裝結構的發(fā)展歷程第2章芯片設計與制造技術（4學時）2.1集成電路物理基礎2.2集成電路設計原理2.3微電子系統(tǒng)設計2.4芯片制造工藝第3章元器件的互連封裝技術（12學時）3.1引線鍵合技術3.2載帶自動焊技術3.3倒裝芯片技術3.4芯片級互連的比較3.5元器件的包裝第4章無源元件制造技術（2學時）4.1概述4.2制造無源元件的成膜技術4.3制造無源元件的微調技術4.4無源元件的制造第5章光電子封裝技術（2學時）5.1光電子封裝的特點與結構5.2光電子器件封裝技術5.3光模塊封裝技術第6章微機電系統(tǒng)工藝技術（2學時）6.1微機電系統(tǒng)概述6.2MEMS加工工藝6.3微機電系統(tǒng)封裝6.4常見MEMS器件第7章封裝基板技術（4學時）7.1典型的印刷電路板技術7.2撓性基板與玻璃基板7.3微過孔技術第8章電子組裝技術（4學時）8.1電子組裝技術概述8.2印刷技術8.3點膠技術8.4貼片技術8.5回流技術8.6波峰焊技術8.7清洗技術8.8返修技術8.9其他組裝技術第9章封裝材料（2學時）9.1封裝材料簡介9.2金屬材料9.3高分子材料9.4陶瓷封裝材料9.5復合材料9.6封裝新材料展望第10章微電子制造設備（2學時）10.1半導體工藝設備10.2IC封裝設備10.3組裝工藝設備10.4輔助生產(chǎn)與測試設備第11章先進封裝技術（2學時）11.1SIP、SOP、SOC與MCM11.23D封裝11.3未來的封裝發(fā)展方向（3）各章節(jié)的課后思考題（作業(yè)）及討論要求思考題（課后作業(yè)）：第1章思考題：1、請對比各種封裝形式的封裝密度等參數(shù)。2、BGA都包含那些形式，各有什么特點及應用。3、請闡述電子封裝技術的未來發(fā)展動向。4、請檢索文獻，介紹納米封裝、納米電子。第2章思考題：1、半導體工藝的詳細流程是什么？2、半導體工藝流程中各子工藝分別實現(xiàn)什么功能？3、詳細介紹光刻工藝。4、詳細介紹刻蝕工藝。第3章思考題：1、不同引線鍵合工藝有什么優(yōu)缺點。2、常見引線鍵合的缺陷是什么，舉例說明，并分析形成的原因。3、簡述TAB的封裝過程。4、不同類型凸點的制作方法，以及所對應的凸點材料以及封裝流程。5、找出目前倒裝芯片技術的應用有哪些？在芯片封裝領域所占市場份額是多少?6、采用倒裝芯片技術封裝LED的實現(xiàn)過程。7、采用倒裝芯片技術封裝BGA的實現(xiàn)過程。第4章思考題：1、無源器件的類型都包括哪些，舉例說明。2、無源器件制程中薄膜技術和厚膜技術分別包括什么，舉例說明。第5章思考題：1、光電子器件的主要封裝形式包括那里，舉例說明。2、光電子封裝都包含哪些工藝流程。3、解釋光電子封裝中的共晶焊接工藝。4、舉例說明什么是光纖金屬化。5、舉例說明什么是耦合封裝。第6章思考題：1、結合個人移動設備，分析微機電系統(tǒng)技術的應用。2、詳細描述MEMS的主要加工工藝。3、詳細描述微機電系統(tǒng)封裝類型和主要工藝。4、調研常見MEMS器件。第7章思考題：1、總結封裝基板的主要類型和材料。2、以雙面板為例，描述PCB的制程。3、什么是撓性基板與玻璃基板，舉例說明。4、微過孔工藝指的是什么，舉例說明。第8章思考題：1、電子組裝的工藝流程是什么，結合圖示說明。2、SMT與THT的區(qū)別是什么？3、結合實例設計波峰焊工藝。4、選擇一種商業(yè)焊膏，設計其回流焊曲線及加熱因子。5、以某一種器件為例，介紹返修工藝。第9章思考題：1、電子制造中常見的工藝材料種類有哪些。2、列舉常見的焊料類型以及它們的特性。3、電子封裝中陶瓷材料主要應用在哪里，舉例說明。4、電子封裝中復合材料主要應用在哪里，舉例說明。5、封裝材料的發(fā)展趨勢是什么？第10章思考題：1、電子制造設備都包括什么，舉例說明。2、電子封裝設備所設計的關鍵控制技術包括哪些？3、以一種引線鍵合設備為例，分析其裝備特點。4、以一種貼片設備為例，分析其裝備特點以及發(fā)展趨勢。5、AOI設備的應用環(huán)節(jié)包括哪些？第11章思考題：1、以任一種3D封裝形式為例，介紹3D封裝。2、舉例介紹TSV工藝。3、對比SIP、SOP、SOC，結合應用例說明。4、舉例說明MCM的實現(xiàn)過程。5、舉例說明COB的封裝過程。討論（思考題及作業(yè)）要求：1、每章節(jié)學習結束后，學生都要針對上課教師的課程作業(yè)進行PPT匯報，作為平時的作業(yè)成績（按約10%計入課程總成績）。2、三位學生為一組，針對特定的電子制造工藝或者裝備，通過文獻閱讀及調研，