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电子封装专业本科教学模式探讨

内容摘要】电子封装专业是一个相对较新而且包含内容较为丰富的专业,其本科教学模式也处于发展阶段。基于电子封装专业的多学科交叉及工程化应用较强等方面的特点,通过课程设置、实习基地建设和实验平台搭建,构建出从封装专业的理论学习,到实际专业封装生产线的感性认知,再到封装设备的实践操作这几个方面对电子封装专业本科教学模式进行探索。

关键词】电子封装;课程设置;实习基地;实验平台

随着电子技术的迅速发展,越来越多的电子器件应用到许多领域中,也带动了相关行业的飞速发展。尤其是随着物联网技术的进步,各式各样的传感器构成了智能网络的基础。封装技术作为电子产品领域中的关键技术之一,具有举足轻重的作用。电子封装是将利用半导体加工方法制备出的微元件、电路等用特定的封装材料保护起来,形成机械保护并进行电学信号传输,从而构成微系统及工作环境的制造技术。由于电子封装专业在半导体制程中属于后道工序,其前道和半导体制备芯片相关联,后道和器件的使用息息相关,所以其涵盖的内容非常多,牵涉到材料、化学、电子、机械等学科,尤其许多新型传感器的出现,对电子封装专业提出了更高的要求。近些年来,电子封装对器件的可靠性评价、性能测试等领域也开始有所扩展和延伸。作为一门较新的专业,电子封装专业建设和本科生培养处于探索性阶段。目前国内高校的电子封装专业大多起源于材料学院,尤以焊接技术、金属材料专业居多。如哈尔滨工业大学、上海交通大学、南京航空航天大学等。但是电子封装专业作为一门全新的学科和专业,在信息技术飞速发展的今天,其本科生教育培养模式需要与时俱进,才能够跟上当今时代的发展。江苏科技大学电子与封装专业借鉴了国内其他高校在电子封装专业方面的建设,同时根据自身的特点,结合长三角地区半导体行业蓬勃发展的优势,对电子封装专业本科生培养及专业建设进行一些有益的探索。因此,本文从电子封装专业的多学科交叉及工程化应用较强等方面的特点出发,通过课程设置、实习基地建设和实验平台搭建,从封装专业的理论学习,到实际专业封装生产线的感性认知,再到封装设备的实践操作,构建电子封装专业的本科教学理论-认知-实践的系统性模式。

一、课程设置

由于电子封装专业是一门典型的交叉学科,牵涉到的基础学科较多,因此在课程设置方面既要考虑到其知识专业性,又要考虑到其知识综合性。江苏科技大学立足于长三角区域,针对目前电子封装技术专业存在较大的人才供需矛盾(据统计我国每年对电子封装专业本科层次的人才需求超过7万人),以半导体材料和器件制备为基础,结合电子元器件的设计与模拟,对电子元件的封装材料、封装工艺、封装设计等方面进行基础教育,培养电子封装及其相关领域中工艺开发、材料改进、仪器研制等方面的专业工程技术人员。在专业课设置上,涵盖从器件的原理、封装的工艺和可靠性测试方面等,具体有以下7门专业必修课。半导体器件物理、微连接原理、电子封装材料、封装结构与工艺、电子封装可靠性、封装热管理。在选修课程的设置上重视电子封装专业中的基础理论、实际应用、动手能力、思维开拓方面的培养,对目前迅速发展的封装领域中的知识进行了综合性的构建,从理论到实际,从工艺到应用,设置了10门专业选修课,包括微加工工艺、MEMS器件与封装技术、电子设计自动化、集成电路设计、微电子制造及封装设备、表面组装技术、微波与射频电路、电磁兼容技术、先进封装技术、有限元技术及在封装中的应用。江苏科技大学电子封装专业的课程体系设置,一方面体现了电子封装专业的综合化、专业化的特点,另一方面突出了实践性和理论性结合的特色。尤其在现代化的教育体系下,既要突出学生的专业性特点,又要兼顾学生的知识综合性,同时还需对目前学生的动手能力和实践能力进行专业化培养。尤其对于半导体及信息技术专业方面日新月异的发展,开设了“先进封装技术”课程,对目前晶圆级封装、三维封装等目前较为新颖的封装模式进行关注,及时反映封装领域的最新动态。

二、实习基地

电子封装专业不仅对理论知识有深入的了解,对实践能力也有更高的要求。尤其是电子信息工业的迅速发展,对人才掌握的知识综合性要求越来越高。目前,电子封装专业不仅仅是对其本身所涉及的封装设计、封装工艺、封装材料等方面,而且随着封装工业方面的发展,尤其是晶圆级封装技术的发展,很多封装工艺和微加工工艺高度融合在一起。所以对于从事电子封装领域的工程技术人员、研究人员,不仅要掌握封装相关的理论基础,还要求对加工工艺实践的掌握。从工科院校的人才培养角度出发,目前国际教育界公认实践才是工科专业教育的根本,必须在理论教育的基础上,让学生到相关专业工程实践中去实践学习,在实际解决问题的过程中掌握相关的专业知识。江苏科技大学目前积极建立与电子封装企业的合作,通过到企业的见习与实践,让学生对课堂讲授的基础知识有更深层次的认识,同时通过企业技术人员直接参与实践教学环节,加深学生对封装领域中的工艺、设备等方面的认知。并且,江苏科技大学与江阴长电、苏州捷研芯、苏州纳米城等单位建立长期稳定的实训和见习基地,采取与这些企业单位实际生产接轨的流水线式实习安排,在实习期间让每个学生负责生产制造过程中某一项工序,并定期进行轮换工作,如前道工艺中的光刻、溅射、刻蚀等微加工工艺,同时对后续的封装工艺如切片、邦定、贴装和封装等具体工艺的实训,保证学生在学校学习理论知识的同时,也能掌握一定的实际封装方面的技能。江苏科技大学地处长三角地区,长三角地区(上海、江苏、浙江)以上海为核心,半导体及信息产业在长三角地区中占有重要地位,是国内集成电路、传感器制造和封测技术最先进产能集中地区。其中,中芯国际在上海拥有8吋及12吋晶圆厂;台积电在上海松江拥有8吋厂,并已决定在南京兴建12吋厂;联电则以收购方式取得苏州和舰8吋厂经营权;力晶与合肥市政府合资兴建12吋厂。学校与相关的企业联合建立实习、实训和见习基地,一方面可以使理论教学与实践相结合,提高学生的知识实际应用能力;另一方面,可以让企业的一些研发型设备可以充分利用,实习资源共享,提高设备的利用率。此外,通过学生在企业中的实习,让学生掌握更多实践知识的同时,也让企业在学生实习期间考察他们的能力,为企业在未来招聘人才提供更多的选择。

三、实验平台

江苏科技大学电子封装专业针对目前国内半导体及信息产业的迅速发展情况,为了能较好较快地培养电子封装领域比较紧缺的人才,在理论教学的同时,也非常注重实验教学。目前电子封装系在新校区规划了用于实验教学的净化间,主要包括两个部分:一是包括黄光区内的光刻、显影、溅射等半导体器件的前道加工工序;二是包括划片、邦定、回流、键合等封装工艺。前道工序主要包括光刻机、溅射设备和刻蚀设备等,通过实验教学,使学生在操作过程中更能深入了解光刻、溅射等工艺的具体原理和实现步骤,能让学生更好地了解电子器件的制备过程,从而拓宽学生的视野,为学生走向工作岗位奠定良好的理论和实验基础。后道工序主要指封装工艺,设备主要涵盖划片机、金线键合机、金属植球机和回流炉等。通过这些设备的实际操作,可以使学生对封装领域中的零级封装、一级封装有比较深入的认识,可以根据设备的相应功能实现所设计的需求。同时,江苏科技大学根据目前封装领域的高速发展趋势,购置了包括3D打印机、晶圆键合机等较为新型的设备,通过这些设备的具体操作和实际应用,让学生在关注目前封装领域中发展的主要趋势,尤其是目前业界比较关注的晶圆级封装和三维封装,做好这些方面的知识储备,为以后走向工作岗位或者深造奠定良好的基础。

四、结语

电子封装专业作为一个新兴的交叉型专业,近些年来在国内外都有迅速的发展。尤其随着消费电子、汽车电子和物联网等领域的高速增长,作为电子器件中关键技术之一的电子封装技术备受关注,而且专业的电子封装领域人才培养还滞后于封装技术的发展需求。因此,高校的电子封装专业人才培养需要满足市场发展的需求,不仅要关注电子封装专业的多学科交叉及工程化应用较强等方面的特点,而且在教学过程中需要多元化的课程设置,包括器件设计、加工工艺、应用材料、测试方法等方面的理论教学,结合实习基地的实际参观认识和学习,到实验平台整体流程的操作,培养学生的综合性能力,能为电子封装专业输送更多更好的专业人才.

【参考文献】

[1]胡庆贤,董再胜,王凤江等.电子封装技术专业人才培养体系的构建[J].产业与科技论坛,2011,11(10):173~174

[2]简刚,汪蕾,胡庆贤等.微电子封装专业《薄膜材料与工艺》教学探索[J].产业与科技论坛,2014,14(13):154~155

[3]廖秋慧,刘淑梅.微电子封装专业的课程建设与教学实践[J].产业与科技论坛,2013,10(12):178~179

[4]张亮,郭永环,何成文等.电子封装技术专业教学改革与实践[J].电焊机,2015,10(45):47~49

作者:刘瑞 袁妍妍 盛洪超 单位:江苏科技大学材料学院

 

  发布时间:2017/5/9 11:48:23  阅读人次