電子封裝專業(yè)本科教學(xué)模式探討

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【內(nèi)容摘要】電子封裝專業(yè)是一個(gè)相對(duì)較新而且包含內(nèi)容較為豐富的專業(yè)，其本科教學(xué)模式也處于發(fā)展階段。基于電子封裝專業(yè)的多學(xué)科交叉及工程化應(yīng)用較強(qiáng)等方面的特點(diǎn)，通過(guò)課程設(shè)置、實(shí)習(xí)基地建設(shè)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建，構(gòu)建出從封裝專業(yè)的理論學(xué)習(xí)，到實(shí)際專業(yè)封裝生產(chǎn)線的感性認(rèn)知，再到封裝設(shè)備的實(shí)踐操作這幾個(gè)方面對(duì)電子封裝專業(yè)本科教學(xué)模式進(jìn)行探索。

【關(guān)鍵詞】電子封裝;課程設(shè)置;實(shí)習(xí)基地;實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的電子器件應(yīng)用到許多領(lǐng)域中，也帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的飛速發(fā)展。尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，各式各樣的傳感器構(gòu)成了智能網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。封裝技術(shù)作為電子產(chǎn)品領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一，具有舉足輕重的作用。電子封裝是將利用半導(dǎo)體加工方法制備出的微元件、電路等用特定的封裝材料保護(hù)起來(lái)，形成機(jī)械保護(hù)并進(jìn)行電學(xué)信號(hào)傳輸，從而構(gòu)成微系統(tǒng)及工作環(huán)境的制造技術(shù)。由于電子封裝專業(yè)在半導(dǎo)體制程中屬于后道工序，其前道和半導(dǎo)體制備芯片相關(guān)聯(lián)，后道和器件的使用息息相關(guān)，所以其涵蓋的內(nèi)容非常多，牽涉到材料、化學(xué)、電子、機(jī)械等學(xué)科，尤其許多新型傳感器的出現(xiàn)，對(duì)電子封裝專業(yè)提出了更高的要求。近些年來(lái)，電子封裝對(duì)器件的可靠性評(píng)價(jià)、性能測(cè)試等領(lǐng)域也開始有所擴(kuò)展和延伸。作為一門較新的專業(yè)，電子封裝專業(yè)建設(shè)和本科生培養(yǎng)處于探索性階段。目前國(guó)內(nèi)高校的電子封裝專業(yè)大多起源于材料學(xué)院，尤以焊接技術(shù)、金屬材料專業(yè)居多。如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等。但是電子封裝專業(yè)作為一門全新的學(xué)科和專業(yè)，在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，其本科生教育培養(yǎng)模式需要與時(shí)俱進(jìn)，才能夠跟上當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展。江蘇科技大學(xué)電子與封裝專業(yè)借鑒了國(guó)內(nèi)其他高校在電子封裝專業(yè)方面的建設(shè)，同時(shí)根據(jù)自身的特點(diǎn)，結(jié)合長(zhǎng)三角地區(qū)半導(dǎo)體行業(yè)蓬勃發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，對(duì)電子封裝專業(yè)本科生培養(yǎng)及專業(yè)建設(shè)進(jìn)行一些有益的探索。因此，本文從電子封裝專業(yè)的多學(xué)科交叉及工程化應(yīng)用較強(qiáng)等方面的特點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)課程設(shè)置、實(shí)習(xí)基地建設(shè)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建，從封裝專業(yè)的理論學(xué)習(xí)，到實(shí)際專業(yè)封裝生產(chǎn)線的感性認(rèn)知，再到封裝設(shè)備的實(shí)踐操作，構(gòu)建電子封裝專業(yè)的本科教學(xué)理論－認(rèn)知－實(shí)踐的系統(tǒng)性模式。

一、課程設(shè)置

由于電子封裝專業(yè)是一門典型的交叉學(xué)科，牽涉到的基礎(chǔ)學(xué)科較多，因此在課程設(shè)置方面既要考慮到其知識(shí)專業(yè)性，又要考慮到其知識(shí)綜合性。江蘇科技大學(xué)立足于長(zhǎng)三角區(qū)域，針對(duì)目前電子封裝技術(shù)專業(yè)存在較大的人才供需矛盾(據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年對(duì)電子封裝專業(yè)本科層次的人才需求超過(guò)7萬(wàn)人)，以半導(dǎo)體材料和器件制備為基礎(chǔ)，結(jié)合電子元器件的設(shè)計(jì)與模擬，對(duì)電子元件的封裝材料、封裝工藝、封裝設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行基礎(chǔ)教育，培養(yǎng)電子封裝及其相關(guān)領(lǐng)域中工藝開發(fā)、材料改進(jìn)、儀器研制等方面的專業(yè)工程技術(shù)人員。在專業(yè)課設(shè)置上，涵蓋從器件的原理、封裝的工藝和可靠性測(cè)試方面等，具體有以下7門專業(yè)必修課。半導(dǎo)體器件物理、微連接原理、電子封裝材料、封裝結(jié)構(gòu)與工藝、電子封裝可靠性、封裝熱管理。在選修課程的設(shè)置上重視電子封裝專業(yè)中的基礎(chǔ)理論、實(shí)際應(yīng)用、動(dòng)手能力、思維開拓方面的培養(yǎng)，對(duì)目前迅速發(fā)展的封裝領(lǐng)域中的知識(shí)進(jìn)行了綜合性的構(gòu)建，從理論到實(shí)際，從工藝到應(yīng)用，設(shè)置了10門專業(yè)選修課，包括微加工工藝、MEMS器件與封裝技術(shù)、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化、集成電路設(shè)計(jì)、微電子制造及封裝設(shè)備、表面組裝技術(shù)、微波與射頻電路、電磁兼容技術(shù)、先進(jìn)封裝技術(shù)、有限元技術(shù)及在封裝中的應(yīng)用。江蘇科技大學(xué)電子封裝專業(yè)的課程體系設(shè)置，一方面體現(xiàn)了電子封裝專業(yè)的綜合化、專業(yè)化的特點(diǎn)，另一方面突出了實(shí)踐性和理論性結(jié)合的特色。尤其在現(xiàn)代化的教育體系下，既要突出學(xué)生的專業(yè)性特點(diǎn)，又要兼顧學(xué)生的知識(shí)綜合性，同時(shí)還需對(duì)目前學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力進(jìn)行專業(yè)化培養(yǎng)。尤其對(duì)于半導(dǎo)體及信息技術(shù)專業(yè)方面日新月異的發(fā)展，開設(shè)了“先進(jìn)封裝技術(shù)”課程，對(duì)目前晶圓級(jí)封裝、三維封裝等目前較為新穎的封裝模式進(jìn)行關(guān)注，及時(shí)反映封裝領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)。

二、實(shí)習(xí)基地

電子封裝專業(yè)不僅對(duì)理論知識(shí)有深入的了解，對(duì)實(shí)踐能力也有更高的要求。尤其是電子信息工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)人才掌握的知識(shí)綜合性要求越來(lái)越高。目前，電子封裝專業(yè)不僅僅是對(duì)其本身所涉及的封裝設(shè)計(jì)、封裝工藝、封裝材料等方面，而且隨著封裝工業(yè)方面的發(fā)展，尤其是晶圓級(jí)封裝技術(shù)的發(fā)展，很多封裝工藝和微加工工藝高度融合在一起。所以對(duì)于從事電子封裝領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、研究人員，不僅要掌握封裝相關(guān)的理論基礎(chǔ)，還要求對(duì)加工工藝實(shí)踐的掌握。從工科院校的人才培養(yǎng)角度出發(fā)，目前國(guó)際教育界公認(rèn)實(shí)踐才是工科專業(yè)教育的根本，必須在理論教育的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生到相關(guān)專業(yè)工程實(shí)踐中去實(shí)踐學(xué)習(xí)，在實(shí)際解決問題的過(guò)程中掌握相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。江蘇科技大學(xué)目前積極建立與電子封裝企業(yè)的合作，通過(guò)到企業(yè)的見習(xí)與實(shí)踐，讓學(xué)生對(duì)課堂講授的基礎(chǔ)知識(shí)有更深層次的認(rèn)識(shí)，同時(shí)通過(guò)企業(yè)技術(shù)人員直接參與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加深學(xué)生對(duì)封裝領(lǐng)域中的工藝、設(shè)備等方面的認(rèn)知。并且，江蘇科技大學(xué)與江陰長(zhǎng)電、蘇州捷研芯、蘇州納米城等單位建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的實(shí)訓(xùn)和見習(xí)基地，采取與這些企業(yè)單位實(shí)際生產(chǎn)接軌的流水線式實(shí)習(xí)安排，在實(shí)習(xí)期間讓每個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)生產(chǎn)制造過(guò)程中某一項(xiàng)工序，并定期進(jìn)行輪換工作，如前道工藝中的光刻、濺射、刻蝕等微加工工藝，同時(shí)對(duì)后續(xù)的封裝工藝如切片、邦定、貼裝和封裝等具體工藝的實(shí)訓(xùn)，保證學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，也能掌握一定的實(shí)際封裝方面的技能。江蘇科技大學(xué)地處長(zhǎng)三角地區(qū)，長(zhǎng)三角地區(qū)(上海、江蘇、浙江)以上海為核心，半導(dǎo)體及信息產(chǎn)業(yè)在長(zhǎng)三角地區(qū)中占有重要地位，是國(guó)內(nèi)集成電路、傳感器制造和封測(cè)技術(shù)最先進(jìn)產(chǎn)能集中地區(qū)。其中，中芯國(guó)際在上海擁有8吋及12吋晶圓廠;臺(tái)積電在上海松江擁有8吋廠，并已決定在南京興建12吋廠;聯(lián)電則以收購(gòu)方式取得蘇州和艦8吋廠經(jīng)營(yíng)權(quán);力晶與合肥市政府合資興建12吋廠。學(xué)校與相關(guān)的企業(yè)聯(lián)合建立實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)和見習(xí)基地，一方面可以使理論教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的知識(shí)實(shí)際應(yīng)用能力;另一方面，可以讓企業(yè)的一些研發(fā)型設(shè)備可以充分利用，實(shí)習(xí)資源共享，提高設(shè)備的利用率。此外，通過(guò)學(xué)生在企業(yè)中的實(shí)習(xí)，讓學(xué)生掌握更多實(shí)踐知識(shí)的同時(shí)，也讓企業(yè)在學(xué)生實(shí)習(xí)期間考察他們的能力，為企業(yè)在未來(lái)招聘人才提供更多的選擇。

三、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

江蘇科技大學(xué)電子封裝專業(yè)針對(duì)目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體及信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展情況，為了能較好較快地培養(yǎng)電子封裝領(lǐng)域比較緊缺的人才，在理論教學(xué)的同時(shí)，也非常注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前電子封裝系在新校區(qū)規(guī)劃了用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的凈化間，主要包括兩個(gè)部分:一是包括黃光區(qū)內(nèi)的光刻、顯影、濺射等半導(dǎo)體器件的前道加工工序;二是包括劃片、邦定、回流、鍵合等封裝工藝。前道工序主要包括光刻機(jī)、濺射設(shè)備和刻蝕設(shè)備等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生在操作過(guò)程中更能深入了解光刻、濺射等工藝的具體原理和實(shí)現(xiàn)步驟，能讓學(xué)生更好地了解電子器件的制備過(guò)程，從而拓寬學(xué)生的視野，為學(xué)生走向工作崗位奠定良好的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。后道工序主要指封裝工藝，設(shè)備主要涵蓋劃片機(jī)、金線鍵合機(jī)、金屬植球機(jī)和回流爐等。通過(guò)這些設(shè)備的實(shí)際操作，可以使學(xué)生對(duì)封裝領(lǐng)域中的零級(jí)封裝、一級(jí)封裝有比較深入的認(rèn)識(shí)，可以根據(jù)設(shè)備的相應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的需求。同時(shí)，江蘇科技大學(xué)根據(jù)目前封裝領(lǐng)域的高速發(fā)展趨勢(shì)，購(gòu)置了包括3D打印機(jī)、晶圓鍵合機(jī)等較為新型的設(shè)備，通過(guò)這些設(shè)備的具體操作和實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生在關(guān)注目前封裝領(lǐng)域中發(fā)展的主要趨勢(shì)，尤其是目前業(yè)界比較關(guān)注的晶圓級(jí)封裝和三維封裝，做好這些方面的知識(shí)儲(chǔ)備，為以后走向工作崗位或者深造奠定良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語(yǔ)

電子封裝專業(yè)作為一個(gè)新興的交叉型專業(yè)，近些年來(lái)在國(guó)內(nèi)外都有迅速的發(fā)展。尤其隨著消費(fèi)電子、汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的高速增長(zhǎng)，作為電子器件中關(guān)鍵技術(shù)之一的電子封裝技術(shù)備受關(guān)注，而且專業(yè)的電子封裝領(lǐng)域人才培養(yǎng)還滯后于封裝技術(shù)的發(fā)展需求。因此，高校的電子封裝專業(yè)人才培養(yǎng)需要滿足市場(chǎng)發(fā)展的需求，不僅要關(guān)注電子封裝專業(yè)的多學(xué)科交叉及工程化應(yīng)用較強(qiáng)等方面的特點(diǎn)，而且在教學(xué)過(guò)程中需要多元化的課程設(shè)置，包括器件設(shè)計(jì)、加工工藝、應(yīng)用材料、測(cè)試方法等方面的理論教學(xué)，結(jié)合實(shí)習(xí)基地的實(shí)際參觀認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體流程的操作，培養(yǎng)學(xué)生的綜合性能力，能為電子封裝專業(yè)輸送更多更好的專業(yè)人才.

【參考文獻(xiàn)】

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作者:劉瑞 袁妍妍 盛洪超 單位:江蘇科技大學(xué)材料學(xué)院