微電子制造工程專業(yè)試驗課程體系建設(shè)

1、微電子制造工程專業(yè)實驗課程體系建設(shè)第 30 卷第 2 期2008年 6 月湘潭師范學院 (自然科學版 )JournalofXiangtanNormalUniversity(NaturalScienceEdition)VoI.30No.2June.20o8 微電子制造工程專業(yè)實驗課程體系建設(shè) 黃春躍 ,吳兆華(桂林電子科技大學機電工程學院 ,廣西桂林 541004)摘要 :微電子制造工程專業(yè)是理論性與實踐性都很強的一門學科,實驗教學對該專業(yè)合格人才的培養(yǎng)至關(guān)重要 .結(jié)合微電子制造工程專業(yè)課程體系，以SMT工藝為中心對實驗課程體系構(gòu)建進行了 探索和研究 ,主要內(nèi)容包括實驗教學體 系,實驗具體內(nèi)容以

2、及實驗體系實施保障等 . 關(guān)鍵詞:微電子制造;專業(yè)建設(shè);實驗課程體系中圖分類號 :G642 文獻標識碼 :A 文章編號 :1671 一 O231(2OO8)02020503 微電子制造工程是國家教委在專業(yè)目錄之外特批的特色專業(yè),桂林電子科技大學作為國內(nèi)最早開展微電子封裝和組裝領(lǐng)域教學和科研的高等學校之一 ,經(jīng)過十多年的努力 ,已形成了 具有鮮明特色的微電子封裝和組裝的課程體系 ,多學科交叉 ,多層次的研究和開發(fā)團隊 ,并具有豐富的與工業(yè)界合作經(jīng)驗以及突出的國際合作聯(lián)系網(wǎng)絡(luò) .在此基礎(chǔ)上 ,桂林電子科技大學機電工程學院在全國首先 設(shè)置了該特色專業(yè) ,經(jīng)國家教委批準 ,本專業(yè)從 2003年開始招生

3、 ,到2007年 7月,該專業(yè)第一屆畢業(yè)生已 經(jīng)順利畢業(yè) ,國內(nèi)外許多知名企業(yè)與科研機構(gòu)紛紛到我校招聘本專業(yè)的畢業(yè)生,使得本專業(yè)在業(yè)界享有盛譽 ,成為我校的特色專業(yè)和優(yōu)勢專業(yè) .微電子制造工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具有微電子工程學,電子組裝,電子封裝 ,微電子元件制造 ,集成電路制造 ,微焊接互連工程學與基板工程學的基本理論,掌握微電子制造過程的系統(tǒng)設(shè)計 ,工藝設(shè)計 ,系統(tǒng)檢測 ,設(shè)備運行與可靠性 ,可維護性設(shè)計 ,復雜設(shè)備的運行與維護等 專業(yè)知識和技能 ,可在微電子元器件制造 ,集成電路制造 ,微電子封裝 ,電子組裝以及印制電路板制造等 電子制造服務(wù)領(lǐng)域 ,從事研究,設(shè)計,開發(fā),運行保障 ,生

4、產(chǎn)組織管理及其他工作的高級工程技術(shù)人才 .簡單地 說 ,本學科的基本培 養(yǎng)目標是將電路原理實現(xiàn)為電子產(chǎn)品的高級專門應(yīng)用型人才.微電子制造工程是理論性與實踐性都很強的一門學科 ,單一的理論式教學方式難以讓學生具備實際的操作技能,因此 ,實驗教學對該專業(yè)合格人才的培養(yǎng)至關(guān)重要 .本文就如何構(gòu)建微電子制造工程專業(yè)實驗課程體系以適應(yīng)本專 業(yè)人才培養(yǎng)目標談?wù)勎覀兊囊恍┳龇?.1 課程體系建設(shè) 1微電子制造工程專業(yè)課程體系由工程學科通識教育基礎(chǔ),專業(yè)基礎(chǔ) ,專業(yè)方向 ,專業(yè)任選等幾個平臺和框架構(gòu)成.通識教育基礎(chǔ)平臺和專業(yè)基礎(chǔ)平臺的課時約占課內(nèi)總學時的90%,這兩個平臺課程的教學在前三年內(nèi)完成 .專業(yè)方向平

5、臺的課時占課內(nèi)總學時的 10%左右,每一課程平臺又 主要由理論教學課程,實踐教學課程及課外自學課程組成 .理論課程設(shè)置分公共基礎(chǔ)課 ,專業(yè)基礎(chǔ)課 和專業(yè)方向課 ,實踐環(huán)節(jié)包括實驗 ,教學實習,生產(chǎn)實習（社會實踐 ）,課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等 .(1) 專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置 .依據(jù)電子制造工程的內(nèi)在需求 ,專業(yè)平臺課程設(shè)置為 :工程 力學,電子工程材料,微電子制造概論 ,線性系統(tǒng) ,電路分析,電子精密機械設(shè)計 ,電子技術(shù) ,半導體物理 基礎(chǔ) ,控制工程基礎(chǔ) ,流體傳動與控制 ,半導體制造工藝及設(shè)備 ,微機原理與接口技術(shù) ,傳感器技術(shù)等 .(2) 專業(yè)方向課程設(shè)置 .依據(jù)優(yōu)選的學科方向 ,專業(yè)限選課程主要

6、包括 SMT 工藝與 設(shè)計,SMT設(shè)備原理與應(yīng)用 ,PCB 設(shè)計與制造 ,微電子封裝技術(shù) ,微電子可靠性工程 ,微電子產(chǎn)品檢測 技術(shù)等,學生依據(jù)自己的就業(yè)去向選擇其中 5 門 .收稿日期 :2OO8 03 09基金項目 :廣西區(qū)重點課程建設(shè)項目作者簡介 :黃春躍(1971一),男,廣西龍州人 ,博士,副教授,研究方向:表面組裝焊點可 靠性.205(3) 專業(yè)任選課程設(shè)置 .專業(yè)任選課程主要包括電磁兼容 ,熱設(shè)計技術(shù) ,統(tǒng)計過程控 制與六西瑪技術(shù) ,電子電路產(chǎn)品組裝系統(tǒng),SMT可制造性設(shè)計(D蹦)，微機電系統(tǒng)(MEMS)概論，電子 CAD 應(yīng)用等 .2實驗課程體系建設(shè)2.1以 SMT 工藝為中心

7、構(gòu)建實驗課程教學體系 微電子制造工程人才培養(yǎng)教學體系中 ,包括了理論知識和實踐教學兩大部分內(nèi)容 , 以理論學習為基礎(chǔ),同時強調(diào)實踐教學 ,實踐教學提倡的是以 SMT 工藝為主線的實驗教學體系 ,因 此構(gòu)建以 SMT 工藝為中 心的實驗教學體系是建設(shè)微電子制造工程實驗課程體系的主要內(nèi)容 .SMT 工藝結(jié) 構(gòu)包括生產(chǎn)準備 ,焊膏印刷，元器件貼片，再流焊接，檢測和返修這幾大部分12,為了培養(yǎng)具有實踐創(chuàng)新能 力的學生 ,必須具有與SMT 工藝結(jié)構(gòu)相對的實驗教學體系 .以 SMT 工藝為中心的實驗教學體系方案設(shè) 計如表 1 所示 .建設(shè)的 指導思想是 :強化學生能力的培養(yǎng) ,特別是實踐能力和創(chuàng)新能力的培

8、養(yǎng)的指導思想 以適應(yīng)先進電子制造技術(shù)高速發(fā)展的內(nèi)在要求 .實驗體系分為基礎(chǔ)實驗和綜合性實驗兩大部分 ,在基礎(chǔ) 實部分圍繞電子組裝基礎(chǔ),SMT設(shè)備原理與應(yīng)用，微電子封裝技術(shù),微電子產(chǎn)品檢測技，微電子可靠性工 程,SMT工藝與設(shè)計以 及電子電路產(chǎn)品組裝等微電子制造工程專業(yè)的主干課程 ,突出 SMT 工藝,設(shè)置了 SMT 工藝材料試驗 ,印刷機結(jié)構(gòu)拆裝試 ,貼片機結(jié)構(gòu)試驗 ,再流焊爐維護試驗 ,引線鍵合試驗 ,AOI 檢測試 驗,SMT焊點熱循環(huán)試驗,印刷試驗 ,貼片試驗 ,再流焊焊接試驗 ,生產(chǎn)系統(tǒng)質(zhì)量管理實驗 ;在綜合性實驗部分 開置為期兩周的微電子制造綜合設(shè)計 ,在兩周的綜合設(shè)計時間內(nèi)設(shè)置了

9、PCB 設(shè)計與制板實驗 ,SMT 綜合 組裝實驗和 SMT 檢測與返修實驗 ,以綜合實驗的方式來強化對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng) .表 1 以 SMT 工藝為主線的實驗教學體系以 s 盯工藝為中心的實驗教學俸系基礎(chǔ)實驗綜合篷實驗散散散電S耵電電電子電子設(shè)備子子子電 組裝原理封立可 s 耵工藝與路散電子制造 基礎(chǔ)與應(yīng) j 毫品靠設(shè)計立綜合設(shè)計技檢性品用米測工組技程裝SI印貼再弓IAOIS耵印貼再生產(chǎn)髓S耵S耵T暑I(lǐng)片流線檢焊暑I(lǐng)片流系統(tǒng)設(shè)綜檢工機機焊鍵測占試試焊質(zhì)量計合測藝結(jié)結(jié)爐合試執(zhí)驗驗焊管理與組與 材構(gòu)構(gòu)維試驗循接實驗制裝返 科拆試護驗環(huán)試板實修 試裝驗試試驗實驗實 驗試驗驗驗驗2.2 實

10、驗教學條件確保以 SMT 工藝為中心的實驗教學體系實現(xiàn)需要具備相應(yīng)的實驗教學條件 .經(jīng)過 多年的建設(shè) ,我校微電子制造工程專業(yè)具備了較好的教學實驗條件.本專業(yè)實驗室用房建筑面積140m2,1 萬元以上儀器設(shè)備 25臺,固定資產(chǎn)總值 250萬元.本專業(yè) SMT 實驗室擁有企業(yè)贈送的兩條完整SMT 生產(chǎn)線,一條為松下 SMT 生產(chǎn)線,另一條為富士 SMT 生產(chǎn)線,生產(chǎn)線主要包括 :錫膏印刷機 ,高速貼 片機 ,通用貼片機 ,回流爐和上 ,下板機以及傳輸機等 .擁有這兩條 SMT 生產(chǎn)線可以滿足以 SMT 工藝為中 心的實驗教學體系的建設(shè)需要 .此外實驗室還配置了 BGA 組裝返修臺 ,第二代光學檢

11、測系統(tǒng) ,數(shù)字化智能 電烙鐵等 .在封裝設(shè)備方面擁有兩臺鍵合機 ,還擁有包括拉 ,壓 ,彎,扭和疲勞試驗機在內(nèi)的力學測試設(shè) 備;環(huán)境實驗設(shè)備有溫 濕箱 ,高低溫熱循環(huán)爐等 .3 實驗內(nèi)容設(shè)置微電子制造工程專業(yè)主干課程主要包括 SMT 工藝與設(shè)計 ,SMT 設(shè)備原理與應(yīng)用,PCB設(shè)計與制造，微電子可靠性工程和微電子封裝技術(shù)等 ,各門課程的實驗設(shè)置均各有特點 ,限于篇幅 , 以下僅對 SMT 工藝與 設(shè)計課程的實驗內(nèi)容設(shè)置和上述微電子制造綜合設(shè)計的實驗內(nèi)容設(shè)置進行介紹 . 2o6（1）SNT 設(shè)計與工藝課程實驗內(nèi)容設(shè)置 .SNT 設(shè)計與工藝課程內(nèi)容涉及化工與材料 技術(shù)（如各種焊膏,焊劑,清洗劑）,

12、涂敷技術(shù)（如焊膏印刷 ）,精密機械加工技術(shù) （如絲網(wǎng)制作 ）,自動控 制技術(shù) （如設(shè)備及生產(chǎn)線控制 ）,焊接技術(shù)和測試 ,檢驗技術(shù) ,組裝設(shè)備原理與應(yīng)用技術(shù)等諸多技術(shù) .它具 有 SNT 的綜合性工程技術(shù)特征，是S/VII"的核心技術(shù).本課程設(shè)置的實驗包括：錫膏印刷機和高速貼片 機演示實驗 ,SNT 編程實驗,元器件貼裝工藝實驗 ,再流焊焊接實驗 ,綜合性,設(shè)計性實驗 .設(shè)置錫膏印刷機 和高速貼片機演示實驗的目的是通過實驗使學生進一步地了解 SNT 的工藝流程和生產(chǎn)線的自動化程 度;掌握現(xiàn)有 SNT 設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理 ,使用性能和操作方法 ;通過實驗使學生對元器件的貼裝技術(shù)有更深一層

13、了解.設(shè)置 SNT 編程 實驗?zāi)康氖峭ㄟ^實驗使學生學會對表面元器件貼裝生產(chǎn)程序的基本編程方法和 步驟;通過實驗學會如何 進行編程以及掌握怎樣把已編好的程序傳送到相應(yīng)的設(shè)備上.元器件貼裝工藝實驗是結(jié)合實際生產(chǎn)的一種模擬訓練 ,這種訓練具有對科學實驗全過程進行初步訓練的特點的教學實驗,內(nèi)容主要包括 ：完成實驗原理的自學 ;查閱有關(guān)參考資料 ;學生要自主完成貼片實驗操作的全過程和實驗的 測繪,數(shù)據(jù)的處理及編程過程.實驗的核心是學生自主完成貼片編程實驗任務(wù) ,從而使學生在實踐能力方 面有較系統(tǒng)的訓練 . 設(shè)置再流焊焊接實驗的目的是學生通過實際設(shè)定再流焊焊接溫度曲線而掌握焊 接曲線的基本設(shè)置方法 .(2

14、) 微電子制造綜合設(shè)計的實驗內(nèi)容設(shè)置 .微電子制造綜合設(shè)計的基本任務(wù)是對指 定電子產(chǎn)品的PCB 以及組裝工藝進行設(shè)計與實踐 .學生依據(jù)指定電子產(chǎn)品的要求 ,設(shè)計產(chǎn)品的PCB圖,包括對PCB整體布局，布線,焊盤知識進行設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，完成PCB的制造工藝設(shè)計，對典型工 藝進行實踐 .其目的在于提高學生綜合運用理論知識解決實踐問題的能力 ,培養(yǎng)學生獨立工作能力 ,學 生通過 PCB 設(shè)計,制造工藝,組裝工藝設(shè)計與實踐 ,收集,整理資料與分析工藝參數(shù) ,工藝故障等環(huán)節(jié) ,初步 掌握微電子制造工程設(shè)計方法和制造流程 .綜合設(shè)計的具體內(nèi)容包括 :1)PCB 設(shè)計,包括焊接方式與整 體設(shè)計,基板選用,焊

15、盤與阻焊膜設(shè)計 ,布局布線設(shè)計 ,PCB 制造工藝設(shè)計等 ;2)組裝工藝設(shè)計 ,包括制定組 裝工藝流程 ,選擇組裝工藝材料 ,設(shè)計模板 ,印刷工藝 /點膠工藝 /貼裝工藝 /焊接工藝 /檢測工藝設(shè)計等 ;3) 典型工藝實踐 ,包括模 板制作,焊膏印刷,貼片,焊接,焊點檢測等 .4 實驗體系實施保障 為了保障微電子制造工程專業(yè)實驗課程體系建設(shè)的順利實施,達到實驗課建設(shè)目標,在實施過程中我們力求做好以下幾方面的工作【 3-5J.(1)努力提高實驗教師自身素質(zhì) .在課程建設(shè)中 ,教師的因素是至關(guān)重要的 ,要培養(yǎng) 具有創(chuàng)新能力的人才,需要有創(chuàng)新能力的教師 .因此,在教學中通過實踐和探索 ,不斷吸收表面

16、組裝 工藝技術(shù)方面的科技新成果 ,加強實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng) ,全面提高實驗教師自身的綜合素質(zhì) ,以適應(yīng)表面組裝工藝技術(shù)的發(fā)展對教師的要求 .(2)認真編寫實驗指導書 ,搞好教材建設(shè) .由于本課程是特色 專業(yè)的主干課程 ,沒有現(xiàn)成的模式 ,因此 ,需要根據(jù)課程目標 ,結(jié)合現(xiàn)有實驗設(shè)備實際 ,編寫相應(yīng)的實驗 指導書 ,力求使實驗指導書具有實用性 .(3)改革實驗方法 ,突出能力培養(yǎng) .在實驗教學過程中 ,為培養(yǎng)學生 的創(chuàng)新能力 ,開設(shè)綜合性 ,設(shè)計性實驗 ,學生可根據(jù)現(xiàn)有條件提出申請自行設(shè)計實驗,如學生可按照自己的思路設(shè)計一個貼裝方案 ,并對其進行編程 ,同時運用已做的實驗基礎(chǔ)知識和實驗方法,

17、結(jié)合實驗室現(xiàn)有的儀器 ,設(shè)備 ,選用相應(yīng)元器件 ,對其進行貼裝 .通過綜合性 ,設(shè)計性實驗可以有效的培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能 力,受到了學生的極大歡迎.實驗課程建設(shè)是一項系統(tǒng)工程 ,涉及到方方面面的問題 ,同時由于 SNT 工藝技術(shù) 正朝著與新型表面組裝元器件的組裝需求相適應(yīng) ,與新型組裝材料的發(fā)展相適應(yīng) ,與現(xiàn)代電子產(chǎn)品的 品種多,更新快的特性相適應(yīng) ,與高密度組裝 ,三維立體組裝 ,微機電系統(tǒng)組裝等新型組裝形式的組裝需 求相適應(yīng)這幾個方向發(fā)展和進步 ,因此構(gòu)建以 SMT 工藝為中心的微電子制造工程專業(yè)實驗課體系建設(shè)在 各方面都有待于進一步的提高 ,以適應(yīng)微電子制造業(yè)的飛速的發(fā)展 ,為微電子制造業(yè)提供更多合格人才