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微电子系统封装  102M5005H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:万里兮
课程编号: 102M5005H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:万里兮
英文名称: Microelectronics Packaging

教学目的、要求

本课程为集成电路工程专业研究生的学科基础课,通过讲述微电子电路的封装设计、制造,以及与封装技术密切相关的设备和材料基本概念与知识,要求学生掌握包括电子封装设计原理、准则,基本制造原理和工艺流程,典型设备的原理和材料的性质与作用,以及封装制造过程中的相关问题及解决办法。具体包括电子封装定义、发展历史、封装分类、封装设计原理、分立器件封装、一般集成电路封装、超大规模集成电路封装、MEMS封装、光电器件封装、特种封装、晶圆级封装、三维封装、系统级封装、封装材料、制造原理与设备、可靠性等基础知识。

预修课程

数字电路,模拟电路,集成电路设计与制造,电子电路基础等

教 材

自编

主要内容

第一章	电子封装定义与发展概况(3课时)
掌握封装的基本概念,包括定义,发展史和基本分类。重点了解电子封装的作用,在电子技术中的地位,以及电子封装的基本结构和分类。
1.1	电子封装的定义
最早封装完成三大功能:互连,保护电子器件,匹配内外尺寸。现代封装在此基础上加上:多功能集成,实现高性能,系统小型化,降低成本,等等。
1.2	封装技术的发展概况
封装形式:DIP->TSOP->FNP->QFN->MCP->PoP->3D
封装技术:Wirebonding->Flip-Chip->Wafer-Level-Package->2.5D/3D
封装材料:陶瓷,金属,塑料
1.3	封装分类
按功能分类:分立器件,集成电路,传感器件,功率电子,光电器件,…
按工艺分类:钱焊,倒装焊,晶圆级,...
按结构分类:单芯片封装,多芯片封装,三维封装,…
按材料分类:金属封装,陶瓷封装,塑料封装,混合材料封装,…
其他分类:

第二章	主要封装形式及技术(12课时)
掌握现代封装的主要形式及技术,基于工艺分类的主要分类方式,线焊、倒装焊和晶圆级封装。重点掌握三种封装的结构,技术,工艺过程。一般了解其他封装形式及技术。
2.1	线焊封装(分立器件封装,一般集成电路封装)(3课时)
2.2	倒装焊封装(大规模、超大规模集成电路封装)(3课时)
2.3	晶圆级封装(3课时)
包括晶圆级封装,Chip Scale Package (CSP), Ball Grid Array (BGA), 
2.4	光电器件封装 (0.5课时)
2.5	MEMS器件封装 (0.5课时)
2.6	系统级封装 (0.5课时)
2.7	三维封装 (0.5课时)
2.8	特种封装 (0.5课时)
2.9	TSV(0.5课时)

第三章	封装设计基本原理与技术(12课时)
电子封装设计是整个器件成功的基础,包括电学设计,热学设计、机械设计和工艺设计。近年来随着技术的发展,更要求协同设计(Co-design),它包括封装电学设计中的芯片-封装-系统板的协同设计,也包括电、热和机械的协同设计。仿真是用计算机模拟设计的结果,是成功设计的重要方法。要求掌握封装设计与仿真的基本原理,基本方法和基本工具。了解DFX的概念和一般方法。
3.1.	封装设计基本原理(1课时)
3.2.	电学设计与仿真(4课时)
3.3.	热/机械设计与仿真(2课时)
3.4.	工艺设计(2课时)
3.5.	协同设计(1课时)
第四章	封装制造设备简介 (6课时)
了解主要封装设备种类,掌握主要封装设备的基本原理。
4.1 传统封装设备
4.1.1线焊机 (1)
4.1.2 倒装焊芯片机(1)
4.1.3 激光打标机
4.1.4 分选机
……

4.2 晶圆级封装设备
4.2.1光刻机(1)
4.2.2匀胶机(1)
4.2.3刻蚀机(1)
4.2.4电镀机(1)
4.2.5去胶机(1)
……
4.3 基板制造设备
4.3.1光刻机(1)
4.3.2显影(1)
4.3.3层压(1)
4.3.4钻孔(1)
……
讲座(2课时)

第五章	电子封装材料简介(3课时)
了解主要电子封装材料基本特性,基本作用,基本工艺过程。
5.1 传统封装材料
5.2 塑料封装材料
5.3 先进封装材料
5.4 特种封装材料

讲座(讲座)

第六章	电子封装可靠性简介 (3课时)
了解电子封装中的典型可靠性问题,可靠性试验方法,失效分析的基本手段。
6.1电子封装可靠性一般问题
6.2 可靠性试验与技术

讲座(2课时)

第七章	电子封装测试简介 (3课时)
了解电子封装的测试基本原理,主要设备和标准。
7.1 电子封装测试基本原理
7.2 测试设备与原理
7.3 测试标准

讲座(2课时)

另安排一次先进封装前沿技术讲座(3学时)

考核方式(6学时):两人组或者三人组Project+课堂答辩,题目:一种 (大规模集成电路芯片,功率芯片,光电芯片,射频芯片,生物芯片,传感器芯片,…)芯片封装(设计,制作,测试…)方案

参考文献

1.	Fundamentals of Microsystems packaging, Rao R. Tummala, Mc Graw Hill, 2001
2.	Introduction to System-on-Package, Rao R. Tummala, Madhavan Swainathan, Mc Graw Hill, 2008
3.	《电子制造技术-利用无铅、无卤素和导电胶材料》刘汉诚等译,化学工业出版社,2005
4.	《MEMS/MOEMS封装技术-概念、设计、材料及工艺》Ken Gilleo,中国电子学会封装专委会,电子封装技术丛书编辑委员会组织译校,2008
5.	《微电子材料与制程》第十章 电子封装技术,吴懿平
6.	《电子封装技术介绍》吴懿平,华中科技大学,2010
7.	http://www.extra.ivf.se/ngl/E-BGA/ChapterE.htm

授课时间: 星期五, 第5、6、7节
授课地点: 教1-208
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

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