姓名:張文浩
學(xué)號(hào):16140210093
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【嵌牛導(dǎo)讀】電子封裝技術(shù)是為基本的電子電路處理和存儲(chǔ)信息建立互連和合適操作環(huán)境的科學(xué)和技術(shù)宾娜,是構(gòu)成芯片-器件-組件-產(chǎn)品的橋梁谒撼。電子封裝是基礎(chǔ)制造技術(shù)掖鱼,各類工業(yè)產(chǎn)品(家用電器拟烫、計(jì)算機(jī)弥鹦、通訊、醫(yī)療套耕、航空航天谁帕、汽車等)的控制部分無(wú)不是由微電子元件、光電子元件冯袍、射頻與無(wú)線元件及MEMS等通過(guò)電子封裝與存儲(chǔ)匈挖、電源及顯示器件相結(jié)合進(jìn)行制造。電子封裝又是一門新興的交叉學(xué)科康愤,涉及到封裝材料儡循、電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)征冷、熱管理择膝、微納制造、電子器件检激、可靠性等較寬的知識(shí)范圍肴捉。
【嵌牛鼻子】高等院校 ?科研院所?封裝研究、開發(fā)和服務(wù)機(jī)構(gòu)
【嵌牛提問(wèn)】中國(guó)電子封裝技術(shù)行業(yè)分析和發(fā)展前景以及各大院校人才培養(yǎng)計(jì)劃如何叔收?
【嵌牛正文】
電子制造的特點(diǎn)是技術(shù)發(fā)展迅速齿穗、更新?lián)Q代極快。電子封裝正在從芯片-元件-組件-系統(tǒng)的傳統(tǒng)制造模式向系統(tǒng)封裝的模式轉(zhuǎn)變饺律,圓片級(jí)封裝(WLP -WaferLevel Package)窃页、系統(tǒng)封裝(SOP - System OnPackage / SiP - System in Package)、三維封裝(3D Packaging)等先進(jìn)封裝技術(shù)已經(jīng)開始走向市場(chǎng)复濒。封裝占電子器件和微系統(tǒng)的制造成本的比重越來(lái)越大脖卖,在先進(jìn)封裝中達(dá)到60%。在高端封裝中技術(shù)與人才的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈巧颈。
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)畦木,微電子封裝制造科學(xué)與技術(shù)的研究與教育步入了迅猛發(fā)展的時(shí)代。面對(duì)新世紀(jì)的新挑戰(zhàn)砸泛,電子封裝技術(shù)對(duì)其掌握者或研究者的知識(shí)儲(chǔ)備有了更全面十籍、更深入、更靈活的要求晾嘶,甚至需要掌握一定的經(jīng)濟(jì)或市場(chǎng)知識(shí)。目前為止娶吞,世界上多所知名高校都開設(shè)了電子封裝技術(shù)課程或開展了大量先進(jìn)的電子封裝技術(shù)研究垒迂,且均與其自身優(yōu)勢(shì)相結(jié)合而各具特色。
美國(guó)的佐治亞理工大學(xué)的封裝研究中心是最早開展電子封裝技術(shù)教育和研究的機(jī)構(gòu)之一妒蛇,具有極大的國(guó)際影響力机断,該機(jī)構(gòu)將培養(yǎng)過(guò)程分為三個(gè)等級(jí):第一級(jí)為基礎(chǔ)學(xué)科楷拳,包括電子與計(jì)算機(jī)工程、機(jī)械工程吏奸、化學(xué)工程欢揖、材料科學(xué)與工程、物理和化學(xué)等奋蔚;第二級(jí)為交叉學(xué)科她混,包括設(shè)計(jì)、低成本MCM泊碑、大面積制造坤按、無(wú)源器件集成、熱存儲(chǔ)馒过、組裝工藝臭脓、光電器件、系統(tǒng)集成腹忽、無(wú)線電技術(shù)来累、可靠性等;第三級(jí)為系統(tǒng)級(jí)學(xué)科窘奏,包括行業(yè)需求與技術(shù)挑戰(zhàn)嘹锁、低成本集成封裝等。此外蔼夜,佐治亞理工大學(xué)的互連和封裝中心致力于三維集成電路的設(shè)計(jì)和研發(fā)兼耀,具備2000平方英尺的超凈室和價(jià)值超過(guò)18MUSD美元的設(shè)備;三維系統(tǒng)封裝研究中心則側(cè)重于SOP(System-on-Package)的研究求冷,已培養(yǎng)181位學(xué)士瘤运、283位碩士和198位博士,教授10門本科課程和19門研究生課程匠题,出版4本參考書拯坟,發(fā)表論文1200余篇,申請(qǐng)發(fā)明249項(xiàng)韭山、專利36項(xiàng)郁季,13000平方英尺超凈實(shí)驗(yàn)室,獲得247MUSD資助钱磅,與198個(gè)公司梦裂、15個(gè)政府機(jī)構(gòu)有合作關(guān)系,建立了4個(gè)公司盖淡,要求學(xué)生掌握電磁學(xué)年柠、電子封裝及設(shè)計(jì)、電子封裝與組裝褪迟、封裝基板制造冗恨、射頻微波答憔、雷達(dá)及遠(yuǎn)程傳感、集成電路制造掀抹、有限元法虐拓、無(wú)線集成電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體過(guò)程控制傲武、光電系統(tǒng)蓉驹、微機(jī)電系統(tǒng)封裝、先進(jìn)數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試谱轨、熱機(jī)械可靠性等課程戒幔。馬里蘭大學(xué)建立于1986年的 CALCE (計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品壽命周期工程)電子產(chǎn)品及系統(tǒng)研究中心是該大學(xué)工程學(xué)院中最大的研究機(jī)構(gòu)之一;研發(fā)了許多先進(jìn)的科學(xué)方法土童,有效地輔助了電子產(chǎn)品及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析诗茎;還是失效物理研究方法的創(chuàng)始者之一;并且在加速破壞性試驗(yàn)献汗、故障及失效分析敢订、電子元器件的選擇與管理等研究領(lǐng)域中居世界領(lǐng)先地位;每年承擔(dān)的各種科研項(xiàng)目?jī)r(jià)值超過(guò)5MUSD罢吃;其主要本科生課程為:熱力學(xué)楚午、電子及儀表、機(jī)械工程計(jì)算方法尿招、流體力學(xué)矾柜、熱傳導(dǎo)、振動(dòng)控制及優(yōu)化就谜、程材料及制造工藝怪蔑、產(chǎn)品集成與過(guò)程開發(fā)等;研究生課程為:電子系統(tǒng)的機(jī)械原理丧荐、線性振動(dòng)缆瓣、可靠性工程數(shù)學(xué)、有限元應(yīng)用虹统、可靠性及失效機(jī)制弓坞、高功率和高溫電子、電子產(chǎn)品生命周期制造的熱問(wèn)題等车荔。亞利桑那州立大學(xué)擁有先進(jìn)的電子封裝研究中心渡冻,主要通過(guò)對(duì)一級(jí)和二級(jí)封裝的的建模及電學(xué)和熱學(xué)模擬研究電子元器件的熱電性能,資助方主要是半導(dǎo)體研究公司忧便,設(shè)置課程包含器件電子學(xué)族吻、電工學(xué)、材料的光譜性能、電子封裝設(shè)計(jì)呼奢、微電子和固態(tài)器件等。
在亞洲切平,日本東京大學(xué)擁有先進(jìn)的微系統(tǒng)集成與封裝實(shí)驗(yàn)室握础,已培養(yǎng)120余名學(xué)士、碩士悴品、博士學(xué)位畢業(yè)生禀综,及多位博士后,致力于開發(fā)用于微系統(tǒng)的新型互連和封裝技術(shù):室溫粘接表面活化鍵合苔严、高密度互連應(yīng)用定枷、異構(gòu)材料晶圓鍵合、微機(jī)電系統(tǒng)届氢、智能可逆互連欠窒、無(wú)鉛互連、生態(tài)設(shè)計(jì)等退子,設(shè)有固體物理岖妄、材料熱力學(xué)、高分子加工寂祥、系統(tǒng)集成與封裝荐虐、微加工技術(shù)進(jìn)展、微流體系統(tǒng)應(yīng)用丸凭、光學(xué)微系統(tǒng)應(yīng)用等課程福扬。新加坡國(guó)立大學(xué)也在電子封裝中的熱傳導(dǎo)、濕度對(duì)電子封裝的影響惜犀、在熱存儲(chǔ)和電冷卻過(guò)程中相變材料中的熱傳導(dǎo)铛碑、IC封裝的熱機(jī)械可靠性、晶圓級(jí)封裝等領(lǐng)域做了大量工作向拆,并相應(yīng)開設(shè)了工程熱力學(xué)亚茬、熱傳導(dǎo)、能量轉(zhuǎn)換浓恳、電子系統(tǒng)的冷卻等相應(yīng)課程刹缝。
臺(tái)灣的IC封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為世界之首,守義大學(xué)率先在1985年開展了跨系所的電子封裝教學(xué)颈将,將IC封裝制造梢夯、IC封裝材料作為基礎(chǔ)課程,IC封裝可靠性作為核心課程晴圾,失效分析與可靠度測(cè)試颂砸、機(jī)電一體化與PLC控制、熱管理、結(jié)構(gòu)應(yīng)力人乓、電性能設(shè)計(jì)勤篮、材料選用與制程設(shè)計(jì)等作為專業(yè)課程。臺(tái)灣清華大學(xué)的先進(jìn)封裝中心則有15名先進(jìn)封裝領(lǐng)域的知名教授參與色罚,著重于下一代封裝技術(shù)的研究碰缔、分享、教育等戳护,主要訓(xùn)練課程有三維封裝金抡、三維IC、晶圓級(jí)封裝腌且、內(nèi)涵系統(tǒng)式封裝梗肝、微系統(tǒng)封裝、封裝材料铺董、可靠度分析與評(píng)估巫击、軟性電子、光電封裝精续、奈米結(jié)構(gòu)技術(shù)喘鸟、半導(dǎo)體微奈米力學(xué)及模擬與測(cè)試技術(shù)等。香港城市大學(xué)于1998年設(shè)立了電子封裝與組裝中心驻右,并擁有20MUSD以上的先進(jìn)設(shè)備什黑,香港科技大學(xué)也于2004年底設(shè)立了先進(jìn)微系統(tǒng)封裝中心。
1 進(jìn)行電子封裝科研及人才培養(yǎng)的高等院校
國(guó)內(nèi)的電子封裝技術(shù)教育已經(jīng)得到國(guó)家及相關(guān)部委的重視堪夭,2007年工信部及教育部設(shè)置了“電子封裝技術(shù)”目錄外緊缺專業(yè)愕把。2008年教育部設(shè)置了“微電子制造工程”目錄外專業(yè),目前已經(jīng)有華中科技大學(xué)森爽、哈爾濱工業(yè)大學(xué)恨豁、西安電子科技大學(xué)、北京理工大學(xué)爬迟、桂林電子科技大學(xué)橘蜜、廈門理工大學(xué)和江蘇科技大學(xué)創(chuàng)辦了獨(dú)立的電子封裝技術(shù)或微電子制造專業(yè)。許多高校的材料學(xué)付呕、材料加工计福、機(jī)械制造方面的研究也逐漸向電子封裝的材料、工藝和裝備轉(zhuǎn)移徽职,已經(jīng)有至少30家以上的高校開展了電子封裝技術(shù)的教育與科研工作象颖。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)2013年重新制定了電子封裝技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案,課程體系涵蓋材料科學(xué)與工程姆钉、電子科學(xué)與技術(shù)兩個(gè)學(xué)科说订,2014年開始實(shí)行夏季學(xué)期制抄瓦。新的培養(yǎng)方案注重基礎(chǔ)理論與創(chuàng)新、加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)陶冷,在學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課程設(shè)置方面體現(xiàn)了多學(xué)科交叉的性質(zhì)钙姊,設(shè)立了“創(chuàng)新型人才”的培養(yǎng)計(jì)劃。課程體系涵蓋半導(dǎo)體器件與物理埂伦、微制造與微加工摸恍、電子材料、熱與電磁赤屋、可靠性與失效等。專業(yè)核心課程包括半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)壁袄、微電子制造技術(shù)类早、微納加工工藝、電子封裝結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)嗜逻、電子材料涩僻、微連接原理與方法、電子封裝可靠性栈顷,增設(shè)了電子封裝導(dǎo)論和專業(yè)英語(yǔ)訓(xùn)練課程逆日。在選修課程的設(shè)立上注重學(xué)科前沿、工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)萄凤,包括MEMS和微系統(tǒng)封裝基礎(chǔ)室抽、電子制造裝備、混合微電路技術(shù)靡努、表面組裝技術(shù)坪圾、光電子器件與封裝技術(shù)等,增加了納米材料與器件惑朦、化學(xué)微加工工藝等前沿課程兽泄。每年夏季學(xué)期將邀請(qǐng)企業(yè)專家講座,使學(xué)生能夠熟悉本專業(yè)領(lǐng)域的科技發(fā)展動(dòng)態(tài)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r漾月,熟悉國(guó)家電子信息產(chǎn)業(yè)政策和國(guó)內(nèi)外有關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的法律法規(guī)病梢。同時(shí),哈工大威海校區(qū)也成立了電子封裝技術(shù)本科專業(yè)梁肿,每年招生50多名蜓陌。哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院為研究生開設(shè)了電子封裝技術(shù)方向的雙語(yǔ)課程,包括:Solder Joint?Technology(釬焊技術(shù)80學(xué)時(shí))吩蔑, Introduction to
Polymer Materials(聚合物材料導(dǎo)論40學(xué)時(shí)) Wire Bonding Technology (絲焊技術(shù)40學(xué)時(shí))护奈,Adhesion Materials and Technology(粘結(jié)材料及技術(shù)40學(xué)時(shí))。哈工大本校2012年畢業(yè)生22名哥纫,6名就業(yè)霉旗,14名考上研究生痴奏,其余出國(guó)深造。2012年招生23名厌秒,現(xiàn)有專職教師9名读拆。
華中科技大學(xué)電子封裝技術(shù)專業(yè)主干課程包括電子制造技術(shù)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體制造工藝鸵闪、電子工藝材料檐晕、電子制造可靠性等,同時(shí)還兼顧了材料加工工程專業(yè)的主干課程蚌讼。桂林電子科技大學(xué)成立了“微電子制造工程專業(yè)”辟灰,為國(guó)家教委專業(yè)目錄外特色專業(yè)必指。開設(shè)了半導(dǎo)體制造技術(shù)案疲、微電子封裝與組裝技術(shù)、PCB設(shè)計(jì)與制造技術(shù)罐呼、微納技術(shù)等課程凰萨,在本科層次培養(yǎng)電子制造工程師继控。2012年畢業(yè)生36名,就業(yè)14名胖眷,21名考入研究生武通,2012年招生56名。現(xiàn)有教師人數(shù)20位珊搀。
北京理工大學(xué)的電子封裝技術(shù)本科專業(yè)同樣也屬于國(guó)防緊缺專業(yè)的目錄外專業(yè)冶忱。從2008年起正式開始招生,每年招生30多名境析。開設(shè)的主干課程包括:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)朗和、電路分析基礎(chǔ)、模擬電子和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簿晓、集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)眶拉、半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)、半導(dǎo)體器件原理憔儿、微電子制造工藝基礎(chǔ)忆植、材料科學(xué)基礎(chǔ)、傳輸原理谒臼、微連接原理朝刊、電子封裝工藝、電子封裝材料蜈缤、電子封裝結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)拾氓、電子封裝可靠性與測(cè)試技術(shù)、材料物理與力學(xué)性能底哥。選修課程包括:高分子材料基礎(chǔ)咙鞍、膜材料與膜技術(shù)房官、電子組裝技術(shù)、基板技術(shù)续滋、材料及其成形測(cè)試技術(shù)翰守、微機(jī)原理與接口技術(shù)、塑性成形技術(shù)與模具設(shè)計(jì)疲酌、微系統(tǒng)及其封裝技術(shù)蜡峰、微加工導(dǎo)論。2010年無(wú)本科畢業(yè)生朗恳,每年招生30名左右湿颅,現(xiàn)有教師14人。
西安電子科技大學(xué)電子封裝技術(shù)專業(yè)以機(jī)電結(jié)合為特色粥诫,設(shè)立了“工程應(yīng)用型”的人才培養(yǎng)目標(biāo)油航。開設(shè)的專業(yè)課程主要有信號(hào)與系統(tǒng)電路分析基礎(chǔ)、模擬電子線路基礎(chǔ)臀脏、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、射頻電路技術(shù)冀自、微電子技術(shù)概論揉稚、電子封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電子封裝材料與工藝熬粗、電子封裝設(shè)備搀玖、電子封裝測(cè)試與可靠性、微機(jī)電及其封裝技術(shù)驻呐。西安電子科技大學(xué)每年招生40名左右灌诅,現(xiàn)有教師6人。
上海交通大學(xué)在機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院開設(shè)了微電子制造與裝備本科專業(yè)含末,每年有學(xué)生約45名猜拾,開設(shè)的主干課程有高密度半導(dǎo)體封裝工藝、高密度半導(dǎo)體封裝裝備佣盒、高速挎袜、高精度運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺等肥惭。這是國(guó)內(nèi)首個(gè)以電子封裝專用設(shè)備研究為目標(biāo)的本科專業(yè)盯仪。上海交通大學(xué)材料學(xué)院在本科生培養(yǎng)階段的后期設(shè)立電子封裝材料與工藝的模塊。
北京工業(yè)大學(xué)和華南理工大學(xué)材料學(xué)院也是采取本科生后期培養(yǎng)階段開設(shè)電子封裝模塊的方式蜜葱。華南理工大學(xué)開設(shè)的課程包括電子封裝與制造概論全景、固體物理、薄膜材料與技術(shù)牵囤、焊接工藝及設(shè)備爸黄、高性能陶瓷材料滞伟、功能材料。
到目前為止馆纳,已經(jīng)召開了四屆電子封裝技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)研討會(huì)诗良,分別由華中科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)鲁驶、北京理工大學(xué)和西安電子科技大學(xué)主辦鉴裹。會(huì)上討論了電子封裝技術(shù)專業(yè)的建設(shè)規(guī)劃、教學(xué)體系和教學(xué)實(shí)踐钥弯,來(lái)自工業(yè)界的企業(yè)和公司對(duì)封裝教育計(jì)劃從人才需求径荔、企業(yè)實(shí)踐的角度提出了建議。通過(guò)教學(xué)研討會(huì)和四年多來(lái)的教學(xué)實(shí)踐脆霎,國(guó)內(nèi)高校電子封裝技術(shù)專業(yè)教育工作逐漸走向系統(tǒng)和成熟总处。
至此,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有6所高校正式在本科教育階段設(shè)置了電子封裝技術(shù)專業(yè)睛蛛,開始在本科生的層面大規(guī)模鹦马、系統(tǒng)性地開始電子封裝技術(shù)專門人才的培養(yǎng),可以在一定程度上緩解國(guó)內(nèi)專門人才缺乏的問(wèn)題忆肾。接受系統(tǒng)電子封裝技術(shù)教育的本科層次人才將達(dá)到500余人/年荸频;接受電子封裝技術(shù)選修課程的約為1200余人/年。接受研究生階段培養(yǎng)的學(xué)生大約為300余人/年客冈。
表1 國(guó)內(nèi)電子封裝技術(shù)教育資源
2 開展電子封裝技術(shù)研究的科研院所
我國(guó)科研院所涉及電子封裝技術(shù)研究是與電子元器件的研制同時(shí)起步的旭从,隨著電子元器件技術(shù)的發(fā)展,電子封裝技術(shù)同步發(fā)展场仲。特別是集成電路技術(shù)的發(fā)展和悦,促進(jìn)了電子封裝技術(shù)日新月異的變化。
目前渠缕,全國(guó)涉及封裝技術(shù)研究的科研院所有36家鸽素,其中原信息產(chǎn)業(yè)部系統(tǒng)17家,其他系統(tǒng)15家亦鳞。涉及封裝研究的從業(yè)人員1900余人付鹿,其中技術(shù)人員1000余人,主要涉及:
·陶瓷封裝蚜迅; ·塑料封裝舵匾;
·光電子封裝; ·混合電路封裝谁不;
·管殼研制坐梯; ·封裝設(shè)備研制;
·封裝材料刹帕; ·引線框架吵血;
·封裝技術(shù)研究及服務(wù)谎替; ·測(cè)試技術(shù)研究及服務(wù)。
涉及封裝技術(shù)開發(fā)與培訓(xùn)的科研院所有中科院上海微系統(tǒng)研究所蹋辅、中科院電子研究所钱贯、中科院微電子中心等。
3封裝研究侦另、開發(fā)和服務(wù)機(jī)構(gòu)
封裝研究秩命、開發(fā)和服務(wù)機(jī)構(gòu)主要集中在“長(zhǎng)三角地區(qū)”,約有十余家褒傅,主要涉及電子封裝研究弃锐、開發(fā),器件殿托、模塊及系統(tǒng)級(jí)可靠性試驗(yàn)霹菊,與質(zhì)量和可靠性有關(guān)的檢測(cè)、失效分析支竹、咨詢旋廷、培訓(xùn)、與無(wú)鉛相關(guān)的元素檢測(cè)等礼搁,有的可小批量制備產(chǎn)品如:CerDIP,
SOIC,MCM, Flip chip等饶碘。
封裝研究、開發(fā)和服務(wù)機(jī)構(gòu)有:上海新代車輛技術(shù)有限公司叹坦、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所熊镣、愛斯佩克測(cè)試科技上海有限公司卑雁、宜碩科技(上海)有限公司募书、復(fù)旦大學(xué)國(guó)際微電子分析中心、上海上大瑞滬微系統(tǒng)集成技術(shù)有限公司测蹲、上海天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司莹捡、通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司上海分公司、品升電子(上海)有限公司扣甲、無(wú)錫中微華普電子有限公司篮赢、無(wú)錫艾伯克國(guó)際封裝技術(shù)有限公司等。
4討論
初步統(tǒng)計(jì)目前涉及封裝業(yè)研究的科研院所36家琉挖、人才培養(yǎng)的院校30家启泣、開發(fā)服務(wù)機(jī)構(gòu)11家。封裝技術(shù)教育的規(guī)模逐步在提升示辈,不斷滿足國(guó)內(nèi)企業(yè)界對(duì)技術(shù)人才的需求寥茫。但是封裝技術(shù)研究的水平距離我國(guó)電子封裝制造的需求還有很大的空間。