《薄/厚膜混合集成电路》教学大纲

课程编号：MA5226

课程名称：薄／厚膜混合集成电路            英文名称：Thin and Thick Films HybridIC                               

学分/学时： 2/32                          课程性质：选修             

适用专业：材料科学与工程                  建议开设学期：7                         

先修课程：薄膜制备技术                    开课单位：先进材料与纳米科技学院    

一、课程的教学目标与任务

通过本课程的学习，使学生了解薄/厚膜混合集成电路的基本概念，掌握混合集成电路的设计原理与工艺原理，熟悉混合集成电路中膜电路的制备与相关的组装及封装技术，为学生后续学习专业知识和从事相关的技术工作做好理论和技能的储备，有助于学生综合能力和整体素质的提高。

二、课程具体内容及基本要求

（一）混合集成电路基础与应用 （ 2学时 ）

厚薄膜混合集成电路的定义、特点及其设计选用原则、混合集成电路的特点及应用实例介绍。

1.基本要求

（1）掌握集成电路的定义、薄膜混合集成电路的定义、厚膜混合集成电路的定义

（2）了解厚薄膜混合集成电路的特点及其设计选用原则、结构及整体设计方法（包括电子系统的划分、混合集成电路的设计程序、外贴元器件的确定）

2.重点、难点

集成电路的定义、薄膜混合集成电路的定义、厚膜混合集成电路的定义

3.作业及课外学习要求

按要求完成课后作业。

（二）混合集成电路的数学基础与布图规则 （ 4 +6学时 ）

掌握混合集成电路中膜式器件的常规电学参数，掌握常规薄厚膜阻容元件设计方法，掌握常规调阻方法。了解混合集成电路的基本布图规则与元器件排布规则。

基本要求

（1）掌握混合集成电路中膜式器件的常规电学参数，了解薄膜、厚膜膜厚理论模型与影响因素，掌握膜元件导致的寄生参数与影响。

（2）掌握常规薄厚膜阻容元件设计方法，掌握常规调阻方法。

（3）了解混合集成电路的基本布图规则与元器件排布规则。

2.重点、难点

重点：膜式元件常规电学参数；常规阻容元件设计与微调方法；元器件基本布图规则。

难点：薄膜膜厚点源与小面源理论模型推导；帽式厚膜电阻器设计方法。

3.作业及课外学习要求

按要求完成课后作业。

（三）厚膜沉积技术 （ 2+4学时 ）

厚膜成膜材料与浆料特性，厚膜成膜方法—丝网印刷工艺，厚膜烧结工艺。

1.基本要求

（1）掌握常用厚膜导体、电阻、介质材料特性，掌握厚膜浆料的特性、组成成分和制备方法。

（2）掌握厚膜丝网印刷工艺流程、工艺特点与影响成膜效果的因素。

（3）掌握厚膜烧结工艺流程。

2.重点、难点

重点：厚膜丝网印刷工艺流程；厚膜烧结工艺流程。

难点：厚膜浆料的组成与各成分的作用；厚膜烧结曲线与烧结过程中的反应，厚膜成膜 机制。

3.作业及课外学习要求

按要求完成课后作业。

（四）薄膜成膜技术 （ 2 +6学时 ）

薄膜导体、电阻、介质材料的选择与特性；薄膜中的PVD成膜方法—真空蒸发与离子溅射；薄膜成膜机制；薄膜图形形成方法—加法工艺与减法工艺。

基本要求

（1）掌握薄膜导体材料、电阻材料、介质材料的特性；

（2）掌握薄膜成膜方法：真空蒸发、离子溅射的工艺过程与工艺特点，掌握薄膜膜层的成膜机制；

（3）掌握薄膜图形形成方法，重点掌握减法工艺中的光刻工艺的工艺过程与工艺特点。

2.重点、难点

重点：真空蒸发与离子溅射的工艺过程与工艺特点。

难点：多次光刻工艺的工艺流程。

3.作业及课外学习要求

按要求完成课后作业。

（五）混合集成电路中的基片 （ 2 +4学时 ）

混合电路用基片的基本功能，基片的表面、电学、热学表征参数；常用基片材料与特性；高温共烧陶瓷与低温共烧陶瓷基片的材料、工艺与特点。

基本要求

（1）掌握基片的表面、电学、热学表征参数，了解基片的基本功能与选择要求；

（2）掌握常用基片材料的特性；

（3）掌握高温共烧陶瓷基片与低温共烧陶瓷基片的材料选择、工艺特点与制备方法。

2.重点、难点

高温共烧陶瓷工艺与低温共烧陶瓷工艺。

3.作业及课外学习要求

按要求完成课后作业。

（六）混合集成电路中的微互连组装技术 （ 2 +4学时 ）

表面贴装中的微钎焊与焊料；无铅焊料的特点；裸芯片的微组装技术。

基本要求

（1）掌握常规焊料的特点，掌握无铅焊料的特点及与常规焊料在性能上的差别；

（2）掌握五种常见裸芯片组装技术的特点，重点掌握芯片-引线法、带载芯片法、倒装贴片法的工艺流程与特点。

2.重点、难点

裸芯片组装技术的特点。

3.作业及课外学习要求

按要求完成课后作业。

（七）混合集成电路的封装与失效分析 （ 2 +8学时 ）

封装的定义；气密封装与非气密封装；常见封装形式与特点；混合集成电路主要失效模式与失效分析实例。

基本要求

（1）掌握气密封装与非气密封装的材料、工艺与特点；

（2）了解封装形式的发展过程，常见封装的特点；

（3）了解混合集成电路常见的失效模式与失效分析方法。

2.重点、难点

常见封装形式的发展过程与特点。

3.作业及课外学习要求

按要求完成课后作业。

三、教学安排及方式

     16+32学时，其中：讲授 16 学时，多种形式32学时。

序号

课程内容

学时

教学方式

1

混合集成电路基础与应用

2

讲授

2

混合集成电路的数学基础与布图规则

4+6

讲授+多种形式

3

厚膜沉积技术

2+4

讲授+多种形式

4

薄膜成膜技术

2+6

讲授+多种形式

  5

混合集成电路中的基片

2+4

讲授+多种形式

  6

混合集成电路中的微互连组装技术

2+4

讲授+多种形式

7

混合集成电路的封装与失效分析

2+8

讲授+多种形式

注：教学方式填写“讲授、实验或实践、上机、综合练习、多种形式”。

四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点

本课程以课堂讲授和多种形式教学为主，结合作业、自学、撰写小论文等教学手段和形式完成课程教学任务。

在课堂教学中，通过讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段，尤其在成膜工艺部分的讲述时，充分利用动画、视频等多媒体手段，加强学生的感性认识。课后充分利用网络资源，进行学习讨论、网络答疑、解题指导等方式让学生理解课程内容，为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好理论基础，并使他们受到必要的基本技能的训练。

在撰写论文教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生初步运用所学的混合集成电路原理及工艺知识，理解相关产品制备方法的能力。同时，培养学生自主学习能力、与其他同学合作解决问题的能力、发现问题与解决问题的能力、获取和整理信息的能力、准确运用语言文字的表达能力，激发学生的创新思维。

在自学教学环节中，对课程中所涉及到的某些工艺的最新进展及成果，通过教师的指导，由学生自学完成。通过自学这一教学手段培养学生的自主学习能力。

五、考核及成绩评定方式

最终成绩由平时成绩、实践考核成绩和期末论文成绩组合而成。各部分所占比例如下：

平时成绩：10%。主要考核到课率以及对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。

实践考核成绩：10%。主要考核学生对所学知识的理解能力、自我学习的能力和综合应用能力。根据对实践专题的完成效果进行成绩评定。

课程论文成绩：80%。主要考核学生对本课程所学知识的拓展与应用能力，考查学生主动发现问题、解决问题的能力，考核学生撰写学术论文的能力。

六、教材及参考书目[JS1] 

教材：《厚薄膜混合微电子学手册》，Tapan K. Gupta编，电子工业出版社，2005

参考书目：

1.《薄厚膜混合集成电路》，胡忠胥、梁瑞林等编，国防工业出版社，1982

2.《混合微电路技术手册-材料、工艺、设计、试验和生产》,James J. LIcari, Leonard R.Enlow, 电子工业出版社，2004

3.《电子封装工程》，田民波编著，清华大学出版社，2003

4.《电子产品制造技术》，王卫平主编，清华大学出版社，2007

七、说明

（一）与相关课程的分工衔接

本科程为薄膜制备技术的后续课程，将薄膜制备工艺在电路层面上进行了应用。混合集成电路制备中包含了厚膜制备技术、薄膜制备技术、基板技术、组装技术、封装技术。本课程的学习，为后续材料科学与工程专业学生的生产实习打下理论基础。

（二）其他说明

无。

（执笔人：何亮  审核人：学院教学委员会）

    2017年 6月 10 日