《微電子技術及應用》實驗教學大綱

《微電子技術及應用》實驗教學大綱一、課程基本情況課程代碼：101145223324課程名稱（中/英文）：微電子技術及應用/MicroelectronicsTechnologyandApplications課程類別：專業(yè)選修課程課程性質：選修課程類型：課程實驗總學分：2總學時：32實驗學時：8適用專業(yè)：材料成型及控制工程適用對象：本科先修課程：大學物理、物理化學、材料科學基礎開課學院：材料科學與工程學院二、課程簡介1．課程任務與目的通過該課程的學習，使學生對制造半導體器件的基本工藝原理和工藝加工步驟有比較全面、系統(tǒng)的認識；同時，對集成電路的制造加工有基本的了解與掌握，培養(yǎng)學生分析和解決半導體工藝基礎問題的能力。本課程主要培養(yǎng)學生對材料成型及控制工程專業(yè)相關專業(yè)知識具備綜合運用能力，提高學生對所學專業(yè)課程的相關理論知識的理解、掌握和運用的能力，培養(yǎng)學生獨立操作，理論聯(lián)系實際實驗能力。實驗一擴散實驗的實驗內(nèi)容為根據(jù)實驗材料正確選擇熱處理工藝參數(shù)，包括控制加熱和保溫溫度和時間，冷卻速率，了解這些工藝參數(shù)對材料的影響規(guī)律。掌握加熱溫度、加熱時間、保溫時間、冷卻速率等對熱處理器件性能的影響。實驗二薄膜沉積實驗的內(nèi)容為了解磁控濺射法的基本原理和特點，掌握制備薄膜材料過程中基片溫度、濺射功率、濺射氣壓和濺射時間等工藝參數(shù)對所制備薄膜性能的影響規(guī)律。實驗三集成電路制造——釬焊實驗的內(nèi)容為了解釬焊的基本原理和特點，掌握釬焊功率、釬焊速度和送絲速度等工藝參數(shù)對焊縫及焊接電路板的影響規(guī)律。實驗四集成電路制造——3D打印實驗的內(nèi)容為了解激光3D打印的基本原理和特點，掌握制備集成電路器件過程中的激光功率、激光掃描速率、光斑直徑和掃描方式等工藝參數(shù)對所制備器件的組織和性能的影響規(guī)律。2．對接培養(yǎng)的崗位能力通過實驗，促進學生能較正確地選擇集成電路制造設備及相應的工藝參數(shù)，結合常用材料及典型集成電路器件的特點分析，正確選擇合理的工藝參數(shù)，通過對集成電路制造及加工設備的工作原理的學習，能正確選擇和合理使用集成電路制造設備，對集成電路制造及加工新設備新工藝新材料具有進一步學習應用的能力，培養(yǎng)具有制訂集成電路加工工藝及解決有關實際生產(chǎn)問題的能力。三、實驗教學目標1．掌握擴散相關基礎理論及熱處理工藝對材料性能影響的一般規(guī)律。學會熱處理設備的操作規(guī)程；分析加熱溫度、加熱時間、保溫時間、冷卻速率等對不同器件的影響；嚴格按照程序操作，注意實驗安全。（支撐畢業(yè)要求指標點4.1）2．熟悉典型薄膜材料的制備方法及磁控濺射工作原理，明晰工藝參數(shù)的變化對成形薄膜的影響規(guī)律，學會針對不同材料和厚度合理設置的磁控濺射工藝參數(shù)，并能結合產(chǎn)品技術要求較正確地選擇濺射工藝參數(shù)。（支撐畢業(yè)要求指標點4.1）3．熟悉釬焊設備的工作原理和特點，掌握焊接參數(shù)對焊接質量影響的一般規(guī)律。能正確選擇和合理使用釬焊工藝參數(shù)，為今后工作實踐中合理選擇釬焊工藝制備質量較好的焊縫奠定一定的基礎，對焊接工藝試驗的基本內(nèi)容有所了解，學會查閱資料，合理進行工程實踐應用。（支撐畢業(yè)要求指標點5.2）4．了解3D打印方法及設備的國內(nèi)外發(fā)展前景，提高多學科融合的思維能力，成為社會主義市場經(jīng)濟需要的高層次復合型人才。（支撐畢業(yè)要求指標點5.2）四、實驗項目及學時安排序號實驗項目名稱實驗學時實驗類型實驗要求每組人數(shù)備注1擴散實驗2綜合性必做52薄膜沉積實驗2綜合性必做53集成電路制造—釬焊實驗2綜合性必做54集成電路制造—3D打印實驗2綜合性必做5五、實驗內(nèi)容實驗一擴散實驗實驗目的：了解熱處理設備的組成、結構及工作原理，學習熱處理爐的操作過程和進行擴散實驗。掌握熱處理工藝參數(shù)的設置方法及熱處理工藝參數(shù)對器件的影響及規(guī)律。實驗設備：電阻爐、夾具。實驗內(nèi)容及步驟：1．熟悉和了解電阻爐的主要組成部分，了解各部分的工作過程和工作原理，并掌握電阻爐的安全操作規(guī)程；2．選擇進行擴散熱處理的材料，確定熱處理材料的厚度和尺寸；3．按照設計要求畫線并剪切一定尺寸的熱處理材料；4．針對熱處理材料和板厚合理查閱并確定熱處理工藝參數(shù)；5．調整加熱溫度、加熱時間、保溫時間、冷卻速率等工藝參數(shù)進行擴散熱處理操作；6．對熱處理結果進行評判；7．按照設計的熱處理參數(shù)中進行擴散熱處理，找出工藝參數(shù)變化對熱處理工件的影響規(guī)律，驗證課程教學中所學的規(guī)律和實驗結果的一致性，并形成分析報告。實驗二薄膜沉積實驗實驗目的：了解磁控濺射設備的組成、結構及磁控濺射法的工作原理和特點，掌握制備薄膜材料過程中基片溫度、濺射功率、濺射氣壓和濺射時間等工藝參數(shù)對所制備薄膜性能的影響規(guī)律。明晰影響薄膜性能的因素。實驗設備：磁控濺射機、基片、靶材。實驗內(nèi)容及步驟：1．熟悉和了解磁控濺射機的主要組成部分，了解各部分的工作過程和工作原理，并掌握磁控濺射機的安全操作規(guī)程；2．調整基片溫度，選區(qū)合適的基片，并且在實驗前對基片進行清洗；3．選取合適的靶材；4．調整濺射功率、濺射氣壓和濺射時間等工藝參數(shù)進行濺射；5．濺射后冷卻；6．對磁控濺射結果，主要是薄膜進行檢查，對薄膜質量進行評判；7．按照調整好的工藝參數(shù)中進行磁控濺射實驗，找出工藝參數(shù)變化對薄膜質量的影響規(guī)律，驗證課程教學中所學的規(guī)律和實驗結果的一致性，并形成分析報告。實驗三集成電路制造——釬焊實驗實驗目的：了解釬焊設備組成、結構及工作原理，學習釬焊機的操作過程和進行軟釬焊實驗。掌握釬焊參數(shù)的設置方法及焊接參數(shù)對軟釬焊過程的影響規(guī)律。實驗設備：釬焊機、釬料、電路板。實驗內(nèi)容及步驟：1．熟悉和了解釬焊機主要組成部分，了解各部分的工作過程和工作原理，并掌握電阻焊機的安全操作規(guī)程；2．釬焊前對工件必須進行細致加工和嚴格清洗，除去油污和過厚的氧化膜，保證接口裝配間隙。間隙一般要求在0．01～0．1毫米之間；3．表面清洗好的工件以搭接型式裝配在一起，把釬料放在接頭間隙附近或接頭間隙之間；4．針對焊接材料和板厚合理查閱并確定焊接工藝參數(shù)，進行焊接操作；5．當工件與釬料被加熱到稍高于釬料熔點溫度后，釬料熔化（工件未熔化），并借助毛細作用被吸入和充滿固態(tài)工件間隙之間，液態(tài)釬料與工件金屬相互擴散溶解，冷凝后即形成釬焊接頭；6．對焊接結果，主要是接頭強度進行檢查，對焊接質量進行評判；7．按照設計的焊接參數(shù)進行焊接，找出工藝參數(shù)變化對焊接質量的影響規(guī)律，驗證課程教學中所學的規(guī)律和實驗結果的一致性，并形成分析報告。實驗四集成電路制造——3D打印實驗實驗目的：了解3D打印設備組成、結構及工作原理，學習3D打印設備的操作過程和進行3D打印實驗。掌握3D打印機參數(shù)的設置方法及工藝參數(shù)對打印過程的影響規(guī)律。實驗設備：3D打印機、基板、3D打印材料。實驗內(nèi)容及步驟：1．熟悉3D打印的工作原理，了解3D打印設備的組成部分及各部分的工作過程，并掌握3D打印機的安全操作規(guī)程；2．利用solidwork等設計軟件對產(chǎn)品進行三維建模，并確定3D打印材料和結構尺寸；3．利用切片軟件對建立的模型進行切片并存為G代碼；4．打印前進行基板預熱；5．在3D打印機上正確選擇激光功率、掃描速率、掃描路徑等參數(shù)的預調整及試運行，確保3D打印機的正常工作；6．針對3D打印材料和模型合理添加支撐，并確定激光工藝參數(shù)進行3D打?。?．對3D打印結果，主要是成形質量及尺寸精度進行檢查，對3D打印質量進行評判；8．按照設計的激光工藝參數(shù)進行3D打印，找出工藝參數(shù)變化對成形件質量的影響規(guī)律，驗證課程教學中所學的規(guī)律和實驗結果的一致性，并形成分析報告。六、實驗報告格式實驗名稱（一）實驗目的（二）實驗設備（三）實驗內(nèi)容及步驟（四）結果與分析（五）問題討論七、考核方式（一）實驗成績的構成實驗成績占課程綜合評定成績比例為10%，參考實驗考勤、實驗操作及實驗報告成績綜合給定。（二）評分標準1．實驗成績以百分制或五級制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）填報，然后按比例記入該課程成績中。2．多個實驗項目的要最后填報平均成績。3．按照實驗指導書的具體要求，根據(jù)每個學生實驗前的預習準備，實驗過程的考查，實驗操作情況及實驗報告的質量，綜合給出實驗成績。4．實驗評分應包括三個方面：（1）實驗預習及實驗紀律占20%：（2）實驗操作占40%：（3）實驗報告40%；評分等級：評定成績分優(yōu)、良、中、及格和不及格五個等級。優(yōu)：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下，也可以以百分制給出兩個實驗的綜合成績。實驗成績考核評定表考核環(huán)節(jié)考核結果及標準評估項目及權重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）實驗預習及實驗紀律（20%）實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，掌握實驗內(nèi)容，掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，較好的掌握實驗內(nèi)容、掌握實驗安全操作規(guī)程，遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，了解實驗內(nèi)容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前能夠按照實驗要求，提前預習，基本了解實驗內(nèi)容、實驗安全操作規(guī)程，較遵守實驗紀律實驗前未能按照實驗要求，未提前預習，不了解實驗內(nèi)容、未能掌握實驗安全操作規(guī)程實驗操作（40%）能夠根據(jù)實驗目的，獨立設計優(yōu)化實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，且操作規(guī)范；準確記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出合理的實驗結果能夠根據(jù)實驗目的，獨立設計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作較為規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象較為準確，并對實驗現(xiàn)象進行綜合的分析討論，得出較為合理的實驗結果能夠根據(jù)實驗目的，設計實驗步驟，獨立或合作完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行分析討論，得出實驗結果能夠根據(jù)實驗目的，設計出基本的實驗步驟，基本能完成實驗操作，操作基本規(guī)范；記錄實驗現(xiàn)象，并對實驗現(xiàn)象進行初步分析討論，得出實驗結果不能根據(jù)實驗目的，設計出相應的實驗步驟，不能完成實驗操作或操作不規(guī)范；不能記錄實驗現(xiàn)象，不能對實驗現(xiàn)象進行分析討論，不能得出實驗結果實驗報告（40%）實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行深入的討論，提出自己的見解。實驗報告能夠獨立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)較為合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠較好的完成實驗報告中提出的問題，并對實驗中遇到的問題進行討論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