《电子封装结构与设计宁先进修改》课程教学大纲

《电子封装结构与设计》教学大纲

1.课程编号100093109课程名称电子封装结构与设计

2.高等教育层次本科

3.课程在培养方案中的地位

4.课程性质必修对应于电子封装技术专业；属于BZ专业课程基本模块开课学年及学期非强制，建议安排在第六期或第七学期

5.

6.先修课程（a必须先修且考试通过的课程，b必须先修过的课程，c建议先修的课程）a传输原理，b工程力学B,电路分析基础B,c电子封装工艺，微电子制造工艺基础，大学物理课程总学分总学时上机学时

7.

3.0,:48,24课程教学形式普通课程

8.课程教学目标与教学效果评价

9.课程教学目标（给出知教学效果评价识能力素养各方面的的具体教学结果）（必不及格及格，中良优填）

1.知悉和理解电子封

1.完全不知道

1.对电子封装

1.对电子封装产L对电子封装芯片装芯片与器件的基本电子封装基本芯片的结构层品中涉及到的封与器件的基本结结构层次与形式，电子结构层次、目次有一定理解，装层次有较清晰构层次与形式，电封装的信号完整性、可的，对芯片与但不完整；对封认识，对芯片和子封装信号完整靠性、热管理的基本概器件中封装的装信号完整性、电子产品中的封性、可靠性、热管念作用仅有碎片可靠性、热管理装作用、参数、理的各个准则、作化的理解；理解不完整；准则有完整理用及设计思路的解，但不系统，主要内容及核心存在知识断点过程能完整系统地理解；

2.知悉和理解电子封

1.完全不知道

1.对电子封装

1.电子封装中电

1.电子封装中电装的电设计中涉及到电子封装中电中电设计的目设计的目的、要设计的目的、要求的信号完整性问题，包设计的目的、的、要求和思路求和思路有总体和思路有总体有括延迟、传输线理论、要求和思路，有总体上的认有清楚的掌握；清楚的掌握；对电串扰、噪声、电磁干扰对电设计中涉识；但是对电设对电设计中的延设计中的延迟、传等相关表现及解决这及到信号完整计中的延迟、传迟、传输线理论、输线理论、串扰、些问题所要考虑的设性的延迟、传输线理论、串串扰、噪声、电噪声、电磁干扰等计准则；输线理论、串扰、噪声、电磁磁干扰等的来源的来源及设计准扰、噪声、电干扰等的来源及设计准则认识则认识有清晰认及设有池干扰等概念计准则认识不清晰认识，并能不理解，或仅完整；够针对特定情况识，并能够针对特有碎片化的理下的信号完整性定情况下的信号解；进行综合分析；完整性进行综合分析；对于新的芯片能够综合运用相关准则，提出初步的电设计方案；

3.能够理解芯片封装

1.完全无法理

1.整体上掌握

1.整体上具备根

1.整体上具备根结构可靠性包含的具解芯片封装结根据封装失效据封装结构的失据封装结构的失体失效形式及来源，理构在各种服役形式及来源设效形式及设计准效形式及设计准解芯片失效对芯片机条件下产生的计封装结构的则来对典型封装则来对典型封装械、电性能的影响，针失效形式及来准则，但认识不结构可靠性进行结构可靠性进行对典型芯片封装结构，源；系统，无法将这评价和分析，对评价和分析的理能够利用有限元分析

2.能够理解封些准则运动到相关准则的认识论及方法；能够综建立分析模型，对封装装结构失效对典型封装结构和掌握有一定系合考虑各失效行结构的应力场、温度场芯片正常工作的应力、温度场统性，但存在断为的相关性；进行可靠性分析，并能起的作用，但分析中去；点；

2.熟练运用有限够提出改进方案；理解碎片化，

2.无法理解有

2.能够熟练运用元分析手段对各无法掌握在设限元结构分析有限元分析的手类封装结构在不计封装结构时中与封装失效段分析各类封装同工作条件下的必须遵循的可相关的失效依结构在典型工作力学状态，并将多靠性设计准据，不能获得对条件下的力学表种可靠性指标综则；典型封装结构现，分析解决力合考虑，提出合理的可靠性认识；学失效的原因，改进方案；并能够提出相应的结构设计改进方案；

4.能够理解芯片封装

1.完全没能力

1.能够根据所

1.能够根据所掌

1.能够深刻理解设计中热管理的作用、根据所掌握的掌握的热管理握的热管理准则封装设计中热管原理和准则，掌握结构封装热管理准准则进行简单进行合理的分理的作用和设计热作用的主要影响及则对封装结构的分析，能够理析，能够深入理准则，掌握结构热其与信号完整性、可靠进行分析，完解封装热管理解封装热管理对管理与信号完整性间的关系针对典型全不能理解封对信号完整性信号完整性及可性与可靠性的关芯片封装结构，能够建装热管理对封及可靠性的影靠性的影响；系，并能根据典型立分析模型，对封装结装信号完整性响，但缺乏系统

2.能够针对典型封装和芯片结构构的散热条件与温度及可靠性的影性；的结构进行各种进行综合分析，提场进行分析，并将热管响

2.针对典型的换热模式的建出设计和改进方理与芯片结构可靠性

2.完全不能针强制、对流换热模，但对于热管案；结合综合考虑，能够提对典型的强能够进行封装理与信号完整性

2.能熟练运用多出改善封装结构可靠制、对流换结构或芯片的及可靠种软件工具针对建模分典型结构和工性、热管理的调整改进热进行封装结析，但无法提出性的关联认识存况进行封装体或方案，形成封装结构综构或芯片的建基本的热管理在断点能够提芯片的热、力耦合合设计的思维模式；模分析，或无设计和改进思出简单的设计和分析，在此基础能法提出基本的路改进思路独立解决基本的热管理设计思工程问题路课程教学目标与所支撑的毕业要求对应关系

10.毕业要求编号毕业要求（指标点）内容课程教学目标（给出知识能力素养各方面的的具体教学结果）

1.

41.将电子封装和电子制造知

1.知悉和理解电子封装结构的层次分类、基

3.3识运用于实际工程（如制造、本作用和目的以及期望获得的重要参数；

4.2材料、工艺、测试以及失效

2.知悉和理解封装结构中常见的电信号问题

4.3分析等）问题的解释、分析，及来源，掌握电设计的基本原则，理解信号提出解决方案分配、功率分配设计的主要思路和重要参数；

5.

22.具有综合运用理论和技术

3.理解可靠性的含义及其与热管理、电设计

10.1手段设计系统和过程的能力，的关联性；针对典型工况、典型结构的封装设计过程中能够综合考虑经设计，能够进行基本问题分析，分析工具选济、环境、法律、安全、健择和熟练建立分析模型，并对分析结果进行康、伦理等制约因素工程解读；

3.熟悉电子封装和电子制造

4.对工程问题能够独立提出结构与设计优化中相关器件、组件的结构和的思路和方案，并在分析基础上能够提出相作用原理，具备对电子封装应的改进和解决方案，具备初步解决工程实材料与结构、电子制造和封际问题的能力装工艺方案设计、实验过程

5.理解和掌握最基本的布线参数和模型，能及工艺流程设计、相关材料够对封装布线有初步了解选取、性能测试以及可靠性分析的能力，并能够对实验结果进行分析

4.熟悉各类电子装连、工艺设备、装置、测试仪器的工作原理、技术参数和适用范围，具备对电子制造过程的控制参数、状态参数和工艺结果进行测量和测试的能力，并能够对实验结果进行分析

5.熟悉机械CAD/有限元模拟相关软件的使用，并理解其局限性

6.理解电子封装专业在复杂工程问题中的重要地位教学内容、学时分配、与进度安排

11.教学方法与策略（可结合教学内容学时分配所支撑的课程教学教学形式描述选填目标第一部分绪论

1.44讲授、课堂讨论，应用图片

3.

31.1电子封装概述展不

4.

21.2电子封装结构的基本功能

4.

31.2芯片和电子产品中封装层次划分

1.3电子封装基本结构与主要参数

10.

11.4第二部分封装电设计基础12讲授，提问，课堂习题

3.

32.1封装电路中的基本现象

4.

22.2封装结构的信号延迟现象

4.

32.3传输线基本理论和信号分配

2.4互联线的串扰

2.5封装功率分配及噪声

1.4第三部分封装结构的可靠性9讲授，图片展示，课堂讨论

3.

33.1可靠性基本概念和失效形式推导演算，课堂提问

4.

23.2热形变、疲劳失效及设计准则

4.

33.3脆性断裂的基本理论及设计准则

3.4蠕变和塑性变形设计第四部分有限兀技术在可靠性设计中

104.2讲授，课堂讨论，通过课堂的应用

4.3操作演示和现场练习，课堂

4.1电子封装领域有限元应用简介

5.2讨论掌握有限元分析基本能

4.2有限元分析Abaqus基本流程力在课堂演示和实践基础

4.3有限元应力集中分析案例

4.4BGA典型结构可靠性分析案例上现场答疑，并完成两个课

4.5BGA典型结构建模分析实践后实践案例第五部分电子封装结构的热管理

1.411讲授，现场演示、课堂实践

5.1封装热管理的目的与工程方案

3.3与课堂讨论，掌握流体仿真

5.2流体仿真在芯片及结构热管理

4.2解决热管理分析的基本步中的应用

4.3骤通过课堂演示和答疑完

5.3流体仿真Fluent基本流程

5.2成两个案例分析实践练习

5.4器件强制换热仿真案例

10.

15.5对流换热的基本仿真方法

5.6自然对流换热典型案例

5.7典型换热仿真分析实践第六部分封装布线与端子

21.4讲授，推导，图片展示与

6.1封装布线背景介绍

3.3课堂讨论；

6.2封装布线基本变量与模型

4.2完成一个典型案例分析

6.3Rent定律在布线中的应用

4.

36.4多芯片组件布线典型案例分析

5.

210.1考核与成绩评定平时成绩、期末考试在总成绩中的比例，平时成绩的记录方法

12.考核方式开卷考试成绩构成平时考查出勤考察及课堂练习占10分；平时大作业占30分，其中应力集中分析占6分，典型器件蠕变、温度应力场分析占10分，强制对流换分析占8分，自然对流占6分期末考试60分教材，参考书

13.参考教科书Tummala.《微系统封装基础》[M],北京东南大学版社，

2005.参考书

[1]芬兰Sami Franssila著，陈迪译，《微加工导论》[M],北京电子工业出版社,2006

[2]Eric Bogatin,Signal andpower integritysimplified[M],Boston,USA,Pearson EducationInc.,

2010.大纲说明

14.本课程的学习可以培养电子封装专业学生对封装结构与设计总体思路、原则的理解，使学生了解实际封装结构设计中所可能遇到的典型情况及相应的解决途径，并能运用所学电子封装工艺、材料及电路基本知识分析和解决典型封装结构可靠性、热管理的实际问题，提高学生对电子封装结构与性能之间关系的认识，为他们走上工作岗位从事相关专业技术工作奠定基础通过课程对本学科与封装结构、设计方面的基本背景和进展有进一步的思考，引导学生在后续毕业设计、工作时能够根据需要和实际情况选择适当的技术工具，并能完成最基本的方案选择由于目前封装结构与设计主要理论基础并不完善，实际中面临更多的是工程经验和实践能力，因此以所学专业为基础，通过分析问题类型、期望结果等，从而选择和决定所采取的方法、路径、工具显得尤为重要，基于此本课程更加侧重于实际案例的实践和动手能力的训练，以培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力Structure andDesign ofElectronic Packagingcontrolof the typical packagingstructure.Based on the electronic packaging technology,materials andcircuit theyhave learned,thestudents willenhanced theirunderstanding ofthe relationshipbetween packaging structure andproperty,Course code:100093109Coursename:Structure andDesign ofElectronic PackagingLecture Hours:24Practice Hours:24Credits:3TermIf necessary:Prerequisites:Fundamentals ofTransmission,Engineering MechanicsB,Fundamental ofCircuitAnalysis B,Technology ofElectric Packaging,Fundamentals ofMicroelectronicManufacturing Technology,College Physics.Course Description:This courseis toexplore thebasic conceptof electronic packaging and design.With thiscourse,the studentscan understand the typical case and method tosolve thestability andthermalwhich canhelp theirworking abilityin thefuture.By studyingthis course,the studentscan havea furtherability tochoose thesuitable techniqueschemeandmethodnecessary fortheir graduatethesis andfuture job.Nowadays,the maintheoretical basisof packagingstructure anddesign isstill imperfect.In practicalapplication,the engineeringexperience andpractical abilityare highlyregarded.So makingchooses anddecisionsabout themethods,paths andtools throughthe professionalknowledge andthe analysis ofproblems andexpected resultsbecomes particularlyimportant.Therefore,this courseplaces moreemphasisonthepractice ofengineering casesandthetraining ofoperation abilityto improve the abilityofstudents tosolve actualproblems.Course Outcomes:After completingthis course,a studentshould beable to:

1.Develop theknowledge systemof typicalstructures andforms of electronic packagedchips anddevices,as wellas theconception ofsignal integrity,reliability andthermal management.

2.Use finiteelement methodto analyzethe stressand temperaturedistribution ofpackaged structure.

3.Analyze thestructural reliability,heat emissioncondition of electronic packagedchips.

4.Design themodified structurebased onthetypicalstructure toimprovethestructural reliabilityand toadjustthe thermalmanagement.Course Content:Lectures andLectureHours:

1.Introduction2-Summarization ofelectronic packaging-Basic functionsofelectronic packagingstructure-Levels ofelectronic packagingin chipsand electronicproducts-Basic electronicpackaging structuresand parameters

2.Fundamentals ofelectric designin packaging12-Basic phenomenain packagingcircuit-Signal delayand analysissignal delayin packaging structures-Transmission linetheory andsignal distribution-Crosstalk-Power distributionand noise

3.Reliability ofelectronicpackagingstructures9-Basic conceptof reliabilityand failingmode-Thermal deformation,fatigue anddesign criterion-Fundamentals ofbrittle factureanddesigncriterion-Creep,plastic deformationand designing

4.Application of FEM inreliability designingof packagingstructures10-Introduction ofapplication ofFEM in electronicpackaging-Basic schemeofFEMAbaqus analysis-Analysis exampleof stressconcentration-Example ofreliability analysis for typicalBGA structure-Practical treatmentof modelingfor typicalBGA structure

5.Thermal managementofelectronicpackagingstructures11-Outcome ofthermal controland engineeringscheme in electronicpackaging-Application of CFD inchip andstructural thermalcontrolling-Basic schemeofCFDFluent-Practical exampleof forcedheat transferin device-Simulation methodof naturalconvection heat transfer-Typical exampleof naturalconvection simulation-Practice ofheattransferanalysisfortypicalcase

6.Wiring andI/O designinelectronicpackaging ofdevice andsystems2-Background introductionof wiring inelectronicpackaging-Basic wiringmodel andparameters-Application ofRent lawin wiring-Typical caseanalysisofwiringinMCMLaboratories andLaboratory Hours:GradingPrerequisite quiz10%Homework10%Project20%Final60%TextReference Book:Eric Bogatin,Signal andpower integritysimplified[M],Boston,USA,Pearson EducationInc.,

2010.Rao R.Tummala,Fundamentals ofMicrosystems Packaging[M],New York,USA,McGraw Inc.,

2004.。