厚膜集成电路工艺校内生产实习研究

张　显，曹全喜，何　亮，孙　鹏，陈　华

(西安电子科技大学　先进材料与纳米科技学院，西安　710071)



厚膜集成电路工艺校内生产实习研究

张显，曹全喜，何亮，孙鹏，陈华

(西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院，西安710071)

摘要该文结合厚膜集成电路生产工艺的校内生产实习特点，简化了生产工艺过程，并让学生认识到校内生产工艺和企业生产的差异。通过到相关企业制作生产工艺录像，制作多媒体课件，补充校内的生产工艺的教学环节，完善了校内生产实习的内容。

关键词生产实习；校内实习；视频课件; 厚膜集成电路

大学生的生产实习是高等工科院校人才培养的重要环节。计划经济时期，企业与学校同隶属于国家的某一部委，部委院校学生的生产实习可由部委按计划统一安排。市场经济后，院校与企业也不属于某一部门，企业没有义务接待高校学生的生产实习任务，校外的生产实习遇到了很多客观困难[1-2]。

近年来，国内工科高校建设了不少校内实习基地，校内实习基地为人才培养起到了积极作用[3-5]。校内生产实习的目标是让学生掌握工艺原理，企业的生产目标是提高生产效率，追求产品的质量和产量，两者有较大差异。但企业的生产和监测设备先进，自动化水平较高，为了提高校内生产实习的质量，需让学生知道本专业的最新发展和实际生产过程。通过到有关企业录制厚膜集成电路生产工艺的视频材料，开展生产实习的多媒体教学，可以充实校内生产实习的内容。

1校内厚膜集成电路生产工艺过程

西安电子科技大学于2009年建立了厚膜集成电路校内生产实习基地，已经运行6年多，我校电子科学与技术专业、材料科学与工程专业的部分学生在校内该基地完成了生产实习任务。校内生产实习厚膜集成电路的主要工艺流程如图1所示。

校内厚膜集成电路实习内容，主要来源于西京电器公司的某一电子产品生产工艺。由于受实习成本及实习时间的限制，实习基地预先提供了一定尺寸的基片和丝网胶片布图(均由西京公司提供)，但要求学生在实习报告中必须提供自己设计的电路工艺布图和基片尺寸。

校内厚膜集成电路生产过程麻雀虽小五脏俱全，没有遗漏工艺的重要环节，整个工艺过程凸显电子元器件生产的工艺原理。通过生产实习，使学生能够完整理解厚膜集成电路器件的生产过程的工艺原理。

2厚膜集成电路校内生产工艺与企业生产的差异

2.1生产方式的区别

校内生产过程为间歇式的，而校外企业为流水线化生产。校内实验室的厚膜集成电路间歇式生产，优点在于便于教师指导和学生仔细观察。企业为了提高产量和保持产品质量的稳定性采用现代化的生产流水线，可以实现高效、批量生产。

图1　厚膜集成电路工艺流程

在校内生产实习的过程中，学生可以按图1的工艺流程进行电路布图设计、浆料涂布和印刷、烘干、烧结、贴片、插接引线、焊接和检测，每人制备3只厚膜电路器件。学生可以根据厚膜材料的物理化学特性，确定产品在烘箱中的烘烤温度、产品在马弗炉中的烧结温度，以及最终确定产品的烧洁程度。可以根据厚膜材料的烧结制度调节控温仪器，给控温仪表设定温度、时间的参数。观察厚膜烧结质量，既对厚膜烧结机理和导电机理有所了解，也对温度控制原理有所熟悉。在上述工艺过程的每一个环节中，学生亲手制备，有学以致用的成就感。

学生在流水线化的企业实习时，只能被动地听，不允许学生动手操作，因为学生的操作会影响企业的生产。企业生产线上忙碌的工作人员也没有时间和耐心回答同学们各种各样的问题，因为生产线上工人的绩效是与生产效率关联的。学生在这样的流水线化企业生产实习时，他们无法亲身体验到生产设备的开、停与事故处理，学生的动手能力得不到训练，更不能主动分析和处理生产中出现的问题。例如企业在生产厚膜集成电路中烧结阶段，多采用在隧道窑中来完成产品的预热烘烤、烧结和冷却的流水线作业，学生在企业实习时，看不到产品烧结过程的一些物理化学变化，企业更不允许学生操作隧道窑温度控制仪表。

校内生产实习中工艺过程的间歇式特征，使学生在实习过程中有时间掌握和理解每一个工艺阶段。而企业流水化作业，生产实习有时就成为学生走马观花式的参观。

2.2生产设备的区别

校内可以利用实验室现有的实验设备，而企业生产追求的是效率和产量而使用自动化程度较高的大型设备。在厚膜集成电路生产中，企业的自动化程度较高，而校内生产实习多采用人工制备和检测。

以调阻为例。生产企业采用激光调阻，实现快速测量与精确调阻，而实验室利用牙科砂轮手工调阻，利用万用表人工测量，测试和操作的误差较大。激光调阻设备先进，测试和调阻可以快速完成，但设备较为庞大和昂贵，且设备控制复杂，适合于生产流水线上批量生产。校内生产实习的使用率不高，生产的器件数量有限，采用激光调阻不经济、也不现实。在实践中，让学生用万用表测试烧结后的厚膜电阻阻值，若阻值已经超出了器件指标，则为废品；若阻值小于指标阻值，可以通过牙科砂轮划痕来实现调阻，记录调阻后的阻值。虽然方法很落后，很难达到统一理想的阻值，但通过这一工艺环节的实践，学生学习到烧结温度对阻值影响的敏感性[6]，也了解了调阻是产品筛选分级的重要环节。

又以贴片(SMT)工艺为例。在SMT工艺中，企业采用自动贴片，以及采用回流焊炉实现片式元件与电路的焊接，而我们校内生产实习采用手工涂覆焊料和贴片，放入烘箱中在一定温度下实现贴装。在贴片过程，先让学生做实验探索焊锡的熔化温度，将焊锡放在氧化铝基片上，放入烘箱中，从150 ℃开始控制升温速度，每升高5 ℃进行烘箱保温观察焊锡的状态，记录开始熔融的温度。虽然在SMT工艺过程中，使用的设备也没有企业先进和较高的自动化，但我们的工艺过程大大地锻炼了学生的动手能力。

3充实校内生产实习内容

校内实习培养了学生的动手能力，同时也激发了学生参与实践的热情。但是，校内生产实习中的一些设备和工艺与实际工业生产脱节，特别需要将企业先进的工艺和现代化的生产、检测设备在生产实习过程中展现给学生。我们到相关企业摄制生产视频，对关键工艺进行慢镜头处理，制成多媒体教学课件。在校内生产实习实验室播放多媒体课件，让学生看到企业的生产流水线及先进的生产设备，采用这种形象教学的方法，丰富校内生产实习内容。这些生产实习视频材料可以使学生对厚膜集成电路的印刷、烧结、调阻、连接、贴片等工艺有一个全面直观的了解，并认识到电子产品生产工艺的先进性。

现代化电子工业高度自动化、连续化、集成化、洁净化的生产过程在严密的监控下进行。就是在现场，也很难看清快速的生产工艺环节。如激光仪用于厚膜调阻，测试和调阻瞬间进行；SMT生产线，点胶、 贴装、固化、 回流焊接、清洗、检测、返修自动快速实现。我们通过慢放或回放在企业录制的生产工艺视频，让学生看到企业这些现代化工艺流水线的生产过程和先进的自动化生产设备。实习过程中，指导教师可以向学生对校内工艺与企业生产区别之处做详细的讲解。

此外，在校内实习过程中，我们还外聘企业工程师来校内生产实习基地亲身指导和讲解，破解学生在工艺过程中遇到的问题。

4结束语

我们在保证学生通过实习能够掌握和理解工艺原理的基础上，对工艺过程进行适当地改进。通过到生产企业制作视频录像，播放和讲解企业的生产工艺过程，讲解实验室生产过程与生产企业产品流水线生产的差异，改进厚膜集成电路的工艺。

参 考 文 献

[1]刘会君，项 斌，计伟荣. 改革生产实习模式 提高生产实习质量[J]. 实验室研究与探索，2008，27(11):131.

[2]姚嘉凌，闵永军. 高校生产实习模式改革的思考和探索[J].中国大学教学，2007(3):81.

[3]张显，曹全喜. 生产实习模式的探索与实践[J]. 实验科学与技术，2011，9(2):151-154.

[4]艾宁，阮慧敏，刘会君，等. 创新生产实习教学模式 强化工程实践能力[J].实验室研究与探索，2012，31(11):150.

[5]谢斌盛，谢陈跃，龙晓莉，等. 创建校内电类生产实习基地的探索与实践[J]. 中国教育技术装备，2015(4):125.

[6]张显，朱耀寰，王海丰. 烧结温度对厚膜电阻的影响研究[J]. 电子器件，2012，35(4): 394.

Investigation of Campus Production Practice Based on Thick Film Integrated Circuit Technology

ZHANG Xian，CAO Quanxi，HE Liang，SUN Peng，CHEN Hua

(SchoolofAdvancedMaterialsandNanotechnology，XidianUniversity，Xi’an710071，China)

AbstractCombining with the production technology of thick film integrated circuit and characteristics of production practice on campus，we are simplifying the campus production practice and making the students know the differences between the factory production and the campus production practice. Through coming to the relevant electronic factory to make video of production technology and making multimedia courseware，we have added the teaching process about the factory production process and enriched the content of campus production practice.

Key wordsproduction practice; campus production practice; video courseware; thick film integrated circuit

收稿日期:2015-04-25；修改日期: 2015-07-17

基金项目：西安电子科技大学实验教改项目(JG1321)。

作者简介：张显(1963-)，男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事光电功能陶瓷材料方面的研究。

中图分类号G642.44；TN452

文献标志码A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.02.055