本研究使用田口實驗分析法與變異數分析，針對1064 nm雷射與355 nm雷射，切割無鉛四方扁平無引腳封裝(Quad flat no lead, QFN)封裝結構進行探討，分析最佳化參數組合與各因子的影響程度，同時也比較兩種雷射切割後切割道的成分變化，亦將355 nm雷射切割純銅與Compound的切割深度結果量化，並使用有限元素分析法探討切割時之溫度梯度與熱應力分佈。經由1064 nm雷射切割實驗分析，最佳參數組合為切割速度30 mm/s、切割次數60 Pass、雷射頻率65 kHz與雷射能量 70%，影響切割品質之因子依序為切割次數(66%)、切割速度(18%)、雷射頻率(10%)及雷射能量(6%)；在355 nm雷射切割實驗分析方面，最佳參數組合為切割速度60 mm/s、切割次數30 Pass、雷射頻率65 kHz與雷射能量60%，影響切割品質之因子順序為切割次數(39%)、雷射頻率(38%)、雷射能量(23%)及切割速度(0.43%)。再使用此最佳參數並改變最重要因子Pass，分別針對純銅與Compound進行切割，可得到預估切穿厚度0.2 mm之純銅需約180 Pass；切穿0.65 mm之Compound需約255 Pass。經由OM分析與EDS分析可得知材料在使用1064 nm雷射切割後會有HAZ現象與碳化及氧化現象發生，355 nm雷射切割則沒有此現象。在有限元素分析方面，本研究使用ANSYS模擬軟體比較G631H及9240HF此兩種複合材料切割後溫度梯度分佈與熱應力分佈情形。由模擬結果可知，在同一個Pass下，Cu/Compound、Ag/Compound與Cu/Ag/Compound三個介層之溫度皆相同；在熱應力方面，在Cu/Compound介層之中G631H大於9240HF，高出約二至三倍；在Ag/Compound與Cu/Ag/Compound介層則是9240HF略高於G631H。

In this study, Taguchi’s experiment method and analysis of variance method (ANOVA) were used to optimize dicing parameter and the degree of affecting of each factor for 1064 nm and 355 nm lasers to dice QFN package. The optimal parameters of 1064 nm laser dicing were obtained as 30 mm/s for dicing speed, 60 passes for dicing pass, 65 kHz for laser frequency, and 70% max. power. The result of ANOVA shows that the factors to affecting the dicing quality in sequence are pass (66%), speed (18%), frequency (10%), and power (6%). The optimal parameters of 355 nm laser dicing were obtained as 60 mm/s for dicing speed, 30 passes for dicing pass, 65 kHz for laser frequency, and 60 % max. power. The factors to affecting the dicing quality by ANOVA in sequence are pass (39%), frequency (38%), power (23%), and speed (0.43%). To compare with 1064 nm and 355 nm laser dicing, the result of OM and EDS shows that the 355 nm laser dicing has no HAZ phenomenon after dicing. The amount of dicing through the 0.2 mm Cu and 0.65 mm compound was about 180 passes and 255 passes, respectively, by using 355 nm optimal parameters. ANSYS software was used to simulate the distribution of temperature and thermal stress. The different layer in the package was analyzed by adjusting the pass which is the main factor from results of experiment. The result shows that the Cu/Compound, Ag/Compound, and Cu/Ag/Compound layers have similar temperature in the same pass. In terms of thermal stress, the amount of G631H is two to five times greater than 9240HF in Cu/Compound layer, but the amount of 9240HF is lightly greater than G631H in Ag/Compound and Cu/Ag/Compound layers.

致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 4
1.4 文獻回顧 5
1.5 論文架構 7
第二章 相關技術發展與理論基礎 8
2.1 IC封裝簡介 8
2.1.1 IC封裝產業的發展 8
2.1.2 IC封裝的種類 9
2.1.3 常見的封裝型態 10
2.2 雷射技術的原理與應用 13
2.2.1 雷射簡介 13
2.2.2 雷射原理 16
2.2.3 雷射種類 21
2.2.4 雷射切割機制 27
2.3 田口實驗設計法 29
2.3.1 田口實驗設計法簡介 29
2.3.2 直交表 30
2.3.3 品質因子 31
2.3.4 信號雜訊比(S/N) 32
2.4 變異數分析(Analysis of Variance, ANOVA) 32
第三章 研究方法 34
3.1 實驗架構 34
3.2 實驗材料與實驗設備 35
3.3 切割品質判定標準 41
3.4 田口實驗分析法規劃 42
3.5 有限元素法 44
3.5.1 高斯移動熱源 45
3.5.2 分析模型建立 47
3.5.3 邊界條件與模擬環境設定 48
第四章 結果與討論 49
4.1 雷射切割實驗分析 49
4.1.1 1064 nm 雷射切割分析 49
4.1.2 355 nm 雷射切割分析 57
4.2 數值模擬結果 68
4.2.1 溫度場分析 68
4.2.2 熱應力分析 71
第五章 結論與未來展望 73
5.1 結論 73
5.2 未來展望 74
參考文獻 76
附件 79

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