由於四方型平面無引腳封裝 (QFN)的尺寸越來越小，封裝脫層的問題就變得更加重要，因此採用雷射切割取代輪刀加工避免產生脫層是一種可行的方式。本研究將針對封裝製程進行改善，期望能減少封裝元件的脫層狀況。藉由雷射加工降低兩材料間的應力差異避免脫層影響，採用田口實驗法與變異數分析尋找最佳化加工參數，同時也比較不同雷射切割不同鍍層封裝元件的效果，並分析雷射切割後的切割道成份；模擬結果發現，塑膠銲球排列封裝在高溫高壓之壓模過程中，兩材料的收縮率不同導致應力差異，進一步產生材料脫層現象。切割研究結果顯示IR雷射切割的最佳參數為速度90 mm/s、次數90 times、頻率80 kHz、功率60 %，而貢獻率最大的因子是速度，其在所有因子對結果的貢獻度百分比中佔了36 %；UV雷射切割的最佳參數則為速度90 mm/s、次數90 times、頻率65 kHz、功率70 %，貢獻度最大的因子是功率，其在所有因子對結果的貢獻度百分比中佔了38 %。兩種雷射切割後，切割道都會有再沉積物產生，這是因為下方的碳元素反應生成所導致，但是UV雷射切割的試片含碳量較低，而這些再生成的溶渣可以使用超音波水洗的方式清除。IR雷射因為屬於光熱作用的機制，所以切割不同材料時沒有明顯的差別；UV雷射則屬於光化學作用，所以切割硬度較高的材料時，會降低雷射切割的效率，材料的移除率也會下降。在模擬方面，先建立封膠壓膜的模型，分別使用均勻法加克利金模型與反應曲面法得到最佳參數，並比較均勻實驗法跟反應曲面法的區別，均勻實驗法的最佳參數是合模壓31.7 MPa、溫度171.61°C、肩寬358.33 μm；反應曲面法的最佳參數則是合模壓42.57 MPa、溫度185°C、肩寬800 μm，兩種實驗法的最大差異在於有沒有考慮因子的交互作用，根據實際的實驗判斷，反應曲面法的結果較為準確，說明封膠壓膜製程的因子彼此有交互作用，因此對這個製程而言，使用反應曲面法較為恰當。

In this study, the optimal parameters focuses on decreasing the stress difference between two materials and increasing productivity and yield. The size of Quad Flat No leads (QFN) packaging are getting smaller, and laser dicing also gradually replaces the diamond cutting to avoid delamination. Therefore, Taguchi method and Analysis of variance (ANOVA) are used to determine the optimal parameters in the laser dicing, and surface of dicing path is analyzed by Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Different material plating are diced by different laser wavelength and the dicing results are compared in the this study. There are many re-depositions in the dicing path after laser dicing because the carbon compound reacts with other element. The carbon content in Ultraviolet (UV) laser dicing packaging is smaller than Infrared (IR) laser. The IR laser has the same dicing situation between different materials, but the UV laser would decrease dicing effectiveness when dicing harder materials. The different shrinkages rate of two materials lead to discontinuous stress in high temperature and high molding pressure Ball Grid Array (BGA) process, therefore this study carries out finite element analysis to improve the processing. From Taguchi experiment method and ANOVA, the optimal parameters of IR laser are 90 mm/s for speed, 90 times for pass, 80 kHz for frequency, and 60 % for power, and the most significant contribution of factor is speed with 36%. The optimal parameters of UV laser are 90 mm/s for speed, 90 times for pass, 65 kHz for frequency, and 70% for power, and the most significant contribution of factor is speed with 38%. From simulated results, the optimal parameters of uniform design are 31.7 MPa for molding pressure, 171.61°C for temperature, and 358.33 μm for shoulder width. The best parameters of response surface method are 42.57 MPa for molding pressure, 185°C for temperature, and 800 μm for shoulder width. The two experimental methods have different trends. According to real products, the interaction exists in factor of processing, so the response surface method is more accurate than the uniform design.

致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 2
1.3研究目的 3
1.4文獻回顧 4
1.5論文架構 6
第二章 封裝技術發展與相關理論 7
2.1封裝技術 7
2.1.1封裝產業發展 7
2.1.2封裝種類 8
2.2雷射切割技術 12
2.2.1雷射簡介與起源 12
2.2.2雷射原理 13
2.2.3常見的雷射 18
2.2.4雷射加工機制 20
2.3田口實驗設計法 21
2.3.1田口實驗法簡介 21
2.3.2田口直交表 22
2.3.3信噪比 24
2.4變異數分析 25
2.4均勻實驗設計法 27
2.4.1均勻實驗法簡介 27
2.4.2均勻設計表 28
2.5克利金反應曲面(Kriging) 28
2.6反應曲面法 29
第三章 研究方法 30
3.1實驗架構與流程 30
3.2實驗試片與設備 31
3.2.1 QFN封裝 31
3.2.2雷射切割機台 33
3.3量測機台 38
3.4田口實驗法規劃 39
3.5有限元素分析 40
3.5.1有限元素模型 40
3.5.2材料參數與邊界設定 42
3.5.3環境設定 43
3.6均勻實驗法規劃 44
3.7反應曲面法規劃 46
第四章 實驗結果與討論 47
4.1 IR雷射結果 47
4.1.1雷射切割結果 47
4.1.2田口實驗法分析 49
4.1.3信噪比與變異數分析 50
4.2 UV雷射切割結果 52
4.2.1雷射切割結果 52
4.2.2田口實驗法分析 55
4.2.3信噪比與變異數分析 55
4.3確認實驗 57
4.4 雷射切割不同材料之比較 58
4.5模擬之收斂性分析 61
4.6均勻實驗法結果 62
4.6.1 統計分析 62
4.6.2 克利金反應曲面 63
4.8 反應曲面法結果 65
4.8.1 統計分析 66
第五章 結論 69
5.1未來展望 70
參考文獻 71

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