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研究生: 吳金澤
Chin-Tse Wu
論文名稱: 二極體雷射切割QFN封裝之最適化參數研究
Optimization of Diode Laser Parameters for Cutting QFN packages
指導教授: 蔡明忠
Ming-Jong Tsai
口試委員: 蔡顯榮
Hsien-Lung Tsai
修芳仲
Fang-Jung Shiou
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: 雷射切割QFN 封裝二極體固態雷射(DPSSL)田口實驗分析法
外文關鍵詞: Laser Cutting, QFN Package, Diode pumping solid-state laser system (DPSSL), Taguchi’s Experimental Method
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本研究之目的係利用二極體固態雷射,應用於QFN(Quad Flat No-lead)封裝材料之最適化切割參數研究,在雷射切割QFN路徑中包含2種材料,一種是epoxy另一種為銅。針對此兩種材料之切割方式,本研究運用田口實驗分析法及變異數分析來獲得較佳的雷射切割參數組合,並找出參數對品質特性的重要性,同時提供一種判別雷射切割品質之量化方式。
在切割5x5 QFN 樣品之九種不同參數實驗中其最適合參數組合為電流強度29A、頻率2 kHz(約8.9W )及切割速度為1.5 mm/sec。經計算結果得到其影響雷射切割品質之主要控制因子順序為(a)雷射頻率( 50.722﹪)、(b)切割速度( 24.529﹪)及(c)雷射能量( 22.307﹪)。
因此在系統參數尋找方法中能提供一個實際有效的參考方向於切割QFN Packaging的參數選擇,希望此研究能對雷射應用於其他相關產業中有所的幫助。


The purpose of this search is to study the optimal cutting parameters of applying a solid diode laser for cutting QFN (Quad Flat No-lead) packages. The Laser cutting path of a QFN package includes two different materials, one is epoxy and the other is copper circuit-pad bonding epoxy. To cut those two kinds of material, we apply the Taguchi’s matrix-experiment method and Analysis of Variance (ANOVA) to obtain the optimal combinatorial parameters, which can help us examine the relationship between the cutting quality and the laser parameters. At the same time, a quantified manner to examine the laser cutting quality for a QFN package was also proposed.
During the experiment of cutting several 5×5 QFN samples with nine kinds of parameters, the optimal parameters were obtained as 29A for driving current, 2 kHz (8.9W) for laser frequency, and 1.5 mm/sec for cutting speed. The experimental results show that the main factors of affecting the cutting quality are(a)laser frequency(50.722%), (b)cutting speed(24.529%), and (c)laser driving current(22.307%).
The systematic parameter-searching rules may give practical guides in the parameter design for cutting a QFN package. I hope this reseach will be useful for laser applications in other industry fields.

摘 要 I Abstract II 誌 謝 III 目 錄 IV 圖 目 錄 VI 表 目 錄 IX 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究方法與進行步驟 4 1.4 論文架構 5 第二章 文獻回顧與相關技術發展 6 2.1 IC封裝的發展背景與技術需求 6 2.1.1 IC封裝種類 8 2.1.2晶片的連接方式 11 2.1.3 QFN晶片級封裝 13 2.2雷射技術簡介 17 2.2.1雷射的源由及產生要素 17 2.2.2雷射光的特性及利用 23 2.2.3雷射切割技術 25 2.2.4雷射切割優勢特點 30 2.3 雷射切割應用技術發展: 32 第三章 田口式實驗設計法 35 3.1前言 35 3.2控制因子及雜訊因子 37 3.3信號雜訊比(S/N比)之特性 37 3.4直交表 39 3.5交互作用 39 3.6田口式實驗法的基本步驟 40 3.7變異數分析(Analysis of Variance, ANOVA) 41 3.8確認實驗 44 第四章 實驗機台與品質量測設備 45 4.1雷射機台與人機介面架構 45 4.2 實驗材料 50 4.3 品質量測儀器 51 第五章 實驗結果與討論 54 5.1 控制因子及水準的選定 54 5.2 切割品質之判定標準 59 5.4 平均數分析(Analysis of mean, ANOM) 69 5.5 變異數分析(Analysis of Variance, ANOVA) 74 5.6 確認實驗(Confirmation Run) 77 5.7 結果討論 84 第六章 結論與未來研究方向 88 6.1 結論 88 6.2未來研究方向 90 參考文獻 92 作者簡介 96

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