Bachelor's Thesis

Design of Testing for New Solder Pastes and Alloys in Manufacturing

Final Thesis 7.01 MB Appendix 3.88 MB

Author of thesis: Marián Harnádek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D.

Reviewer: Ing. Pavel Kopřiva

Abstract:

This bachelor’s thesis is aimed at soldering of components with limited thermal resistance focused on the use of lead-free Sn-Ag-Cu based solder alloys. The goal of this paper is to conduct a research into the methods of testing and evaluating solder pastes with emphasis on the use of standardized and experimental test motives on a printed circuit board. Based on the acquired knowledge, a test substrate is designed to evaluate the quality of soldering pastes. Test substrate was also optimized for the use on Rohde & Schwarz assembly line. Two soldering pastes used in Rohde & Schwarz assembly are tested and evaluated. The research, design and experimental results that are summarized in the scope of this bachelor's thesis are used as a recommendation for further optimization of soldering process in manufacturing.

Keywords:

Solder, solder alloy, soldering paste, wetting, temperature profile, PCB, flux

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své bakalářské práce. Zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl otázky komise: Bude toto jmenovaná firma implementovat? Tyto teplotní profily byly implementovány do výroby? Mají spočítané, o kolik se jim zpomalí výroba?

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. et Ing. Pavel Šteffan, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Michal Pavlík, Ph.D. (člen)
Ing. Vojtěch Dvořák, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Jelínek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D.

Předložená bakalářská práce studenta Mariána Harnádka řeší velmi praktické a průmyslově relevantní téma návrhu testování nových pájecích past a slitin pro výrobní proces společnosti Rohde & Schwarz. Student zpracoval problematiku pájecích past, teplotních profilů, smáčivosti a pájení součástek s omezenou teplotní odolností a tyto poznatky následně využil při návrhu testovací DPS. Práce má logickou strukturu, splňuje požadavky zadání a vychází nejen z obecné rešerše, ale také z konkrétních problémů z výroby, zejména z rozdílného chování pájecích past Almit a Koki při smáčení vybraných součástek a povrchů.

Za hlavní přínos práce považuji návrh, výrobu a praktické použití testovací desky plošných spojů s řadou vhodně zvolených testovacích motivů. Student se věnoval pasivním součástkám, PIP prvkům, BGA a QFN pouzdrům, testům tvorby pájecích kuliček, smáčení povrchu, zkratům mezi ploškami i zhlukování pájecí slitiny. Praktická část je rozsáhlá a obsahuje porovnání dvou pájecích past při standardním i upraveném teplotním profilu. Pozitivně hodnotím také využití většího množství odborných zdrojů, technických podkladů a obrazového materiálu, který vhodně doplňuje návrh testovací DPS i dosažené výsledky. V některých případech by však bylo vhodné sjednotit měřítko porovnávaných snímků, část obrazové dokumentace přesunout do příloh a výsledky doplnit přesnějším technickým komentářem.

Z celkového pohledu jde o kvalitní bakalářskou práci s nadstandardním praktickým rozsahem a jasnou vazbou na reálný výrobní problém. Student prokázal schopnost navrhnout testovací metodiku, připravit výrobní podklady, realizovat experimenty ve výrobním prostředí a výsledky vyhodnotit ve vztahu k použitelnosti konkrétních pájecích past. Slabší stránkou práce je místy méně vyrovnaná jazyková a formální úroveň textu a některé formulačně méně přesné pasáže. Přesto mají výsledky přímou využitelnost pro další optimalizaci pájecího procesu ve výrobě. Doporučuji práci k obhajobě a hodnotím 95 body. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Pavel Kopřiva

Student vypracoval bakalářskou práci zabývající se návrhem testovací procedury pro analýzu pájecího procesu různých pájecích slitin. Práce byla vytvořena ve spolupráci a dle požadavků firmy Rohde&Schwarz. Teoretický rozbor velmi dobře podchycuje a vysvětluje potřebnou teorii k vypracování této bakalářské práce a využívá relevantní zdroje. Praktická část práce spočívala v návrhu desky plošných spojů s různými testovacími strukturami, které jsou navrženy pro identifikaci různých parametrů pájecí pasty a nastaveného pájecího profilu. Student poté provádí důkladné porovnání výsledků mezi použitými pájecími pastami.

Zadání bakalářské práce bylo bez výhrad splněno. Praktická část práce je na velmi vysoké úrovni. Text práce je dobře čitelný. Popisky pod obrázky nejsou konzistentně zarovnány na stejnou rovinu. Mezery mezi textem a obrázky, tabulkami jsou v některých případech příliš malé a nejsou konzistentní. I přes tyto nedostatky hodnotím práci 90 body (A) Topics for thesis defence:
  1. V práci se zmiňujete že pro každý typ pasty jste použil 4 testovací substráty. Jsou Vaše výsledky statisticky ověřeny případně kolik testů by bylo nutné udělat?
  2. Bylo by možné nastavit nový teplotní profil tak aby nebylo nutné zpomalit rychlost dopravníku?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová