Bachelor's Thesis

Study of the Influence of Alternating Current During the Soldering Process on the Microstructure of the Solder Joint

Final Thesis 4.95 MB

Author of thesis: Dominik Kamenský

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Zuzana Košelová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis focuses on investigating the microstructure of a soldered joint under the influence of an alternating electric current flowing through the molten solder and during its solidification. The main objective was to conduct a literature review focusing on cases where both alternating and direct electric currents were present during soldering, to prepare the experiment, and subsequently to evaluate it. Additionally, the literature review describes the SAC 305 solder alloy, as well as electromigration and thermomigration, which are essential for the formation of intermetallic compounds and changes in the microstructure of the soldered joint. The thesis further describes the experimental apparatus, the experimental procedure, and the evaluation of the results. Changes in the microstructure of the solder alloy were compared from a macroscopic perspective, and individual samples were compared with one another. The experiment confirmed that the formation of intermetallic compounds in the solder depends on the flowing alternating electric current.

Keywords:

Alternating current, microstructure of a soldered joint, electromigration, thermomigration, SAC 305 alloy

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své závěrečné práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: 1) Reakce na otázku oponenta č.1 – otázka na náběžnou hranu? O: Student vysvětlil, kde se nachází náběžná hrana a vysvětlil proč vypadá, jak vypadá. Měření vychází z osciloskopu – zkreslení. 2) Student říkal, že nejistil vliv polarity střídavého proudu, co tím myslíte? O: Byly očekávány rozdíly na anodě a katodě, ale nebyly pozorovány. 3) Poukázání na malý počet literatur (7) – není to moc hluboká rešerže? O: Student se snažil najít co největší množství zdrojů a 7 zdrojů bylo schváleno vedoucím. 4) Fotografie měřící aparatury – obecná měřící pracoviště? O: Student popsal zvolené přístroje a odpověděl i na doplňující otázky ohledně pracoviště. 5) Váš postup se dá použít i pro jinou sloučeninu? Co byste musel změnit pro použití jiné sloučeniny? O: Záleží na sloučenině, ale student popsal, že by to mělo jít, konktrétně uvedl například SN100C. 6) Využití Vaší metody? O: Ovlivňovaní intermetalických sloučenin, jak vylepšovat jejich vlastnosti.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc. (místopředseda)
doc. Mgr. Zdenka Fohlerová, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Prášek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Pavlík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Adámek, Ph.D. (člen)

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

Předložená bakalářská práce se zabývá zkoumáním vlivu střídavého elektrického proudu na mikrostrukturu pájecí slitiny SAC305 v roztaveném stavu a během jejího tuhnutí. Student zpracoval rešerši zaměřenou na působení elektrického proudu při pájení, vznik intermetalických sloučenin, elektromigraci, termomigraci, skin efekt a další související fyzikální jevy. Na základě těchto poznatků připravil experimentální postup pro tvorbu pájkových ingotů, u kterých byl sledován vliv střídavého proudu o různých amplitudách na výslednou strukturu slitiny.


Kladně hodnotím především praktický přístup studenta k řešení práce. Student chodil pravidelně pracovat na experimentální části, průběžně konzultoval další postup a věnoval se nejen samotnému provedení experimentu, ale také přípravě potřebných součástí aparatury, výrobě zátkových prvků, práci s křemennou trubicí, nastavení ohřevu, aplikaci střídavého proudu a následnému vyhodnocení připravených vzorků. Experimentální část byla technicky náročná a vyžadovala opakovanou přípravu vzorků, řešení praktických problémů s aparaturou a následné metalografické pozorování změn struktury. Slabší stránkou práce je místy nižší jazyková a formální úroveň textu a také skutečnost, že interpretace výsledků by mohla být v některých částech hlubší a více kvantitativně podložená.


Celkově práci hodnotím jako dobrou až velmi dobrou bakalářskou práci s výrazným experimentálním charakterem. Student prokázal schopnost připravit a realizovat netriviální laboratorní experiment, pracovat s pájecí slitinou ve větším objemu a vyhodnotit pozorované změny mikrostruktury v návaznosti na působení střídavého proudu. Výsledky práce mohou sloužit jako vhodný základ pro další navazující experimenty s přesnějším řízením teploty, proudu a následnou detailnější krystalografickou analýzou. Doporučuji práci k obhajobě a hodnotím 80 body. Points proposed by supervisor: 80

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Mgr. Zuzana Košelová, Ph.D.

Bakalářská práce Dominika Kamenského se zabývá vlivem střídavého elektrického proudu při procesu pájení na mikrostrukturu pájeného spoje, konkrétně na vzorcích ve formě ingotu ze slitiny SAC 305. Téma je odborně zajímavé a student provedl rešerši, návrh experimentální aparatury i vlastní experimentální vyhodnocení. Pozitivně lze hodnotit praktickou realizaci experimentu a snahu porovnat vzorky připravené při různých hodnotách proudu. Práce však působí nedotaženě a v některých částech nedosahuje odborné hloubky očekávané u bakalářské práce. Z odborného hlediska má práce více slabin. Teoretická část obsahuje zjednodušené nebo nepřesné formulace a v experimentální části se objevují problémy, které snižují průkaznost výsledků, například nerovnoměrné teplotní podmínky, vliv elektrod, rozdílné chladnutí, omezený počet vzorků a ne zcela zvládnutá příprava výbrusů. Za hlavní nedostatek považuji, že autor kvalitativně neposoudil celý objem ingotu, ale hodnotil pouze vybrané oblasti. Chybí systematičtější porovnání mikrostruktury u elektrod, ve středu, na okrajích a v horní i spodní části vzorků. Po formální stránce práce obsahuje několik zbytečných chyb, které ukazují na nedostatečnou finální kontrolu. Dokument je místy označen jako semestrální práce, přestože jde o bakalářskou práci, v seznamu tabulek zůstala chyba automatického odkazu „Chyba! Nenašiel sa žiaden zdroj odkazov.“, dále se objevují překlepy, nejednotnosti v jazyce a nedotažené formátování. Práce naznačuje určité trendy, ale závěry nejsou dostatečně podloženy kvalitativním hodnocením celého objemu ingotu. Práci doporučuji k obhajobě, ale vzhledem k odborným, interpretačním i formálním nedostatkům ji hodnotím stupněm C / 70 bodů. Topics for thesis defence:
  1. 3) Narazil jste při zkoumání ingotu s delším časem experimentu na intermetalickou vrstvu Cu3Sn?
  2. 1) Na obrázku 14 máte vyobrazen průběh vámi zvoleného střídavého signálu. Můžete popsat, jak jste zvolil právě tento tvar?
  3. 2) Na obrázku 37 tvrdíte, že se jedná o sloučeninu Cu6Sn5 jak jste určil, že se jedná práce o tuto sloučeninu?
Points proposed by reviewer: 70

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová