Bachelor's Thesis

Design and Realisation of Test QFN Package

Final Thesis 3.06 MB Appendix 513.5 kB

Author of thesis: Jiří Maňák

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Starý, Ph.D.

Reviewer: Ing. Robert Bayer, PhD.

Abstract:

The thesis deals with the issue of QFN package, from its manufacturing and the attachment of the internal semiconductor structure, through package assembly and mounting onto a printed circuit board, to repair and replacement procedures.
The topic is highly relevant due to current trends in miniaturization, integration, and increasing operating frequencies. The introductory part focuses on the historical reasons behind the development of QFN packages, their standardization, and a comparison with THT technology. The main part of the thesis addresses the technology of interconnection with the PCB, methods of testing, ensuring the reliability of solder joints, and evaluating the electrical properties of the interconnections.

Keywords:

QFN, development, package, technology, MSD, ESD, electrical properties, repair.

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky komise k obhajobě: 1. Jak probíhala čtyřbodová metoda měření odporu?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc. (předseda)
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Pavel Čudek, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Starý, Ph.D. (člen)
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D. (člen)
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Starý, Ph.D.

Posudek:
    Student řešil problematiku „Návrh a realizace testovacího QFN pouzdra“

Splnění zadání
Zadanou bakalářskou práci dokončil student v požadovaném termínu. Rozsah zadání bakalářské práce splnil student v rámci technických možností a v mnohých směrech překročil. Přínos bakalářské práce je v návrhu a realizaci jednoduchého testovacího QFN pouzdra a montážní DPS.

Aktivita během řešení a zpracování práce
Student se poměrně rychle a samostatně orientoval v řešené problematice. Student prostudoval konstrukci a trendy QFN součástek, která zaujímají stále větší segment trhu polovodičových pouzder. Student navrhl testovací QFN pouzdra a montážní DPS, které prakticky prototypově a následně výrobně realizoval. Pro kvalitní a reprodukovatelný tisk pájecí pasty zhotovil přípravky. Student ověřil funkčnost propojení pomocí nízkotavných bezolovnatých pájecích slitin. Kvalitu pájených spojů porovnával měřením odporu propojení montážní a propojovací sestavy po opakovaných tepelných zátěžích. Výskyt dutin v pájených spojů sledoval pomocí rentgenu.  Student si optimálně rozvrhl dobu návrhu a realizace přípravku a na experimentální část a vyhodnocování si ponechal dostatek času. Při řešení bakalářské práce prokázal student velmi vysokou odbornou erudici, soustředěné zaujetí úkolem a předpoklady pro systematický přístup.

Formální zpracování práce
Práce je zpracována přehledně s vyváženým podílem teoretické i praktické části. Je doplněna obrázky a fotografiemi, které názorně doplňují zpracovávanou problematiku.

Využití literatury
Znalosti získané studiem tuzemské i zahraniční odborné literatury student uplatnil zejména v teoretické, ale i při řešení a zpracování praktické části bakalářské práce.

Na základě odpovědného a komplexního přístupu studenta k řešení bakalářské práce navrhuji hodnocení studenta slovem Points proposed by supervisor: 93

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Robert Bayer, PhD.

Student měl v rámci bakalářské práce prostudovat konstrukci QFN pouzder, navrhnout a realizovat simulované pouzdro QFN 4×3 na materiálu FR-4 s chladicí ploškou uprostřed a základní testovací desku. Součástí zadání bylo také porovnání dvou nízkoteplotních pájecích past a posouzení vlivu opakovaného pájení přetavením na kvalitu pájeného spoje.
Práce je tematicky zajímavá a po odborné stránce oceňuji zejména její praktickou část. Student navrhl testovací DPS i simulované QFN pouzdro, připravil přípravky pro nanášení pájecí pasty, provedl pájecí experimenty a výsledky vyhodnotil pomocí RTG snímků a měření odporu.
Slabší stránkou práce je místy popisnější teoretická část a jazykové i stylistické zpracování, kde se objevují neobratné formulace, překlepy a méně přesný odborný styl. Experimentální části by prospělo podrobnější popsání opakovatelnosti měření, počtu vzorků a přesnější oddělení naměřených výsledků od jejich interpretace.
I přes uvedené výhrady práce splňuje stanovené cíle a prokazuje schopnost studenta navrhnout a prakticky ověřit testovací řešení pro hodnocení pájení simulovaného QFN pouzdra. Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení 89 bodů, tedy stupeň B. Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem může velikost a rozložení voidů ve střední chladicí plošce QFN pouzdra ovlivnit tepelnou a mechanickou spolehlivost výsledného pájeného spoje?
Points proposed by reviewer: 89

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová