枕頭效應(yīng)(Head-in-Pillow,HIP)最主要是用來描述BGA零件在回焊(Reflow)的高溫過程中，BGA載板或是電路板因?yàn)槭懿涣烁邷囟l(fā)生板彎、板翹(warpage)或是其他原因變形，使得BGA的錫球(ball)與印刷在電路板上的錫膏分離，當(dāng)電路板經(jīng)過高溫回焊區(qū)后溫度漸漸下降冷卻， 這時(shí)載板與電路版的變形也會(huì)恢復(fù)到變形前的狀況（有時(shí)候會(huì)回不去），但這時(shí)的溫度早已低于錫球與錫膏的熔錫點(diǎn)，也就是說錫球與錫膏早就已經(jīng)從熔融狀態(tài)凝結(jié)回固態(tài)了。
當(dāng)BGA的載板與電路板的翹曲慢慢恢復(fù)回到變形前的形狀時(shí)，已經(jīng)變回固態(tài)的錫球與錫膏才又再次互相接觸，于是便形成類似一顆頭靠在枕頭上的虛焊或假焊的焊接形狀。

HIP的發(fā)生的可能原因

枕頭效應(yīng)雖然是在回流焊期間所發(fā)生的，但其真正形成枕頭效應(yīng)的原因則可以追溯到材料不良，而在電路板組裝工廠端則可以追溯到錫膏的印刷，貼件/貼片的準(zhǔn)確度及回焊爐的溫度設(shè)定... 等。

底下是幾個(gè)形成枕頭效應(yīng)(HIP)缺點(diǎn)的可能原因：

BGA封裝(Package)

如果同一個(gè)BGA的封裝有大小不一的焊球(solder ball)存在，較小的錫球就容易出現(xiàn)枕頭效應(yīng)的缺點(diǎn)。

另外BGA封裝的載板耐溫不足時(shí)也容易在回流焊的時(shí)候發(fā)生載板翹曲變形的問題，進(jìn)而形成枕頭效應(yīng)。

HIP-焊球大小不一

錫膏印刷(Solder paste printing)。錫膏印刷于焊墊上面的錫膏量多寡不一，或是電路板上有所謂的導(dǎo)通孔在墊(Vias-in-pad)，就會(huì)造成錫膏無法接觸到焊球的可能性，并形成枕頭效應(yīng)。

另外如果錫膏印刷偏離電路板的焊墊太遠(yuǎn)、錯(cuò)位，這通常發(fā)生在多拼板的時(shí)候，當(dāng)錫膏熔融時(shí)將無法提供足夠的焊錫形成橋接，就會(huì)有機(jī)會(huì)造成枕頭效應(yīng)。
(insufficient solder paste volume, printing misalignment)

HIP-錫膏印刷不均HIP-錫膏印刷偏位

貼片機(jī)的精度不足(Pick&Place)。貼片機(jī)如果精度不足或是置件時(shí)XY位置及角度沒有調(diào)好，也會(huì)發(fā)生BGA的焊球與焊墊錯(cuò)位的問題。

另外，貼片機(jī)放置IC零件于電路板上時(shí)都會(huì)稍微下壓一定的Z軸距離，以確保BGA的焊球與電路板焊墊上的錫膏有效接觸，這樣在經(jīng)過回流焊時(shí)才能確保BGA焊球完美的焊接在電路板的焊墊。 如果這個(gè)Z軸下壓的力量或形成不足，也有機(jī)會(huì)讓部份焊球無法接觸到錫膏，而造成HIP的機(jī)會(huì)。

HIP-零件放置偏位HIP-零件下壓不足

回流焊溫度(Reflow profile)。當(dāng)回流焊(reflow)的溫度或升溫速度沒有設(shè)好時(shí)，就容易發(fā)生沒有融錫或是發(fā)生電路板及BGA載板板彎或板翹... 等問題，這些都會(huì)形成HIP。 可以參考BGA同時(shí)空焊及短路可能的原因一文，了解BGA載板與電路板因?yàn)镃TE的差異過大，以及TAL(Time Above Liquids)過長(zhǎng)，而造成的板彎板翹所形成的BGA空焊及短路的分析。

另外，要注意預(yù)熱區(qū)的溫度升溫如果太快的話容易驅(qū)使助焊劑過早揮發(fā)，這樣就容易形成焊錫氧化，造成潤(rùn)濕不良。 其次最高溫度(Peak Temperature)也最好不要調(diào)得過高及過久，建議最好參考一下零件的溫度及時(shí)間的建議。

HIP-零件翹曲

焊球氧化(Solder ball Oxidization)。BGA在IC封裝廠完成后都會(huì)使用探針來接觸焊球作功能測(cè)試，如果探針的潔凈渡沒有處理的很好，有機(jī)會(huì)將污染物沾污于BGA的焊球而形成焊接不良。 其次，如果BGA封裝未被妥善存放于溫濕度管控的環(huán)境內(nèi)，也很有機(jī)會(huì)讓焊球氧化至影響焊錫的接合性。