枕頭效應(Head-in-Pillow,HIP)最主要是用來(lái)描述BGA零件在回焊(Reflow)的高溫過(guò)程中，BGA載板或是電路板因為受不了高溫而發(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，當電路板經(jīng)過(guò)高溫回焊區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(shuō)錫球與錫膏早就已經(jīng)從熔融狀態(tài)凝結回固態(tài)了。
當BGA的載板與電路板的翹曲慢慢恢復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(lèi)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

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

底下是幾個(gè)形成枕頭效應(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枕頭效應的缺點(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(wèn)題，進(jìn)而形成枕頭效應。

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通孔在墊(Vias-in-pad)，就會(huì )造成錫膏無(wú)法接觸到焊球的可能性，并形成枕頭效應。

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

HIP-錫膏印刷不均HIP-錫膏印刷偏位

貼片機的精度不足(Pick&Place)。貼片機如果精度不足或是置件時(shí)XY位置及角度沒(méi)有調好，也會(huì )發(fā)生BGA的焊球與焊墊錯位的問(wèn)題。

另外，貼片機放置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(guò)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，也有機會(huì )讓部份焊球無(wú)法接觸到錫膏，而造成HIP的機會(huì )。

HIP-零件放置偏位HIP-零件下壓不足

回流焊溫度(Reflow profile)。當回流焊(reflow)的溫度或升溫速度沒(méi)有設好時(shí)，就容易發(fā)生沒(méi)有融錫或是發(fā)生電路板及BGA載板板彎或板翹... 等問(wèn)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載板與電路板因為CTE的差異過(guò)大，以及TAL(Time Above Liquids)過(guò)長(cháng)，而造成的板彎板翹所形成的BGA空焊及短路的分析。

另外，要注意預熱區的溫度升溫如果太快的話(huà)容易驅使助焊劑過(guò)早揮發(fā)，這樣就容易形成焊錫氧化，造成潤濕不良。 其次最高溫度(Peak Temperature)也最好不要調得過(guò)高及過(guò)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(chǎng)完成后都會(huì )使用探針來(lái)接觸焊球作功能測試，如果探針的潔凈渡沒(méi)有處理的很好，有機會(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，也很有機會(huì )讓焊球氧化至影響焊錫的接合性。