SMT行業一直忙于迎接RoHS符合和無鉛焊接，以及產品持續的多功能化和小型化發展帶來的挑戰。超細間距和面陣列器件的廣泛應用給印刷工藝及助焊劑技術帶來了各種挑戰，例如此類器件間距和尺寸的減小帶來的枕頭缺陷(HIP，head-in-pillow)就是一個新問題。
什么是電子組裝枕頭缺陷?
枕頭現象是回流焊后球柵陣列(BGA)、芯片級封裝(CSP)或層疊封裝(PoP)的焊球與焊膏之間不能完全熔合形成焊點的一種缺陷。由于某些原因，印制電路板(PWB)上所印刷的焊膏和封裝器件的焊球沒有熔接到一起形成一個整體。乍一看，好像有一層膜在熔融焊料的表面，阻止了焊膏與封裝焊球的結合。事實上，可能真是如此，因為在有些案例中，熔融焊料的表面好像有一層氧化膜;在其它情況下，似乎在冷卻前，當翹曲恢復時，熔融焊料的表面已經足夠冷并阻止其與焊球再次接觸時進行融合。切片檢查發現，它看起來就像一個頭完全被壓進了一個軟的枕頭中(圖1)。
枕頭缺陷正是如下原因造成的：浸潤不良和器件的翹曲。這兩個原因很難通過檢查加以區分，但可以被識別出來，因為隨機發生的枕頭缺陷是由潤濕不良造成的，而器件變形造成的缺陷則發生在邊緣或中心位置。浸潤不良或翹曲的原因可以被分成以下三個可能的因素：供應、工藝和材料問題。
供應問題
由供應問題(supply issues)所造成的枕頭缺陷問題可以在BGA、CSP或PoP封裝器件在產線組裝之前被確定，這包括在制造、器件包裝、運輸/存儲過程中焊球的氧化問題。產品制造商或組裝者很難進行控制，但是必須了解并采取預防性措施，以盡量減少這類問題的產生。
一種不為人所共知的，由制造過程所產生的銀熔析(silver segregation)現象可能是產生枕頭缺陷的原因。銀熔析是指焊料內的含銀金屬化合物在焊球冷卻過程中遷移到焊球外表面的現象。在一些案例中，焊球表面的銀含量測試結果高達35%。焊球表層的高含量銀層會在元件焊接過程中改變整個浸潤和回流的動態過程。銀熔析會導致焊球的熔化不良，使得焊球不能與焊膏的主體部分熔接在一起。銀熔析的機理目前我們還沒有完全掌握，但可以從對冷卻過程的控制入手進行研究。
另一個與供應相關的問題是封裝上焊球的氧化。焊球的氧化主要發生在器件的儲存過程中，其中包括恒溫恒濕(MSL)箱和惰性氣體干燥箱儲存、烘烤和器件在線等環節。惰性氣體和恒溫/恒濕存儲大多數情況下是可控的，能夠防止氧化和/或氫氧化物的產生。器件的烘烤過程可能而且通常會使焊球發生氧化。
工藝問題
由組裝生產線設置而產生的枕頭缺陷被歸結為工藝問題。其中包括印刷機設置、貼片設置和回流焊接等。如果焊膏印刷機沒有被設置好，那么印刷工藝就無法有效運作。與焊膏特性不相關的印刷問題包括：定位不良、不完善或不正確的印刷機參數設置和較差的鋼網設計。在印刷過程中電路板放置不當也會造成不良的或不一致的脫模率。定位不良會導致印刷偏移出焊盤或抽出(pump-out)其重要。印刷機設置的最后一個重要方面與電路板的支撐和電路板與鋼網之間的襯墊(gasketing)有關。為了防止這一點，確保電路板跟鋼網之間沒有間隙是很重要的。在某些情況下，會要求采用專用的真空板支撐，從而獲得最佳的襯墊和定位作用。
在所有的工藝問題中，鋼網設計可能是最重要的。不良的鋼網開孔會導致焊膏沉積不足，這會造成元件跟焊膏接觸不良或者沒有足夠的助焊劑來消除焊球表面/焊膏內的氧化物。面積比以及脫模率在這里起著巨大的作用。雖然鋼網可以使焊膏量有一定增加，但這通常是焊膏本身造成的差別。把鋼網的具體參數輸入到焊膏測量系統，該系統就可以計算出焊膏的理論沉積量，然后通過測量實際的焊膏量并計算得出一個百分比(脫模率)。
確保高的脫模率
不一致或低的脫模率會降低焊盤上的總的焊膏沉積量，因此，可能導致了助焊劑的潤濕不足，并因此造成枕頭缺陷的發生。脫模率(圖2)成為目前非常值得我們用科學方法加以研究的一個項目(從統計學角度)。此外，還有一些變量會影響脫模率，如鋼網類型、環境條件和焊膏本身的特性等。室內溫度有時包括濕度也會影響脫模率，因為當焊膏的溫度變高時會導致其粘度降低;對于水洗類焊膏來說，濕度同樣會有影響，可能會導致冷塌陷的發生。
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