A fej a párnán (Head-in-pillow, HiP) jelenség* a mai elektronikai gyártóipar legnagyobb kihívást jelentő problémája. Ez a gond egyértelműen a BGA és CSP tokozású alkatrészekhez köthető, ahol a megömlesztés folyamán a BGA-labda és a hordozóra felvitt pasztaréteg nem olvad egybe, és nem alakul ki homogén forraszkötés. Habár a felületek mechanikailag összeérnek, nem jön létre homogén fémötvözet, esetenként az elektromos vezetést biztosító kapcsolat sem alakul ki, sőt kontakthiba léphet fel

Ez - mint minden kontakthiba nagy probléma - , mert bár a funkcionális tesztelés során a termék megfelelhet, de a felhasználás során a megváltozott körülmények között az érintkezés megszakadhat, komoly működésbeli zavart idézve elő. A BGA nehezen vagy egyáltalán nem látható középső golyói esetén ez a hibatípus csak roncsolásos vizsgálattal mutatható ki teljes biztonsággal. A röntgensugaras és optikai vizsgálók bonyolult algoritmust használva próbálják javítani ezen jelenség találati arányát, de ezek a technológiák még nem képesek 100%-osan észlelni ezt a hibát. Mint tudjuk, elegendő egyetlen hibás forrasztás is.

A "fej a párnán" (HiP) jelenség fő oka a) az alkatrész vagy a hordozó vetemedése, vagy b) az oxidképződés, mely megakadályozza a BGA golyója és a nyomtatott forrasztópaszta összeolvadását. A "fej a párnán" jelenség kiküszöbölhető:
a) Vetemedéstől mentes tokozások alkalmazása - BGA és a CSP tokozások az elmúlt években a leginkább alkalmazott tokozások a gazdaságos PCB-kihasználás okán. Miként az eszközöknek egyre kisebbeknek kell lenniük, és mind több funkciót kell ellátniuk, a BGA tokozások is egyre vékonyabbak lesznek, és mind több kivezetéssel rendelkeznek, ennek következtében hajlamosabbak a deformációra a reflow-kemencében közölt hő hatására. Ennek következménye, hogy a forraszgolyó nem olvad egybe a hordozóra nyomtatott pasztával.
b) Amennyiben az alkalmazott folyasztószer magas oxidációs képességgel rendelkezik, és túl aktív az oxid keletkezése, a BGA golyója és a paszta között megakadályozhatja az egybeolvadást. Az oxidvédelem a folyasztószer azon képessége, ami elsősorban nem engedi kialakulni az oxidációt. Az aktívabb folyasztószerek csökkentik az oxid mennyiségét, de az oxidációt nem tudják megakadályozni.
c) A megömlesztés közben a golyó és a pasztaréteg közötti érintkezés megszűnését megelőzhetjük a forrasztópaszta optimalizásával. Az ilyen paszta a nyomtatás során nagy arányban válik ki a stencilből, azaz nagyobb térfogatú paszta marad a hordozón, ami nem rogyik meg az előfűtés során, illetve a ragasztóereje is magas. Ezen tulajdonságokkal megelőzhető, hogy az érintkezést megőrizze a BGA golyója és a nyomtatott paszta között.


[1] Lee, N. C., Fiacco, P., & Liu, Y., "Testing and Prevention of Head-in-Pillow" - Indium Corporation, 2010.
Fordította: Varga István
* Fordítói komment: az elnevezés a BGA, CSP alkatrészek megömlesztése után keletkezett keresztmetszeti alakja úgy néz ki, mint egy ember feje a puha párnába süppedve - innen az elnevezés. Ezt a jelenséget még "Hidden pillow" (rejtett párna), illetve "Ball in cup" (labda a csészében, pohárban) néven is ismerik, jelenleg igazán jó magyar megnevezése egyik kifejezésnek sincs.