該領域的專業人士 印刷電路板（PCB） 的專業人士，對「墓碑效應」和「枕頭效應」等常見焊錫缺陷都再熟悉不過。這些缺陷不僅會對受影響的元件性能造成重大風險，更會危及電路板本身的性能。
在與客戶的對話中，我注意到這些缺陷類型的術語經常被誤解。人們往往將兩者歸為同一個總類別。我甚至遇過客戶將 「頭枕枕頭」 缺陷稱為「墓碑效應」。這會造成混淆，因為這兩類缺陷的成因不同，且針對的故障排除建議也各不相同。
這兩種缺陷皆涉及組件兩表面之間缺乏接觸與焊接，因而導致了這種誤判。本文將清楚闡述兩者的特徵，為您提供實用的基礎知識，以便您能有效且準確地診斷這些缺陷。
什麼是「墓碑效應」？
墓碑效應 「墓碑效應」可說是印刷電路板（PCB）製造過程中最顯而易見的缺陷之一。觀察此類缺陷時，您會看到元件垂直立於基座上，形似墓園中的墓碑。
此現象主要發生於小型被動元件上，主因在於焊盤的潤濕不均。若其中一個焊盤先於另一個焊盤被潤濕，被潤濕的焊盤所產生的表面張力會拉扯元件。這股力會導致元件上浮，從而阻礙在對側焊盤上形成完整的焊點。
（註：《印刷電路板組裝人員焊接缺陷指南》中的圖 4.1 和 4.2 對此有很好的說明。）
「墓碑效應」的疑難排解
我們採用多種故障排除方法來解決「墓碑效應」問題。在調查過程中，焊盤設計是我們首先考量的方面之一。若受影響元件的焊盤尺寸或形狀不同，可能會導致作用於元件上的表面張力不均勻。我們通常建議確保焊盤的尺寸和形狀盡可能一致，以將這些相互抵消的力降至最低。
調整回流焊製程亦有助於降低「墓碑效應」的發生頻率。導入肩狀溫度曲線或短暫滯留階段，有助於確保受影響元件的兩個焊盤能同時被焊料潤濕。
什麼是「頭枕枕頭」？
與「墓碑缺陷」不同，「枕頭狀缺陷」向來以難以透過目視檢測而聞名。通常需要透過 X 光檢測或切片分析，才能精確定位其確切位置。
此缺陷主要發生於 BGA 上，當 BGA 上的焊球無法與 PCB 上的焊錫膏沉積物融合時，便會出現此現象。 BGA 翹曲 是此處的主要肇因。在回流過程中，BGA 受熱而翹曲，這可能導致 BGA 焊球與焊膏沉積物之間產生分離。
一旦回流製程完成且 BGA 冷卻後，翹曲程度便會減輕。 焊球與焊錫膏沉積物最終會重新接觸。然而，儘管焊錫在回流過程中已熔化，但當兩者重新接觸時，焊接表面往往存在過多的氧化層。這會阻礙焊錫融合，導致無法形成足夠牢固的焊點。結果便是焊球與焊錫膏沉積物之間產生縫隙，宛如一個人將頭枕在枕頭上的模樣。
（註：此處可參考《印刷電路板組裝人員焊接缺陷指南》中的圖 3.1。）
「頭枕在枕頭上」的故障排除
針對「頭枕效應」缺陷的疑難排解建議，主要著重於縮短 BGA 焊球與 PCB 上焊錫膏沉積物之間的距離。
- 印刷效率：在印刷過程中實現有效的轉移效率，有助於確保在回流前，焊球與焊膏之間不會出現過大的間隙。
- 回流優化：另一種方法是優化回流曲線，以將BGA 的翹曲現象降至最低。您可以透過降低溫度以及縮短液相線以上時間（TAL），來防止元件在回流步驟中過熱。
- 材料選用：此外，已開發出具有特定特性的焊錫膏，例如 Indium Corporation® 的 Indium10.8HF，其特性有助於降低「頭枕式」缺陷的發生頻率。
雖然難以偵測，但您可以透過特定的製程與材料調整，來改善「頭枕缺陷」。
結論
「頭枕效應」與「墓碑效應」這兩種缺陷常被互換使用，但它們是印刷電路板（PCB）上兩種截然不同的現象，需要採取不同的故障排除步驟。雖然「墓碑效應」通常出現在因潤濕力不均而受影響的小型元件上，但「頭枕效應」則主要發生在回流過程中產生翹曲的球柵陣列（BGA）元件上。
了解這兩類缺陷之間的差異，有助於簡化客戶與製造商之間的溝通。確保雙方達成共識，才能盡快成功解決這些問題。若您有興趣進一步了解，請參閱 Indium Corporation 的 《消除印刷電路板組裝焊接與製造缺陷的綠燈指南》 的電子版，或於亞馬遜購買實體書。
