助焊剂和清洗的主题是相互关联的；离开其中任何一个都无法讨论另一个。助焊剂和清洗工艺的选择对电子组件的生产良率和产品可靠性起着至关重要的作用。焊接完成后，必须完全清除在焊接后表面留下的任何腐蚀性物质。
本文将讨论各种类型助焊剂以及使用它们的原因，然后将讨论各种类型的清洗材料及工艺。下一篇专栏文章将讨论清洁度要求，以了解电路板是否已清洗得足够洁净，以满足其预期应用的功能要求。
为什么要使用助焊剂？
使用助焊剂是为了连接两个金属表面。通过熔接、硬钎焊或软钎焊完成连接，其实质基本上是一样的，只是它们是在不同的温度下完成的。所有这三个连接工艺都是使用助焊剂去除氧化物，以便在接合面之间形成牢固的结合。这些工艺的主要区别在于，熔接和硬钎焊后无需清洗。但对于电子组件来说，清洗是关键的工艺。连接工艺结束后需清洗去除残留物。否则，几乎必然会发生现场失效，具体情况视所采用的元件和助焊剂类型而定。
焊接工艺连接的常见金属表面是铜和锡。像大多数金属一样，锡和铜有自然的氧化倾向。因此，为实现它们之间的金属间结合，需要去除氧化物。助焊剂有助于提供新鲜洁净的表面，以完成铜和锡之间的金属间结合（对于锡铅焊料和无铅焊料都是一样的），从而实现可靠的焊点。
助焊剂在焊接温度下还可以完成其他一些功能。它们可降低焊料的表面张力，使焊料扩展并促进润湿，从而使焊料形成牢固可靠的焊点。此外，它们还可以防止焊料在焊接过程中进一步氧化。为了获得额外的氧化保护，有时我们也采用氮气，但氮气对金属间结合的形成不起作用，但对金属间结合必不可少。
使用助焊剂的后果
我们需要助焊剂，但使用它也有弊端。正如我们刚才讨论的，我们需要助焊剂来实现良好的焊点。然而，一旦我们完成焊接，如何处理这些助焊剂残留物？我们是把它们留在PCB上还是去除他们？答案是：视情况而定。必须根据这些残留物的危害程度来决定是把它们留在电路板上，还是去除它们。
需要清洗的助焊剂残留物或污染物的类型主要取决于所使用助焊剂的类型。卤化物、氧化物和其他各种污染物也会在储存和搬运过程中被引入。使用侵蚀性助焊剂会使焊接更容易，即使元件和电路板被轻微氧化和污染。
清洗工艺的选择需要根据助焊剂类型、污染物类型和组件类型。例如，采用SMT元件和通孔元件的混装组件在回流焊后可能需要一个清洗工艺，在波峰焊后需要另一个清洗工艺；但一个两面全SMT组件在第二面回流后可能只需要一个清洗工艺。
当使用免洗助焊剂时，电路板可能不需要清洗。在免洗助焊剂中，羧酸等化学物质会活化并发挥其脱氧功能然后燃烧掉，表面上不会留下任何活性化学物质。但是免洗助焊剂需要完美的表面来完成焊接。否则焊接缺陷将过高。
助焊剂类型
助焊剂类型主要有4种，每种类型都进一步细分为6种不同的类别。换句话说，我们有24种不同类型的助焊剂可以选择。然而，最后一类IN（无机助焊剂）由于对电子产品过于激进，因此电子行业未使用。实际上，我们只有18种类型的助焊剂可以选择，而不是总共24种，但仍然是一项艰巨的任务。表1简要总结了所有24种不同类型的助焊剂。
4类主要助焊剂为：松香（RO）、树脂（RE）、有机（OR）和无机（IN）。每类助焊剂都有3个活性级别可供选择（低、中和高）。L、M和H级别又分为含卤化物或不含卤化物两类。因此总共有24种择不同的助焊剂类别可供选。不含卤化物的助焊剂在其名称末尾有0，而含卤化物助焊剂的名称末尾则为1。例如，不含卤化物的松香助焊剂称为ROL0，而含卤化物的松香助焊剂称为ROL1。
这些名称规则同样适用于RE，OR，以及IN。L1、M1、H1中的卤化物分别为：小于0.5%、0.5%～2%和2%以上。无卤化物助焊剂的活性来自天然酸。助焊剂活性越高，焊接效果越好。但是，必须适当清洗活性更高的助焊剂，以防止在现场发生腐蚀。免洗助焊剂可以是含或不含卤化物的RO或RE。但是，OR助焊剂必须是不含卤化物（ORL0）被归为免洗。
由于活性水平高，电子行业通常不采用水电工经常使用的无机（IN）助焊剂。
表1：基于材料成分和卤化物含量的助焊剂分类(来源：RayPrasad编写的《表面贴装技术原理与实践（第2版）》表13.1）
*有机酸助焊剂也称为OR
清洗材料及工艺类型
通常认为清洗表面贴装组件非常难，因为，有时候表面贴装元件和电路板之间的托高高度很低，形成极小的间隙，可能会截留助焊剂，导致在清洗过程中难以去除助焊剂。事实上，如果在选择清洗工艺及设备时适当注意，且焊接和清洁工艺得到适当的控制，那么清洗表面贴装组件就不应该有问题，即使使用了侵蚀性助焊剂。然而需要强调的是，当使用侵蚀性水溶性助焊剂时，良好的工艺控制是必不可少的。
清洗工艺的选择取决于所用助焊剂的类型。针对不同类型助焊剂的清洗工艺简要总结，见表2。
可以使用各种溶剂清洗松香和树脂助焊剂，如有机溶剂或水性和半水性溶剂。当用水溶剂清洗时，需要添加剂。如果要清洗免洗助焊剂（有时需要），也可以用这些溶剂清洗，但有时可能需要特殊配方，可以用含添加剂和无添加剂的水清洗水溶性助焊剂。
所选择的清洗工艺可以使用溶剂或去离子水或这两种工艺的组合。过去，常用的溶剂是氟利昂等CFC（氯氟烃），但几十年前由于环保问题已被禁止使用。该行业别无选择，只能使用替代溶剂或水溶性助焊剂和焊膏进行清洗，或使用低残留或免洗助焊剂和焊膏实现“免清洗”工艺。
目前使用的免清洗或低残留助焊剂的技术消除了清洗环节。然而，使用免清洗助焊剂需要洁净的工作环境和一种习惯的改变，不仅会影响用户，而且会影响到其供应商。此外，使用免清洗助焊剂可能需要受控的焊接环境，以提供与其较低活性兼容的工艺窗口。
由于使用需要清洗和处置含铅溶剂废物的助焊剂会导致环境问题，因此免清洗助焊剂的使用正在增加。但我们还需要切记，免清洗助焊剂不如其他类型助焊剂的活性高，因此，除非公司内部以及零部件和PCB供应商采取适当步骤，否则焊接结果可能会低于预期。
表2：针对不同类型助焊剂的清洗溶剂（来源：RayPrasad编写的《表面贴装技术原理与实践（第2版）》表13.1）
结论
无论使用何种助焊剂、清洗材料或清洗工艺，它们都需要满足相同的要求。当使用更高活性的助焊剂时，应使用适当的溶剂进行清洗，用来去除因枝晶生长和腐蚀而导致现场失效的任何污染物。但是如何知道PCB什么时候足够洁净呢？如果您询问了类似的问题，说明焊点在现场已经造成了可靠性问题，问题容易回答，因为J-STD-和IPC-A-已制定了相关的接受或拒绝标准。但是，尽管这两项标准中都规定了具体要求，确定PCB清洁度并不是那么简单。下一篇专栏文章将讨论清洗要求。敬请期待。
作者简介：
RayPrasad任RayPrasadConsultancyGroup集团总裁，也是教科书《表面贴装技术：原理与实践》的作者。Prasad还是IPC名人堂（电子行业的最高荣誉）的入选者。
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