電子產品返修中的“飛線”問題研究

成明宇，潘麗君，成鋼

（蘭州空間技術物理研究所，甘肅蘭州 730000）

“飛線”是一個比較口語化的名稱，沒有嚴格的定義。通常所謂的“飛線”包括產品內部的飛線，這是指不同電路單元、不同印制板之間的新增加的連線，還有就是同一塊印制板上的新增加的飛線，或者叫“跨接線”。原始設計的連接線是有明確固定的在印制板上的焊盤或接線柱，符合設計的原始狀態，但是由于返修或電路更改形成的跨接線往往是一種臨時的措施或者非規范的措施，對產品的可靠性會帶來影響。正確處理跨接線的問題不但關系到產品的質量和可靠性，也是研制方和用戶都十分關注的問題。

1 跨接線的定義和概念

對跨接線提出要求的國內標準主要包括：GB/T 2036—94《印制電路名詞術語和定義》、GJB 2830—97《撓性和剛性印制板設計要求》。國外標準包括：IPC-T-50H《電子電路互連與封裝術語及定義》、IPC-A-610F《電子組件的可接受性》，IPC-7721《印制板和電子組件的修復和改裝》、MIL-STD-275E（1984年）《電子設備用的印制線路》、MIL-P-28809《印制線路組件》等。

根據GB/T 2036—94 的定義，跨接線（Jumper Wire）連接是指設計結束后，即“預定的導電圖形形成以后，加在印制板兩點之間的屬于原來設計的電氣連線。是印制板上任意兩點之間的（不是導體圖形部分）越連接的。”[1]另外，給出了附加連線（Haywire）的名詞解釋：“預定的導電圖形形成以后，修改原來而設計加在印制板上的一種電氣連線。”從英文單詞的本意上講，Haywire 原意為雜亂纏繞的線，其實該詞更有“飛線”含義。將2 種定義結合起來就構成了口語“飛線”所隱含的內容和概念，言下之意“飛線”就是電氣連接形式之一。除了采用導線連接，還有用銅箔帶等預制金屬帶以及空心鉚釘等其他形式進行電氣跨接；但是，印制板上某點與板外某點的電氣連接線不屬于國家標準中所定義的跨接線，因此不應歸入跨接線的范疇，所以不應該用有關跨接線的標準對這種連接來提出要求。

在IPC-T-50H 中，跨接線被命名為“Jumper Wires”，中文譯本翻譯為“跳線”，在IPC（Institute of Printed Circuits，國際電子工業聯接協會）中定義為：“一種獨立的電氣連接，該連接是原始設計的一部分內容，用于跨接印制板上已經設計的部分導電圖形。”[2]

在IPC-A-610F《電子組件的可接受性》中，跨接線仍采用“Jumper Wires”一詞，定義為：在非連續的印制電路板上，來實現元器件相互連接所需要安裝（不是增加）的分立的導線，這些跨接線可以焊接在鍍覆孔、接線柱、焊盤以及元器件引出線。在實際的工程上，需要將跳線作為元器件來設計。

IPC 作為全球電子行業協會，對于跨接線的定義是比較權威的，在協會的標準體系中，對跨接線（Jumper Wires）的定義既包括了原設計的電氣連接，在實施過程中又模糊處理了原設計或是改裝帶來的導線跨接或者叫做“跳線”。而在GB/T 2036—94 中，既給出了跨接線（Jumper Wires）的定義，又給出了附加連線（Haywire）的定義，將原設計和修改的背景獨立定義成2 種不同的名稱。從英文的名稱來看，“跳線”與“跨接線”是同一種連接形式。從實踐上對連接關系的處理上看，“跳線”與“跨接線”也是同一種連接形式。從定義和溯源來看，口語中的“飛線”一詞是不嚴格的用詞，在正式場合和技術文件的行文中應避免使用。連接到印制板以外的連接線是不應該用“跳線”或“跨接線”。

2 跨接線的要求

在GJB 2830—97 中，對于跨接線的使用提出了明確的要求，在撓性和剛性印制板上都可以使用跨接線。跨接線可以焊接在過孔、接線端子或焊盤上，并可當作元件。同時要求，跨接線的使用應短，而且不應處在其他元器件之上或之下。不跨越印制板上的導電區域，長度小于13 mm 的跨接線可以不做絕緣防護。帶有絕緣層的跨接線應和涂層材料適配[3]。

在IPC-A-610F 中明確規定：跳線長度應盡量短。除非設計另有明文規定，跳線不能跨越元器件之上，也不能穿越其下，以免影響元器件更換。布線或加固導線時，設計上需要考慮安全間隙等空間限制因素。跳線長度不超過25 mm，不違反設計間隙要求、不跨越導電區域的跳線可以不做絕緣防護。當要求進行敷形涂覆時，若要求使用帶有絕緣護套的導線，絕緣護套應當與敷形涂覆兼容[4]。

美軍標MIL-STD-275 中規定：跨接線（Jumper Wires）可以用在剛性電路板組裝件上，跨接線應該連接在孔或者接線端子上，也可以用在預先設計的連接盤上。跨接線可認作元器件。跨接線盡可能短，不應跨越或穿過元器件（包括其他跨接線），并永久固定在印制板上，固定點間隔不超過25.4 mm；未跨越導電區域或違反間隙要求的，長度小于13 mm 的跨接線可以不做絕緣處理，有需要時做絕緣處理，涂覆層應和跨接線適應[5]。

國軍標對于跨接線的使用提出的要求基本上借鑒了IPC 的要求，但對于軍用標準，在執行層面要求更為嚴格，將可以不做絕緣處理的導線長度由25.4 mm縮短成了13 mm，這和美軍標的要求一致，借用了美軍標的規定。

鍍銀多股線在電子產品中使用非常廣泛，由于銅比銀材料的活性高，兩者存在電位差，銅與銀直接接觸后，在潮濕環境下容易發生電化學腐蝕。電化學腐蝕的結果是生成氧化亞銅/氧化銅（紅斑）[6]，當采用鍍銀多股線在進行跨接線時，特別是在印制板上搭焊時，由于助焊劑的芯吸作用造成焊劑滲入，而且難以完全清潔，因此會加劇多股鍍銀導線的腐蝕，而單股導線比較容易處理。

在NASA 的《最優工藝實踐》（Best Workmanship Practice）中，關于線路的更改，對在印制板上采用跨接線（臨時線）也提出了強制性的要求，跳線應為鍍錫的實心絕緣銅線，絞合或鍍銀線不得應用。在國內外高可靠等級的電子產品的應用實踐中，跨接線采用單股線的優勢是有目共睹的。但是在航天等軍工電子產品領域帶絕緣的單股安裝線供貨甚少，因此從實踐經驗出發，推薦采用了漆包線作為跨接線進行印制板面的跨接。漆包線本身也可以作為絕緣導線，在高密度的互聯和返修改裝時，優點非常多。在飛越非等電位導電區域時，可以采用外層增加套管的方式進行二次絕緣來提高安全性。

國軍標GJB 2830—97 中指出：不允許使用單芯硬導線直接插入撓性或剛性印制板組件。應通過使用電連接器來實現所有的對外部的電氣連接[3]。從側面說明了當需要從印制板上對外焊接引線時，引線不應該采用單股硬導線，以免導線晃動對焊點和印制板帶來損傷，因此應采用比較柔軟的多股軟線。

3 跨接線的使用

如前文中討論的跨接線的概念，使用跨接線主要是為了對原電路進行更改，或者臨時修補板上連接線或其他的缺陷而被迫使用的，在設計的裝配圖上并沒有它。跨接線的使用是產品設計不成熟的表現。不論是對缺陷的修復，還是按設計要求使用跨接線，通常是在印制板組裝件生產階段和后來的調試階段使用的。

在產品里面，跨接線越短，它對產品自重以及為了克服在力學環境下作用而增加的固定點數量等帶來的影響就越小。所以在國內外不同的標準里，對跨接線的要求都是一致的，即跨接線應盡可能地短。

對于長度而言，跨接線是一根跨接兩電氣端接點之間的連線，而不論它有多長。按GJB 2830—97 規定，當跨接線長度小于13 mm，且不越過導電區，符合間距要求的跨接線可以不做絕緣，如圖1 所示。可用裸線作跨接線，這種情況在早期的單面印制電路板設計中非常常見，可以方便有效地解決同一布線平面內的導線交叉問題。

圖1 跨接線與器件引腳的搭接

關于在印制板上布線，IPC-A-610F 和IPC-7721 的要求為：①盡可能在X、Y方向布線，即橫平豎直，盡可能減少轉彎；②跨接線在印制板上的高度不超過3.2 mm；③須有足夠的線長用于布線、剝線和固定；④跨接線布線時應有應力釋放彎；⑤跳線可以跨越焊盤，但是跳線需要預留足夠的長度，一旦需要更換元器件，條線可以從焊盤上移開即可，不影響焊接操作；⑥在穿越印制板鍍覆孔時，應采用絕緣套進行絕緣，鉆孔時孔直徑應該比絕緣套大0.25 mm；⑦為了便于元器件的更換，跨接線不允許從元器件的上方跨過，也不應從下方穿過，即跨接線的上、下方都不允許有元器件存在；⑧跳線不應接觸可能會產生高溫的元器件或散熱器；⑨跨接線不允許穿過或跨過元器件，但可以跨越粘接在印制板上的散熱板、支架等；⑩跳線不能通過元器件引線焊接區域；?跳線盡可能取直而短的路徑，不允許跨越印制板上作為調試或測試試點，并且要避開測試點。

跨接線的固定應從以下4 方面考慮：①跳線可用粘合劑或膠帶固定在印制板或機械零部件上。IPC 規定固定點的間隔應不大于25 mm，而國軍標和美軍標規定為13 mm；在實際工程應用中，確保導線在力學環境條件下不會發生較大的位移和振動。②在選擇固定方式時要充分考慮材料的兼容性以及使用環境對產品的影響；所有粘合劑應充分固化；要在跳線所有拐彎的彎曲半徑內加以固定。③在使用環氧膠等硬度高的粘接材料進行導線固定時，點膠量要適當，不能溢出粘接到相鄰的焊盤或元器件上。④跨接線的固定點不應放置在插座安裝的元器件上或可移動的部件上。

跨接線的連接（焊接）可以采用以下任何一種方式來連接：①通過焊盤孔進行焊接的跨接線；②跨接線連接到引線元器件時，可以在元器件引線上進行搭焊，搭接長度為3～5 倍的引線直徑，搭接焊接應當采用工裝進行，以免產生擾動焊點；③跨接線連接到表貼元器件時，可以搭焊到元器件一端的焊盤上；④印制導線與導線連接需要焊接的導線沿印制導線的中心線放置，并在此位置上焊接，搭接焊點的焊料填充長度不小于2 mm，搭接導線直徑應小于引線寬度的2/3；⑤加工時應避免焊劑浸入導線和絕緣套管之間。

4 結論

跨接線（跳線）在電子產品中扮演著重要的角色，特別是在單件小批量的產品研制生產階段，由于產品設計的不成熟性和設計輸入的不確定性，在工程實踐中，往往需要改變原來的設計，在原來的電路基礎上進行修改或者增加元器件等，對電路進行改裝以滿足產品的性能要求。需要合理選擇跨接線的材料、規格以及滿足電氣間距的布線要求，這是保證產品可靠性的前提條件。