印制板電鍍槽加熱裝置安全改進(jìn)技術(shù)

黃觀連

（福建藍(lán)建集團(tuán)有限公司設(shè)備部高級(jí)經(jīng)理，福建 福州 350000）

印制電路板（PCB）制程中電鍍是一個(gè)關(guān)鍵工藝流程，主要有化學(xué)鍍銅、金，電鍍銅、錫、鎳、金等。其目的是使孔金屬化、加厚銅及保護(hù)鍍層，以確保PCB的導(dǎo)電性、可焊性、防護(hù)性。生產(chǎn)過程中電鍍液的化學(xué)配比及反應(yīng)，對(duì)PCB產(chǎn)品質(zhì)量有著較大影響，需要對(duì)鍍液溫度進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

在電鍍?cè)O(shè)備中，電鍍槽的加熱系統(tǒng)，包含加熱器、溫控器、液位開關(guān)、溫度傳感器導(dǎo)線以及端子等。行業(yè)周知，由于使用了大量的加熱器，時(shí)常有PCB廠因電鍍加熱發(fā)生火災(zāi)。其主要原因，在于電鍍?cè)O(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣，天車走動(dòng)與搖擺干擾，零部件可靠性，液位流失等因素，導(dǎo)致溫度控制系統(tǒng)失控引發(fā)火災(zāi)，對(duì)企業(yè)的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)對(duì)PCB制程設(shè)備多年的維修管理經(jīng)驗(yàn)，本文研究了一種對(duì)PCB電鍍槽加熱裝置的改進(jìn)和超溫報(bào)警技術(shù)，提升電鍍?cè)O(shè)備的安全性，可有效降低電鍍槽加熱裝置故障引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

1 PCB電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)的通用設(shè)計(jì)及安全隱患

傳統(tǒng)電鍍槽加熱裝置的溫度控制電路（見圖1所示），如沉銅29#中和缸，由一組相應(yīng)的斷路器C29H、接觸器MC29H，加熱器，溫控器TH10，溫度傳感器PT100，液位開關(guān)，控制開關(guān)（觸摸屏控制）、配線以及端子組成；加熱器一般使用石英加熱器、不銹鋼加熱和鈦加熱器。

圖1 電鍍槽加熱裝置溫度控制電路圖

2 PCB電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)易發(fā)故障及技術(shù)改進(jìn)

2.1 長(zhǎng)期使用過程中老化故障

由于電鍍生產(chǎn)使用的藥水有一定的腐蝕性，環(huán)境濕度大，電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)在使用過程中容易發(fā)生線路老化、接線端子受潮、控制器接觸不良等故障情況引發(fā)電器或電路短路火災(zāi)。

技術(shù)改進(jìn)方法如下。

（1）每半月定期對(duì)電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)線路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有線路老化或破損現(xiàn)象及時(shí)更換或修復(fù)；

（2）加熱棒的接線端子采用30A質(zhì)量較好的阻燃材質(zhì)端子，加熱棒供電線路端子與控制信號(hào)端子需要隔離安裝；

（3）主電路的斷路器更換為更可靠的漏電保護(hù)開關(guān)，如西門子5SV4346系列。

2.2 溫度傳感器故障

PCB電鍍槽內(nèi)溫度傳感器在設(shè)備運(yùn)行中，傳感器固定裝置容易發(fā)生刮碰而脫離監(jiān)測(cè)位置，無法準(zhǔn)確反饋電鍍槽內(nèi)溫度信號(hào)使槽內(nèi)加熱溫度失控引發(fā)火災(zāi)。

技術(shù)改進(jìn)方法：改造溫度傳感器固定裝置（見圖2所示），提高設(shè)備的可靠性，防止碰撞脫離固定位。

圖2 溫度傳感器與液位開關(guān)一體固定安裝圖

2.3 電鍍槽內(nèi)液位開關(guān)故障

PCB電鍍槽內(nèi)可能發(fā)生液位開關(guān)短路，無法有效監(jiān)測(cè)電鍍槽內(nèi)液位，一旦槽內(nèi)液位低于加熱液位，控制系統(tǒng)因接收到錯(cuò)誤的液位反饋信號(hào)，電鍍槽內(nèi)加熱器持續(xù)加熱工作，其產(chǎn)生的高溫將使PP材質(zhì)電鍍槽著火，引發(fā)難以撲滅的化工火災(zāi)。

技術(shù)改進(jìn)方法如下。

（1）目前市面上的液位開關(guān)質(zhì)量參差不齊，因其使用環(huán)境惡劣，需要選擇耐腐蝕質(zhì)量可靠的液位開關(guān)，降低出現(xiàn)短路故障。

（2）設(shè)計(jì)液位開關(guān)與溫度探頭作為一體固定裝置，提高了防撞擊可靠性，避免液位開關(guān)和溫度探頭輕易被掛籃等物件掛碰脫離固定位。

（3）增加一組液位開關(guān)WR12，與原液位開關(guān)WR11進(jìn)行電路串聯(lián)（見圖3所示），起到雙重保護(hù)作用。在一個(gè)安全排查周期內(nèi)，當(dāng)其中一個(gè)液位開關(guān)內(nèi)部短路后，另外一個(gè)還能起到保護(hù)作用，降低故障風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 電路串聯(lián)圖

2.4 超溫報(bào)警保護(hù)

設(shè)計(jì)一種電鍍槽超溫報(bào)警裝置（見圖4所示），利用原有溫控器 OMRON/E5CZ警報(bào)冗余功能AL2（SET：5 ℃），增加一組超溫報(bào)警控制電路。

圖4 電鍍槽超溫報(bào)警裝置構(gòu)造圖

工作原理：溫度傳感器固定設(shè)置于電鍍槽槽壁上，沒于槽液之下，溫度傳感器PT1000與溫控器連接，用于接收控制槽槽液溫度，溫控器的A L 2 警報(bào)輸出功能用于實(shí)現(xiàn)超溫保護(hù)。

圖3為29#缸部分電路圖，控制信號(hào)來自分母線6（220Vac），分三部分，具體如下。

（1）分母線6→給溫控器供電-→溫控器開始工作；

（2）分母線6→給PLC輸出模塊公共端供電→觸摸屏按鈕、液位信號(hào)10010與內(nèi)部程序→控制PLC相應(yīng)I/O→輸出11010→經(jīng)溫控器加持→控制加熱接觸器通斷，實(shí)現(xiàn)加熱控制。當(dāng)?shù)陀谠O(shè)置溫度→1、2接通→接觸器吸合→加熱器開始加熱→溫度達(dá)到設(shè)置溫度→1、2斷開→停止加熱

（3）圖3中下部部分為改進(jìn)后超溫警報(bào)電路：

①啟動(dòng)：分母線6→1A保險(xiǎn)絲→與常閉復(fù)位開關(guān)串聯(lián)→接入各個(gè)溫控器的警報(bào)控制公共端8。當(dāng)所有溫控器的其中一個(gè)接收溫度超過設(shè)置溫度5℃時(shí)（AL2設(shè)為5 ℃）→溫控器的8、6接通→超溫繼電器KA吸合→KA自鎖保持→驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器。

②停止： 當(dāng)所有溫控器低于設(shè)置溫度5℃后→AL2的8、6斷開-→按下復(fù)位按鈕→KA復(fù)位-→聲光報(bào)警器停止工作。

此電路設(shè)計(jì)模擬電鍍槽出現(xiàn)液位低于安全液位、液位開關(guān)失靈、接觸器卡住等狀況，所導(dǎo)致的加熱失控后超溫或起火。通過并聯(lián)設(shè)計(jì)，只要有一個(gè)鍍槽（1～N）超過AL2溫度，對(duì)應(yīng)的溫控器馬上輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)過隔離二極管后驅(qū)動(dòng)超溫自鎖繼電器KA吸合，并通過KA的輔助觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖保持，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器持續(xù)發(fā)出提醒警報(bào)，（保留控制天車功能）。直到現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)并排除故障和隱患后，手動(dòng)按專用的復(fù)位按鈕，才能被允許復(fù)位，復(fù)位后解除聲光報(bào)警器警報(bào)，重新進(jìn)入待命狀態(tài)。

3 結(jié)語

該技術(shù)方案能夠及時(shí)有效監(jiān)控電鍍槽槽壁的溫度，預(yù)防電鍍槽因加熱失控引發(fā)火災(zāi)，提升了電鍍槽加熱裝置的安全性。本裝置已申請(qǐng)實(shí)用新型專利，專利號(hào)：電鍍槽超溫報(bào)警裝置，2020，1 ，1351083.0。

我公司電鍍生產(chǎn)線設(shè)備經(jīng)過按上述方案進(jìn)行技術(shù)改造，同時(shí)在設(shè)備安全管理上加強(qiáng)員工的定期安全生產(chǎn)培訓(xùn)，并制定開機(jī)安全確認(rèn)和留人值守制度；定期對(duì)液位開關(guān)、控制線路等部分進(jìn)行安全測(cè)試和檢查。

通過兩年跟蹤對(duì)比，經(jīng)過上述改進(jìn)的電鍍槽加熱裝置運(yùn)作更加安全可靠，未出現(xiàn)過干燒引起的起火事件，可為同行對(duì)設(shè)備安全管理和技術(shù)研究提供借鑒。