印制板电镀槽加热装置安全改进技术

黄观连

（福建蓝建集团有限公司设备部高级经理，福建 福州 350000）

印制电路板（PCB）制程中电镀是一个关键工艺流程，主要有化学镀铜、金，电镀铜、锡、镍、金等。其目的是使孔金属化、加厚铜及保护镀层，以确保PCB的导电性、可焊性、防护性。生产过程中电镀液的化学配比及反应，对PCB产品质量有着较大影响，需要对镀液温度进行精准控制。

在电镀设备中，电镀槽的加热系统，包含加热器、温控器、液位开关、温度传感器导线以及端子等。行业周知，由于使用了大量的加热器，时常有PCB厂因电镀加热发生火灾。其主要原因，在于电镀设备运行环境恶劣，天车走动与摇摆干扰，零部件可靠性，液位流失等因素，导致温度控制系统失控引发火灾，对企业的人身安全和财产安全构成巨大风险。

根据对PCB制程设备多年的维修管理经验，本文研究了一种对PCB电镀槽加热装置的改进和超温报警技术，提升电镀设备的安全性，可有效降低电镀槽加热装置故障引发的火灾风险。

1 PCB电镀槽加热装置控制系统的通用设计及安全隐患

传统电镀槽加热装置的温度控制电路（见图1所示），如沉铜29#中和缸，由一组相应的断路器C29H、接触器MC29H，加热器，温控器TH10，温度传感器PT100，液位开关，控制开关（触摸屏控制）、配线以及端子组成；加热器一般使用石英加热器、不锈钢加热和钛加热器。

图1 电镀槽加热装置温度控制电路图

2 PCB电镀槽加热装置控制系统易发故障及技术改进

2.1 长期使用过程中老化故障

由于电镀生产使用的药水有一定的腐蚀性，环境湿度大，电镀槽加热装置控制系统在使用过程中容易发生线路老化、接线端子受潮、控制器接触不良等故障情况引发电器或电路短路火灾。

技术改进方法如下。

（1）每半月定期对电镀槽加热装置控制系统线路进行检查，发现有线路老化或破损现象及时更换或修复；

（2）加热棒的接线端子采用30A质量较好的阻燃材质端子，加热棒供电线路端子与控制信号端子需要隔离安装；

（3）主电路的断路器更换为更可靠的漏电保护开关，如西门子5SV4346系列。

2.2 温度传感器故障

PCB电镀槽内温度传感器在设备运行中，传感器固定装置容易发生刮碰而脱离监测位置，无法准确反馈电镀槽内温度信号使槽内加热温度失控引发火灾。

技术改进方法：改造温度传感器固定装置（见图2所示），提高设备的可靠性，防止碰撞脱离固定位。

图2 温度传感器与液位开关一体固定安装图

2.3 电镀槽内液位开关故障

PCB电镀槽内可能发生液位开关短路，无法有效监测电镀槽内液位，一旦槽内液位低于加热液位，控制系统因接收到错误的液位反馈信号，电镀槽内加热器持续加热工作，其产生的高温将使PP材质电镀槽着火，引发难以扑灭的化工火灾。

技术改进方法如下。

（1）目前市面上的液位开关质量参差不齐，因其使用环境恶劣，需要选择耐腐蚀质量可靠的液位开关，降低出现短路故障。

（2）设计液位开关与温度探头作为一体固定装置，提高了防撞击可靠性，避免液位开关和温度探头轻易被挂篮等物件挂碰脱离固定位。

（3）增加一组液位开关WR12，与原液位开关WR11进行电路串联（见图3所示），起到双重保护作用。在一个安全排查周期内，当其中一个液位开关内部短路后，另外一个还能起到保护作用，降低故障风险。

图3 电路串联图

2.4 超温报警保护

设计一种电镀槽超温报警装置（见图4所示），利用原有温控器 OMRON/E5CZ警报冗余功能AL2（SET：5 ℃），增加一组超温报警控制电路。

图4 电镀槽超温报警装置构造图

工作原理：温度传感器固定设置于电镀槽槽壁上，没于槽液之下，温度传感器PT1000与温控器连接，用于接收控制槽槽液温度，温控器的A L 2 警报输出功能用于实现超温保护。

图3为29#缸部分电路图，控制信号来自分母线6（220Vac），分三部分，具体如下。

（1）分母线6→给温控器供电-→温控器开始工作；

（2）分母线6→给PLC输出模块公共端供电→触摸屏按钮、液位信号10010与内部程序→控制PLC相应I/O→输出11010→经温控器加持→控制加热接触器通断，实现加热控制。当低于设置温度→1、2接通→接触器吸合→加热器开始加热→温度达到设置温度→1、2断开→停止加热

（3）图3中下部部分为改进后超温警报电路：

①启动：分母线6→1A保险丝→与常闭复位开关串联→接入各个温控器的警报控制公共端8。当所有温控器的其中一个接收温度超过设置温度5℃时（AL2设为5 ℃）→温控器的8、6接通→超温继电器KA吸合→KA自锁保持→驱动声光报警器。

②停止： 当所有温控器低于设置温度5℃后→AL2的8、6断开-→按下复位按钮→KA复位-→声光报警器停止工作。

此电路设计模拟电镀槽出现液位低于安全液位、液位开关失灵、接触器卡住等状况，所导致的加热失控后超温或起火。通过并联设计，只要有一个镀槽（1～N）超过AL2温度，对应的温控器马上输出一个触发信号，经过隔离二极管后驱动超温自锁继电器KA吸合，并通过KA的辅助触点实现自锁保持，驱动声光报警器持续发出提醒警报，（保留控制天车功能）。直到现场人员确认并排除故障和隐患后，手动按专用的复位按钮，才能被允许复位，复位后解除声光报警器警报，重新进入待命状态。

3 结语

该技术方案能够及时有效监控电镀槽槽壁的温度，预防电镀槽因加热失控引发火灾，提升了电镀槽加热装置的安全性。本装置已申请实用新型专利，专利号：电镀槽超温报警装置，2020，1 ，1351083.0。

我公司电镀生产线设备经过按上述方案进行技术改造，同时在设备安全管理上加强员工的定期安全生产培训，并制定开机安全确认和留人值守制度；定期对液位开关、控制线路等部分进行安全测试和检查。

通过两年跟踪对比，经过上述改进的电镀槽加热装置运作更加安全可靠，未出现过干烧引起的起火事件，可为同行对设备安全管理和技术研究提供借鉴。