[发明专利]电路板元器件和焊料分离回收方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子废弃物的回收再利用技术，特别涉及一种从电路板上拆卸元器件和分离焊料的方法及装置。

背景技术

电路板，一般为印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)。通常所称的电路板，主要由元器件、印刷电路板基板以及连接元器件和印刷电路板基板的焊料组成，是电视机、空调、计算机、显示器、传真机等电子电器设备最基本最重要的部件。近年来电子电器设备，尤其是消费类电子产品发展迅猛，更新换代频繁，越来越多的电子电器设备因为使用寿命终结或更新换代而被废弃。作为电子电器设备的重要组成部分，这些电路板随着电子电器设备的废弃而被废弃。废旧电子电器作为一个整体被废弃时，其包含的电路板上大部分元器件的电气性能仍旧完好。为减少废旧电路板对环境的污染，并充分利用其中的有价资源，需要将废旧电路板上的元器件拆卸下来重新利用，并以材料回收的形式回收焊锡和电路板基板。在拆卸下来的元器件中，电气性能和外观完好的，可以直接用作维修备件或降级使用，实现元器件的功能重用；电气性能或外观受损不能直接使用的，可以用来回收金属等有价材料，即进行材料回收。按照拆卸后元器件的重新利用的方式分类，元器件拆卸的方式分为基于功能重用的拆卸和基于材料回收的拆卸。元器件功能重用可以最大限度地实现元器件的潜在价值，因此基于元器件功能重用的拆卸受到越来越多的专业人士的推崇。基于元器件功能重用的拆卸的关键在于要最大限度地保持元器件的外形和电气性能完好，使拆卸下来的元件能重新利用。

从电路板上拆卸元器件可以分为两大步骤。第一步是解除焊料对元器件和电路板基板的连接，通常称为解焊。行之有效的方法是对焊料进行加热使焊料熔化，熔化后的焊料对元器件和电路板基板的连接强度大大减弱。然后再从电路板上分离焊料和拆卸元器件。焊料熔化后施加较小的外力就可以使焊料从电路板上分离出来。焊料分离也称为脱焊。焊料分离后，元器件很容易从电路板上拆卸下来。有时候，脱焊和拆卸元器件是同时进行的。

日本佳能公司申请的发明专利(中国专利公开号：CN1288795，公开日：2001.03.28)，提供了一种焊料回收方法和焊料回收装置，利用液体作为加热介质，将带有元器件的电路板整体浸入温度在焊料熔点之上的某种液体加热介质，如硅油中，再向电路板喷射含有金属微粒的液体，将焊料和元器件冲刷掉。这个发明利用元器件、硅油、金属微粒、焊料的比重逐渐递增，在回收装置中会自然分层的特性来进行分离回收。

日本NEC公司开发的元器件自动拆卸系统，包括两级加热和分离单元。在第一级加热分离单元，利用红外线和热风结合的方式将电路板整体加热70秒，使焊料熔化，通过推进器和机械臂的冲击力分离主要部件。第二级加热分离单元在相同温度下继续加热30秒，所有剩余部件和焊料被一个剪切推进器去除。

合肥工业大学申请的专利(中国专利公开号：CN2904571Y公开日：2007.05.23)采用液体如硅油等为加热介质，对电路板进行加热。在加热槽的底部设置超声波振子，利用超声波和机械振动的方式加速焊料的熔化和脱落。脱焊后通过机械振动使元器件与电路板分离。

发明人张杰申请的专利(中国专利公开号：CN1600458A 公开日：2005.03.30)采用的方法是将电路板均匀加热至焊料熔化，用类似于工业吸尘器的收集装置把元器件与熔融焊料合金吸入元器件与焊料合金的分离流程中。为增加元器件的分拆率，在吸头上安装滚刷，利用机械动力学原理扫落电路板上的元器件和焊料。再利用筛网把元器件和焊料分离出来。

德国西门子申请的专利(德国专利公开号：DE19525116 A1公开日：1995.06.30)提出了一种采用常温压缩空气吹掉电路板上焊料熔融的贴片元件的方法。

清华大学申请的三件专利(中国专利公开号：CN101014227A、CN101014228A、CN101014229A  公开日：2007.08.08)都提出了对焊料熔融的电路板施加接触冲击或非接触冲击来拆卸电路板上元器件和分离焊料的方法。其中，专利CN101014227A、CN101014228A在实施冲击以后，还用热空气吹扫焊锡和元器件来进一步分离焊锡和元器件。

上述元器件和焊料的加热方法和回收方法存在如下问题：

1、采用对电路板整体加热至焊料熔化的方式，使元器件长时间处于高温(超过180℃)环境中，元器件受到的热冲击大，增加了元器件失效的可能性，分离出来的元器件性能完好率低。此外，在持续高温下电路板中有毒元素可能挥发或氧化，散发出二恶英等有毒有害物质，污染环境。