专利名称：面向元器件重用的废旧线路板拆解处理方法
技术领域：
本发明涉及将元器件从废旧印刷线路板上基于功能回收的无损害拆解，并对元器件进行性 能检测的处理工艺，属于生产、维修及废品回收再利用技术领域。
背景技术：
印刷线路板(Printed Circuit Board,简称PCB，或Printed Wiring Board,简称PWB) 是电子信息产品、家用电器产品等的重要组成部分。印刷线路板通常是由一块印制有电气连 接导电图形的绝缘基板与若干元器件通过低温软钎焊方式焊接而成的部件。基板多为阻燃酚 醛纸基覆铜板、非阻燃酚醛纸基覆铜板或环氧玻璃纤维布基芯板等，元器件通常有贴片元器 件(SMD)和插装元器件(THD)两种，包括各种集成电路(IC)、 二极管、三极管、光电器件、 电容电阻及各种插槽接口等。
我国是线路板生产大国，每年生产过程中有数万吨废线路板产生；随着电子电器产品的 不断更新换代，大量的电子电器产品被淘汰，印刷线路板随之也被弃用。由于我国目前没有 采用合适的回收处理技术，废旧印刷线路板给社会和环境造成了巨大的压力。
分析表明，电子电器产品报废后，其上的印刷线路板作为一个整体虽然失去了其原有的 功能，但印刷线路板上的元器件绝大部分功能完好，其使用寿命远远没有终结。实现废旧元 器件的功能重用对于节约资源和保护环境都具有重要的现实意义。要想实现废旧元器件的功 能重用，必须对线路板进行拆解。而且元器件和线路板基板上含有各种有毒有害物质、贵重 金属，对印刷线路板进行元器件拆解也可以降低物质分离的难度。
对印刷线路板的拆解方法有多种分类方式。从一次拆卸的元器件数量上分，有选择性拆 卸和整体性拆卸；从待拆卸元器件的类型上分，有针对贴片元器件的拆卸、针对插装元器件 的拆卸和针对以上两种元器件的拆卸；另外，现有的拆解方法多采用某种加热方式使焊锡熔 化，然后再借助某种外力使元器件脱离。按照加热方式分，有红外辐射加热，热风(空气) 加热，惰性气体加热，液体热传导加热，激光加热，金属热传导加热等方式。 '
日本专利JP4061191采用流水线作业，对只含单个元器件的电路板进行拆解，加热至焊 锡熔化后，吸取元器件并置于金属板上再加热，以分离去除附着的焊锡，使元器件可以再使 用。
美国专利US4270260和W096/01972采用红外加热，然后使用普通手工工具拆解元器件。 据称，采用该方法拆解了超过300个品种大约l，OOO,OOO个元器件，经测试，90%以上的元器
4件可以继续使用。
美国专利US5148969将电路板元器件安装面斜向下安装固定在传送带上送入红外加热区 加热，当焊锡熔化后，在电路板焊锡面施加敲击振动，使元器件脱落。
闩本专利JP9252177采用氮气加热元器件，残留在元器件上的焊锡因不受氧化膜的影响 而成为球体。
日本专利JP10200255和德国专利DE19525116A1分别设计了一种采用高温压縮气体拆解 贴片元器件的设备。贴片元器件在焊锡熔化后所需的拆解力较小，采用高温压縮气体拆解贴 片元器件可以避免对其造成机械损伤。
中国专利CN1600458A将废旧电路板均匀加热至所有焊点熔化后，采用负压抽吸装置把元 器件和焊料合金从基板上吸下，并采用机械滚刷提高分拆率。再利用高温压縮气体将元器件 和焊料吹向过滤网，固态的元器件和液态的焊料随即被分离。
现有的废旧线路板拆解技术普遍采用高温加热使焊锡熔化，后采用外力使元器件脱离。 高温拆解存在一个共同的缺点高温有可能引发，气对元器件，尤其是塑封IC芯片可靠性的 破坏。废旧元器件重用工艺所拆解的线路板一般i卩经历了长期的使用或存放，其上塑封IC芯 片必然会从空气中吸收大量的潮气，并且早已达到了湿饱和状态(芯片内部的饱和湿气浓度 取决于外界空气的相对湿度和温度)。直接对废旧线路板进行高温拆解(温度高于焊锡熔点， 可达200° C以上)时，容易导致其上的塑封IC芯片出现分层，从而严重破坏芯片的可靠性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种无损害地拆解废旧印刷线路板(以下简称线路板)上元器 件，并对元器件进行性能检测的处理工艺。使拆解下来的元器件功能和性能基本不受损害， 并经检测后可被功能重用。
本发明的另一个目的是消除线路板拆解过程中的自然环境污染，改善废旧线路板拆解操 作的工作环境，降低劳动强度。
本发明所提供的方法适合形成废旧线路板拆解和检测处理生产线。
本发明提供的方法，其特征在于，包含以下步骤
1)根据包含线路板的类型，其上元器件类型在内的条件判断应采用的烘烤温度，对线路 板进行高温烘烤或低温烘烤；
所述的高温烘烤，其特征在于干燥箱内的温度应保持在110 13(TC之间，空气相对湿
度小于5%，时间为20 30小时，适用于无大量电解质电容这种非耐高温元器件的线路板，
比如电视机主板，
所述的低温烘烤，其特征在于干燥箱内的温度应保持在60 8(TC之间，空气相对湿度小于5%，时间为4 6天，适用于有大量电解质电容这种非耐高温元器件的线路板，比如计 算机主板，
所述的烘烤在鼓风干燥箱但不限于鼓风干燥箱内进行，当干燥箱内的相对湿度无法小于 5%时，应在干燥箱内放入干燥剂；
2) 去除线路板上扣接、螺纹连接在内的非焊接方式连接的元器件，将线路板上待摘除的 插装元器件引脚尽可能导直，使之基本垂直于线路板基板，采用卡具固定线路板；
3) 根据包含线路板基板的类型、元器件的型号在内的条件大致判别线路板所用焊料的熔 点温度，并依此设定合适的加热温度曲线，对线路板实施加热，
所述加热采用红外辐射与气体介质的热对流并用方式加热， 或单独采用气体介质的热对流方式加热，
在整个加热过程中线路板的升温速率不超过2。C/s，最终温度升高到焊料熔点温度以上 10 3(TC，并保温足够时间使焊料充分熔化为止，并对所述线路板上的元器件施加外力，在 1个小时内使元器件脱离线路板；
4) 对步骤3)拆解下来的元器件进行分类，从中挑选出希望重用的集成电路芯片，并将 希望重用的集成电路芯片置于干燥环境中保存，对其它元器件按照原材料回收和其它无害化 处理方式进行分类，
所述的集成电路芯片(IC芯片)，包括各型号表面贴装和插装的芯片，
所谓的干燥环境，其特征在于空气相对湿度小于5%，常温；
5) 采用排风或真空抽吸装置收集在步骤4)过程中产生的气体，经无害化处理后排放。
6) 对希望进行功能重用的IC芯片进行外观检查，仅保留外观可被修复的芯片，
所述的外观检査，其特征在于用肉眼直接，或在其他工具的辅助下，对元器件的外观 进行人工检査，淘汰外观已严重损坏无法修复的芯片；
7) 对希望进行功能重用的IC芯片，去除其残留焊料，对其引脚或焊盘进行修复，并进
行外观清洗和烘烤
7. 1)将元器件置于高于焊料熔化温度约l(rC 2(TC的密铜丝编织网上，并轻微施压，待 剩余焊料熔化，采用高压气体吹扫元器件，
7.2) 在防静电措施的保护下，手工修复严重弯曲变形的引脚，然后使用引脚修复设备对 引脚进行统一修整，
7.3) 对GBA (球栅阵列)封装的元器件进行重新植球，
7.4) 把芯片放在清洗设备的蒸气区，停留5 10分钟，再用洁净溶剂喷淋芯片，再取出 芯片后，
7.5) 用气枪将芯片表面的溶液吹干，再在35'C 45'C鼓风干燥箱内烘干；
68) 用ASA(模拟特性分析)方法对外观修复后的芯片进行电性能测试，对检测合格的芯片 应立即包装。9) 对线路板基板和其它可进行原材料回收的元器件进行分类存放，以待后续回收处理； 对其它元器件进行无害化处理。本发明提供的方法包含以上步骤中的一部分或全部，其中歩骤l) -4), 6) -8)是必不可 少的基本步骤。为了达到良好的实施效果，最好包含所述方法的全部工艺步骤。采用本发明所提供的工艺方法，有效避免高温拆解对元器件的外观尺寸和性能的破坏， 通过对元器件的外观修复和性能检测保证元器件的可重用性。
图l:本发明方法的工艺流程图。
具体实施例方式下面通过实施例来说明本发明。 实施例单面带元器件的线路板的拆解工艺1) 取一块废旧计算机主板，其上有大量铝电解电容分布，判断应对其采用低温烘烤，将 其放入鼓风干燥箱中，干燥箱内放置干燥剂，干燥箱内温度设定为8(TC，烘烤6天，取出；2) 去除线路板上扣接、螺纹连接等非焊接方式连接的元器件，将线路板上待摘除的插装元器件引脚尽可能导直，使之基本垂直于线路板基板，采用卡具固定线路板；3) 采用红外辐射与热对流并用方式对线路板实施加热，线路板在1.5 2分钟以内从室 温逐渐升温至150 160'C保温60s，然后，线路板在0. 5 1分钟以内从150 160。C升温至 190 21(TC并保温2分钟使焊锡充分熔化，对线路板施加振动或冲击等外力，使元器件脱离；4) 将拆解下来的元器件分为3类集成电路芯片，插装类的连接器，插装类的分立元件， 挑选出希望重用的PQFP (Plastic Quad Flat Package)封装的IC芯片3块，并把它们置于放 有干燥剂的常温干燥箱中保存；5) 采用排风或真空抽吸装置收集在步骤3) -4)过程中产生的气体，经无害化处理后排放。6) 对希望进行功能重用的IC芯片进行外观检查，仅保留外观能修复的芯片；7) 对希望进行功能重用的IC芯片，去除其残留焊料，对其引脚或焊盘进行修复，并用 Alpha 2110溶剂进行清洗，并在4(TC鼓风干燥箱中烘干；8) 对经外观修复后的芯片进行ASA测试，经检测合格后应立即按照新品的包装方式对其 进行载带包装。
权利要求
1、面向元器件重用的废旧线路板拆解处理方法，其特征在于，依次含有以下步骤步骤1)，根据包含线路板的类型、该线路板上元器件种类在内的条件判断采用下述两种烘烤方式中的任何一种，高温烘烤鼓风干燥箱内的温度保持在110℃～130℃之间，空气相对湿度小于5％，烘烤时间为20小时～30小时，适用于无大量电介质电容这种非耐高温元器件的线路板，低温烘烤，鼓风干燥箱内的温度保持在60℃～80℃之间，空气相对湿度小于5％，烘烤的时间为4天～6天，适用于存在大量电解质电容这种非耐高温元器件的线路板；步骤2)，去除前述线路板上包括扣接、螺纹连接在内的非焊接方式的元器件，把该线路板上待摘除的插装元器件的引脚尽可能导直，使之基本垂直于该线路板，再用卡具固定该线路板的基板；步骤3)，根据包含所选线路板基板的类型、元器件类型在内的条件判断该线路板所用焊料的熔点温度，并依此设定所要采用的加热曲线，用红外辐射与气体介质的热对流并用方式加热所述线路板在整个加热过程中所述线路板的升温速率不超过2℃/s，最终温度升高到所述焊料熔点温度以上10℃～30℃，并保持到使所述焊料充分熔化为止，并对所述线路板上的元器件施加外力，在1个小时内使元器件脱离所述线路板；步骤4)，对步骤3)中拆解下来的元器件进行分类，挑选出希望重用的集成电路芯片并置于干燥环境下保存，对其他元器件按照原材料回收和相应的无害化处理方式进行分类，所述的干燥环境其相对湿度小于5％，常温。
2、 根据权利要求l所述的面向元器件重用的废旧线路板拆解处理方法，其特征在于，在 所述步骤5)之后，还包括以下功能重用步骤步骤6)，对希望进行功能重用的芯片作外观检査，仅保留外观能修复的芯片； 步骤7)，对希望功能重用的芯片，去除残留焊料，对引脚或焊盘进行修复，并进行外观 清洗和烘烤步骤7. 1)，把元器件置于温度高于所述焊料熔点温度以上1CPC、:20T的密铜线编织网上， 并轻微施压，待剩余焊料熔化时，采用高压气体吹扫所述元器件，步骤7.2)，在防静电措施保护下，手工修复严重弯曲变形的引脚，然后用引脚修复设备对引脚进行统一修复，步骤7.3)，对用球栅阵列BGA封装的元器件进行重新植球，步骤7.4)，把芯片放在清洗设备的蒸气区，停留540分钟，再用洁净溶剂喷淋芯片， 再取出芯片后，步骤7.5)，用气枪把芯片表面的溶液吹干，再在35T 45。C鼓风干燥箱内烘干； 步骤8)，用模拟特性分析ASA方法对外观修复后的芯片进行电性能测试，对检测合格的 芯片立即包装。
3、根据权利要求l所述的面向元器件重用的废旧线路板拆解处理方法，其特征在于，在 所述步骤3)中，单独采用气体介质的热对流方式假设。
全文摘要
面向元器件重用的废旧线路板拆解处理方法属于元器件回收再利用领域，其特征在于，根据线路板基板的类型和元器件的型号，先对无大量电解质电容的非耐高温元器件的线路板分别进行200℃以下的烘烤，去除非焊接方式连接的元器件，并导直待摘除的插装元器件的引脚；再根据线路板所用焊料的荣带你温度，在设定的加热方式和升温速率下设计加热温度曲线，是焊料充分熔化，在使元器件在外力作用下脱离线路板。同时对于希望重用的集成电路芯片进行外观检查、去除残留焊料、对引脚或焊盘进行修复、以及进行外观清洗和烘烤，最后再进行电性能测试。本发明有效地避免了高温拆解对元器件的外观尺寸和性能的破坏，并通过对元器件的外观修复和性能检测保证元器件的可重用性。
文档编号B09B3/00GK101502903SQ20091007978
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者丁晓宇, 东 向, 杨继平, 段广洪, 汪劲松, 鹏 牟, 龙旦风 申请人:清华大学