CN101417358A - 电路板元器件拆卸设备 - Google Patents

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CN101417358A CNA2008103057561A CN200810305756A CN101417358A CN 101417358 A CN101417358 A CN 101417358A CN A2008103057561 A CNA2008103057561 A CN A2008103057561A CN 200810305756 A CN200810305756 A CN 200810305756A CN 101417358 A CN101417358 A CN 101417358A
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李中良
郅慧
潘晓勇
刘后伦
王炼
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Abstract

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设备。本发明公开了一种电路板元器件拆卸设备。本发明的技术方案是，电路板元器件拆卸设备，包括脱焊装置，所述脱焊装置由狭缝喷嘴构成，用于向电路板喷射高温高压气体，使焊料与电路板分离；其特征在于，所述狭缝喷嘴的狭缝宽度大于0.8mm，小于或等于2mm。本发明用于废旧电路板的拆卸，能够降低能耗，提高效率。

Description

电路板元器件拆卸设备
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。
现有技术的电路板元器件拆卸设备，包括夹持输送机构以及置于保温腔体中的预热装置、加热装置、脱焊装置、翻转机构和振动装置等。预热装置对夹持输送机构送来的电路板预热后送入加热装置，加热装置对电路板加热至焊料熔化，经脱焊装置分离焊料后，电路板被翻转机构翻转，通过振动装置对电路板进行振动冲击，分离电路板的元器件。
采用高温高压气体吹扫电路板进行脱焊的脱焊装置，是利用高温高压气体通过狭缝喷嘴后形成的气流，以一定的角度吹扫电路板，一方面可以继续加热电路板(也有直接用高温高压气体边加热边吹扫，而不需要专门预热或加热装置的工艺)，一方面对电路板上的焊料施加外力，使其脱离电路板和元器件。关于现有技术的详细介绍可以参见中国专利《电路板元器件和焊料分离回收方法及装置》(公开号CN101112728公开日：2008年1月30日)。现有技术的这些脱焊装置的主要缺点是，由于喷嘴缝隙结构不合理，压强损失大，脱焊率低，能耗高。而且由于喷嘴与电路板的距离、角度等不尽合理，在向焊料熔化的电路板喷射高温高压空气时，气体受到电路板阻挡后折射进入距离喷嘴很近的焊料槽，会使焊料槽内的熔融焊料飞溅到设备的传送机构上，飞溅出的焊料迅速冷却凝固，会影响拆卸设备的正常运行，因此设备需要经常维护，使设备的利用效率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术脱焊装置结构和配置不合理的缺点，对喷嘴结构进行改进，提供一种高效率地从电路板上分离、回收焊料和拆卸元器件的设备。
本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，电路板元器件拆卸设备，包括脱焊装置，所述脱焊装置由狭缝喷嘴构成，用于向电路板喷射高温高压气体，使焊料与电路板分离；其特征在于，所述狭缝喷嘴的狭缝宽度大于0.8mm，小于或等于2mm。
本发明的有益效果是，通过选择喷嘴缝隙宽度尺寸，提高了脱焊效率。本发明具有气体压强损失小、温度衰减小、能量消耗低、焊料分离完全、元器件拆除率高等特点。
附图说明
图1是实施例结构示意图；
图2是喷嘴结构示意图；
图3是喷嘴与电路板的位置关系示意图；
图4是喷射气体与电路板移动方向示夹角意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
本发明通过大量实验，对脱焊装置喷嘴进行了改进，特别是喷嘴缝隙尺寸的优化选择，大大提高了设备工作效率，降低了设备能耗。
本发明的电路板元器件拆卸设备，包括脱焊装置，所述脱焊装置由狭缝喷嘴构成，用于向电路板喷射高温高压气体，使焊料与电路板分离；所述狭缝喷嘴狭缝宽度大于0.8mm，小于或等于2mm；
优选的狭缝喷嘴狭缝宽度为1.0～1.3mm；该范围的狭缝宽度，在合适的距离进行吹扫，喷射的气体压强损失小、温度衰减小，脱焊效果更好；
进一步的，所述狭缝喷嘴与所述电路板之间垂直距离为：8～20mm；
优选的狭缝喷嘴深度为5～10mm；
进一步的，所述电路板与所述狭缝喷嘴之间有相对运动，能够增加气体对电路板的作用力，提高脱焊率；电路板处于运动状态，还可以实现连续作业；
进一步的，所述高温高压气体的喷射方向与所述运动方向夹角大于90°，小于180°；该角度内吹扫效果比较好；
进一步的，所述高温高压气体温度为：210～300℃，压强为：0.3～0.6Mpa；
具体的，所述高温高压气体为空气；这是比较经济的方案；
具体的，所述高温高压气体为氮气；氮气能够减少焊料的氧化损失。
本发明的电路板元器件拆卸过程是：
电路板预热至120～180℃后传送至脱焊工位，在夹持输送机构的下部设置有狭缝喷嘴，即本发明的脱焊装置。工作时狭缝喷嘴喷射出高温高压气体对焊料持续加热至熔化并使其脱落。
上述高温高压气体可以是空气，也可以是氮气等惰性气体。考虑到热量的损失，高温高压气体的温度应略高于焊料的熔点，视电路板使用的焊料不同有所差别，一般温度范围为：210～300℃，典型值为：255±10℃。较高温度的气体有助于使焊料迅速熔化。
气体的压强应确保可以吹掉熔融焊料。根据情况可以在0.3～0.6Mpa之间选择合适的压强，典型值为：0.5Mpa±10％。气体喷射方向与电路板移动方推荐的角度为150～175°。该角度可以在大于90°，小于180°之间进行选择，视气体的压强、设备结构等因数决定。
狭缝喷嘴与电路板的垂直距离应当适当，距离太小可能阻挡电路板的行进，距离太大可能损失更多热量，使气体到达电路板时温度降低比较大，通常为8～20mm。这样可以使高温高压气体的热量和压强损失比较小，以保证脱焊效果。
狭缝喷嘴出风口为一细窄的缝隙，缝隙的宽度应大于0.8mm并小于或等于2mm。喷嘴缝隙的宽度可以根据实际需要进行调整。狭缝喷嘴的缝隙宽度是狭缝喷嘴最关键的设计参数，直接关系到焊料分离效果。狭缝喷嘴缝隙宽度受多种因数制约，需要考虑气体温度、压强、与喷射目标的距离等。
狭缝喷嘴长度应与电路板行进方向上的长度(电路板宽度)基本上相等，使电路板焊接面都处于喷射气体的覆盖下。考虑到喷射气体的发散特性，狭缝喷嘴长度可以略小于电路板行进方向上的长度。
狭缝喷嘴深度一般为5～10mm。具有这种结构的喷嘴喷出的气体呈平直的带状，像一把无形的风刀，脱焊效果好。
狭缝喷嘴的两侧可以设置进风口，以使喷出的气体更均匀。
脱焊后电路板翻转并进行振动、冲击等，使元器件脱落。
上述拆卸过程都在一个保温腔内进行，以降低能耗，节省能源。
实施例
参见图1，将待拆卸电路板16夹持固定后经保温腔入口1由夹持输送机构7传送至预热装置2，通过预热装置2中的电阻丝或红外线加热板和热风结合对整个电路板预热至140～180℃
预热后的电路板16可以传送至加热装置3，对电路板16进行加热。加热装置3由置于夹持输送机构7下方的焊料熔化槽30构成，焊料熔化槽30中的熔融焊料4与电路板16焊接面接触，对电路板16焊接面加热至焊料熔化。如果进入下面脱焊装置后，高温高压气体温度足够高，电路板运行速度比较低，则可以省去该加热工序。
经过预热或加热的电路板16被快速传送至脱焊装置后放慢速度缓慢行进。脱焊装置由狭缝喷嘴5构成，其结构见图2。狭缝喷嘴5与电路板16的垂直距离k为6～12mm，参见图3。本例中距离k取9mm，这样可以使高温高压气体12的热量和压强损失比较小，脱焊效果好。狭缝喷嘴5喷出的高温高压气体12，喷射方向如图4中箭头B所示，与电路板16移动方向(图4中箭头A)成150～175°的夹角，即图4中∠α。喷嘴宽度L与电路板16的宽度基本上相同，如图3所示。工作时喷嘴5喷射出高温高压气体12使电路板上的焊料14熔化脱落。
本例的高温高压气体12采用空气，空气的温度为255±10℃，压强为0.5Mpa±10％。
本例气体12喷射的方向B与电路板16行进方向A成170°夹角(∠α＝170°)。
本例狭缝喷嘴5的出风口缝隙宽度d为1.3mm，狭缝喷嘴5的长度L与电路板宽度相当，或略小于电路板宽度。喷嘴5的出口深度W为6mm，见图2所示。
为了取得更好的脱焊效果，狭缝喷嘴5与电路板16平行配置，并与电路板16移动方向垂直。
在狭缝喷嘴5前方设置不锈钢材料制成的筛网15和焊料收集槽13。从狭缝喷嘴喷出的高温高压气体12遇到电路板16后携带焊料14折射进入焊料收集槽13。焊料14因重力作用下落经筛网15进入焊料收集槽13。
脱焊后的电路板16被翻转机构6翻转并振动，使元器件11脱落至元器件收集槽9。分离焊料和元器件拆卸完成后的电路板16由夹持输送机构7经保温腔出口8送出保温腔17。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供的喷嘴喷射出的高温高压气体分离焊料的效果特别好。焊料分离完全，完成焊料分离和元件拆卸后的电路板基板上焊料残留量少，有利于从电路板基板中回收到纯度更高的铜。同时，高温高压气体对元件的外形影响很小，因此，拆卸下来的元器件外形完好率高。
表1示出了狭缝喷嘴出口气体温度400℃压强0.5MPa时，狭缝喷嘴缝隙宽度d不同时，喷出气体温度与距离K的关系。
表1
Figure A200810305756D00071
从表1可以看出，狭缝喷嘴缝隙宽度d为0.2mm时，气体温度衰减很快，只有在狭缝喷嘴与电路板的距离K小于10mm时才能将焊料吹扫掉，并且吹扫时间略长。
狭缝喷嘴缝隙宽度d为1.3mm时，气体温度衰减变慢，狭缝喷嘴与电路板的距离K在20mm以内都能将焊料吹扫掉。

Claims (9)

  1. 【权利要求1】电路板元器件拆卸设备，包括脱焊装置，所述脱焊装置由狭缝喷嘴构成，用于向电路板喷射高温高压气体，使焊料与电路板分离；其特征在于，所述狭缝喷嘴狭缝宽度大于0.8mm，小于或等于2mm。
  2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述狭缝喷嘴狭缝宽度为1.0～1.3mm。
  3. 【权利要求3】根据权利要求1或2所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述狭缝喷嘴与所述电路板之间垂直距离为：8～20mm。
  4. 【权利要求4】根据权利要求1、2或3所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述狭缝喷嘴深度为5～10mm。
  5. 【权利要求5】根据上述任意一项权利要求所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述电路板与所述狭缝喷嘴之间有相对运动。
  6. 【权利要求6】根据权利要求5所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述高温高压气体的喷射方向与所述运动方向夹角大于90°，小于180°。
  7. 【权利要求7】根据上述任意一项权利要求所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述高温高压气体温度为：210～300℃，压强为：0.3～0.6Mpa。
  8. 【权利要求8】根据权利要求7所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述高温高压气体为空气。
  9. 【权利要求9】根据权利要求7所述的电路板元器件拆卸装置，其特征在于，所述高温高压气体为氮气。
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