CN114346350A

CN114346350A - 一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法和装置

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Publication number: CN114346350A
Application number: CN202210038494.7A
Authority: CN
Inventors: 张屹; 常川
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-04-15

Abstract

本发明属于电子产品回收与处理技术领域，具体涉及一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法和装置。包括如下操作步骤：S1、将切割后的废旧电路板电子元器件冲洗干净，去除表面杂质；S2、采用稀盐酸去除焊锡表面的氧化膜后加入解焊缸；S3、在解焊缸中加入解焊液；S4、将解焊缸内的溶液加热，搅拌，超声；S5、当解焊缸内焊锡完全反应后，将解焊缸中的解焊液、电路板和元器件分离；其中，解焊液包括：氟硼酸、过氧化氢、硅酸盐和甲基磺酸。本发明通过采用超声强化搅拌和解焊液中的甲基磺酸以及过氧化氢复配使用，实现元器件与电路板的有效分离，元器件损坏率低、效率高、耗能低、处理量大，实现工业级别的解焊。

Description

一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法和装置

技术领域

本发明属于电子产品回收与处理技术领域，具体涉及一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法和装置。

背景技术

随着电子信息技术的迅猛发展和人们对物质文化水平的更高追求，产品更新速度加快，产生了数量巨大的废旧电路板。为了回收电路板上功能良好的元器件和高新价值芯片，从废旧电路板上清洁、高效分离这些元器件，对于废旧电路板资源的循环利用具有重要意义。目前废旧电路板元器件分离的主流技术是高温熔化焊锡后进行拆解。这类拆解方式使用温度高、效率低、污染大且具有一定危险，元器件的完好率低下。

工业中广泛使用的解焊溶剂为硝酸复合溶剂体系。但是该种复合溶剂组分不稳定，硝酸会分解释放出氨氧化物气体，使用过程中冒烟现象明显，腐蚀性强、对操作人员伤害大。另外硝酸复合溶液体系药剂消耗大，每次使用后会大幅降低解焊速率，需要不断地对原溶液进行补加才能维持解焊进行。

有鉴于上述现有的解焊手段存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法和装置，实现元器件与电路板的有效分离，元器件损坏率低、效率高、耗能低、处理量大，实现工业级别解焊。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，解决了常规解焊锡方法所带来的温度高、效率低、一次处理量小、污染重、安全性低等问题，实现元器件与电路板的有效分离，元器件损坏率低、效率高、耗能低、处理量大，实现工业级别解焊。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供的一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，包括如下操作步骤：

S1、将切割后的废旧电路板电子元器件冲洗干净，去除表面杂质；

S2、采用稀盐酸去除焊锡表面的氧化膜后加入解焊缸；

S3、在解焊缸中加入解焊液；

S4、将解焊缸内的溶液加热，搅拌，超声；

S5、当解焊缸内焊锡完全反应后，将解焊缸中的解焊液、电路板和元器件分离；

S6、将解焊液沉淀杂质后，补加解焊液至原溶液体积后待下一次使用；其中，解焊液包括：氟硼酸、过氧化氢、硅酸盐和甲基磺酸。

过氧化氢是一种强氧化剂，在解焊时起到氧化作用，氢硼酸是一种强酸，在水中电离，产生H⁺和BF^-，当元器件焊锡进入解焊溶剂后，过氧化氢与铅、锡等金属及合金发生氧化还原反应，铅锡从管脚处脱去，其反应方程是为：2H₂O₂+Sn+Pb+4H⁺＝Sn²⁺+Pb++4H₂O，进而达到有效溶解锡，解焊的目的。

进一步的，步骤S2中，去除焊锡表面氧化膜的具体操作是：将切割后的电路板电子元器件放入到稀盐酸中浸泡10～15s。由于焊锡表面有一层致密的氧化膜，不利于解焊的进行，因此本发明中，采用稀盐酸对焊锡表面的氧化膜进行溶解，但是稀盐酸能够对铜产生腐蚀作用，因此不宜将稀盐酸直接加入到解焊液中，电路板电子元器件也不宜在稀盐酸中浸泡时间过长，且稀盐酸的浓度也不宜过高，因此稀盐酸的浓度优选为30ml/L。

进一步的，步骤S4中对解焊液的加热温度为20～70℃。

进一步的，步骤S4中的解焊过程为2～8min。

进一步的，搅拌速度为30～80r/min。

进一步的，超声频率为20kHz～80kHz，发射功率为100～300W。

进一步的，解焊液中，每升包括氟硼酸300～340g，过氧化氢0.8～1.0mol，硅酸盐0.08～1mol和甲基磺酸0.5～0.7mol，余量为去离子水。

在超声空化作用下，产生的高温高压的极端环境中，解焊液中的空化泡泡壁表面周围的水分子分解产生自由基，自由基中含有孤对电子，其活性很强，使得自由基与空化泡的周围界面和溶剂中焊锡发生氧化反应，加速了反应进程，水解产生自由基的公式如下：

Ultrasonic+H₂O——→·OH+H·。另外，超声可作用于残渣态的锡，空化作用破坏了残渣态的锡的聚集状态，增大了解焊液与锡的接触面积，加速了锡的浸出，提高了锡的溶解率。

进一步的，超声频率可以由下列计算模型计算：

H/H₀＝V/V₀+T/T₀；

其中，H是实际超声频率，单位是KHz；

H₀是初始超声频率，本发明中设定为20KHz；

V₀是电子元器件切割前的体积，单位是cm³；

V是电子元器件切割后的平均体积，单位是cm³；

T是实际操作中的温度，单位是℃；

T₀是初始温度，本发明中设定为20℃。

根据上述公式的计算，能够计算出更加合适的超声频率，若超声频率过高会导致盐酸和甲基磺酸分解；若超声频率过低，电子元器件的体积过大，会影响剥离率。

本发明的第二个目的是提供一种用于剥离废旧电路板元器件焊锡的装置，具有同样的作用。

本发明提供的一种用于剥离废旧电路板元器件焊锡的装置，包括解焊缸和与之通过泵连接的废液处理装置，解焊缸内底部设置有超声强化搅拌装置，超声强化搅拌装置连接有超声波发生器，超声波发生器设置在解焊缸外底部。

本发明中，采用超声搅拌装置与超声波发生器一体化设计，使超声波发生器通过超声换能器向搅拌器内的搅拌桨发射超声波，在极端的时间内和在搅拌桨周围极小空间内产生高温和高压，并产生强烈的冲击波和射流，使高温和高压内的水分子发生自由基反应，产生自由基加速促进焊锡的溶解。

优选的，解焊缸外壁设置有加热装置，用于对解焊缸中的解焊液进行加热。本发明在解焊缸内设计了加热装置以及超声波强化搅拌装置，在这些装置的辅助下加速和促进焊锡的溶解，使得反应过程高效、安全、环保，并能保证元器件良好的完整性。

优选的，超声强化搅拌装置上设置有搅拌柱，搅拌柱用于传导和释放从超声波发生器发出的超声波。搅拌柱能够使其周围的超声波产生叠加效应，从而扩大高温和高压的范围，加速冲击波和射流的产生，进一步提高焊锡的溶解速率。

优选的，废液处理装置上设置有溶液补加装置，用于对回收的解焊液补加解焊液。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过采用超声强化搅拌和解焊液中的甲基磺酸以及过氧化氢复配使用，有效解决了常规解焊锡方法所带来的温度高、效率低、一次处理量小、污染重、安全性低等问题，实现元器件与电路板的有效分离，元器件损坏率低、效率高、耗能低、处理量大，实现工业级别的解焊。

附图说明

图1为超声强化搅拌酸性解焊溶剂剥离废旧电路板元器件焊锡的方法的结构示意图。

附图标记

1.解焊缸，2.废液回收装置，3.超声强化搅拌装置，4.超声波发生器，5.加热装置，6.溶液补加装置，7.搅拌柱。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法及装置，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1：一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法及装置

如图1所示，本实施例包括如下操作步骤：

S1、将25kg切割好的电路板元器件冲洗干净，浸入30ml/L的稀盐酸中10s，除去表面杂质和氧化膜；

S2、将配有340g/L氟硼酸、0.8mol/L过氧化氢、0.08mol/L硅酸盐、0.5mol/L甲基磺酸的50L溶解剂放入解焊缸1中；

S4、将S1中的电路板元器件加入到解焊缸1中；

S5、启动加热装置5加热至30℃，同时启动超声强化搅拌装置3和超声波发生器4，调整搅拌速度为30r/min，超声波的发射频率为30kHz，超声波发生器的功率为100W；

S6、8min后取出电子元器件和基板，测试其分离率达到97.28％；

S7、通过泵将解焊缸1中的解焊液抽回废液处理装置2中，测其体积为46L；

S8、按照步骤S2的配方，通过溶液补加装置6将废液回收装置2的解焊液补加至50L，重复使用1次，测得电子元器件和基板的分离率为96.8％。

经过5次重复使用后，本实施例提供的解焊液依然能够使电子元器件与基板的分离率达到92.5％。

实施例2：一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法及装置

如图1所示，本实施例包括如下操作步骤：

S2、将配有300g/L氟硼酸、1mol/L过氧化氢、1mol/L硅酸盐、0.6mol/L甲基磺酸的50L溶解剂放入解焊缸1中；

S4、将S1中的电路板元器件加入到解焊缸1中；

S5、启动加热装置5加热至50℃，同时启动超声强化搅拌装置3和超声波发生器4，调整搅拌速度为50r/min，超声波的发射频率为40kHz，超声波发生器的功率为180W；

S6、8min后取出电子元器件和基板，测试其分离率达到98.8％；

S7、通过泵将解焊缸1中的解焊液抽回废液处理装置2中，测其体积为45L；

S8、按照步骤S2的配方，通过溶液补加装置6将废液回收装置2的解焊液补加至50L，重复使用1次，测得电子元器件和基板的分离率为97.3％。

经过5次重复使用后，本实施例提供的解焊液依然能够使电子元器件与基板的分离率达到95.6％。

实施例3：一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法及装置

如图1所示，本实施例包括如下操作步骤：

S2、将配有340g/L氟硼酸、0.8mol/L过氧化氢、0.08mol/L硅酸盐、0.7mol/L甲基磺酸的50L溶解剂放入解焊缸1中；

S4、将S1中的电路板元器件加入到解焊缸1中；

S5、启动加热装置5加热至60℃，同时启动超声强化搅拌装置3和超声波发生器4，调整搅拌速度为60r/min，超声波的发射频率为50kHz，超声波发生器的功率为300W；

S6、8min后取出电子元器件和基板，测试其分离率达到99.3％；

S7、通过泵将解焊缸1中的解焊液抽回废液处理装置2中，测其体积为44L；

S8、按照步骤S2的配方，通过溶液补加装置6将废液回收装置2的解焊液补加至50L，重复使用1次，测得电子元器件和基板的分离率为99.1％。

经过5次重复使用后，本实施例提供的解焊液依然能够使电子元器件与基板的分离率达到98.2％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

S2、采用稀盐酸去除焊锡表面的氧化膜后加入解焊缸；

S3、在解焊缸中加入解焊液；

S4、将解焊缸内的溶液加热，搅拌，超声；

S6、将解焊液沉淀杂质后，补加解焊液至原溶液体积后待下一次使用；

其中，所述解焊液包括：氟硼酸、过氧化氢、硅酸盐和甲基磺酸。

2.根据权利要求1所述的一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，其特征在于，所述步骤S2中，去除焊锡表面氧化膜的具体操作是：将切割后的电路板电子元器件放入到稀盐酸中浸泡10~15s。

3.根据权利要求1或2所述的一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，其特征在于，所述步骤S4中对解焊液的加热温度为20~70℃。

4.根据权利要求3所述的一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，其特征在于，搅拌速度为30~80r/min。

5.根据权利要求1所述的一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，其特征在于，所述超声频率为20kHz~80kHz，发射功率为100~300W。

6.根据权利要求1所述的一种剥离废旧电路板元器件焊锡的方法，其特征在于，所述解焊液中，每升包括氟硼酸300~340g，过氧化氢0.8~1.0mol，硅酸盐0.08~1mol和甲基磺酸0.5~0.7mol，余量为去离子水。

7.一种用于如权利要求1~6所述的剥离废旧电路板元器件焊锡的装置，其特征在于，包括解焊缸（1）和与之通过泵连接的废液处理装置（2），所述解焊缸（1）内底部设置有超声强化搅拌装置（3），所述超声强化搅拌装置（3）连接有超声波发生器（4），所述超声波发生器（4）设置在所述解焊缸（1）外底部。

8.根据权利要求7所述的一种用于剥离废旧电路板元器件焊锡的装置，其特征在于，所述解焊缸（1）外壁设置有加热装置（5），用于对所述解焊缸（1）中的解焊液进行加热。

9.根据权利要求7所述的一种用于剥离废旧电路板元器件焊锡的装置，其特征在于，所述超声强化搅拌装置（3）上设置有搅拌柱（7），所述搅拌柱（7）用于传导和释放从所述超声波发生器（4）发出的超声波。

10.根据权利要求7所述的一种用于剥离废旧电路板元器件焊锡的装置，其特征在于，所述废液处理装置（2）上设置有溶液补加装置（6），用于对回收的解焊液补加解焊液。