DE19619965A1 - Verfahren zum Rückgewinnen von Wertstoffen von gedruckten Schaltungen, auf denen elektronische Bauteile montiert sind - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Rückgewin­ nen elektronischer Bauteile als Wertstoffe von einer ge­ druckten Schaltungskarte, auf der elektronische Bauteile montiert sind, zur Zurückgewinnung von Lot der gedruckten Schaltungskarte, von der elektronische Bauteile rückgewon­ nen sind, und zum Rückgewinnen von Kupfer, Harz und Füll­ mittel von der gedruckten Schaltungskarte, von der die elektronischen Komponenten und das Lot entfernt wurden.

Verschiedene Verfahren wurden zum Rückgewinnen von Wert­ stoffen von gedruckten Schaltungskarten vorgeschlagen, die hauptsächlich aus Füllmittel, Harz und Metall bestehen und auf denen elektronische Bauteile montiert sind. Beispiels­ weise schlägt die japanische ungeprüfte Patentveröffentli­ chung Nr. 2-88725 ein Verfahren vor, einschließlich der Schritte des Heizens, um damit Harzkomponenten, die in den Verbundmaterial der gedruckten Schaltkarte enthalten sind, zu karbonisieren und zum Rückgewinnen von Wertstoffen wie Kupfer.

Als weiteres Beispiel wurde ein Ansatz zur Rückgewinnung von Metall durch Zermahlen einer bedruckten Schaltungskarte vorgeschlagen und durch anschließendes Sieben, Magnettren­ nung und elektrostatische Trennung, in dem Artikel: S. Kato, N. Rokukawa und H. Sakamoto "Separation of metals from printing wiring boards mounted electronic components", "Shigen", Band 4, Nr. 1, Seiten 583-590, 1992.

Als weiteres Beispiel schlägt die ungeprüfte japanische Pa­ tentveröffentlichung Nr. 56-37693 ein Verfahren vor, mit den Schritten des Aufheizens einer bedruckten Schaltungs­ karte, auf der elektronische Bauteile montiert sind, bis zu einer Lotschmelztemperatur oder höher in einem Drehofen, um dadurch Lot und ein Teil elektronischer Bauteile von dem Substrat zu trennen, Mahlen des Substrates und elektroni­ scher Restbauteile und Durchführen von Sieben, um dadurch Metalle und Glasfibern rückzugewinnen.

Desweiteren haben K. Feldmann und H. Scheller ein Demonta­ gegerät für gedruckte Schaltkarten vorgeschlagen in "Disem­ bly of electronic products", International Symposium on Electronics and the Environment, gefördert von IEEE, 2. bis 4. Mai, 1994, Seiten 81-86.

Bei dem Verfahren gemäß der Patentveröffentlichung Nr. 2- 88725 werden verschiedene Arten von Abgasen erzeugt, und deshalb muß es mit einer Einrichtung versehen sein zum Ab­ leiten solcher Abgase. Desweiteren tendieren wertvolle Me­ tallkomponenten, die in einer gedruckten Schaltungskarte enthalten sind, zum Oxidieren, und somit besteht die Be­ fürchtung, daß zusätzliche Werte der rückgewonnenen Metalle reduziert werden.

Bei dem von S. Kato et al vorgeschlagenen Verfahren sind viele Metalle wie Lot als Verunreinigungen in das rückzuge­ winnende Metall gemischt. Aufgrund dessen ist es nicht mög­ lich, hochgradige Wertstoffe aus einer gedruckten Schal­ tungskarte mit hoher Ausbeute rückzugewinnen.

Gemäß dem Verfahren der Patentveröffentlichung 56-37693 wird ein Teil des Lotes und der elektronischen Bauteile entfernt, bevor eine Schaltungskarte gemahlen wird. Da es jedoch nicht möglich ist, alles Lot und alle elektronischen Bauteile von einer gedruckten Schaltungskarte nur durch Heizen und damit Schmelzen des Lotes in einem Drehofen zu entfernen, ist viel von den Metallen wie Lot als Verunrei­ nigungen in die rückgewonnenen Metalle gemischt, ähnlich wie bei dem von Kato vorgeschlagenen Verfahren.

Wie aus dem vorstehenden offensichtlich ist, gibt es seit langem einem Bedarf nach einem Verfahren zur Minimierung des Anteils von Verunreinigungen, die in rückgewonnenen Me­ tallen enthalten sein können, und was es möglich macht, hochgradige Wertstoffe aus einer gedruckten Schaltungskarte mit hoher Ausbeute rückzugewinnen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Rück­ gewinnen von Wertstoffen von einer gedruckten Schaltungs­ karte anzugeben, auf der elektronische Bauteile montiert sind, wobei das Verfahren den Anteil von Verunreinigungen, die in den rückgewonnenen Metallen enthalten sind, mini­ miert und es möglich macht, hochgradige Wertstoffe mit ho­ her Ausbeute rückzugewinnen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Rückgewinnen von Wertstoffen von einer gedruckten Schaltungskarte, auf der elektronische Bauteile montiert sind, mit den Schritten

• a) Entfernen von elektronischen Bauteilen von der gedruck­ ten Schaltungskarte, auf der elektronische Bauteile mon­ tiert sind,
• b) Polieren der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte, von der die elektronischen Bauteile in Schritt a) entfernt wurden,
• c) Mahlen der gedruckten Schaltungskarte, deren Oberfläche im Schritt b) poliert wurde, und
• c) Separieren der Mahlteile der gedruckten Schaltungskarte in Teile, die hauptsächlich Kupfer enthalten, und Teile, die hauptsächlich andere Materialien als Kupfer wie Harz und Füllstoff enthalten.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Schritt b) einen Schritt zum Anlegen einer externen Kraft in Form einer Reibungskraft und/oder einer Scherkraft an die Ober­ fläche der gedruckten Schaltungskarte, von der die elektro­ nischen Bauteile im Schritt a) entfernt wurden, um Lot von der gedruckten Schaltungskarte zu entfernen und rückzuge­ winnen.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Schritt b) die Schritte b1) und b2). Der Schritt b1) umfaßt einen Schritt der Anlegung einer externen Kraft in Form einer Reibungskraft und/oder einer Scherkraft an die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte, von der die elektronischen Bauteile im Schritt a) entfernt wurden, um Lot von der gedruckten Schaltungskarte zu entfernen und rückzugewinnen. Der Schritt b2) umfaßt die Schritte b2-1) des Heizens der gedruckten Schaltungskarte auf den Lot­ schmelzpunkt oder mehr und b2-2) Anlegen einer externen Kraft einschließlich zumindest einer Stoßkraft an die auf­ geheizte gedruckte Schaltungskarte zum Abt rennen von Lot von der gedruckten Schaltungskarte und zum Rückgewinnen, c) Mahlen der gedruckten Schaltungskarte, deren Oberfläche im Schritt b) poliert wurde, und d) Separieren der Mahlanteile der gedruckten Schaltungskarte in Teile, die hauptsächlich Kupfer enthalten, und Teile, die hauptsächlich andere Mate­ rialien als Kupfer enthalten.

Die vorgenannten Schritte b1), b2-1) und b2-2) können ent­ weder in dieser Reihenfolge oder in der Reihenfolge von b2- 1), b2-2) und b1) durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Schritt b2-1) mittels einer Infrarotstrahlungsheizung durchgeführt werden, und die gedruckte Schaltungskarte wird im Schritt b2-1 auf eine Temperatur vorzugsweise im Bereich von 190°C bis 25°C, beide inklusive, aufgeheizt.

Hier bedeutet der Term "gedruckte Schaltungskarte" eine, auf der elektronische Bauteile montiert sind und die norma­ lerweise in elektrischen Vorrichtungen verwendet wird. Der Term "elektronische Bauteile, die auf einer gedruckten Karte montiert sind", meint Bauteile, die eine gewöhnliche elektrische Schaltung bilden, beispielsweise eine inte­ grierte Schaltung, ein Widerstand, ein Kondensator, eine Diode, einen Verbinder oder einen Transducer.

Hier bedeutet der Term "Lot" bezeichnet ein Lot, das in der elektronischen Industrie verwendet wird, das die Eigen­ schaft hat, bei einer bestimmten Temperatur oder höher zu schmelzen und elektronische Komponenten mit einer gedruck­ ten Schaltungskarte zu verbinden, um dabei die elektroni­ schen Komponente mit einem Schaltungsmuster, das auf der gedruckten Schaltungskarte ausgebildet ist, zu verbinden. Obwohl Legierungen aus der Familie SnPb normalerweise als Lot in der elektronischen Industrie verwendet wird, umfaßt die vorliegende Erfindung neben SnPb Legierung auch andere Legierungen als SnPb-Legierung. Desweiteren kann ein Haft­ mittel aus Harzverbindung oder einer anorganischen Verbin­ dung verwendet werden, das, ähnlich wie Lot, die Eigen­ schaft des Schmelzens oder der Zersetzung bei einer be­ stimmten Temperatur oder höher aufweist.

Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt im wesentlichen die Schritte der Entfernung der elektronischen Bauteile von der gedruckten Schaltungskarte, auf der elektronische Bau­ teile montiert sind, Polieren der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte, Mahlen der gedruckten Schaltungskarte und Separieren der Mahlanteile der gedruckten Schaltungskarte in Teile, die hauptsächlich Kupfer enthalten, und Teile, die hauptsächlich andere Materialien als Kupfer wie Harz oder Füllstoff enthalten. Andere Schritte können direkt vor oder nach jedem der vorgenannten Schritte zur Entfernung der elektrischen Bauteile, der Oberflächenpolierung, des Mahlens und des Separierens durchgeführt werden.

Im Folgenden wird der Schritt des Polierens der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte im Detail erläutert. In die­ sem Polierschritt wird eine externe Kraft in Form einer Reibungskraft und/oder einer Scherkraft der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte angelegt, von der die elektroni­ schen Bauteile entfernt wurden, wodurch Lot von der ge­ druckten Schaltungskarte separiert und rückgewonnen wird. Dieser Schritt kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden.

Beispielsweise wird zunächst eine Schleif- oder Schwabbel­ scheibe vorbereitet mit flexiblem Material wie Stoff, Leder oder Papier, das eine Oberfläche aufweist, auf die abrasi­ ves Material wie Alumina, Silika, Eisenoxid, Chromoxid oder Siliziumkarbid aufgebracht wird. Dann wird die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte gegen das abrasive Material der Schwabbelscheibe gepreßt, die sich mit hoher Geschwin­ digkeit bewegt oder rotiert, um dadurch eine Reibungskraft zum Polieren der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte anzulegen.

Als Alternative kann die Anlegung der externen Kraft an die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte durch Einführen von abrasivem Material oder Fluid, das darin dispergiertes abrasives Material enthält, in eine Lücke zwischen der obengenannten Schwabbelscheibe und der Oberfläche der ge­ druckten Schaltungskarte erfolgen. Auf diese Weise wird eine Reibkraft der Oberfläche der gedruckten Schaltungs­ karte angelegt, und dabei wird die Oberfläche poliert. Hier umfaßt das obengenannte Fluid Wasser und organische Lö­ sungsmittel.

Eine Bürste oder Klinge aus rostfreiem Stahl, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt oder rotiert, kann gegen die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte gepreßt werden, um somit eine Scherkraft an die Oberfläche zum Polieren an­ zulegen.

Als Alternative kann die Anlegung der externen Kraft an die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte durch Vorberei­ tung einer Poliervorrichtung erfolgen, die eine Oberfläche mit schmalen Nuten aufweist und durch Bewegen oder Drehen der Poliervorrichtung mit hoher Geschwindigkeit und durch Aufpressen der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte auf die Oberfläche der Poliervorrichtung. Eine Reibungs­ kraft wird an die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte angelegt, wodurch die Oberfläche poliert wird. Abrasives Material oder ein Fluid, das darin dispergiertes, abrasives Material enthalten kann, kann während des Polierens an die Schnitt stelle der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte und der Poliervorrichtung, die sich mit hoher Geschwindig­ keit bewegt oder dreht, aufgebracht werden.

Der vorgenannte Oberflächenpolierschritt kann aus zwei kom­ binierten Schritten bestehen. Einer umfaßt die Anlegung ei­ ner externen Kraft in Form einer Reibungskraft und/oder ei­ ner Scherkraft an die Oberfläche der gedruckten Schaltungs­ karte, von der die elektronischen Bauteile in dem Schritt zur Entfernung der elektronischen Bauteile entfernt wurden, um dadurch Lot von der gedruckten Schaltungskarte abzutren­ nen und rückzugewinnen. Der andere umfaßt das Heizen der gedruckten Schaltungskarte auf den Lotschmelzpunkt oder hö­ her und die Anlegung einer externen Kraft einschließlich zumindest einer Anstoßkraft an die gedruckte Schaltungs­ karte, um dadurch Lot von der gedruckten Schaltungskarte zu trennen und rückzugewinnen. Die Anlegung der externen Kraft an die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte kann auf viele Arten erfolgen, wie früher betont wurde. Zum Heizen einer gedruckten Schaltungskarte auf den Lotschmelzpunkt oder höher können verschiedene Heizungen verwendet werden, beispielsweise ein elektrischer Ofen, eine Infrarotstrah­ lungsheizung, eine Heizung mit Strahlung im fernen Infra­ rot, eine Induktionsheizung. Andere Arten von Heizungen können jedoch verwendet werden, solange sie eine gedruckte Schaltungskarte auf den Lotschmelzpunkt oder höher erhitzen können.

Die Anlegung der externen Kraft einschließlich einer An­ stoßkraft an die aufgeheizte gedruckte Schaltungskarte kann beispielsweise durch einen Drehhammer, einen Hammer, der wie ein Pendel schwingt, eine Drehklinge, einen Kolben oder eine Kugel aus Metall oder Keramik erfolgen. Vorzugsweise wird die Anstoßkraft auf die obere Fläche einer gedruckten Schaltungskarte, auf der elektronische Komponenten montiert waren, eine untere Fläche oder eine Seitenfläche, die rechtwinklig zur oberen Fläche liegt, angelegt. Es ist vor­ zuziehen, daß die Anstoßkraft rechtwinklig an die obere, die untere oder die Seitenfläche angelegt wird.

Die obengenannten kombinierten beiden Schritte, die den Oberflächenpolierschritt bilden, können in zwei Reihenfol­ gen durchgeführt werden. In einer Reihenfolge wird die Reibkraft und/oder die Scherkraft an eine gedruckte Schal­ tungskarte angelegt, um dadurch Lot von der gedruckten Schaltungskarte abzutrennen, dann wird die gedruckte Schal­ tungskarte auf den Lotschmelzpunkt oder höher erhitzt, und dann wird die Anstoßkraft an die gedruckte Schaltungskarte angelegt, um dadurch Restlot von der gedruckten Schaltungs­ karte abzutrennen. In der anderen Reihenfolge wird die ge­ druckte Schaltungskarte auf den Lotschmelzpunkt oder höher erhitzt, dann wird die Anstoßkraft angelegt, um dadurch Lot von der gedruckten Schaltungskarte abzutrennen, und dann wird die Reibkraft und/oder die Scherkraft an die gedruckte Schaltungskarte angelegt, um dadurch Restlot von der ge­ druckten Schaltungskarte abzutrennen. Dieselben vorteil­ haften Effekte können durch Ausführen der Schritte in jeder der obengenannten beiden Reihenfolgen erreicht werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, das meiste der elektronischen Bauteile und des Lotes von der gedruckten Schaltungskarte in dem Schritt zum Entfernen der elektronischen Bauteile rückzugewinnen, Restlot in dem Oberflächenpolierschritt rückzugewinnen und Mahlpulver, das viel Kupfer enthält (im Folgenden "kupferreiches Pulver" genannt), und Mahlpulver, das Harz und Glasfiber enthält (im Folgenden als "Glasfiber- und Harzpulver" bezeichnet), in dem Trennschritt rückzugewinnen. Gemäß dem Oberflächen­ polierschritt ist es möglich, Lot abzutrennen, das nicht im Entfernungsschritt für die elektronischen Komponenten abge­ trennt werden kann, und somit ist es möglich zu verhindern, daß Restlot in das kupferreiche Pulver und das Glasfiber- und Harzpulver gemischt wird, wobei beide durch den Mahl­ schritt und den Trennschritt erhalten werden, die an­ schließend an den Oberflächenpolierschritt durchgeführt werden.

Die so rückgewonnenen elektronischen Bauteile enthalten Wertstoffe wie Gold, das einen sehr viel höheren Gehalt als natürliches Mineral aufweist. Es ist somit möglich, die rückgewonnenen elektronischen Komponenten als Metallres­ sourcen zu verwenden.

Die rückgewonnenen elektronischen Komponenten können in Gruppen unterteilt werden, die jeweils identische Wert­ stoffe enthalten, durch Anwendung von Magnetkraft oder in Abhängigkeit von Formunterschieden. Auf diese Weise ist es möglich, bestimmte Wertstoffe durch den Mahlschritt und den Trennschritt rückzugewinnen. Es ist auch möglich, rückge­ wonnene elektronische Bauteile wiederzuverwenden.

Anders als Kupfer, das einen Harzkarboniesierungsschritt durchgemacht hat, ist das rückgewonnene Kupfer nicht oxi­ diert und enthält keine Verunreinigungen wie darin ge­ mischtes Lot. Somit kann das rückgewonnene Kupfer als Me­ tallressource mit hohem Wert wiederverwendet werden. Da das restliche Glasfiber- und Harzpulver einen ganz geringen An­ teil von Verunreinigungen wie untergemischtes Lot aufweist, kann es als Füllstoff für Baumaterialien verwendet werden. Es ist selbstverständlich möglich, das rückgewonnene Lot als Metallressource zu verwenden.

Erfindungsgemäß ist es möglich, Wertstoffe aus allen Tei­ len, die eine gedruckte Schaltungskarte bilden, rückzuge­ winnen, was beim Stand der Technik schwierig oder fast un­ möglich war.

Die obige und andere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbin­ dung mit der beigefügten Zeichnung deutlich.

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer Kugelmühle mit ei­ nem Drehklingenklassifizierer, wobei die Mühle in dem Mahl­ schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Fol­ genden mit Bezug auf die Zeichnung erläutert.

In den weiter unten beschriebenen Ausführungsformen wurde als Probe eine gedruckte Schaltungskarte aus glasfiberver­ stärktem Epoxyharz verwendet, auf der ein Muster aus Kupfer aufgebracht war. Auf der gedruckten Schaltungskarte werden elektronische Bauteile wie eine integrierte Schaltung und eine Verbindung aufgebracht. Im Folgenden wird die ge­ druckte Schaltungskarte einfach als "Bauteilmontagekarte" bezeichnet. Die gedruckte Schaltungskarte enthält Kupfer zu 30 Gew.-% und die Bauteilmontagekarte enthält Lot zu 8,8 Gew.-%.

Ausführungsbeispiele 1 bis 5 der Erfindung sind in Tabelle 1 angegeben, und Bezugsbeispiele 1 bis 3 sind in Tabelle 2 angegeben. Die Tabellen 1 und 2 bezeichnen Oberflächenpo­ lierbedingungen, Kupferrückgewinnungsraten, Inhaltsraten von Kupfer und Lot in dem schließlich erhaltenen kupferrei­ chen Pulver und die Inhaltsrate von Lot in dem Glasfiber- und Harzpulver. Hier sind die Kupferrückgewinnungsraten wie folgt definiert:
Kupferrückgewinnungsrate = (Anteil von Kupfer in kupferrei­ chem Pulver)/(Gesamtanteil von Kupfer in der gedruckten Schaltungskarte).

Tabelle 1

Tabelle 2

In dem Entfernungsschritt für die elektronischen Bauteile des Ausführungsbeispiels wurde die Bauteilmontagekarte zunächst aufgeheizt, um dadurch Lot, das bei der Bauteil­ montagekarte verwendet wurde, zu schmelzen. Anschließend wurde eine externe Kraft einschließlich einer Anstoßkraft und einer Scherkraft an die Bauteilmontagekarte angelegt, um dadurch elektronische Bauteile von der Bauteilmontage­ karte mittels eines Gerätes zum Entfernen von elektroni­ schen Bauteilen von einer gedruckten Schaltungskarte zu entfernen.

Ein derartiges Gerät ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 7-23066, die von der Anmelderin eingereicht wurde, und die noch nicht veröffentlicht ist, beschrieben.

Der Entfernungsschritt für elektronische Bauteile wird im Folgenden im Detail beschrieben. Der Entfernungsschritt für die elektronischen Bauteile umfaßt einen Heizschritt zum Aufheizen von Lot auf den Schmelzpunkt und einen Bauteil­ entfernungsschritt zum Entfernen elektronischer Bauteile von der Schaltungskarte durch Anlegen einer externen Kraft einschließlich einer Anstoßkraft, einer Oszillation und/oder einer Scherkraft an zumindest die obere Fläche eine untere Fläche oder eine Seitenfläche der Schaltungs­ karte, auf der elektronische Bauteile montiert sind, wobei das Lot durch Heizen geschmolzen ist.

Der Bauteilentfernungsschritt umfaßt im wesentlichen den obengenannten Heizschritt und den Bauteilentfernungs­ schritt, kann jedoch andere Schritte vor oder nach diesen beiden Schritten aufweisen. Der Heizschritt kann gleichzei­ tig mit dem Bauteilentfernungsschritt durchgeführt werden.

In dem Heizschritt wird die Bauteilmontagekarte aufgeheizt, um das bei der Bauteilmontagekarte verwendete Lot zu schmelzen. Als Wärmequelle kann ein Infrarot-Strahlungshei­ zer, heiße Luft, Kondensationswärme in inertem organischem Lösungsmittel oder Wirbelstrom durch Hochfrequenzwellen verwendet werden. Von diesen ist ein Infrarotstrahlungshei­ zer als Heizquelle vorzuziehen. Zum Zweck des ausreichenden Schmelzens des Lots ist die Temperatur, auf die das Lot aufgeheizt wird, auf etwas höher als den Schmelzpunkt von Lot eingestellt. Vorzugsweise ist eine Temperatur im Be­ reich von 190°C bis 250°C, beides inklusive, eingestellt.

In dem Bauteilentfernungsschritt wird eine externe Kraft einschließlich einer Aufschlagskraft, einer Oszillation und/oder einer Scherkraft an zumindest die obere Fläche, die untere Fläche oder eine Seitenfläche der gedruckten Schaltungskarte, auf der elektronische Bauteile montiert sind, angelegt, um dadurch eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen von der gedruckten Schaltungskarte gleichzeitig abzunehmen. Bei dem Bauteilentfernungsschritt können eine Anstoßkraft, eine Oszillation oder eine Scherkraft gleich­ zeitig oder abwechselnd an die elektronischen Bauteile an­ gelegt werden. Als Alternative kann nur eine Kraft, d. h. die Anstoßkraft, die Oszillationskraft oder die Scherkraft, an die elektronischen Komponenten angelegt werden. Vorzugs­ weise wird die externe Kraft an die obere Fläche der ge­ druckten Schaltung rechtwinklig oder parallel dazu ange­ legt. Eine Anstoßkraft kann an eine gedruckte Schaltung durch freies Fallen der Bauteilmontagekarte angelegt werden oder durch Schlagen der oberen, unteren oder der Seitenflä­ che der Bauteilmontagekarte mit einer Drehklinge oder einem Hammer.

Wenn eine Bauteilmontagekarte frei fallen soll, ist es vor­ zuziehen, die Bauteilmontagekarte rechtwinklig auf einen Grund fallen zu lassen. Wenn eine Drehklinge oder ein Ham­ mer zum Schlagen einer Bauteilmontagekarte verwendet werden soll, wird vorzugsweise die obere, die untere oder die seitliche Fläche der Bauteilmontagekarte geschlagen. Wenn beispielsweise eine Scherkraft an die gedruckte Schaltungs­ karte angelegt werden soll, wird eine obere Fläche der ge­ druckten Schaltungskarte, auf der elektronische Bauteile montiert sind, mit einer Platte oder einer Bürste aus Me­ tall überstrichen, um dadurch elektronische Bauteile von der gedruckten Schaltungsplatte abzuschaben. Es soll fest­ gestellt werden, daß es erforderlich ist, den Bauteilent­ fernungsschritt direkt anschließend an den Heizschritt, bei dem das Lot geschmolzen wird, auszuführen. Auf diese Weise wäre es effektiv, den Heizschritt gleichzeitig mit dem Bau­ teilentfernungsschritt auszuführen, beispielsweise durch Fallenlassen einer gedruckten Schaltungsplatte in einen Heizofen.

Die vorstehenden Schritte machen es möglich, effektiv viele elektronische Komponenten von einer Bauteilmontagekarte gleichzeitig zu entfernen, unabhängig von der Form, der Lo­ kalisierung, der Größe und anderen Bedingungen der Bauteil­ montagekarte und der elektronischen Bauteile.

Bei dem Oberflächenpolierschritt des Ausführungsbeispiels 1 wurde der gedruckten Schaltungskarte eine Reibkraft mittels eines Schwabbelscheibenpolierers angelegt, bei dem eine Schwabbelscheibe mit einem gurtähnlichen Blatt, an dem Alu­ minapulver als abrasives Material anhaftet, in Drehung mit hoher Geschwindigkeit versetzt wird, wodurch Lot von einer gedruckten Schaltungsplatte, von der elektronische Kompo­ nenten entfernt wurden, abgetrennt und rückgewonnen wird. Bei dem Oberflächenpolierschritt des Ausführungsbeispiels 2 wurde eine Scherkraft an eine gedruckte Schaltungskarte an­ gelegt, und zwar mittels eines Polierers, bei dem eine Bür­ ste aus rostfreiem Stahl mit hoher Geschwindigkeit rotiert (im Folgenden als "Bürstenpolierer" bezeichnet). Bei dem Oberflächenpolierschritt des Ausführungsbeispiels 3 wurden sowohl eine Reibkraft als auch eine Scherkraft an eine ge­ druckte Schaltungskarte mittels des obengenannten Schwab­ belscheibenpolierers und des Bürstenpolierers angelegt.

Bei dem Polierschritt des Ausführungsbeispiels 4 wurde eine Reibkraft an die gedruckte Schaltungskarte mittels des obengenannten Schwabbelscheibenpolierers angelegt, und dann wurde die gedruckte Schaltungskarte auf den Lotschmelzpunkt oder höher erhitzt, mittels eines Lotrückflußgerätes, das einen Infrarotstrahlungsheizer verwendet. Desweiteren wurde eine Anstoßkraft rechtwinklig zu einer Seitenfläche der ge­ druckten Schaltungskarte mittels eines Charpy-Aufschlagte­ sters aufgebracht, der zum Messen der Anstoßstärke (Kerb­ schlaghärte) von Kunststoffen verwendet wird. Auf diese Weise wurde die obere Fläche einer gedruckten Schaltungs­ karte, von der elektronische Bauteile in dem Bauteilentfer­ nungsschritt entfernt wurden, poliert. Anschließend wurden Wärme und eine Aufschlagkraft auf die gedruckte Schaltungs­ karte aufgebracht, um dabei Lot abzutrennen und rückzuge­ winnen.

In dem Oberflächenpolierschritt des Ausführungsbeispiels 5 wurde eine gedruckte Schaltungskarte zunächst auf Lot­ schmelzpunkt oder höher mittels des obengenannten Lotrück­ flußgerätes aufgeheizt, und dann wurde eine Aufschlagkraft rechtwinklig zu einer Seitenfläche der gedruckten Schal­ tungskarte mittels des obengenannten Charpy-Anstoßtesters aufgebracht. Desweiteren wurde eine Reibkraft der gedruck­ ten Schaltungskarte mittels des obengenannten Bürstenpolie­ rers aufgebracht, gefolgt von der Anwendung von Wärme und einer Anstoßkraft bei der gedruckten Schaltungskarte, von der die elektronischen Bauteile entfernt wurden. Auf diese Weise wurde das Lot von der gedruckten Schaltungskarte ge­ trennt und rückgewonnen.

Bei dem Mahlschritt des Ausführungsbeispiels wurden ein Scherpulverisierer und ein Press- und Scherpulverisierer verwendet, um damit eine gedruckte Schaltungskarte, die be­ reits einen Oberflächenpolierschritt durchgemacht hat, zu mahlen, so daß die Mahlanteile eine mittlere Größe von etwa 150 µm aufwiesen. Hierbei umfaßt ein Scherpulverisierer eine Hammermühle, die das Pulverisieren mit einer Kombina­ tion eines Drehhammers, einer feststehenden Klinge in einer Kammer und einem Sieb, das am Ausgang angeordnet ist, durchführt, und eine Scheibenmühle, die das Pulverisieren mit Stiften oder Nuten an Drehscheiben, die einander gegen­ überstehen, durchführt.

Als Preß- und Scherpulverisierer zum Anlegen einer externen Kraft einschließlich einer Kompressionskraft und einer Scherkraft an ein Objekt zum Mahlen des Objektes kann ein Pulverisierer verwendet werden, der einen Drehtisch auf­ weist mit einer am Umfang ausgebildeten Nut oder mehreren Nuten und einer Mahlwalze, an die hydraulischer Druck ange­ legt wird. Im Betrieb wird Pulver erhalten nach dem Pulve­ risieren einer Bauteilmontagekarte unter Verwendung des obengenannten Scherpulverisierers, wobei das Pulver zwi­ schen die Nut und die Mahlwalze geklemmt ist, und eine ex­ terne Kraft einschließlich einer Komprimierungskraft und einer Scherkraft wird an die Karte angelegt, um damit die Karte zu pulverisieren. Zum Mahlen des Objektes in Partikel mit einem Durchmesser, der für die Trennung geeignet ist, ist es desweiteren vorzuziehen, den Durchmesser der Parti­ kel zu steuern und dann Partikel mit einem gesteuerten Durchmesser zu sammeln. Zu diesem Zweck können beispiels­ weise zwei Schritte ausgeführt werden, zum Aufblasen der Partikel mit Luftstrom und zum Sammeln von Partikeln mit dem vorgegebenen Durchmesser oder kleiner. Zur Durchführung dieser Schritte wird vorzugsweise ein Gerät vorbereitet mit einem Mechanismus zum Aufblasen der Partikel oberhalb eines Pulverisierers mit Luftstrom und ein Mechanismus zum Sam­ meln nur der Partikel, die einen vorgegebenen Durchmesser oder geringer aufweisen, durch Drehen einer Drehwelle, die oberhalb des Pulverisierers angeordnet ist, und eine Anzahl von Klingen zur Klassifizierung aufweist. Bei der vorlie­ genden Erfindung wird als Preß- und Scherpulverisierer vor­ zugsweise der Pulverisierer verwendet, der oben genannt ist. Beispielsweise kann eine Walzenmühle verwendet werden, die oberhalb einen Klassifizierer aufweist, der Partikel mit einem vorgegebenen Durchmesser oder geringer durch Dre­ hen einer Drehwelle mit einer Anzahl von Klassifizierklin­ gen sammelt. Eine derartige Walzenmühle ist kommerziell er­ hältlich von IHI (Ishikawajima Harima Industry).

Fig. 1 zeigt schematisch die obengenannte Walzenmühle. Die illustrierte Walzenmühle umfaßt ein Gehäuse 2, ein Einlaß­ rohr, das an einer Seitenwandung des Gehäuses 2 befestigt ist und durch das ein zu mahlendes Objekt in die Mahlkammer eingebracht wird, einen Mahltisch 12, der durch einen Motor 8 gedreht wird und am Umfang mit einer Nut 10 versehen ist, eine Anzahl von Mahlwalzen 14, die hydraulisch auf die Nut 10 gedrückt werden, eine Verbindung 18, durch die Luft zur Erzeugung eines ansteigenden Stroms im Gehäuse 2 einge­ bracht wird, eine Düse 20, die in Verbindung mit der Lei­ tung 18 ist und durch die der ansteigende Strom nach oben geblasen wird, eine Drehwelle 24, die oberhalb der Mahlwal­ zen 14 angeordnet ist und eine Anzahl von Klassifizierklin­ gen 22 aufweist, und eine Auslaßleitung 26, durch die nur die Partikel nach außen gelassen werden, die einen vorgege­ benen Durchmesser oder geringer aufweisen. Die Auslaßlei­ tung 26 kann so ausgestaltet sein, daß Luft durchgelassen werden kann. Von diesen Teilen bilden die Leitung 18, die Düse 20, die Klassifizierklingen 22 und die Drehwelle 24 einen Klassifizier (ohne Bezugszeichen).

Im Betrieb wird zunächst der Mahltisch 12 in Drehung ver­ setzt, und dann werden mehrere Mahlwalzen 14 hydraulisch auf den Mahltisch 12 gedrückt. Ein zu mahlendes Objekt wird zwischen den Mahlwalzen 14 und der Nut 10 des Mahltisches 12 erfaßt und dadurch gemahlen. Das so gemahlene Objekt, nämlich die Partikel, werden nach außen auf den Mahltisch 12 ausgetragen. Dann werden die Partikel durch den anstei­ genden Strom aufgrund der Düse 20 zur Außenseite des Mahl­ tisches 12 geblasen und dann in dem Klassifizierer klassi­ fiziert. Grobe Partikel mit einem Durchmesser, der größer ist als der vorgegebene Durchmesser, werden auf den Mahl­ tisch 12 zurückgebracht und dann mit neu eintreffenden Ob­ jekten 4 gemahlen.

Bei dem vorgenannten Mahlschritt des Ausführungsbeispiels wird eine Walzenmühle zusammen mit einem Klassifizierer mit Drehklingen verwendet, es kann jedoch auch eine Walzenmühle und ein separater Klassifizierer mit Drehklingen verwendet werden, die beide zusammen einen geschlossenen Kreislauf bilden.

Bei dem Trennschritt des Ausführungsbeispiels wird eine Schwerkraft-Trennung durch Verwendung eines Luftstrom-Zen­ trifugalseparators und eine elektrostatische Trennung unter Verwendung eines kombinierten elektrostatischen Separators durchgeführt. Bei der Schwerkrafttrennung werden die in dem Mahlschritt erzeugten Partikel in Partikel unterteilt, die viel Kupfer enthalten, und Partikel, die Glasfiber und Harz enthalten. Die letzteren Partikel werden als das vorge­ nannte Glasfiber- und Harzpulver rückgewonnen. Anschließend wird das Kupfer, das in den ersteren Partikeln enthalten ist, durch elektrostatische Trennung separiert und als kup­ ferreiches Pulver rückgewonnen. Die Schwerkrafttrennung wurde in einer Bedingung ausgeführt, daß das Gewichtsver­ hältnis der Partikel mit größerem spezifischem Gewicht zu Partikeln mit geringerem spezifischem Gewicht zu 50/50 wurde, nachdem die Partikel durch Schwerkraft getrennt wur­ den. Ein Schwerkraftseparator wurde so eingestellt, daß das obengenannte Gewichtsverhältnis erhalten werden konnte.

Im Bezugsbeispiel 1 wurde eine Bauteilmontagekarte in der­ selben Weise wie in den Ausführungsbeispielen ohne Entfer­ nung der elektronischen Bauteile gemahlen, und kupferrei­ ches Pulver und Glasfiber- und Harzpulver wurden in dersel­ ben Weise wie in Ausführungsbeispielen rückgewonnen.

Im Bezugsbeispiel 2 wurden die elektronischen Bauteile in derselben Weise wie in den Ausführungsbeispielen entfernt, und eine gedruckte Schaltungskarte wurde in derselben Weise wie in den Ausführungsbeispielen ohne Oberflächenpolierung gemahlen. Anschließend wurden kupferreiches Pulver und Glasfiber- und Harzpulver in derselben Weise wie in den Ausführungsbeispielen rückgewonnen.

In dem Bezugsbeispiel 3 wurden elektronische Bauteile in derselben Weise wie in den Ausführungsbeispielen entfernt. Dann wurde Aluminapulver mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche einer gedruckten Schaltungskarte auftreffen ge­ lassen, wodurch eine Anstoßkraft auf die gedruckte Schal­ tungskarte ausgeübt wurde. Anschließend wurde die gedruckte Schaltungskarte gemahlen, und kupferreiches Pulver und Glasfiber- und Harzpulver wurden in derselben Weise wie in den Ausführungsbeispielen rückgewonnen.

Wie sich aus einem Vergleich zwischen den Ausführungsbei­ spielen 1 bis 5 und den Bezugsbeispielen 1 bis 3 ergibt, ist klar, daß es die vorliegende Erfindung möglich macht, hochgradiges Kupfer mit hoher Ausbeute rückzugewinnen und die Lotinhaltsrate in dem kupferreichen Pulver und dem Glasfiber- und Harzpulver zu reduzieren. Da insbesondere das Glasfiber- und Harzpulver Lot in einem sehr geringen Anteil enthält, ist es möglich, das Glasfiber- und Harzpul­ ver als ein Füllstoff zur Verwendung bei Baumaterialien und Konstruktionsmaterialien zu verwendet.

Claims (10)

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Wertstoffen aus gedruck­ ten Schaltungskarten, auf denen elektronische Bauteile mon­ tiert sind, mit den Schritten:

• a) Entfernen der elektronischen Bauteile von einer gedruck­ ten Schaltungskarte, auf der die elektronischen Bauteile montiert sind,
• b) Polieren der Fläche der gedruckten Schaltungskarte, von denen die elektronischen Bauteile im Schritt a) entfernt wurden,
• c) Mahlen der gedruckten Schaltungskarte, deren Oberfläche im Schritt b) poliert wurde, und
• c) Trennen der Mahlanteile der gedruckten Schaltungskarte in Teile, die hauptsächlich Kupfer enthalten, und Teile, die hauptsächlich andere Materialien als Kupfer enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt b) den Schritt b1) aufweist, zur Anlegung einer externen Kraft in Form einer Reibungskraft und/oder Scherkraft an die Oberfläche der gedruckten Schaltungs­ karte, von der die elektronischen Komponenten im Schritt a) entfernt wurden, um Lot von der gedruckten Schaltungskarte abzutrennen und Rückzugewinnen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt b) die Schritte b1) und b2) aufweist, wo­ bei der Schritt b1) einen Schritt einschließt der Anlegung einer externen Kraft in Form einer Reibungskraft und/oder einer Scherkraft an die Oberfläche der gedruckten Schal­ tungskarte, von der die elektronischen Bauteile im Schritt a) entfernt wurden, um Lot von der gedruckten Schaltungs­ karte abzutrennen und rückzugewinnen, und wobei der Schritt b2) die Schritte b2-1) aufweist des Heizens der gedruckten Schaltungskarte auf den Lotschmelzpunkt oder höher und b2- 2) der Anlegung einer externen Kraft einschließlich zumin­ dest einer Anstoßkraft an die geheizte gedruckte Schal­ tungskarte, um Lot von der gedruckten Schaltungskarte abzu­ trennen und rückzugewinnen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt b2-1) mittels eines Infrarotstrahlungs­ heizers durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die gedruckte Schaltungskarte auf eine Temperatur im Bereich von 190°C bis 250°C, beide inklusive, aufgeheizt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schritt b1) die Schritte aufweist des Vorberei­ tens einer Schwabbeleinrichtung mit flexiblem Material mit einer Oberfläche, auf die ein abrasives Material aufge­ bracht wird, Bewegen der Schwabbeleinrichtung mit hoher Geschwindigkeit und Pressen der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte gegen das abrasive Material der Schwabbel­ einrichtung.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schritt b1) einen Schritt aufweist der Herstel­ lung einer Schwabbeleinrichtung aus flexiblem Material, Be­ wegen der Schwabbeleinrichtung mit hoher Geschwindigkeit und Pressen der Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte gegen die Schwabbeleinrichtung, wobei abrasives Material oder ein Fluid, das abrasive Material darin dispergiert enthält, an die Schnittstelle zwischen der gedruckten Schaltungskarte und der Schwabbeleinrichtung angebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schritt b1) einen Schritt aufweist zum Pressen eines Metalls mit einer geschärften Kante und Bewegen mit hoher Geschwindigkeit an eine Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte.

9. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schritt b1) die Schritte aufweist der Herstellung einer Poliervorrichtung mit einer Oberfläche mit schmalen Nuten, Bewegen der Poliervorrichtung mit hoher Geschwindig­ keit und Pressen der Oberfläche der gedruckten Schaltungs­ karte gegen die Oberfläche der Poliervorrichtung.

10. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schritt b1) die Schritte aufweist zum Herstellen einer Poliervorrichtung mit einer Oberfläche mit schmalen Nuten, Bewegen der Poliervorrichtung mit hoher Geschwindig­ keit und Pressen der Oberfläche der gedruckten Schaltungs­ karte gegen die Oberfläche der Poliervorrichtung, wobei ab­ rasives Material oder ein Fluid, das darin dispergiert ab­ rasives Material enthält, an die Schnittstelle zwischen der gedruckten Schaltungskarte und der Poliervorrichtung ange­ bracht wird.