DE19980146B4

DE19980146B4 - Verfahren zum Verwerten von Altplatinen und mit diesem hergestellte Verbundplatte

Info

Publication number: DE19980146B4
Application number: DE19980146T
Authority: DE
Inventors: Tobias Marschner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: AU2511199A; DE19803692A1; US6675454B1; DE19980146D2; DE19803692C2; WO1999039556A1

Abstract

Verfahren zum Verwerten von Altplatinen (1) mit den folgenden Schritten:
Entfernen von Bauteilen (6, 7) von bestückten Altplatinen;
Entfernen von äußeren Leiterbahnen (4) von den Altplatinen (1); und
Zusammenfügen der verbleibenden Altplatinen (1) oder Teilen von diesen zu einer Verbundplatte durch Neben- und Aufeinanderschichten und durch Verbinden mittels Klebstoff.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwerten von Altplatinen und eine mit diesem Verfahren hergestellte Verbundplatte.
Platinen stellen zum heutigen Zeitpunkt einen wesentlichen Bestandteil in vielen elektrischen und elektronischen Geräten dar. Derartige Platinen werden mit einem hohen Energieaufwand aus verschiedensten Materialien, wie zum Beispiel Kunststoffen, Fasermaterialien, Metallen, usw., ausgebildet. Auf den Platinen sind unterschiedlichste elektrische und/oder elektronische Bauteile, wie zum Beispiel Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, integrierte Schaltungen, Prozessoren, usw., angeordnet. Gerade bei elektrischen und elektronischen Geräten ergibt sich das Problem, daß neben defekten Geräten auch Geräte anfallen, die deshalb nicht mehr Verwendung finden, da sie innerhalb kürzester Zeit technisch überholt sind, wie es zum Beispiel auf dem Gebiet der Computer der Fall ist.
Um eine Rohstoffverschwendung und eine Umweltverschmutzung durch den immer mehr anfallenden "Elektronikschrott" zu vermeiden, sind bisher verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Gerade bei Platinen ergeben sich jedoch dahingehend Probleme, daß unterschiedlichste Materialien miteinander verklebt, verschmolzen oder sonstwie fest miteinander verbunden sind. Um diese Materialien für eine Wiederverwertung voneinander zu trennen, sind deshalb Verfahren notwendig, die einen hohen Energieaufwand erfordern.
Derartige Verfahren beinhalten zum Beispiel ein Schreddern der Altplatinen im bestückten, teilweise bestückten oder unbestückten Zustand, wobei die ersteren beiden Fälle hinsichtlich Umweltschutzaspekten bedenklich sind. Im letzteren Fall können die Bauteile zum Beispiel durch Herauslöten, Abhobeln, Abmeißeln, Abfräsen oder auf eine andere Weise entfernt werden. Danach werden die Altplatinen oder Bruckstücke von diesen in Hüttenwerken, zumeist im Ausland, verbrannt. Hierbei wird das Substrat, das heißt, das Trägermaterial der Platine, aus Glasfaser und Kunststoff oder einem ähnlichen Material oder Materialgemisch mitverbrannt. Das bei diesem Verfahren ausgeschmolzene Material wird schließlich raffiniert.
Bei dem vorhergehend erwähnten Verfahren ist ein hoher Energieaufwand zum Schmelzen der Altplatinen notwendig und sind weiterhin schwierige Verfahrensschritte zum Raffinieren des ausgeschmolzenen Materials erforderlich. Deshalb stellt sich unter anderem das Problem des Kosten/Nutzenfaktors.
Die DE 195 48 213 A1 zeigt ein Verfahren, bei dem Leiterplatten bzw. Platinen von elektronischen Bauteilen und von Leiterbahnen befreit werden.
In der DE 195 41 678 A1 ist ebenfalls ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Entfernen von auf Leiterplatten durch Löten montierten elektronischen Bauteilen offenbart.
Die WO 96 08 415 A1 offenbart Produkte aus Leiterplatten, welche bereits bei der Leiterplattenproduktion als Leiterplattenabfall entstanden sind, und die ohne zusätzliche Verbindungselemente zu kastenartigen Gebilden zusammengesetzt werden.
Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verwerten von Altplatinen und ein mit diesem Verfahren hergestelltes Erzeugnis zu schaffen, mittels denen ein guter Kosten/Nutzenfaktor erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch eine Verbundplatte gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Verwerten von Altplatinen weist ein festes Verbinden der von Bauteilen befreiten Altplatinen oder von Teilen von diesen miteinander zum Herstellen einer Verbundplatte aus diesen auf. Demgemäß ist bei diesem Verfahren kein Schritt eines Schmelzens oder Verbrennens der Altplatinen erforderlich, der einen hohen Energieaufwand erfordert, so daß das Verfahren dadurch und dadurch, daß ein Erzeugnis hergestellt wird, das wiederum dem Wirtschaftskreislauf zugeführt werden kann, einen guten Kosten/Nutzenfaktor aufweist. Die Altplatinen können dabei nebeneinander liegend eine oder mehrere Schichten der Verbundplatte bilden. Bevorzugt wird es jedoch, daß sämtliche Schichten der Verbundplatte durch Altplatinen ausgebildet werden, so daß diese schichtförmig aufeinander und flächendeckend nebeneinander angeordnet sind.
Erfindungsgemäß werden äußere Leiterbahnen von den Altplatinen oder Teilen von diesen entfernt, so daß die Möglichkeit besteht, das Material der Leiterbahnen zurückzugewinnen und wiederzuverwerten.
Weiterhin werden erfindungsgemäß mehrere Altplatinen oder Teile von diesen neben- und aufeinander geschichtet, so daß eine großflächige Verbundplatte einer beliebigen Schichtenanzahl bzw. Dicke ausgebildet werden kann, die eine hohe Festigkeit aufweist. Die mehreren Altplatinen oder Teile von diesen werden dabei vorzugsweise mittels Klebstoffs fest miteinander verbunden.
Vorteilhafter Weise kann in Löchern der Altplatinen oder Teilen von diesen vorhandenes Lot, wie zum Beispiel Zinn, entfernt werden.
Vorzugsweise werden weiterhin die in den Altplatinen oder Teilen von diesen enthaltenen Fasern zueinander ausgerichtet, so daß eine Verbundplatte mit zueinander ausgerichteter Faserausrichtung hergestellt werden kann.
Zur besseren Weiterverarbeitung können die Altplatinen oder Teile von diesen auf eine einheitliche Größe verarbeitet werden.
Weiterhin können die Altplatinen mehrschichtige Platinen bzw. Multilayerplatinen sein, die mehr als zwei mit Leiterbahnen versehene Ebenen aufweisen, wodurch eine zusätzliche Wirkung einer elektromagnetischen Abschirmung erzielt werden kann.
Weiterhin kann mindestens eine sich in der Verbundplatte befindende zusätzliche Schicht ausgebildet werden, wobei diese Schicht aus Kunststoff, Metall oder aus einem Material mit mindestens einem Anteil eines natürlich nachwachsenden Rohstoffs besteht und dazu dient, eine Festigkeit, Haltbarkeit und/oder Wirkung einer elektromagnetischen Abschirmung vorzusehen oder zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Verbundplatte geschaffen, die aus mehreren von von Bauteilen befreiten Altplatinen oder aus Teilen von diesen besteht, die fest miteinander verbunden sind. Demgemäß ist das Erzeugnis ohne hohen Energieaufwand hergestellt und kann es wiederum dem Wirtschaftskreislauf zugeführt werden, wodurch ein guter Kosten/Nutzenfaktor erzielt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Verbundplatte sind äußere Leiterbahnen von den Altplatinen oder Teilen von diesen entfernt, so daß die Möglichkeit besteht, das Material der Leiterbahnen zurückzugewinnen und wiederzuverwerten.
Weiterhin sind mehrere Altplatinen oder Teile von diesen neben- und aufeinander geschichtet, so daß eine großflächige Verbundplatte einer beliebigen Schichtenanzahl bzw. Dicke ausgebildet ist, die eine hohe Festigkeit aufweist. Die mehreren Altplatinen oder Teile von diesen sind dabei vorzugsweise mittels Klebstoffs fest miteinander verbunden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1(a) bis 1(e) Verfahrensschritte bei einem Verfahren zum Verwerten von Altplatinen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung eines Substrats einer in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Multilayerplatine.
Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Vorab sei hier darauf verwiesen, daß die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf die nachfolgend beschriebenen Typen einer Platine beschränkt ist. Vielmehr kann jeder beliebige Typ einer Platine verwendet werden. Diese Typen beinhalten unter anderem einseitig und zweiseitig bestückte Platinen, Platinen mit Leiterbahnen auf einer Oberfläche oder mit Leiterbahnen auf beiden Oberflächen, ausschließlich in SMT- bzw. Oberflächenmontagetechnik bestückte oder ausschließlich in Einstecktechnik bestückte Platinen oder durch eine Kombination der beiden letztgenannten Techniken bestückte Platinen und ebenso Multilayerplatinen, die mehr als zwei Leiterbahnebenen aufweisen, wobei sich die nicht auf den Oberflächen der Platine befindenden Leiterbahnen innerhalb eines Substrats bzw. Trägermaterials der Platine befinden.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Die 1(a) bis 1(e) zeigen Schritte eines Verfahrens zum Verwerten von Altplatinen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Als Ergebnis dieses Verfahrens wird aus den Altplatinen eine Verbundplatte hergestellt.
In 1(a) ist eine herkömmliche Platine 1 gezeigt. Es ist anzumerken, daß es sich bei dieser Platine 1 um eine zweiseitig bestückte Platine 1 handelt, die auf beiden ge genüberliegenden Oberflächen Leiterbahnen 4 aufweist. Weiterhin ist es zu sehen, daß die Platine 1 sowohl durch Ein stecktechnik bestückte Bauteile 6 als auch durch SMT- bzw. Oberflächenmontagetechnik bestückte SMD- bzw. oberflächenmontierbare Bauteile 7 aufweist.
Wie es in 1(a) gezeigt ist, besteht eine herkömmliche Platine 1 aus einem Substrat bzw. Trägermaterial 2, das üblicherweise aus einer Kombination aus Glasfaser und Kunststoff bzw. glasfaserverstärktem Kunststoff bzw. GFK besteht. In diesem Substrat 2 sind Löcher 3 vorgesehen. Weiterhin sind die Leiterbahnen 4 auf dem Substrat 1 vorgesehen. Diese Leiterbahnen 4 sind mit einer Lackschicht 5, wie zum Beispiel Polyacryl, bedeckt. Die Löcher 3 dienen zum Verlöten von Bauteilen 6 in Einstecktechnik, das heißt, die Anschlußdrähte der Bauteile 6 werden von einer Seite der Platine durch die Löcher 3 gesteckt und auf der anderen Seite mittels eines Lots 8 angelötet. Weiterhin ist in 1(a) ein SMD-Bauteil 7 gezeigt.
Wie es in 1(b) gezeigt ist, werden als erstes die Bauteile 6 und 7 von der Platine 1 entfernt. Dies kann durch beliebige bekannte Verfahren, wie zum Beispiel durch Herauslöten, Abhobeln, Abmeißeln, Abfräsen der Bauteile 6 und 7 oder auf eine andere Weise erfolgen.
Im folgenden Schritt in 1(c) werden die Lackschicht 5 und die Leiterbahnen 4 auf beiden Oberflächen der Platine 1 durch zum Beispiel Abschleifen entfernt. Derartige Leiterbahnen 4 sind üblicherweise in den ersten 0,2 mm der Oberflächen in die Lackschicht 5 eingebettet. Wenn die Leiterbahnen 4 durch Abschleifen entfernt werden, befindet sich das diese Leiterbahnen 4 ausbildende Metall im Schleifstaub. Der Anteil der Metalle im Staub beträgt ungefähr 40 bis 50%, wobei ungefähr 80 bis 90% dieses Metallanteils aus Kupfer besteht und der Rest aus Lot bzw. Zinn und anderen Metallen, wie zum Beispiel Gallium, Indium, usw., besteht. Die Metalle können aus dem Staub zurückgewonnen werden. Als Ergebnis ergibt sich das in 1(c) gezeigte leere Substrat 2 der Platine 1 mit den darin enthaltenen Löchern 3, wobei als Ergebnis des zuvor erwähnten Abschleifens die Oberflächen des Substrats 2 von Unebenheiten befreit und/oder aufgerauht werden.
Es ist anzumerken, daß das zuvor erwähnte Abschleifen nicht notwendigerweise durchgeführt werden muß, wenn die Eigenschaften der Oberfläche des Substrats 2 mit den sich darauf befindenden Leiterbahnen 4 und Lackschichten 5 für eine weitere Verarbeitung ausreichend sind und eine Rückgewinnung der in den Leiterbahnen enthaltenen Metalle nicht erwünscht ist.
Wenn nach den vorhergehenden Schritten Lot in den Löchern 2 verbleibt, besteht die Möglichkeit, dieses Lot durch zum Beispiel Einwirken thermischer Energie und Ausüben von Zentrifugalkraft durch schnelles Drehen der von Bauteilen befreiten Platine 1 zu entfernen, wenn dies erwünscht ist.
In einem weiteren optionalen Schritt können nachfolgend mehrere Substrate 2, die gemäß den vorhergehenden Schritten verarbeitet worden sind, zum Beispiel durch Sägen, auf eine einheitliche Größe gebracht werden. Dabei ist es jedoch zu beachten, daß mit zunehmender Zerkleinerung derartiger Substrate 2 die Haltbarkeit der nachfolgend auszubildenden Verbundplatte abnimmt.
Wie es in 1(d) gezeigt ist, werden gemäß den vorhergehenden Schritten verarbeitete Substrate 2 oder Teile von diesen nebeneinander gelegt.
In einem letzten Schritt in 1(e) werden dann auf die nebeneinander gelegten Substrate 2 oder Teile von diesen weitere geschichtet, wobei in den Schritten in den 1(d) und 1(e) zum Beispiel ein Klebstoff auf Polyacrylatbasis zum festen Verbinden der neben- und aufeinander geschichteten Substrate 2 verwendet wird. Das Verkleben der Substrate kann ein Kalt- oder Heißverkleben sein. Es besteht jedoch alternativ zum Kleben auch die Möglichkeit, ein Vernieten, Verschrauben, usw. der Substrate 2 miteinander durchzuführen.
Die Schritte eines Schichtens der Substrate 2 neben- und aufeinander können beliebig oft wiederholt werden, so daß die Möglichkeit der Herstellung einer großflächigen Verbundplatte mit beliebiger Schichtenanzahl bzw. Dicke besteht.
Die Verbundplatte, die durch das Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels hergestellt wird, weist bedeutende Vorteile auf.
Da Substrate von Platinen im allgemeinen aus einem eine hohe Festigkeit aufweisenden Material, wie zum Beispiel Glasfaser und Kunststoff oder einem ähnlichen Material oder Materialgemisch, bestehen, weist die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellte Verbundplatte ebenso eine hohe Festigkeit auf.
Die Verbundplatte kann anstelle üblicher Sperrholzplatten, Gipskartonplatten, Preßspanplatten, usw. verwendet werden. Jedoch kann die Verbundplatte auch als Bauplatte bei Verschalungen (zum Beispiel im Betongleitbau), usw. Verwendung finden. Die Verbundplatte kann weiterhin jedes gängige Plattenmaterial ersetzen. Insbesondere eignet sich die Verbundplatte auch als Baustoff für mechanisch hochbelastete Bauelemente, wie zum Beispiel Brücken, erdbebensichere Häuser, oder als Schutzverschalung für militärische Gebäude.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird bei dem Verfahren zum Verwerten von Altplatinen kein vollständiges Zurückgewinnen der in Platinen enthaltenen Wertstoffe durchgeführt, sondern werden von von Bauteilen befreite Altplatinen als Basismaterial für Verbundplatten verwendet. Dadurch wird ein neues Erzeugnis geschaffen, welches wiederum dem Wirtschaftskreislauf zugeführt werden kann, und wird ferner die Notwendigkeit eines Durchführens von Verarbeitungsschritten mit einem hohen Energieaufwand beseitigt, so daß das zuvor genannte Verfahren einen guten Kosten/Nutzenfaktor aufweist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ausgenommen der Verwendung einer Multilayerplatine zu dem ersten Ausführungsbeispiel gleich.
In 2 ist eine schematische Darstellung eines Substrats 2a für eine Multilayerplatine gezeigt. Eine Multilayerplatine weist neben Leiterbahnen 4 auf den beiden Oberflächen des Substrats 2a weitere Leiterbahnebenen 4a im Inneren des Substrats 2a auf. Der andere Aufbau ist der gleiche wie der Aufbau der Platine 1 in 1(a) und deshalb in 2 nicht gezeigt.
Wenn die Verarbeitungsschritte gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer derartigen Multilayerplatine durchgeführt werden, bleiben demgemäß die sich in dem Substrat befindenden Leiterbahnebenen 4a aus Metall, wie zum Beispiel Kupfer, in dem Substrat 2a zurück. Daher wird eine Verbundplatte hergestellt, die neben dem Substratmaterial ebenso Metallschichten enthält. Folglich kann die letztlich hergestellte Verbundplatte neben den zuvor erwähnten Anwendungen zum Beispiel auch als elektromagnetische Abschirmung verwendet werden, da sie bei entspre chender Verwendung die Wirkung eines Faraday'schen Käfigs hervorbringt.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dahingehend unterschiedlich zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, daß nach den in den 1(a) bis 1(c) gezeigten Schritten die sich ergebenden leeren Substrate 2 auf eine vorbestimmte kleine Größe geschreddert werden.
Die sich ergebenden geschredderten Teile werden dann ähnlich herkömmlichen Preßspanplatten mittels eines geeigneten Klebstoffs, wie zum Beispiel eines auf Polyacrylatbasis, heiß oder kalt, gegebenfalls unter Druck, miteinander verklebt. Dadurch wird eine Verbundplatte aus den geschredderten Substraten der Altplatinen hergestellt, die in ihrem prinzipiellen Aufbau ähnlich herkömmlichen Preßspanplatten ist.
Da die geschredderten Teile aus den Substraten ebenso wie zuvor aus hochfestem Material bestehen und diese Teile mittels Klebens fest miteinander verbunden sind, weist die sich ergebende Verbundplatte ähnlich wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel eine hohe Festigkeit auf und kann ebenso für die zuvor bezüglich diesen Ausführungsbeispielen beschriebenen Zwecke verwendet werden.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Ausgestaltungen der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele.
Um die zuvor genannte elektromagnetische Abschirmwirkung zu erzielen oder zu verbessern, können bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen weiterhin eine oder mehrere Metallschichten, zum Beispiel aus Kupfer oder Edelme tall, zwischen Substratschichten der Verbundplatte vorgesehen sein.
Ebenso kann gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine ähnliche Abschirmwirkung derart erzielt werden, daß eine erste Verbundplatte aus geschredderten Teilen von Substraten hergestellt wird, diese fest mit einer ersten Oberfläche einer Metallschicht, zum Beispiel aus Kupfer, verbunden wird und eine zweite Verbundplatte fest mit einer zweiten Oberfläche der Metallschicht verbunden wird, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Durch beliebiges Wiederholen dieses Vorgangs lassen sich auch bei der Verbundplatte gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beliebig viele Metallschichten vorsehen, die eine Wirkung einer elektromagnetischen Abschirmung hervorbringen.
Auf eine ähnliche Weise können bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen andere Schichten vorgesehen werden. So können zur Erhöhung der Haltbarkeit der Verbundplatte zum Beispiel weiche, flexible Schichten, zum Beispiel durch Einvulkanisieren von Gummi, vorgesehen werden. Ebenso können andere Kunststoffschichten oder Schichten aus einem Material mit mindestens einem Anteil eines natürlich achwachsenden Rohstoffs vorgesehen werden.
Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es ebenso möglich, Substrate in Teile zu schneiden oder zu sägen und diese Substratteile nachfolgend derart neben- und aufeinander zu schichten, daß die einzelnen Substratteile eine vorbestimmte Ausrichtung der in ihnen enthaltenen Fasermaterialien aufweisen, wodurch eine Verbundplatte mit zueinander ausgerichteter Faserausrichtung hergestellt werden kann.
Bezüglich noch weiterer, nicht näher erläuterter Wirkungen und Vorteile der Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Figuren verwiesen.

Claims

Verfahren zum Verwerten von Altplatinen (1) mit den folgenden Schritten: Entfernen von Bauteilen (6, 7) von bestückten Altplatinen; Entfernen von äußeren Leiterbahnen (4) von den Altplatinen (1); und Zusammenfügen der verbleibenden Altplatinen (1) oder Teilen von diesen zu einer Verbundplatte durch Neben- und Aufeinanderschichten und durch Verbinden mittels Klebstoff.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Löchern (3) der Altplatinen (1) oder Teilen von diesen vorhandenes Lot entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Altplatinen (1) oder Teilen von diesen enthaltene Fasern zueinander ausgerichtet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Altplatinen (1) oder Teile von diesen auf eine einheitliche Größe verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Altplatinen (1) mehr schichtige Platinen verwendet werden, die mehr als zwei mit Leiterbahnen (4, 4a) versehene Ebenen aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine sich in der Verbundplatte befindende zusätzliche Schicht ausgebildet wird, wobei die Schicht aus Kunststoff, Metall oder aus einem Material mit mindestens einem Anteil eines natürlich nachwachsenden Rohstoffs besteht.
Verbundplatte hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.