DE4330677A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entstücken von Leiterplatten mit darauf angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entstücken von Leiterplatten mit darauf angeordneten elektri­ schen und/oder elektronischen Bauteilen gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 und 6 und 7.

Da jährlich große Mengen an Elektronikschrott, d. h. defekte oder ausgediente elektrische und/oder oder elektronische Geräte anfallen, die zur Zeit größtenteils auf Deponien gelagert wer­ den, wird die Wiederverwertung von Elektronikschrott und somit Rückgewinnung von wertvollen Rohstoffen aufgrund wirtschaftli­ cher und ökologischer Gesichtspunkte immer wichtiger.

Zudem gibt es in einigen Ländern Verordnungen, die die Herstel­ ler und Vertreiber elektrischer und elektronischer Geräte zur Rücknahme und Verwertung der Geräte verpflichten, so daß ein Lagern der elektrischen/elektronischen Geräte auf Deponien in diesen Ländern nicht mehr zulässig ist.

Bei der Verwertung von Leiterplatten, die eine Vielzahl von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen enthalten, sind zerstörende und zerlegende Verfahren bekannt.

Zu den zerstörenden Verfahren gehört beispielsweise die Pyroly­ se. Dieses thermische Verfahren, welches einen undefinierten Mischmüll in gleichartige Stofffraktionen trennen kann, ist aus der EP 0 274 059 A2 bekannt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß bei dem thermischen Prozeß toxische Nebenprodukte entstehen können.

Aus der Firmendruckschrift der Carl Schenck AG S701 ist ein zerstörendes Aufbereitungsverfahren für Computerschrott zur Rückgewinnung von insbesondere Edelmetallen bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Computerschrott, der größtenteils aus Lei­ terplatten besteht, zunächst mittels eines Vorbrechers zerklei­ nert. Nach der ersten Grobzerkleinerung wird der Schrott auf -50°C abgekühlt und anschließend fein gemahlen. Nach diesem Prozeß wird der gemahlene Schrott in einem Schwingseparator aufbereitet. Hierbei werden die Edelmetalle von den Kunststof­ fen separiert.

Die EP 0 404 695 A1 offenbart ebenfalls ein zerstörendes Auf­ bereitungsverfahren von Geräteschrott. Bei diesem bekannten Verfahren werden die elektronischen/elektrischen Teile stufen­ weise abwechselnd mechanisch zerkleinert, magnetisch separiert und anschließend mechanisch-physikalisch aufbereitet. Nach dieser stufenweise erfolgten Aufbereitung erhält man magneti­ sche Metallfraktionen, nichtmagnetische Metallfraktionen und nichtmetallische Fraktionen.

Zerlegende Verfahren haben allgemein den Vorteil, daß ein Sor­ tieren der Bauteile hinsichtlich ihres Wert- und Schadstoff­ gehaltes möglich ist und einige Bauteile sogar wiederverwendet werden können. Nach einem zerlegenden Aufbereitungsverfahren können die Leiterplatte und die davon separierten, teilweise in Fraktionen aufgeteilten Bauteile getrennt der Verwertung bzw. Entsorgung zugeführt werden, was aus wirtschaftlichen Gesichts­ punkten sehr vorteilhaft ist.

Aus der EP 0 050 701 A1 und der EP 0 079 849 sind zerlegende Verfahren zur Aufbereitung von Leiterplatten bekannt. Hierbei wird die Leiterplatte bzw. der auszulötende Bereich auf der Leiterplatte über einer Lötdüse plaziert. Durch eine aus der Lötdüse austretenden Lötwelle werden die entsprechenden Löt­ stellen aufgeschmolzen und die auszulötenden Bauteile können dann von Hand oder mittels eines Hilfswerkzeuges von der Plati­ ne genommen werden. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch, da das Entfernen der Bauteile manuell erfolgt, nur zum Auslöten von defekten Bauteilen geeignet. Bei einer großen Anzahl von Leiterplatten, die zur Wiederverwertung vollständig entstückt werden sollen, ist dieses Verfahren nicht wirtschaftlich.

Zum Entfernen von defekten Halbleiterbauteilen von einer Lei­ terplatte ist es aus der EP 0 028 700 bekannt, die Lötstelle des auszuwechselnden Bauteils mit Flüssiggas abzukühlen, so daß die Lötstellen spröde werden. Das Halbleiterbauteil wird an­ schließend mittels eines geeigneten Greifwerkzeuges so lange gedreht, bis die Lötstellen abgeschert sind. Auch dieses be­ kannte Verfahren ist aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nur zum Entfernen einzelner defekter Bauteile geeignet. Da bei einer vollständig zu entstückenden Leiterplatte eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer/elektronischer Bauteile vorhan­ den sind, müßten die Bauteile bei einer automatisierten Ent­ stückung Markierungen aufweisen, so daß sie von einem Greifer­ werkzeug erkannt und von der Leiterplatte entfernt werden kön­ nen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Serienentstückung von Lei­ terplatten mit darauf angeordneten elektrischen/elektronischen Bauteilen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch das erfindungs­ gemäße Verfahren derart gelöst, daß die Leiterplatten mecha­ nischen Schwingungen unterworfen werden. Da die Lötstellen so lange erwärmt werden, bis sie aufgeschmolzen sind, werden durch das Einleiten von Schwingungen in die Leiterplatten die Bautei­ le von der Leiterplatte getrennt. Somit erreicht man eine zer­ legende Aufbereitung von Leiterplatten, so daß die Leiterplat­ ten und die davon getrennten Bauteile unabhängig voneinander verwertet bzw. entsorgt werden können. Hierbei können umweltge­ fährdende Bauteile nach der Trennung gezielt aussortiert wer­ den. Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Lötzinn mit herausgelöst. Alternativ hierzu wird ein erfin­ dungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Leiterplatten Fliehkräften unterworfen werden.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die magnetischen und/oder magnetisierbaren Bauteile von der Leiterplatte gelöst werden. Hierdurch können magnetische Bau­ teile, die auf der Leiterplatte angeordnet sind, von der Lei­ terplatte getrennt und gesondert gesammelt werden.

In einer weiteren Ausführung des Erfindungsgedankens ist vor­ gesehen, daß in einem zusätzlichen Verfahrensschritt die noch auf der Leiterplatte festhaftenden Bauteile durch Abbürsten, Abschieben, Abstreifen oder dergleichen von der Leiterplatte gelöst werden. Hierdurch können die Bauteile, die nicht magne­ tisch sind und nach dem Einleiten der Schwingungen in die Lei­ terplatte noch auf der Leiterplatte angeordnet sind, von dieser getrennt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungs­ gedankens ist vorgesehen, daß vor dem ersten Schritt die auf der Leiterplatte befindlichen umweltgefährdenden Bauteile manu­ ell entfernt werden. Hierdurch können bereits vor der automati­ schen Entstückung alle umweltgefährdenden Bauteile von der Leiterplatte getrennt und gesondert gesammelt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwingvorrichtung vorgesehen ist, der die Leiterplat­ ten zugeführt werden, so daß aufgrund der in die Leiterplatte eingeleiteten Schwingungen eine Trennung der Bauteile von der Leiterplatte bewirkt wird. Da die Bauteile aufgrund der mecha­ nisch erzeugten Schwingungen von der Leiterplatte gelöst wer­ den, werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine spe­ ziellen Greifwerkzeuge zum Herauslösen der einzelnen Bauteile benötigt. Die Trennung der Bauteile von der Leiterplatte ist dadurch in einer viel kürzeren Zeit möglich.

Alternativ hierzu wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung vor­ geschlagen, bei der die Leiterplatten einer Zentrifuge zuge­ führt werden. Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung können sehr große Kräfte zum Ablösen der Bauteile von der Leiterplatte aufgebracht werden.

Nachstehend wird die Erfindung, die schematisch dargestellt ist, anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Entstücken von Leiter­ platten.

Die zu entstückenden Leiterplatten 2 werden zunächst für die automatisierte Weiterverarbeitung vorbereitet. Hierzu werden die auf die Leiterplatten 2 genieteten elektrischen und/oder elektronischen Bauteile 3 und die mit der Leiterplatte ver­ schraubten Bauteile entfernt. Desweiteren werden Bauteile mit giftigen Inhaltsstoffen, wie beispielsweise PCB-haltige Konden­ satoren und quecksilberhaltige Schalter, von der Leiterplatte entfernt und können somit getrennt gesammelt bzw. entsorgt werden.

Hiernach werden die Leiterplatten einer ersten Station 1 zuge­ führt, wobei die Leiterplatten 2 zur automatischen Entstückung auf ein Förderband 4 aufgegeben werden. Die Leiterplatten 2 werden derart auf das Förderband 4 aufgelegt, daß die Bestückungs­ seite 2a der Leiterplatten 2, d. h. die Seite, auf der die elektrischen/elektronischen Bauteile 2 angeordnet sind, zum Förderband 4 zugewandt ist. Die Lötseite 2b der Leiterplatten 2 ist dementsprechend dem Förderband 4 abgewandt. Während die auf das Förderband 4 aufgelegten Leiterplatten 2 in Richtung des Pfeils 5 transportiert werden, werden die Leiterplatten 2 von einer Heizquelle 6a, beispielsweise eines Infrarotwärmestrah­ lers oder eines Heißluftgebläses, welche auf der der Lötseite 2b der Leiterplatten 2 zugewandten Seite angeordnet ist, so lange erhitzt, bis die Lötstellen aufgeschmolzen, d. h. bis das Lötzinn flüssig ist. Zwecks Verflüssigen der Lötstellen können die Leiterplatten 2 auch in ein Flüssigkeitsbad getaucht oder durch ein Flüssigkeitsbad transportiert werden. Sobald das Löt­ zinn flüssig ist, werden die Leiterplatten 2 in einer zweiten Station 8 auf einen handelsüblichen Schwingförderer 7 aufge­ geben. Die Leiterplatten 2 werden derart auf die Förderfläche des Schwingförderers 7 gelegt, daß die Bestückungsseite 2a der Leiterplatte 2 der Förderfläche zugewandt ist. Durch die von dem Schwingförderer 7 erzeugten Schwingungen, die auf die Lei­ terplatten 2 einwirken und diese in Schwingungen versetzen, werden die elektronischen und/oder elektrischen Bauteile 3 von der Leiterplatte 2 gelöst. Das flüssige Lötzinn wird hierbei ebenfalls aus den Aussparungen herausgelöst. Anstelle des Schwingförderers 7 können die Leiterplatten 2 in einer zweiten Station 8 in eine Zentrifuge gegeben werden. Hierbei werden die Bauteile 3 aufgrund der Fliehkräfte von der Leiterplatte 2 gelöst.

Die eingangs beschriebene Station 1 und die Station 8 könnten auch in einer gemeinsamen Station verwirklicht werden, indem die Leiterplatten 2 einer Heißluftzentrifuge zugeführt werden und somit das Erwärmen der Leiterplatte 2 bis zum Aufschmelzen der Lötstellen in der Zentrifuge mittels Heißluft erfolgt.

Da die elektronischen/elektrischen Bauteile 3 teilweise bestückungs­ bedingt an ihren Lötenden abgeknickt sind und sich durch die in die Leiterplatten 2 eingeleiteten Schwingungen nicht von dieser lösen lassen, ist nachfolgend eine Station 9 vorgesehen, in der die restlichen auf der Leiterplatte 2 angeordneten ma­ gnetischen Bauteile 3 mittels eines Magneten 10, beispielsweise eines Permanent- oder Elektromagneten entfernt werden. Nachdem die magnetischen Bauteile 3 von den Leiterplatten 2 getrennt sind, werden die Leiterplatten 2 einer weiteren Station 11 zugeführt, die die restlichen Bauteile 3 von der Leiterplatte 2 entfernt. Dies kann beispielsweise durch Abschieben der restli­ chen Bauteile 3 von der Leiterplatte 2 erfolgen. Hierzu ist ein mechanischer Schieber vorgesehen, der plan über die Bestückungs­ seite der Leiterplatte 2 geschoben wird und die restlichen Bauteile von der Leiterplatte löst. Die restlichen Bauteile 3 könnten in dieser Station 11 auch beispielsweise durch Abbür­ sten 12, d. h. durch rotierende Bürsten 12 oder durch Absaugen von der Leiterplatte 2 entfernt werden. Während des gesamten bislang beschriebenen automatischen Entstückungsvorganges, d. h. in allen vorher beschriebenen Stationen werden die Leiter­ platten 2 mittels einer Heizquelle 6b erhitzt, so daß während des gesamten Entstückungsvorganges das Lötzinn in flüssigem Zustand ist. Vorzugsweise werden die Leiterplatten 2 während des gesamten Entstückungsvorganges in den vorstehend beschrie­ benen Stationen mittels eines Schwingförderers 7 transportiert.

Nach dem automatischen Entstückungsvorgang werden die Leiter­ platten 2 in einer Station 13 kontrolliert. Elektrische/elek­ tronische Bauteile 3, die nach der automatischen Entstückung immer noch auf der Leiterplatte 2 angeordnet sind, werden nun abschließend manuell entfernt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Entstücken von Leiterplatten mit darauf angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bautei­ len, mit einer Wärmequelle, die derart angeordnet ist, daß die Lötstellen aufschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwingvorrichtung (7) vorgesehen ist, der die Leiter­ platten (2) zugeführt werden, so daß aufgrund der in die Leiterplatten (2) eingeleiteten Schwingungen eine Trennung der Bauteile (3) von der Leiterplatte (2) bewirkt wird.

2. Vorrichtung zum Entstücken von Leiterplatten mit darauf angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bautei­ len, mit einer Wärmequelle, die derart angeordnet ist, daß die Lötstellen aufschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentrifuge vorgesehen ist, der die Leiterplatten (2) zugeführt werden, so daß aufgrund der Fliehkräfte eine Trennung der Bauteile (3) von der Leiterplatte (2) bewirkt wird.

3. Vorrichtung zum Entstücken von Leiterplatten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingvorrich­ tung (7) als Schwingförderer ausgebildet ist.

4. Vorrichtung zum Entstücken von Leiterplatten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich magnetische Mittel (10) vorgesehen sind, die die magnetischen und/oder magnetisierbaren Bauteile (3) von der Leiterplatte (2) entfernen.

5. Vorrichtung zum Entstücken von Leiterplatten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich mechanische Mittel (12) wie Bürsten, Schieber, Ab­ streifer angeordnet sind, die ein Abbürsten, Abschieben, Abstreifen der elektrischen und/oder elektronischen Bautei­ le (3) von der Leiterplatte (2) bewirken.

6. Verfahren zum Entstücken von Leiterplatten mit darauf an­ geordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen, bei dem die Leiterplatten zunächst so lange erwärmt werden, bis die Lötstellen aufgeschmolzen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leiterplatten (2) mechanischen Schwingungen zum Trennen der Bauteile (3) von der Leiterplatte (2) unter­ worfen werden.

7. Verfahren zum Entstücken von Leiterplatten mit darauf an­ geordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen, bei dem die Leiterplatten zunächst so lange erwärmt werden, bis die Lötstellen aufgeschmolzen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leiterplatten (2) Fliehkräfte zum Trennen der Bauteile (3) von der Leiterplatte (2) unterworfen werden.

8. Verfahren zum Entstücken von Leiterplatten nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten (2) einem Magnetfeld ausgesetzt werden und somit die magneti­ schen und/oder magnetisierbaren Bauteile (3) von der Leiter­ platte (2) gelöst werden, wobei zusätzlich ein Erwärmen der Leiterplatten (2) erfolgt.

9. Verfahren zum Entstücken von Leiterplatten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zusätzlichen Verfahrens schritt die Bauteile (3) durch Abbürsten, Abschieben, Abstreifen oder dergleichen von der Leiterplatte (2) gelöst werden.

10. Verfahren zum Entstücken von Leiterplatten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endkontrolle durchgeführt wird, in der die restlichen auf der Leiterplatte (2) festhaftenden Bauteile (3) manuell ent­ fernt werden.

11. Verfahren zum Entstücken von Leiterplatten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erwärmen der Leiterplatten (2) die auf den Leiterplatten (2) angeordneten umweltgefährdenden Bauteile (3) manuell ent­ fernt werden.