JP5710941B2 - Collection method of aluminum base substrate - Google Patents
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Description
本発明は、アルミベース基板を備えたプリント配線板からアルミベース基板部分を回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering an aluminum base substrate portion from a printed wiring board provided with the aluminum base substrate.
アルミベース基板上に絶縁層を介して、銅箔回路などの電子回路を形成したプリント配線板が開発されている。これは、電気自動車等の電子制御用などに使用され、ベース基板にアルミを使用しているため放熱性・耐熱性に優れているものである。
このようなアルミベース基板を備えたプリント配線板としては、下記特許文献１〜３に開示されたものがある。
A printed wiring board in which an electronic circuit such as a copper foil circuit is formed on an aluminum base substrate through an insulating layer has been developed. This is used for electronic control of an electric vehicle or the like, and is excellent in heat dissipation and heat resistance because aluminum is used for the base substrate.
As a printed wiring board provided with such an aluminum base substrate, there are those disclosed in
アルミベース基板上に設けた電子回路には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などが含まれる。アルミをリサイクルするためには、アルミ中にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどが含まれないのが好ましく、これらを分別して回収できることが望ましい。
しかし、これまでは通常、アルミに対して価値の高いＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの有価金属を回収することを目的に、プリント配線板を銅製錬内の炉で溶融してＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを回収していた。ここではアルミは製錬スラグへ混入するのみで、付加価値の高いメタルのアルミとしては回収されていなかった。
また、アルミ基板のみを溶融して回収しようとした場合には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどによりリサイクルしたアルミの品質が劣ってしまい、さらに、高価なＡｕ、Ａｇ、Ｃｕのロスが発生するという問題があった。
The electronic circuit provided on the aluminum base substrate includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and the like. In order to recycle aluminum, it is preferable that Au, Ag, Cu, etc. are not contained in aluminum, and it is desirable that these can be separated and recovered.
However, until now, for the purpose of recovering valuable metals such as Au, Ag, and Cu, which have a high value relative to aluminum, the printed wiring board is usually melted in a furnace in a copper smelting process to obtain Au, Ag, and Cu. It was recovered. Here, the aluminum was only mixed into the smelting slag and was not recovered as high-value-added metal aluminum.
Further, when only the aluminum substrate is melted and recovered, the quality of the aluminum recycled by Au, Ag, Cu, etc. is inferior, and furthermore, loss of expensive Au, Ag, Cu occurs. was there.
そこで、本発明の目的は、アルミベース基板を備えたプリント配線板からアルミベース基板部分を分別して回収する方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for separating and collecting an aluminum base substrate portion from a printed wiring board provided with the aluminum base substrate.
本発明のアルミベース基板の回収方法は、アルミベース基板上に樹脂からなる絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板を、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度以上アルミの溶融温度未満で、酸化雰囲気下において加熱することを特徴とする。 The method for recovering an aluminum base substrate according to the present invention is such that a printed wiring board in which an electronic circuit is formed on an aluminum base substrate through an insulating layer made of a resin is not less than the thermal decomposition start temperature of the resin of the insulating layer and lower than the melting temperature of the aluminum. Heating is performed in an oxidizing atmosphere .
このようにプリント配線板を加熱することにより、配線板の樹脂部分が燃焼することなく加熱されて収縮した箔のような形状となり、容易にアルミベース基板と絶縁層とが剥離しやすくなり、アルミベース基板を分別して回収することができる。 By heating the printed wiring board in this way, the resin portion of the wiring board is heated and contracted without burning, and the aluminum base substrate and the insulating layer easily peel off. The base substrate can be separated and collected.
以下、本発明のアルミベース基板の回収方法の一実施形態を説明する。なお、本発明の範囲は、この実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the aluminum base substrate recovery method of the present invention will be described. The scope of the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の一実施形態のアルミベース基板の回収方法は、アルミベース基板上に樹脂からなる絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板を、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度以上アルミの溶融温度未満で加熱することを特徴とする。 According to one embodiment of the present invention, a method for recovering an aluminum base substrate includes: a printed wiring board in which an electronic circuit is formed on an aluminum base substrate through an insulating layer made of a resin; It is characterized by heating below the melting temperature.
本発明で用いることができる一例のプリント配線板１は、図１に示すように、アルミベース基板２の上に絶縁層３を積層し、その上に電子回路４を形成してある。
As shown in FIG. 1, an example printed
アルミベース基板２は、アルミ板からなり、厚さは好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。
The
絶縁層３は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂板からなり、厚さは、好ましくは０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、特に好ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。絶縁層３中には、放熱フィラーなどを含ませることもできる。
絶縁層３は、アルミベース基板２上に接着剤又は接着シートなどを塗布又は貼付などして固着されている。
The
The
電子回路４は、銅箔、銅板などからなり、厚さは、好ましくは５μｍ〜１ｍｍ、特に好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。電子回路４には、コンデンサ、チップなどの電子部品が実装されていてもよく、ソルダーレジストを施していてもよい。また、銅箔や銅板の表面は腐食防止のためＡｕメッキが施されていてもよい。 The electronic circuit 4 is made of a copper foil, a copper plate, or the like, and the thickness is preferably 5 μm to 1 mm, particularly preferably 10 μm to 100 μm. Electronic parts such as capacitors and chips may be mounted on the electronic circuit 4, and a solder resist may be applied. Further, the surface of the copper foil or copper plate may be plated with Au to prevent corrosion.
プリント配線板１を、炉などを用いて、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度以上アルミの溶融温度未満で加熱、つまり、絶縁層３の樹脂が燃焼しない程度に加熱することにより、アルミベース基板２と絶縁層３との接着界面における接着強度を著しく減じ、基板と２と絶縁層３とが容易に剥離し、分別しやすくなる。この際の温度は、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度と、アルミの融点との間であって、具体的には、２００℃以上６６０℃未満、好ましくは３２０℃以上６６０℃未満、さらに好ましくは３２０℃以上５５０℃以下であり、加熱必要時間は、1秒以上、好ましくは１〜６０分間、より好ましくは５〜１５分間である。
By heating the printed
熱分解開始温度は、熱分解挙動をＴＧで測定して求めることができ、絶縁層を形成する樹脂の成分によって変動する。例えば、図２は各種樹脂ポリマーの窒素雰囲気中における熱分解挙動をＴＧで測定したデータ(http://www.siint.com/より引用)である。この図に示した樹脂ポリマーはそれぞれ分解挙動が異なるものの、いずれも２００℃以上から分解反応が開始し６２０℃以下で分解反応が完了する。エポキシ樹脂は４３０℃で分解反応が完了し、フェノール樹脂は３２０℃で、ポリイミド樹脂は５００℃でそれぞれ分解が完了する。絶縁層３に用いる多くの樹脂の熱分解反応は、常温からＡｌの融点である６６０℃までの加熱で完了する。
よって、加熱温度については、絶縁層３の樹脂の種類に応じて変動させることができる。
なお、絶縁層３とアルミベース基板２とを接着剤で接着する場合もあるが、接着剤にはエポキシ樹脂等の樹脂を用いることが多いので、接着剤を用いない場合と同様に絶縁層３を剥離させることができる。
The thermal decomposition start temperature can be obtained by measuring the thermal decomposition behavior by TG, and varies depending on the resin component forming the insulating layer. For example, FIG. 2 is data (cited from http://www.siint.com/) measured by TG for the thermal decomposition behavior of various resin polymers in a nitrogen atmosphere. Although the resin polymers shown in this figure have different decomposition behaviors, the decomposition reaction starts at 200 ° C. or more, and the decomposition reaction is completed at 620 ° C. or less. The decomposition of the epoxy resin is completed at 430 ° C, the decomposition of the phenol resin is 320 ° C, and the decomposition of the polyimide resin is 500 ° C. The thermal decomposition reaction of many resins used for the insulating
Therefore, the heating temperature can be changed according to the type of resin of the insulating
In some cases, the
加熱手段として炉を用いる場合は、電気ルツボ炉を用いることが好ましい。また、加熱手段としてバーナーや過熱蒸気、高周波加熱、レーザーや誘導加熱炉等で加熱することもできる。酸化雰囲気下であれば、分解反応がより低温から進行させることができるため、大気雰囲気下などで加熱するのが好ましい。 When a furnace is used as the heating means, it is preferable to use an electric crucible furnace. Moreover, it can also heat with a burner, superheated steam, high frequency heating, a laser, an induction heating furnace, etc. as a heating means. Since the decomposition reaction can proceed from a lower temperature under an oxidizing atmosphere, it is preferably heated in an air atmosphere or the like.
加熱したプリント配線板１は、アルミベース基板２と絶縁層３とが剥がれやすくなる。この絶縁層３は、完全には焼却されず、樹脂部分が炭化や灰化して収縮した箔のような形状となり、手作業や比重選別などでアルミベース基板２と絶縁層３とを剥がして効率良く分別することができる。
In the heated printed
剥離および分別の効率を高めるためには、ボールミル及び渦電流選別機を用いるのが好ましい。
加熱したプリント配線板１を、ボールミルに投入し、作動させることにより、アルミベース基板２と絶縁層３とが剥離する。剥離したアルミベース基２と絶縁層３とをボールミルから取り出し、渦電流選別機にて処理すると、アルミベース基板２は遠くに飛び、絶縁層３はあまり飛ばないので、これにより、簡便に効率良く分別することができる。
In order to increase the separation and separation efficiency, it is preferable to use a ball mill and an eddy current sorter.
When the heated printed
このようにして回収したアルミベース基板２は、絶縁層３がきれいに剥離し、不純物を含まないアルミ原料としてリサイクルすることができる。
The
以下、本発明のアルミベース基板の回収方法の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲はこの実施例に限定されるものではない。 Examples of the aluminum base substrate recovery method of the present invention will be described below. However, the scope of the present invention is not limited to this embodiment.
（試験例１）
サイズＬ１２０ｍｍ×Ｗ７０ｍｍ×Ｔ５ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは４ｍｍ、絶縁層の厚みは１ｍｍであり、絶縁層は、ガラスエポキシ樹脂からなり、エポキシ系の接着剤でアルミベース基板上に貼付してある。また、平均重量は７６．８ｇであった。
この配線板１０枚を、電気ルツボ炉（仕様ＭＡＸ１２００℃、２００Ｖ、４．２ｋＷ、内径２００ｍｍφ×Ｈ２５０ｍｍ）に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、小型ボールミル（１５０ｍｍφ×１７０ｍｍＨ ３０００ｍｌ、ステンレスボール３０ｍｍφ２.５ｋｇ装填）に入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。
(Test Example 1)
The test was performed using 10 printed wiring boards having a size of L120 mm × W70 mm × T5 mm. The thickness of the aluminum base substrate of this wiring board is 4 mm, and the thickness of the insulating layer is 1 mm. The insulating layer is made of glass epoxy resin, and is affixed on the aluminum base substrate with an epoxy-based adhesive. The average weight was 76.8 g.
Ten of the wiring boards were placed in an electric crucible furnace (specification MAX 1200 ° C., 200 V, 4.2 kW,
Thereafter, the heated printed wiring board was taken out from the furnace, placed in a small ball mill (150 mmφ × 170 mmH 3000 ml, loaded with stainless steel balls 30 mmφ2.5 kg) and treated for 10 minutes. The aluminum base substrate and the insulating layer were separated in the ball mill, and these could be taken out and separated.
（試験例２）
サイズＬ１４０ｍｍ×Ｗ１００ｍｍ×Ｔ２．５ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは２ｍｍ、絶縁層の厚みは０．５ｍｍであり、配線パターンで裁断した銅薄板をシート糊で接着後、その上からソルダーレジスト樹脂をコーティングしてある。また、平均重量は１１９．０ｇであった。
この配線板１０枚を、上記試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、試験例１と同様に小型ボールミルに入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。
(Test Example 2)
The test was performed using 10 printed wiring boards of size L140 mm × W100 mm × T2.5 mm. The thickness of the aluminum base substrate of this wiring board is 2 mm, and the thickness of the insulating layer is 0.5 mm. A copper thin plate cut by a wiring pattern is bonded with a sheet paste, and then a solder resist resin is coated thereon. The average weight was 119.0 g.
Ten of the wiring boards were placed in an electric crucible furnace in the same manner as in Test Example 1, and heat treatment was performed at 400 ° C. for 15 minutes.
Then, the printed wiring board heated from this furnace was taken out, and it put into the small ball mill similarly to Test Example 1, and processed for 10 minutes. The aluminum base substrate and the insulating layer were separated in the ball mill, and these could be taken out and separated.
（試験例３）
サイズＬ１１０ｍｍ×Ｗ１００ｍｍ×Ｔ２ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは２ｍｍ、絶縁層の厚みは０．１ｍｍであり、配線パターンで裁断した銅箔をシート糊で接着しその上からソルダーレジストをコーティングしてある。また、平均重量は６５．１ｇであった。
この配線板１０枚を、上記試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、試験例１と同様に小型ボールミルに入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。
(Test Example 3)
The test was performed using 10 printed wiring boards having a size of L110 mm × W100 mm × T2 mm. The thickness of the aluminum base substrate of this wiring board is 2 mm, and the thickness of the insulating layer is 0.1 mm. A copper foil cut by a wiring pattern is bonded with a sheet paste, and a solder resist is coated thereon. The average weight was 65.1 g.
Ten of the wiring boards were placed in an electric crucible furnace in the same manner as in Test Example 1, and heat treatment was performed at 400 ° C. for 15 minutes.
Then, the printed wiring board heated from this furnace was taken out, and it put into the small ball mill similarly to Test Example 1, and processed for 10 minutes. The aluminum base substrate and the insulating layer were separated in the ball mill, and these could be taken out and separated.
（試験例４）
サイズＬ１２０ｍｍ×Ｗ６６ｍｍ×Ｔ１ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは１ｍｍ、絶縁層の厚みは０．１ｍｍであり、絶縁層は、ガラスエポキシ樹脂からなり、エポキシの接着剤でアルミベース基板上に貼付した。また、平均重量は１５ｇであった。
この配線板１０枚を、上記試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、試験例１と同様に小型ボールミルに入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。
(Test Example 4)
The test was conducted using 10 printed wiring boards having a size of L120 mm × W66 mm × T1 mm. The thickness of the aluminum base substrate of this wiring board was 1 mm, and the thickness of the insulating layer was 0.1 mm. The insulating layer was made of glass epoxy resin, and was affixed on the aluminum base substrate with an epoxy adhesive. The average weight was 15 g.
Ten of the wiring boards were placed in an electric crucible furnace in the same manner as in Test Example 1, and heat treatment was performed at 400 ° C. for 15 minutes.
Then, the printed wiring board heated from this furnace was taken out, and it put into the small ball mill similarly to Test Example 1, and processed for 10 minutes. The aluminum base substrate and the insulating layer were separated in the ball mill, and these could be taken out and separated.
（試験例５）
試験例１と同様のプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。
この配線板１０枚を、試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、７００℃になるまで加熱処理を実施した。ルツボ内ではアルミが溶湯になっており、これを篩（０．５ｍｍ）にて濾し、網上と網下とに分離した。
これらを冷まして確認したところ、網下にアルミ、網上に絶縁層が分別できることが確認された。
しかし、このアルミを分析したところ、Ａｕが３００ｐｐｍ、Ｃｕを０．１ｗｔ％含むものであり、品質が低下すると同時に有価物のロスとなる。
(Test Example 5)
The test was performed using 10 printed wiring boards similar to Test Example 1.
Ten of the wiring boards were placed in an electric crucible furnace in the same manner as in Test Example 1, and heat treatment was performed until the temperature reached 700 ° C. In the crucible, aluminum was a molten metal, which was filtered with a sieve (0.5 mm) and separated into a net and a net.
When these were cooled and confirmed, it was confirmed that aluminum can be separated under the mesh and an insulating layer can be separated on the mesh.
However, when this aluminum is analyzed, it contains 300 ppm of Au and 0.1 wt% of Cu, which results in a loss of valuable materials at the same time as the quality deteriorates.
（結果）
アルミの溶融温度未満で加熱することにより、アルミベース基板と絶縁層とが容易に剥離することが確認された。
アルミの溶融温度以上で加熱すると、分別することはできるが、不純物が入り込んでしまいアルミの品位が低下することが確認された。
(result)
It was confirmed that the aluminum base substrate and the insulating layer were easily peeled off by heating below the melting temperature of aluminum.
When heated above the melting temperature of aluminum, it can be separated, but it was confirmed that impurities entered and the quality of the aluminum was lowered.
１プリント配線板 ２アルミベース基板 ３絶縁層 ４電子回路
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