JP5816449B2 - プリント配線板からのリサイクル用有価金属原料の製造方法 - Google Patents

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や金、銀、銅などの有価金属のリサイクル用原料を製造する方法に関する。

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１〜４に開示されたものがある。

特開平６−７７６３１号公報 特開平６−３５０２１３号公報 特開２０００−３４０６１０号公報 特開２００７−２７６１８号公報

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、アルミ中に金、銀、銅などが含まれないのが好ましく、これらを分別してリサイクル用原料にできることが望まれる。
しかし、これまでは通常、アルミに対して価値の高い金、銀、銅などの高価な有価金属をリサイクル用原料にすることを目的に、プリント配線板を銅製錬内の炉で溶融して
金、銀、銅などの有価金属をリサイクル用原料として製造していた。
これでは、アルミは製錬スラグへ混入するのみで純度の高いアルミ片等が分離できず、より付加価値の高いメタルの金属アルミ原料として回収ができなかったため、リサイクル用原料として製造はされていなかった。

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、金、銀、銅などが含まれてしまうため、リサイクルしたアルミの品質が劣ってしまうことや、高価な金、銀、銅がアルミ中に溶け込むロスが発生し、それぞれの回収率が大きく低下しまうこと、また、合金から個々の単体金属を分離するプロセスが別途必要なことなど問題が生じていた。
さらに、基板全体のブラスティングや圧延による処理なども考えられるが、いずれも目的とするアルミ片は分離されず、アルミや金、銀、銅などの有価金属が好適に回収できず、工業的に実施可能なレベルに達していなかった。

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高品位のアルミや金、銀、銅などのリサイクル用有価金属原料を製造する方法を提供することにある。

本発明のリサイクル用有価金属原料の製造方法は、厚さ１．０ｍｍを超えるアルミベース基板上に厚さ０．１ｍｍ以上である絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板に、１９０Ｎ以上の衝撃力を加えることを特徴とする。

このようにプリント配線板に衝撃力を加えることにより、アルミベース基板と絶縁層とが剥離し、さらに、回路基板の金、銀、銅なども分離するため、これらを個々に分別して、高品位のアルミや金、銀、銅などのリサイクル用原料を製造することができる。

本発明で用いることができるプリント配線板の一例を模式的に示した概略断面図である。 本発明で用いることができる一軸式破砕機の一例を模式的に示した概略断面図である。 図２の一軸式破砕機でプリント配線板を破砕している状態を示した概略斜視図である。 本発明で用いることができる二軸式破砕機の一例を示し（Ａ）は装置外観、（Ｂ）は切断刃部である。 破砕したプリント配線板の一例を示し（Ａ）はアルミベース基板部分、（Ｂ）は絶縁層部分である。 破砕したプリント配線板を分別することができる色彩選別機の一例を示した概略斜視図である。

以下、本発明のリサイクル用有価金属原料の製造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。

本発明の一実施形態のリサイクル用有価金属原料の製造方法は、アルミベース基板上に絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板に、１９０Ｎ以上の衝撃力を加えることを特徴とする。

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。

アルミベース基板２は、アルミ板からなり、このアルミ板の厚さは、好ましくは１．０ｍｍを越え、より好ましくは１．５ｍｍ〜２０．０ｍｍである。

絶縁層３は、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂基板からなり、厚さは、好ましくは、０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、特に好ましくは０．２ｍｍ〜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を塗布又は貼付して固着することができる。
なお、アルミベース基板２及び絶縁層３は厚い方が好ましい。その理由は厚さが薄くなると衝撃を加えてもアルミ基板２と絶縁層３や絶縁層３と電子回路４の界面において平行方向のせん断応力が生じにくくなり、その結果基板２と絶縁層３とが剥離しにくくなるためである。

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。銅箔や銅板の表面は腐食防止のため金メッキが施されていてもよい。

プリント配線板１に、１９０Ｎ以上、好ましくは１９０Ｎ〜５００Ｎの衝撃を加えることにより、プリント配線板１が破砕片となり、アルミベース基板２と絶縁層３が剥離しやすくなり、さらに、絶縁層３と回路基板４が分離しやすくなる。
この衝撃を加えるには、プリント配線板１の片面のみから打撃力を加えるものがより好ましい。例えば、ハンマー、羽根、長尺状の鎖、ワイヤーなどのいずれかを用いることができる。

例えば、図２，３に示す装置５を用いることができ、この装置５は、一軸式破砕機とも呼ばれ、有底円筒状の容器６の底面中心にモータ７を設置し、そのモータ７に鎖８の一端部を結束して鎖８を回転させることができるようにしてある。この装置５の中にプリント配線板１を投入することにより、落下してきたプリント配線板１と回転している鎖８とが衝突してプリント配線板１の片面のみから衝撃を加えることができる。モータ７の回転数を調整することにより衝撃力を変えることができる。
また、図４に示すような、切断刃部が互いにかみ合う二軸式破砕機を用いてもよい。この場合には、プリント配線板１の片面のみからでなく、同時に配線板の両面から衝撃を加えることとなる。
その他、上記の衝撃力が得られるパーツセパレーターやハンマークラッシャー、竪型破砕機等を用いることも可能である。
また、一度衝撃力を加えて破砕した破砕片に、再度衝撃を加えてもよく、２回以上繰り返し衝撃を加えることにより、分離しやすくなる。

衝撃を加えたプリント配線板１は、図５に示すように、衝撃により破砕されるとともにアルミベース基板２と絶縁層３や絶縁層３と回路基板４が分離しやすくなるため、これらを手選別等の方法で分別し、アルミベース基板２からアルミが高品位で回収でき、回路基板４から金、銀、銅などの有価金属が高品位で回収でき、これらをリサイクル用原料とすることができる。

分別するコストをより低減し効率を高めるためには、上記の衝撃による粉砕後、色彩選別機を用いるのが好ましい。この色彩選別機は、例えば、図６に示すように、プリント配線板１の破砕片をコンベア上に流すことにより、色彩センサーで色彩を識別し、アルミベース基板２は銀白色として判定して遠くに飛ばし、絶縁層３は緑色として判定して近くに飛ばすことができるため、これにより簡便に効率良く分別することができる。

このように、プリント配線板１に衝撃を加えることにより、アルミベース基板２から絶縁層３が剥離でき、品位の高いアルミとしてリサイクル用原料にすることができる。また、絶縁層３から回路基板４が分離でき、品位の高い金、銀、銅などのリサイクル用原料にすることができる。

以下、本発明のリサイクル用有価金属原料の製造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。

（実施例１）
所定の回路配置を形成したサイズ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り付けた。また、プリント配線板１０枚の平均重量は７６．８ｇであり、分析した結果、含有する金属成分は基板1枚当たりアルミが５６．８ｇ、金が０．７７ｍｇ銅が６．６８ｇであった。
この配線板１０枚を、図２，３に示すような、一軸式破砕機（佐藤鉄工(株)製「クロスシュレッダー CFS-S1000」）に投入し、衝撃を加えた。この衝撃力を計算したところ２５５Ｎであった。

その後、この装置から破砕したプリント配線板を取り出すと、図５に示すようにアルミベース基板と絶縁層とがきれいに剥離し、分離することができた。得られた破砕片を色彩選別機（株式会社北川鉄工所製 「セレスターTMS-6CM3」）により選別したところ、リサイクル用原料として使用可能なアルミが５５．７ｇ、金が０．４９ｍｇ、銅が４．７ｇが得られ、処理時に投入した配線板の重量に対する、処理後の分別のみによる金属の回収重量の比を剥離率と定義すると、表１に示すとおり剥離率は重量で９７％だった。回収により得られた金属の品位や回収率を表２に示す。なお、アルミ以外の金や銅の回収物には、樹脂との剥離はされたものの、微細な樹脂の固着が見られたため、分析後の純度が低下している。

（実施例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、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り付けた。また、平均重量は１１９．０ｇであり、分析した結果、含有する金属成分は基板１枚当たりアルミが７５ｇ、金が２．３８ｍｇ、銅が４０．１ｇであった。

この配線板１０枚を、上記実施例１と同一の一軸式破砕機に投入し、衝撃を加えた。この衝撃力を計算したところ３９６Ｎであった。
その後、この装置から破砕したプリント配線板を取り出してアルミベース基板と絶縁層とを手作業で剥離したところ、いずれも容易に剥離することができ、表１に示すとおり剥離率は重量で９０％であった。回収により得られた金属の品位と回収率は上記表２に示す値であった。

（実施例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１．２ｍｍ、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、エポキシ系の接着剤でアルミベース基板上に貼り付けた。また、平均重量は６５．１ｇであり、分析した結果、含有する金属成分は基板1枚当たりアルミが５８．６ｇ、金が２．０ｍｇ、銅が２．９２ｇだった。

この配線板１０枚を、上記実施例１と同一の一軸式破砕機に投入し、衝撃を加えた。この衝撃力を計算したところ２２０Ｎであった。
その後、この装置から粉砕したプリント配線板を取り出してアルミベース基板と絶縁層とを手作業で剥離したところ、いずれも容易に剥離することができ、表１に示すとおり剥離率は重量で６２％であった。回収により得られた金属の品位と回収率は上記表２に示す値であった。

（実施例４）
実施例1と同一のプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。
この配線板１０枚を、図４に示すような、二軸式破砕機（氏家製作所製「シュレッダーUG165-20-240」）に投入し、衝撃を加えた。この衝撃力を計算したところ１９８Ｎであった。
その後、この装置から破砕したプリント配線板を取り出すと、アルミベース基板と絶縁層とがきれいに剥離していた。得られた破砕片を実施例１と同一の色彩選別機により選別したところ、表１に示すとおり剥離率は重量で９５％であった。回収により得られた金属の品位と回収率は上記表２に示す値であった。

（比較例１）
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０．５ｍｍ、絶縁層の厚みは０．０５ｍｍ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り付けた。また、平均重量は１６．４ｇであり、分析した結果、含有する金属成分は基板1枚当たりアルミが５６．８ｇ、金が０．７７ｍｇ、銅が６．６８ｇであった。

この配線板１０枚を、上記実施例１と同一の一軸式破砕機に投入し、衝撃を加えた。この衝撃力を計算したところ１５２Ｎであった。
その後、この装置から粉砕したプリント配線板を取り出してアルミベース基板と絶縁層とを手作業で剥離しようとしたが、いずれも固着しており剥離することができなかった。得られたものは、原料のほぼ全量がアルミに包まれた塊状となっており、アルミベース基板部分と絶縁層の剥離ができなかった。得られた塊状物は、アルミが８１ｗｔ％で、銅が８ｗｔ％であった。

(比較例２)
実施例２と同一の基板サイズＬ１１０ｍｍ×Ｗ１００ｍｍ×Ｔ２ｍｍでアルミ層と絶縁層厚さの異なるプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。
この配線板１０枚を、実施例４と同一の二軸式破砕機に投入し、衝撃を加えた。この衝撃力を計算したところ８８Ｎであった。得られた破砕片は、アルミベース基板と絶縁層の剥離がなされていなかった。すなわち、手選別や色彩選別機等によってアルミ片等の個々の破片を取り上げることのみで目的とする金属片とその他樹脂等を簡便に分離できる破砕片は得られていなかった。得られた破砕片を分析した結果、アルミが８０ｗｔ％であった。

(比較例３)
実施例１と同一のプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板１０枚を、溶融法によりアルミを融解し、ルツボ底部の沈殿物と溶湯中の固形物を分離した。沈殿物中のアルミ純度は９７．６ｗｔ％であったが、原料中のアルミ重量に対して６２．８ｗｔ％しか回収できず、また固形物から得た塊状物の銅純度は４３．２ｗｔ％で、リサイクル原料の銅としてそのままでは使用はできないものであった。

（結果）
配線板に、１９０Ｎ以上の衝撃を加えることにより、アルミベース基板の剥離が容易であり、また、回路基板の金、銀、銅も分離し、これらをリサイクル用原料とすることができるものであった。
配線板に、１９０Ｎ未満の衝撃を加えても、剥離することができず、アルミ等の有価金属を樹脂基板から分別することができなかった。
衝撃を加えて得られた破砕片は、手選別や色彩選別機等で簡単に選別することができ、得られたもののリサイクル用有価金属原料の純度は９０ｗｔ％以上と高く、かつ、原料であるアルミベース基板中の金属含有量に対する回収率もアルミで９０ｗｔ％以上と非常に回収効率の高いものであった。

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 ５装置
６容器 ７モータ ８鎖

Claims (6)

1. 厚さ１．０ｍｍを超えるアルミベース基板上に厚さ０．１ｍｍ以上である絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板に、１９０Ｎ以上の衝撃力を加えてリサイクル用有価金属原料を製造する方法。
2. 衝撃力は、ハンマー、羽根、鎖、ワイヤーのいずれかで加える請求項１に記載の製造方法。
3. プリント配線板に、前記衝撃力を２回以上加える請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 衝撃力は、一軸式破砕機で加える請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 衝撃力により得られたプリント配線板の破砕片を色彩選別機により分別する請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
6. アルミ、銅、金のリサイクル用有価金属原料を得るものである、請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。

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