KR101230869B1 - Ｐｃｂ기판의 유가금속 및 부품 회수장치와 이를 이용한 회수방법 - Google Patents

Ｐｃｂ기판의 유가금속 및 부품 회수장치와 이를 이용한 회수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치에 관한 것으로, 전자부품이 실장된 PCB기판이 고정되고, 외부의 회전동력을 통해 회전하는 회전부; 상기 회전부의 중단에 고정되는 PCB기판을 가열하는 가열부; 및 상기 PCB기판이 고정되는 회전부에 형성되어 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부;를 포함한다.

Description

ＰＣＢ기판의 유가금속 및 부품 회수장치와 이를 이용한 회수방법{APPARATUS FOR RECOVERING VALUABLE METAL AND PART FROM PRINTED CIRCUIT BOARD AND METHOD THEREOF}
본 발명은 회전부를 통해 전자부품이 실장된 PCB기판을 회전시킴과 동시에 가열부를 통해 PCB기판을 가열하여 전자부품과 솔더가 PCB기판에서 이탈되도록 하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치와 이를 이용한 회수방법에 관한 것이다.
일반적으로 인쇄회로기판 및 전자부품 등의 전자스크랩 폐기물은 그 성분구성이 통상적으로 전체 구성 중 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터(Polyester) 및 폴리카네이트(Polycarbonate)로 되는 약 30%의 플라스틱성분과, 실리카, 알루미나, 알칼리-알카리토산화물 등 난용성 산화물이 약 40%정도의 분포로 포함되며, 기타 구리(Cu),철(Fe), 니켈(Ni), 주석(Sn), 납(Pb), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 등과 같은 일반금속과 금(Au), 은(Ag), 파라디움(Pd) 등과 같은 귀금속 성분 약 30%가 혼재하여 구성된다.
또한, 이러한 전자스크랩 중 인쇄회로기판에는 그 표면에 프린트된 인쇄회로망, 에지컨넥터(edge connectors) 및 이에 배치된 집적회로인 IC, 트랜지스터 등의 반도체소자는 상기한 유가 귀금속이 존재하게 된다.
이러한 인쇄회로기판 상의 유가 귀금속의 형태는 Cu로 된 핀이나 단자, 박판에 코팅된 Au 및 Pb, Au bonding wires, Ni 또는 Fe에 코팅되는 Au 및 Ag 페이스트, 백금족 금속을 함유한 혼합금속 및 합금 등과 같은 다양한 형태로 형성되어 비교적 많은 양의 유가금속이 포함되어 있다.
이들은 상당한 고가의 금속이나 귀금속으로 분류되어 이들을 유효하게 회수하여 재활용하기 위한 기술이 활발히 제안되고 있다.
이처럼 인쇄회로기판 자체에 프린트된 유가금속의 인쇄회로망, 에지콘넥터와 인쇄회로기판상에 장착된 집적회로(IC), 트랜지스터 등과 같은 반도체소자 등의 전자부품으로 되는 전자스크랩(이하 전자스크랩이라 통칭한다)을 인쇄회로기판으로 부터 분리하여 유가금속을 회수하기 위한 종래의 유가금속 정련 전의 전처리 방법은다음과 같다.
일반적인 전처리 방법은 인쇄회로기판으로부터 전자스크랩을 분리시키지 않고 인쇄회로기판에 전자스크랩이 배치되어 장착된 상태인 채로 해머밀 등을 사용하여 인쇄회로기판과 전자스크랩을 동시에 절단한다.
그런 다음 1차 선별한 후, 다시 볼밀 등으로 인쇄회로기판의 유가금속이 포함된 플라스틱성분과 전자스크랩의 유가금속성분 등을 섞인 상태에서 같이 동시에 분쇄한다.
그뒤 여러단계의 복잡한 선별공정을 거쳐 플라스틱성분과 유가금속성분을 구분하여 선별한 후, 선별된 유가금속성분을 다시 습식 또는 건식농축제련공정이나 전기화학공정 등의 정련공정을 필요에 따라 선택적으로 사용하여 최종적으로 Au,Ag, Pd, Cu 등과 같은 귀금속 등의 유가금속을 분류, 회수하여 재활용하게 된다.
그러나, 지금까지 사용되고 있는 상기와 같은 종래의 전처리방법은 인쇄회로기판상에 인쇄회로망, 반도체소자 등의 전자스크랩이 그대로 장착된 상태로 인쇄회로기판의 플라스틱성분과 전자스크랩의 유가금속성분 등을 동시에 절단하고 분쇄하 는 방법을 취하고 있어 절단 및 분쇄작업시 인쇄회로기판의 플라스틱성분을 절단, 분쇄하는 과정에서 분진이 대량으로 발생하게 된다.
이에 따라 고비용의 다중 집진설비가 요구되는 설비상의 불리점과 동력이 커지는 운전상의 불이익이 나타나고 있어 처리비용이 비교적 고비용인 경제적인 부담을 발생하게 된다.
이처럼 인쇄회로기판 자체를 전처리하는 과정에서 완전히 파쇄하고 분쇄하는 방법으로 처리함으로서 인쇄회로기판 자체의 재활용이나 분쇄한 플라스틱류의 회수가 어려워 인쇄회로기판의 재활용율이 저하되어 자원의 낭비를 초래하는 결과를 나타낸다.
그리고, 분쇄된 플라스틱류의 분진 내에도 다소의 유가금속이 포함하고 있으므로 분진내의 유가금속을 회수하기 위하여서는 여러 단계의 분진수집 및 선별 등의 복잡한 장치와 처리과정을 별도로 요구하게 되어 설비비용이나 운전 동력비등의 처리비용이 많이 요구되는 반면에 유가금속 회수율은 상대적으로 낮아 처리비용이 회수율에 비하여 상대적으로 높은 문제점이 발생 되었다.
또한, 상기와 같은 종래의 처리방법은 절단과 파쇄 및 선별, 소각 등의 다단계의 복잡한 작업을 거치게되어 분진이나 처리수 등의 공해물질이 다량 발생하게 되어 환경오염을 유발하는 등 주변의 분진으로 인한 공해상의 문제와 작업환경이 열악한 것 등의 여러 가지 문제점을 발생 되고 있다.
또한 인쇄회로기판을 그대로 절단, 파쇄하여 분리 폐기하게 되므로 인쇄회로기판의 재활용을 거의 기대할 수 없어 이로 인한 산업폐기물의 다량발생은 물론 자원의 낭비를 초래하는 등의 여러 가지 문제점이 발생 되었다.
본 발명의 목적은 회전부를 통해 전자부품이 실장된 PCB기판을 회전시킴과 동시에 가열부를 통해 PCB기판을 가열하여 전자부품과 솔더가 PCB기판에서 이탈시켜 유가금속을 공해 없이 회수할 수 있는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치와 이를 이용한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치는, 전자부품이 실장된 PCB기판이 고정되고, 외부의 회전동력을 통해 회전하는 회전부; 상기 회전부의 중단에 고정되는 PCB기판을 가열하는 가열부; 및 상기 PCB기판이 고정되는 회전부에 형성되어 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시 예에 따른 PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치는, 전자부품이 실장된 PCB기판이 고정되고, 회전되는 회전부;
상기 회전부에 설치되어 상기 회전부를 회전시키는 모터부; 상기 상기 PCB기판이 고정되는 회전부에 형성되어 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부; 및 상기 회전부에 고정되는 PCB기판을 가열하는 가열부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치를 이용한 회수방법은, 전자부품이 실장된 PCB기판을 회전부에 고정시키는 제1 단계; 상기 회전부를 일방향으로 회전시키는 제2 단계; 상기 회전되는 PCB기판을 가열부를 통해 가열하는 제3 단계; 및 상기 가열부를 통해 가열된 PCB기판 상의 부품 및 솔더가 회수부를 통해 회수되는 제4 단계;를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치에 의하면, PCB기판을 회전시킴과 동시에 가열부로 PCB기판을 가열하여 PCB기판상의 전자부품과 솔더를 원심력과 열을 이용하여 분리하게 되므로 PCB기판의 용융에 따른 에너지 소비가 줄어들게 되며, PCB기판을 용융하지 않으므로 공해 발생이 줄어들게 되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유가금속 및 부품 회수장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 유가금속 및 부품 회수장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 회전부와 가열부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시 예에 따른 유가금속 및 부품 회수장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 유가금속 회수방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 유가금속 및 부품 회수장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 유가금속 및 부품 회수장치의 전체 구성도이며, 도 3은 회전부와 가열부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 PCB기판(1)이 고정되는 회전부(10)와, 상기 회전부(10)에 고정되는 PCB기판(1)을 가열하는 가열부(40)와, 상기 PCB기판(1)이 고정되는 회전부(10)에 형성되어 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부(13)와, 상기 회전부(10)를 회전시키는 모터부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 회전부(10)는 상기 모터부(30)에 의해 직접적으로 회전되는 것이 아니라 소정의 동력전달 수단을 통해 회전될 수도 있다.
상기 도 1의 구성요소들은 도 2의 실시예와 같이 구성될 수 있다.
도 2와 3을 참조하면, 상기 회전부(10)는 상부(11)와 하부(12)로 각각 구성되며, 상기 상,하부(11,12)의 중단에 PCB기판(1)이 고정되고, 외부의 공압기와 연결되어 공압으로 작동되도록 상기 상,하부(11,12)가 각각 공압 실린더 형태로 형성되어 상하측으로 이송된다.
이러한 상기 상,하부(11,12)는 상하측으로 각각 10 ~ 20mm로 이송되고, 상기 PCB기판(1)을 고정시킬때 100 ~ 200Kgf의 힘으로 누르며 고정시키게 된다.
이때, 상기 상,하부(11,12)가 상하방향으로 승강되는 간격이 10mm 미만이 되면 상기 PCB기판(1)이 삽입되지 못하는 경우가 발생될 수 있고, 20mm 초과로 승강되면 PCB기판(1)이 삽입되는 높이를 넘기 때문에 필요 이상의 에너지와 시간이 소모될 수 있다.
그리고, 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 100Kgf 미만이면, 상기 상,하부(11,12)가 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 작아 상기 회전부(10)의 회전시 회전부(10)의 상,하부(11,12) 간에서 이탈되어 질 수 있는 문제가 있다.
이와 반대로, 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 200Kgf를 초과하면 PCB기판(1)이 파손될 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
그리고, 상기 상,하부(11,12)의 하단과 상단이 접촉되는 부분에는 각각 대응되도록 돌출 형상의 고정부(14)가 형성되어 PCB기판(1)이 상기 고정부(14)를 통해 고정되도록 한다.
상기 회전부(10)에 외부의 회전동력을 전달하는 회전동력 전달수단으로 지주부(20)가 상기 회전부(10)와 회전벨트를 통해 연결된다.
이러한 상기 지주부(20)는 상기 회전부(10)의 상,하측에 형성되는 제1 감김부(15)와 회전용 벨트를 통해 연결되는 제2 감김부(21)가 형성되며, 봉형상으로 형성되어 수직으로 설치되고, 외부의 회전동력을 통해 회전하여 상기 회전부(10)를 연동 회전시킨다.
상기 상부(11)와 하부(12) 간의 PCB기판(1)에서 이탈되는 전자부품과 솔더를 모으는 회수부(13)가 상기 상,하부(11,12)의 외측에 상기 상,하부(11,12)를 감싸도록 형성된다.
이러한 상기 지주부(20) 상하측의 제2 감김부(21)와 상기 회전부(10)의 상하측 제1 감김부(15)는 상기 회전부(10) 상,하부(11.12)의 동일한 회전을 위해 각각 동일한 직경을 가지고 형성된다.
이로 인해 상기 지주부(20)의 회전으로 인해 벨트로 연결된 상기 회전부(10)가 회전되며, 상기 회전부(10)의 상,하부(11,12)는 상기 지주부(20)의 제2 감김부(21)로 인해 동일한 속도로 회전하게 된다.
이때, 상기 회전부(10) 상,하부(11.12)가 각기 다른 속도로 회전하게 되면 상기 상,하부 간에 고정된 PCB기판이 파손되거나 이탈되는 문제점이 발생 될 수 있다.
상기 지주부(20)에는 외부의 회전동력인 모터부(30)가 상기 지주부(20)와 벨트를 통해 연결되어 상기 지주부(20)를 회전시키게 된다.
이때, 상기 회전부(10)에는 외부의 회전동력인 모터부(30)가 직접 연결되어 상기 모터부(30)의 회전으로 상기 회전부(10)를 회전시킬 수 있다.
이러한 상기 모터부(30)는 600 ~ 1300RPM으로 회전하게 된다.
이때 상기 모터부(30)의 회전이 600RPM 미만일 경우 회전력이 부족하여 PCB기판(1) 상의 전자부품이 이탈되지 않게 되는 문제점이 발생 될 수 있다.
상기 모터부(30)의 회전이 1300RPM을 초과할 경우 이탈되는 전자부품이 빠른속도로 이탈되어 주변에 피해를 줄 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
상기 가열부(40)는 상기 회전부(10)를 통해 고정된 상기 PCB기판(1)에 열을 가하여 전자부품이 PCB기판(1) 상에서 이탈되도록 한다.
이러한 가열부(40)는 열풍을 공급하여 대상물을 가열하는 열풍기(hot gun)를 이용하게 된다.
여기서 상기 가열부(40)는 400 ~ 1000℃의 온도로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 된다.
이때, 상기 가열부(40)가 400℃이하로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면 전자부품을 PCB기판(1)과 솔더링한 솔더가 제대로 녹지 않아 전자부품이 PCB기판(1)에서 분리되지 않는 문제점이 발생 될 수 있다.
그리고, 상기 가열부(40)가 1000℃이상으로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면 전자제품과 PCB기판(1)이 동시에 녹아 분리가 불가능할 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시 예에 따른 유가금속 및 부품 회수장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 구성은 다음과 같다.
전자부품이 실장된 PCB기판(1)이 중단에 고정되는 회전부(10)와, 상기 회전부(10)를 회전시키는 모터부(30)와, PCB기판(1)을 가열하는 가열부(40)와, 상기 상기 PCB기판이 고정되는 회전부에 형성되어 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부를 포함하여 구성된다.
상기 회전부(10)는 상부(11)와 하부(12)로 각각 구성되며, 상기 상,하부(11,12)의 중단에 PCB기판(1)이 고정되고, 외부의 공압기와 연결되어 공압으로 작동되도록 상기 상,하부(11,12)가 각각 공압 실린더 형태로 형성되어 상하측으로 이송된다.
이러한 상기 상,하부(11,12)는 상하측으로 각각 10 ~ 20mm로 이송되고, 상기 PCB기판(1)을 고정시킬때 100 ~ 200Kgf의 힘으로 누르며 고정시키게 된다.
이때, 상기 상,하부(11,12)가 상하방향으로 승강되는 간격이 10mm 미만이 되면 상기 PCB기판(1)이 삽입되지 못하는 경우가 발생될 수 있고, 20mm 초과로 승강되면 PCB기판(1)이 삽입되는 높이를 넘기 때문에 필요 이상의 에너지와 시간이 소모될 수 있다.
그리고, 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 100Kgf 미만이면, 상기 상,하부(11,12)가 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 작아 상기 회전부(10)의 회전시 회전부(10)의 상,하부(11,12) 간에서 이탈되어 질 수 있는 문제가 있다.
이와 반대로, 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 200Kgf를 초과하면 PCB기판(1)이 파손될 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
그리고, 상기 상,하부(11,12)의 하단과 상단이 접촉되는 부분에는 각각 대응되도록 돌출 형상으로 고정부(14)가 형성되어 PCB기판(1)이 상기 고정부(14)를 통해 고정되도록 한다.
상기 회전부(10)의 중단 외측에는 PCB기판(1)에서 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부(13)가 설치된다.
상기 모터부(30)는 상기 회전부(10) 상부(11)의 상측 또는 하부(12)의 하측에 설치되어 상기 회전부(10)를 회전시키게 된다.
이때 상기 모터부(30)는 상부(11)의 상측 및 하부(12)의 하측에 동일한 회전속도를 가지도록 각각 설치되어 동시에 작동되어 질 수 있다.
이러한 상기 모터부(30)는 600 ~ 1300RPM으로 회전하게 된다.
이때 상기 모터부(30)의 회전이 600RPM 미만일 경우 회전력이 부족하여 PCB기판(1) 상의 전자부품이 이탈되지 않게 되는 문제점이 발생 될 수 있다.
상기 모터부(30)의 회전이 1300RPM을 초과할 경우 이탈되는 전자부품이 빠른속도로 이탈되어 주변에 피해를 줄 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
상기 가열부(40)는 상기 회전부(10)를 통해 고정된 상기 PCB기판(1)에 열을 가하여 전자부품이 PCB기판(1) 상에서 이탈되도록 한다.
이러한 가열부(40)는 열풍을 공급하여 대상물을 가열하는 열풍기(hot gun)를 이용하게 된다.
여기서 상기 가열부(40)는 400 ~ 1000℃의 온도로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 된다.
이때, 상기 가열부(40)가 400℃이하로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면 전자부품을 PCB기판(1)과 솔더링한 솔더가 제대로 녹지 않아 전자부품이 PCB기판(1)에서 분리되지 않는 문제점이 발생 될 수 있다.
그리고, 상기 가열부(40)가 1000℃이상으로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면 전자제품과 PCB기판(1)이 동시에 녹아 분리가 불가능할 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 유가금속 회수방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기의 본 발명을 이용한 회수방법은 다음과 같다.
PCB기판(1)을 회전부(10)의 중단에 고정시키는 제1 단계(S10)와, 상기 회전부(10)를 회전시키는 제2 단계(S20), 상기 회전부(10)를 통해 회전하는 PCB기판(1)을 가열부(40)로 가열하는 제3 단계(S30)와, 상기 가열된 PCB기판(1)의 부품과 솔더를 회수부(13)를 통해 회수하는 제4 단계(S40)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 단계(S10)는 공압실린더 형태로 형성된 상기 회전부(10)의 상,하부(11,12)가 중단측으로 작동되어 상기 PCB기판(1)을 상하방향에서 눌러 고정하는 단계이다.
여기서, 상기 상,하부(11,12)는 상하측으로 각각 10 ~ 20mm로 이송되고, 상기 PCB기판(1)을 고정시킬때 100 ~ 200Kgf의 힘으로 누르며 고정시킨다.
이때, 상기 상,하부(11,12)가 상하방향으로 승강되는 간격이 10mm 미만이 되면 상기 PCB기판(1)이 삽입되지 못하는 경우가 발생될 수 있고, 20mm 초과로 승강되면 PCB기판(1)이 삽입되는 높이를 넘기 때문에 필요 이상의 에너지와 시간이 소모될 수 있다.
그리고, 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 100Kgf 미만이면, 상기 상,하부(11,12)가 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 작아 상기 회전부(10)의 회전시 회전부(10)의 상,하부(11,12) 간에서 이탈되어 질 수 있는 문제가 있다.
이와 반대로, 상기 PCB기판(1)을 고정시키는 힘이 200Kgf를 초과하면 PCB기판(1)이 파손될 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
그리고, 상기 상,하부(11,12)의 하단과 상단이 접촉되는 부분에는 각각 대응되도록 고정부(14)가 형성되어 PCB기판(1)이 상기 고정부(14)를 통해 고정되도록 한다.
상기 제2 단계(S20)는 상기 회전부(10)를 회전시키는 단계로서 회전용 벨트로 연결된 모터부(30)와 지주부(20)를 통해 회전하게 된다.
이때, 상기 지주부(20)의 상,하측에는 동일한 직경으로 형성되는 제2 감김부(21)가 형성되고, 상기 회전부(10)의 상,하측에는 제1 감김부(15)가 동일한 직경으로 형성되어 회전용 벨트를 통해 상기 제1,2 감김부(15,21)가 연결되어 상기 지주부(20)의 회전으로 상기 회전부(10)가 회전된다.
그리고, 상기 회전부(10)를 회전시키는 다른 방법은 상기 회전부(10)의 상측 또는 하측에 직접 설치된 모터부(30)를 통해 회전하게 된다.
상기 제3 단계(S30)는 상기 회전부(10)를 통해 회전되는 상기 PCB기판(1)을 가열부(40)를 통해 가열하는 단계이다.
이러한 제3 단계(S30)에서 상기 가열부(40)는 열풍을 공급하여 대상물을 가열하는 열풍기(hot gun)를 이용하게 된다.
여기서 상기 가열부(40)는 400 ~ 1000℃의 온도로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 된다.
이때, 상기 가열부(40)가 400℃이하로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면 전자부품을 PCB기판(1)과 솔더링한 솔더가 제대로 녹지 않아 전자부품이 PCB기판(1)에서 분리되지 않는 문제점이 발생 될 수 있다.
그리고, 상기 가열부(40)가 1000℃이상으로 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면 전자제품과 PCB기판(1)이 동시에 녹아 분리가 불가능할 수 있는 문제점이 발생 될 수 있다.
상기 제4 단계(S40)는 상기 제3 단계(S30)를 통해 솔더가 녹아 상기 PCB기판(1)에서 분리되는 전자부품과 솔더를 회수부(13)를 통해 회수하는 단계이다.
이때, 상기 회수부(13)를 통해 회수된 전자부품과 솔더는 각각 구분되어 따로 무게를 측정하여 분리비율을 도출하게 된다.
상기의 구성으로 제작된 유가금속 및 부품 회수장치와 회수방법을 이용하여 실시예의 결과처럼 전자부품 분리를 수행하였다. 사용된 PCB기판(1)은 각 제조사의 중간 크기(size) 중 크기가 유사한 기판을 임의 선정하여 분리도를 측정하고 실험을 실시하였다.
실험의 변수를 설정하기 위하여 회전속도, 열풍의 온도 및 열풍의 가열시간을 설정하여 실험을 시도하였으나, 예비실험 결과 회전속도는 RPM을 1000으로 하였을 경우 분리가 이루어지지 않음으로 RPM을 1100으로 설정하고 열풍의 온도는 600℃ 로 가열하며 열풍의 유지시간을 주된 변수로 설정하여 실험을 수행하였다.
상기 PCB기판(1)이 고정된 회전부를 회전시키면서 상기 PCB기판(1)으로부터 부품이 분리되기 시작한 1분 이후에 부품수거 및 잠시 회전을 멈추고 사진을 찍은 후에 다시 2분 이상을 가열하여 PCB기판(1)이 녹기 직전까지 지속적으로 가열하며 회전하였다.
이는 아래의 식을 통해 계산되었다.
상기 PCB기판(1)에서 분리된 부품의 중량계산을 위하여 다음의 식 1을 적용하여 계산하였다.
Figure 112010079042063-pat00001
(식 1)
(원심분리에 의하여 분리된 부품중량 = 회수장치의 회전부로 회전되는 PCB기판을 가열부로 가열하여 분리된 부품의 중량, Total 부품 weight = 원심분리에 의하여 분리된 부품중량 + 인두에 의하여 제거된 부품중량)
또한, 목표치에 있는 분리된 solder의 중량을 계산하기 위하여 다음의 식 2를 적용하여 계산하였다.
Figure 112010079042063-pat00002
(식 2)
(분리전 PCB기판의 중량 (=PCB기판중량 + 총부품중량 + solder 중량): Total weight, 원심분리후 PCB기판(1)에 남은 solder의 무게: (원심분리후 기판의 중량 -(기판의 무게+강제로 제거된 부품))
또한, 목표치에 있는 PCB기판(1)으로 부터의 분리율을 계산하기 위하여 다음의 식 3을 적용하여 계산하였다.
Figure 112010079042063-pat00003
(식 3)
상기의 계산식을 통하여 얻은 실시예 1 내지 4의 실험결과는 다음과 같다.
실시예 1
초기중량 : 46.5960g(기판중량 : 30.9386g, 부품중량 : 14.7399g, 납의 중량 : 0.9121g)
가열시간 가열전 1분 3분 5분
무게 46.5906g 41.4650g 38.1242g 38.0275g
상기의 실시한 결과에 나타난 바와 같이 가열시간 1분, 3분 및 5분으로 설정하여 PCB기판을 가열 후 무게를 측정하면, 1분 후에는 전자부품과 솔더가 일부 이탈되어 남은 PCB기판의 무게는 41.4650g이었다.
그리고 3분 후의 PCB기판 무게는 38.1242g이고, 5분 후의 무게는 38.0275g으로 측정되었다.
이처럼 본 실험 결과에 의해서 5분 가열 후 떨어진 부품의 무게는 7.9655g 이었다. 그리고, 열풍으로 인해 제거된 납의 중량는 0.6300g이었다.
이의 결과를 통해 도출된 분리된 솔더의 비율은 69.0714 wt% 이고, 부품 분리율은 54.0404 wt%이다.
이때, 상기 솔더의 비율은 식 3을 변형한
Figure 112010079042063-pat00004
(식 4)를 이용하여 계산한다.
또한, 상기 부품의 분리율은
Figure 112010079042063-pat00005
(식 5)를 이용하여 계산한다.
그리고, 전체적인 PCB의 분리율을 상기 식 3를 통해 구하면 81.6205 wt%가 나왔다.
실시예 2
초기중량 : 73.9001g(기판중량 : 28.6266g, 부품중량 : 39.0171g, 납의 중량 : 6.2465g)
가열시간 가열전 1분 3분 5분
무게 73.9001g 73.9001g(변화없음) 55.0912g 53.1033g
상기의 실시한 결과에 나타난 바와 같이 가열시간 1분, 3분 및 5분으로 설정하여 PCB기판을 가열 후 무게를 측정하면, 1분 후에는 전자부품과 솔더가 일부 이탈되어 남은 PCB기판의 무게는 73.9001g으로 변화가 없었다.
그리고 3분 후의 PCB기판 무게는 55.0912g이고, 5분 후의 무게는 53.1033g으로 측정되었다.
이처럼 본 실험 결과에 의해서 5분 가열 후 떨어진 부품의 무게는 18.4711g 이었다. 그리고, 열풍으로 인해 제거된 납의 중량는 4.4257g이었다.
이의 결과를 통해 도출된 분리된 솔더의 비율은 상기 식 4를 이용하여 계산하면, 70.7388 wt% 이고, 부품 분리율은 상기 식 5를 통해 계산하면 47.3410 wt%이다.
그리고, 전체적인 PCB의 분리율을 상기 식 3를 통해 구하면, 71.8582 wt%가 나왔다.
실시예 3
초기중량 : 44.6904g(기판중량 : 20.5907g, 부품중량 : 22.6417g, 납의 중량 : 1.4580g)
가열시간 가열전 1분 3분 5분
무게 44.6904g 41.9930g 34.2301g 34.2301g(변화없음)
상기의 실시한 결과에 나타난 바와 같이 가열시간 1분, 3분 및 5분으로 설정하여 PCB기판을 가열 후 무게를 측정하면, 1분 후에는 전자부품과 솔더가 일부 이탈되어 남은 PCB기판의 무게는 41.9930g이었다.
그리고 3분 후의 PCB기판 무게는 34.2301g이고, 5분 후의 무게는 3분의 가열시간과 동일하게 34.2301g으로 변화가 없는 것으로 측정되었다.
이처럼 본 실험 결과에 의해서 5분 가열 후 떨어진 부품의 무게는 9.6973g 이었다. 그리고, 열풍으로 인해 제거된 납의 중량는 1.2630g이었다.
이의 결과를 통해 도출된 분리된 솔더의 비율은 상기 식 4를 이용하여 계산하면 86.6255 wt% 이고, 부품 분리율은 상기 식 5를 통해 계산하면 42.8294 wt%이다.
그리고, 전체적인 PCB의 분리율을 식 3를 통해 구하면, 76.5938 wt%가 나왔다.
실시예 4
초기중량 : 98.9045g(기판중량 : 57.3015g, 부품중량 : 37.6740g, 납의 중량 : 3.9290g)
가열시간 가열전 1분 3분 5분
무게 98.9045g 98.9045g(변화없음) 81.0541g 76.9023g
상기의 실시한 결과에 나타난 바와 같이 가열시간 1분, 3분 및 5분으로 설정하여 PCB기판을 가열 후 무게를 측정하면, 1분 후에는 전자부품과 솔더가 일부 이탈되어 남은 PCB기판의 무게는 98.9045g으로 변화가 없었다.
그리고 3분 후의 PCB기판 무게는 81.0541g이고, 5분 후의 무게는 76.9023g으로 측정되었다.
이처럼 본 실험 결과에 의해서 5분 가열 후 떨어진 부품의 무게는 19.6517g 이었다. 그리고, 열풍으로 인해 제거된 납의 중량는 2.5505g이었다.
이의 결과를 통해 도출된 분리된 솔더의 비율은 상기 식 4를 이용하여 계산하면 64.9147 wt% 이고, 부품 분리율은 상기 식 5를 이용하여 계산하면 52.1625 wt%이다.
그리고, 전체적인 PCB의 분리율을 식 3를 통해 구하면, 77.7540 wt%가 나왔다.
상기의 실시예 1 내지 4의 PCB기판(1)의 분리율 및 솔더금속의 회수율을 소수점 첫번째 자리까지 표시하여 정리한 결과를 다음 표 5에 나타내었다.
이러한 표 5의 결과값에 대한 초기 조건은 모두 동일하도록 가열온도 600℃에 회전속도 1100RPM으로 설정하고, 가열시간은 최대인 5분으로 설정한 것이다. 그리고 소수점 둘째 자리에서는 반올림하여 표시한다.
번호 PCB분리율 (wt%) 솔더금속회수율 (wt%)
실시예 1 81.6 69.1
실시예 2 71.9 70.7
실시예 3 76.6 86.2
실시예 4 77.8 64.9
이처럼 상기 표 5에 도시된 바와 같이 상기의 실시예 1은 전자부품이 PCB기판(1)에서 분리되는 분리율이 81.6 wt%이고, 상기 PCB기판(1)과 전자부품을 솔더링하는 솔더 금속의 회수율은 69.1 wt%임을 알 수 있다.
그리고, 실시예 2는 전자부품이 PCB기판(1)에서 분리되는 분리율이 71.9 wt%이고, 상기 PCB기판(1)과 전자부품을 솔더링하는 솔더 금속의 회수율은 70.7 wt%임을 알 수 있다.
또한, 실시예 3은 전자부품이 PCB기판(1)에서 분리되는 분리율이 76.6 wt%이고, 상기 PCB기판(1)과 전자부품을 솔더링하는 솔더 금속의 회수율은 86.2 wt%임을 알 수 있다.
그리고, 실시예 4은 전자부품이 PCB기판(1)에서 분리되는 분리율이 77.8 wt%이고, 상기 PCB기판(1)과 전자부품을 솔더링하는 솔더 금속의 회수율은 64.9 wt%임을 알 수 있다.
상기의 실시예 1 내지 4의 결과에서처럼 물리적인 방법을 통해 전자부품과 솔더를 PCB기판에서 분리할 때의 회수율이 높음을 알 수 있다.
여기서 상기 분리율과 회수율은 상기 식 1 내지 식 5를 이용하여 구하게 된다.
이처럼 상기의 구성으로 전자부품과 솔더를 PCB기판(1)에서 분리하는 방법은 상기 회전부(10)의 상하부 간에 PCB기판(1)을 삽입 고정하고, 상기 모터부(30)를 작동시켜 상기 지주부(20)를 통해 상기 회전부(10)의 상,하부(11,12)가 동일한 속도로 회전되도록 한다.
이때, 상기 회전부(10)의 상,하부(11,12)는 공압 실린더 형태로 형성되어 외부의 공압펌프를 통해 작동되며, 상하 방향으로 10 ~ 20mm 승강되어 상,하부 간에 PCB기판(1)이 삽입될 수 있도록 한다.
그런 다음 상기 가열부(40)를 작동시켜 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면, 상기 PCB기판(1) 상의 전자부품이 PCB기판(1)에서 이탈되어 회수부(13)에 저장된다.
이때, 상기 가열부(40)의 가열온도는 400 ~ 1000℃의 범위를 갖는다.
그리고, 상기 모터부(30)를 통해 회전하는 회전부(10)의 상측에 결합된 모터(50)가 상기 회전부(10)의 회전속도를 가속하거나 감속할 수 있다.
또한, 상기 모터를 통해 상기 모터부가 동작되지 않아도 상기 모터를 이용하여 상기 회전부를 회전시킬 수 있다.
이는 상기 상부(11)가 지주부(20)와 연결되므로 상기 하부(12)의 회전속도 또한 조절할 수 있다.
이때 회전속도는 600 ~ 1300RPM의 범위에서 회전된다.
다른 일실시 예를 통해 PCB기판의 전자부품과 솔더를 분리하는 방법은, 상기 회전부의 상하부 간에 PCB기판(1)을 삽입 고정하고, 상기 모터부(30)를 작동시켜 상기 회전부(10)의 상,하부(11,12)가 회전되도록 한다.
이때, 상기 회전부(10)의 상,하부(11,12)는 공압 실린더 형태로 형성되어 외부의 공압펌프를 통해 작동되며, 상하 방향으로 10 ~ 20mm 승강되어 상,하부 간에 PCB기판(1)이 삽입될 수 있도록 한다.
그런 다음 상기 가열부(40)를 작동시켜 상기 PCB기판(1)을 가열하게 되면, 상기 PCB기판(1) 상의 전자부품이 PCB기판(1)에서 이탈되어 회수부(13)에 저장된다.
이때, 회전속도는 600 ~ 1300RPM의 범위에서 회전된다.
그리고, 상기 가열부(40)의 가열온도는 400 ~ 1000℃의 범위를 갖는다.
이와같이 구성된 본 발명은 PCB기판(1)을 회전시킴과 동시에 가열부(40)로 PCB기판(1)을 가열하여 PCB기판(1)상의 전자부품과 솔더를 원심력과 열을 이용하여 분리하게 되므로 PCB기판(1)의 용융에 따른 에너지 소비가 줄어들게 되며, PCB기판(1)을 용융하지 않으므로 공해 발생이 줄어들게 되는 이점이 있다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 비슷한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : PCB기판 10 : 회전부
11 : 상부 12 : 하부
13 : 회수부 14 : 고정부
15 : 제1 감김부 20 : 지주부
21 : 제2 감김부 30 : 모터부
40 : 가열부

Claims (16)

  1. 전자부품이 설치된 PCB기판이 고정되며, 상기 전자부품이 상기 PCB 기판에서 분리되면 상기 전자부품을 외부로 이탈시키기 위하여 외부에서 인가되는 동력에 의해 상기 PCB기판을 회전시키는 회전부;
    상기 회전부에 고정된 PCB기판에 직접 열풍을 가하여 상기 PCB기판에 설치된 전자부품 및 솔더를 가열하여 상기 PCB기판으로부터 분리시키는 가열부; 및
    상기 회전부에 형성되어 PCB기판으로부터 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부;를 포함하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전부는 상부와 하부로 각각 구성되고, 상기 상,하부 간에 PCB기판이 고정되도록 고정부가 형성되며, 상기 상,하부는 공압실린더 형태로 이루어져 상,하측으로 각각 승강 되어 상기 PCB기판을 고정하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 회전부의 상,하측에 형성되는 제1 감김부와 회전용 벨트를 통해 연결되는 제2 감김부가 형성되며, 봉형상을 가지며 수직으로 설치되고, 외부의 회전동력을 통해 회전하여 상기 회전부를 연동 회전시키는 지주부를 더 포함하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  4. 제 3항에 있어서
    상기 지주부와 회전용 벨트로 연결되어 상기 지주부를 회전시키는 모터부를 더 포함하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 지주부의 상하측 제2 감김부와 상기 회전부의 상하측 제1 감김부는 상기 회전부 상,하부의 동일한 회전을 위해 각각 동일한 직경을 가지고 형성되는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  6. 삭제
  7. 전자부품이 실장된 PCB기판이 고정되고, 회전되는 회전부;
    상기 회전부를 회전시키는 모터부;
    상기 PCB기판이 고정되는 회전부에 형성되어 이탈된 전자부품과 솔더가 저장되는 회수부; 및
    상기 회전부에 고정되는 PCB기판을 가열하는 가열부;를 포함하며,
    상기 회전부는 상부와 하부로 각각 구성되고, 상기 상,하부 간에 PCB기판이 개재되어 고정되며, 상기 상,하부는 공압실린더 형태로 이루어져 상,하측으로 각각 승하강 되어 상기 PCB기판을 고정하는 PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 모터부는 상기 회전부의 상측 또는 하측에 설치되는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 모터부는 상기 회전부의 상측과 하측에 설치되는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 PCB기판에 열풍을 가하는 열풍기인, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치.
  12. 전자부품이 실장된 PCB기판을 회전부에 고정시키는 제1 단계;
    상기 회전부를 회전용 벨트로 연결된 모터부와 지주부를 통해 일방향으로 회전시키는 제2 단계;
    상기 회전되는 PCB기판을 가열부를 통해 가열하는 제3 단계; 및
    상기 가열부를 통해 가열된 PCB기판 상의 부품 및 솔더가 상기 회전부에서 발생되는 회전력에 의해 이탈되어 회수부를 통해 회수되는 제4 단계;를 포함하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치를 이용한 회수방법.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 지주부의 상,하측에는 동일한 직경으로 형성되는 제2 감김부가 형성되고, 상기 회전부의 상,하측에는 제1 감김부가 동일한 직경으로 형성되는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치를 이용한 회수방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 회전부는 상측 또는 하측에 설치된 모터부를 통해 회전하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치를 이용한 회수방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 회전부는 공압실린더 형태로 형성된 상,하부가 중단측으로 작동되어 상기 PCB기판을 상하방향에서 눌러 고정하는, PCB기판의 유가금속 및 부품 회수장치를 이용한 회수방법.
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