WO2015163606A1 - 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법 - Google Patents

인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법 Download PDF

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WO2015163606A1
WO2015163606A1 PCT/KR2015/003501 KR2015003501W WO2015163606A1 WO 2015163606 A1 WO2015163606 A1 WO 2015163606A1 KR 2015003501 W KR2015003501 W KR 2015003501W WO 2015163606 A1 WO2015163606 A1 WO 2015163606A1
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WO
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printed circuit
circuit board
component
feeder
copper
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Application number
PCT/KR2015/003501
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English (en)
French (fr)
Inventor
박재구
김성민
박승수
권석제
정인상
문향
서아람
한성수
공지영
조아람
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한양대학교 산학협력단
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/28—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation

Definitions

  • the present invention relates to a component separating apparatus and a method for sorting copper of a printed circuit board, and more particularly, to easily separate a component from a printed circuit board on which a plurality of components are mounted, and to the copper contained in the printed circuit board.
  • the present invention relates to a component separating apparatus for a printed circuit board and a method for sorting copper on a printed circuit board, which can easily sort.
  • PCBs printed circuit boards
  • PCBAs printed circuit board assemblies
  • Printed circuit boards for signal processing of electronic circuits are indispensable for waste of electronic and electrical products that are disposed of in large quantities. In addition, printed circuit boards are also generated in large quantities as waste.
  • a printed circuit board consists of a board and a number of components attached to the board, and the board typically comprises about 30% of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, and polycarbonate.
  • Plastic components, silica, alumina, about 40% of poorly soluble compounds, and copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), tin (Sn), lead (Pb), aluminum (Al), zinc ( General metals such as Zn) and precious metals such as gold (Au), silver (Ag), and palladium (Pd) are contained in about 30%.
  • the printed circuit board contains 300 to 600 mg of gold (Au) and 2000 to 3000 mg of silver (Ag) per kilogram, which is much higher than about 7 mg / kg of gold in the actual gold ore. . Therefore, techniques for recovering and recycling these have been actively proposed.
  • the conventional technology developed in this regard can be divided into six.
  • the installation line is large because the transfer line and removal line must be configured separately.
  • a method using a polishing apparatus in which a large amount of dust is generated by the polishing action, and in the case of small parts, it is polished together with the substrate, making it difficult to recover. In addition, it is difficult to process printed circuit boards on both sides.
  • both sides of the printed circuit board can be processed, but the throughput is low by processing in a single sheet, and there is a limitation on the thickness of the processable printed circuit board.
  • Korean Patent No. 10-0421591 is disclosed as an example of the prior art documents.
  • This patent discloses a rotor having a conical or truncated cone protrusion sensor mounted at a rotation center, a plurality of extension members extending horizontally from the cone protrusion sensor, a plurality of studs mounted to the extension member, and the rotor. And a drive motor for rotating the cylinder, a cylindrical case accommodating the rotor therein, and a plurality of studs mounted on an inner surface of the cylindrical case.
  • waste electrical and electronic products such as waste PC, waste cell phone, waste printer, waste copying machine, and the like
  • Printed circuit boards included in such small waste electrical and electronic products include precious metals such as gold, silver, platinum, and palladium, as well as various useful metals such as copper, iron, and aluminum.
  • this waste can be used as a valuable resource.
  • the recycling status of waste electrical and electronic products shows that most metals are not recovered except for some precious metals and high content components.
  • Printed circuit boards that play an important role in the waste electrical and electronic products are within 10% of the total weight, but most of the valuable metals are included, so the pretreatment is very important.
  • the high temperature melting method currently in progress is extremely rare in the type of metal recovered, and most of the valuable metals are proceeded through additional wet recovery techniques.
  • copper is contained in about 30wt.% Of the printed circuit board from which the electronic component is removed, along with the process of separating the electronic component containing a large amount of valuable metal from the printed circuit board separately. There is a need for the development of recovery techniques.
  • the metal can be efficiently processed from printed circuit boards that can be recovered from small waste electricity / electronic products, but also the pre-treatment and sorting technology can be easily recovered from various scraps containing a large amount of metal species. It is considered to be applicable.
  • the conventional technology developed in this regard can be largely divided into five.
  • the printed circuit board is crushed into powder, and then classified into powder with strong metallicity and powder with weak metallicity.
  • the components contain a mixture of a brominated epoxy resin and a glass fiber together with a metal, thus causing not only impurity effects but also difficulties in recycling treatment. In particular, the recycling value of the brominated epoxy resin and glass fibers after collection is ignored.
  • Direct incineration is a method of incineration of printed circuit boards directly, melting them into a mixture of glass fiber and metal, and then cooling them to extract basic metals. This process not only consumes a lot of energy, but also causes environmental pollution due to toxic hydrogen bromide [BrH] by-products. In addition, the collected material, which is a low grade metal mixture, has to be re-smelted for purification for recycling, so the direct use value is very low.
  • the pyrolysis method creates a significant amount of toxic hydrogen bromide [BrH] gas during the pyrolysis treatment, making the natural environment extremely dangerous. Except for metals that are recyclable by classification, the rest of the materials, such as brominated epoxy resins and glass fibers, cannot be recycled and potentially pollute the environment.
  • the molten inorganic salt method inserts a printed circuit board into molten inorganic salt to collect and recycle the metal and glass fibers. This method has the following drawbacks.
  • the printed circuit board After dissolution of the molten inorganic salt, the printed circuit board is softened and has flexibility, so that the stirring dispersion process is difficult.
  • the finished printed circuit boards are interconnected by electroplating connections with solder points larger than the through holes, so that the glass fibers of the printed circuit board are tightly bonded.
  • the effect is very low because the separation process of glass fibers is difficult.
  • Glass fibers will break when the printed circuit board is in molten inorganic salts for a long time.
  • the collection of glass fibers is a difficult task because the operating time in the mixed-stirring process and the reextraction process is uncontrollable and not continuous.
  • the success of recycling crushed glass fibers is low.
  • Korean Patent No. 10-0926801 is disclosed as an example of the prior art documents.
  • the registered patent includes a supply container configured to supply printed circuit board powder, a water tank for separating work from the lower part of the supply cylinder, an opening and closing plate for opening and closing the supply cylinder to flow the printed circuit board, and A stirring rod which rotates inwardly, a printed circuit board powder floating on the upper portion of the tank, a spray nozzle for pushing water toward the outlet port, a conveying conveyor for scraping the inner bottom of the tank and transferring the precipitated metal;
  • the discharge conveyor is inclined connected to the end portion of the transfer conveyor, and the air supply pipe for generating bubbles in the tank.
  • this prior art has a problem in that some fine metal components (mainly copper) float together with the printed circuit board powder and are discharged together to reduce the recovery rate of the metal components (mainly copper).
  • the present invention has been made to solve the above problems, it is easy to separate the components mounted on the printed circuit board, the copper contained in the separated printed circuit board is separated by the difference in specific gravity to recover the copper
  • An object of the present invention is to provide a component separating apparatus and a copper sorting method of a printed circuit board.
  • Component separation device of a printed circuit board the first feeder to which the printed circuit board mounted parts;
  • a second feeder having a screw shape provided on a driving shaft of the driving unit disposed below the first feeder and transferring the printed circuit board which is introduced into and discharged from the first feeder in one direction by rotation of the driving shaft;
  • a component separation unit disposed along a length direction of the driving shaft provided with the second feeder, for separating a component mounted on the printed circuit board by receiving a printed circuit board transferred by the second feeder;
  • a heating unit disposed along the longitudinal direction of the component separation unit and spaced apart from the component separation unit to apply heat to the printed circuit board flowing into the component separation unit, wherein the components are separated by the component separation unit.
  • the discharge path of the printed circuit board and the component separated from the printed circuit board may be formed separately.
  • the transfer path of the printed circuit board which is input and discharged into the first feeder may be formed in a direction different from the transfer path of the printed circuit board which is transferred by the second feeder or the component separator.
  • the component separation unit, the drive shaft is disposed therein, the cylindrical case which is heated by the heating unit to transfer heat to the printed circuit board transferred by the second feeder; And a plurality of brushes provided on the driving shaft disposed inside the case and applying external force to the surface of the printed circuit board introduced into the case.
  • the case may be formed with a first discharge port through which the printed circuit board from which the component is separated and a plurality of second discharge ports through which the component is discharged.
  • a spiral steel wire may protrude from the inside of the case.
  • the feeding speed of the printed circuit board or the component may be adjusted according to the pitch or angle of the spiral steel wire.
  • case may be formed to be rotatable in the rotational direction of the drive shaft or in the opposite direction of rotation of the drive shaft.
  • the brush may be formed in a screw shape along the longitudinal direction of the drive shaft.
  • the brush may be disposed radially or symmetrically about the driving shaft.
  • the heating unit may be controlled to lower the temperature toward the first outlet of the component separator from which the printed circuit board is discharged from the inlet of the component separator from which the printed circuit board is introduced.
  • the heating unit may be disposed in a form surrounding the outer surface of the case of the component separator.
  • the copper sorting method of a printed circuit board comprises the steps of cutting the printed circuit board mounted parts; Separating components from the cut printed circuit board; Crushing the printed circuit board from which the parts are separated; Grinding the shredded printed circuit board; And selecting copper from the pulverized printed circuit board by a specific gravity difference of materials.
  • the printed circuit board on which the component is mounted may be cut to a size of 40 to 60 mm or less in width and length.
  • the part in the separating of the part from the cut printed circuit board, the part may be separated from the printed circuit board by applying heat and external force to the cut printed circuit board.
  • the separated printed circuit board may be shredded to a size of 1 ⁇ 7mm or less in the horizontal and vertical.
  • the shredded printed circuit board may be ground and classified simultaneously.
  • the shredded printed circuit board may be ground to a size of 0.1 ⁇ 0.9mm or less in the horizontal and vertical.
  • the copper may be selected from the pulverized printed circuit board by adjusting the flow rate of water or air.
  • the copper may be selected from the pulverized printed circuit board using the density difference of the material.
  • the classification time may be reduced because no additional sorting work is required.
  • the component separating apparatus and the copper sorting method of the printed circuit board according to the present invention since the electronic components attached to the printed circuit board can be effectively separated, the separate electronic components and the metal can be recovered from the substrate, respectively, The metal recovery rate can be higher than that of the unseparated printed circuit board.
  • the conventional component separation device has a merit that the component separation process can be made by continuously supplying the printed circuit board.
  • the component separating apparatus and the copper sorting method of the printed circuit board according to the present invention are formed so that the path through which the printed circuit board is input before the parts are separated and the path through which the printed circuit board is discharged after the parts are separated are orthogonal.
  • the component separation device can be miniaturized.
  • the component separation device and the copper sorting method of the printed circuit board according to the present invention since the components mounted on the printed circuit board, the copper contained in the separated printed circuit board is easily selected due to the specific gravity difference. This not only improves the recovery rate of copper, but also saves resources.
  • the component separation device and copper sorting method of a printed circuit board according to the present invention unlike the conventional component separation device has the advantage that the printed circuit board is continuously supplied can be a component separation process.
  • the component separation device and the copper sorting method of the printed circuit board according to the present invention since the printed circuit board of various sizes can be cut or crushed to a certain standard to efficiently separate the components regardless of the size of the printed circuit board There is also an advantage.
  • FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a component separation device of a printed circuit board according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the interior of the component separation device of the printed circuit board according to FIG.
  • 3 to 5 are cross-sectional views illustrating a classification state of components mounted on a printed circuit board by the component separation device of the printed circuit board of FIG. 1.
  • FIG. 6 is an enlarged view illustrating an enlarged portion “A” of FIG. 5.
  • Figure 7 is a flow chart showing one embodiment of a copper sorting method of a printed circuit board according to the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a component separation device of a printed circuit board according to the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing the interior of the component separation device of the printed circuit board according to Figure 1
  • Figures 3 to 5 1 is a cross-sectional view illustrating a classification state of components mounted on a printed circuit board by the component separating apparatus of the printed circuit board according to FIG. 1
  • FIG. 6 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 5
  • FIG. 7 is a printed circuit according to the present invention.
  • a flowchart showing one embodiment of a method for sorting copper on a substrate.
  • FIGS. 1 to 6 a component separation apparatus 100 of a printed circuit board according to an exemplary embodiment will be described.
  • the component separation apparatus 100 of a printed circuit board includes a first feeder 110 into which a printed circuit board 200 on which components are mounted is inserted, and a lower portion of the first feeder 110. Is provided on the drive shaft 134 of the drive unit 130 disposed in the screw shape for transferring the printed circuit board 200 is introduced into the first feeder 110 to discharge in one direction by the rotation of the drive shaft 134.
  • the second feeder 120 and the second feeder 120 is disposed along the longitudinal direction of the drive shaft 134 is provided, and transfers the printed circuit board 200 transferred by the second feeder 120
  • the component separator 140 for separating the parts 220 mounted on the printed circuit board 200 and the component separator 140 is disposed along the length direction of the component separator in a state spaced apart from the component separator 140.
  • Printed circuit in which the heating unit 150 and the component 220 which apply heat to the printed circuit board 200 introduced into the separating unit 140 are separated. It may include a substrate 200 and the discharge part 160 is 220, the discharge.
  • the printed circuit board 200 introduced into the first feeder 110 may include an electronic component used in an electronic device, and the plurality of components 220 may be coupled to each other by mechanical means or solder. Attached. In this case, the printed circuit board 200 may be introduced into the first feeder 110 in a state in which the component 220 is mounted and shredded or cut into a predetermined size.
  • the first feeder 110 may have a funnel shape and may be disposed on an upper portion of the second feeder 120.
  • the printed circuit board 200 introduced into the first feeder 110 is a large or medium printed circuit board that is primarily crushed, or a small printed circuit board is pulverized finely.
  • the printed circuit board 200 introduced into the first feeder 110 may have a size that does not pass through the second outlet 141c of the component separator 140 to be described later.
  • the transfer path of the printed circuit board 200 is inserted into the opening formed in the upper portion of the first feeder 110 and discharged into the opening formed in the lower portion of the first feeder 110, the second feeder 120 Or it may be formed in a direction different from the transport path of the printed circuit board 200 is transported by the component separator 140.
  • the transfer path of the printed circuit board 200 which is input and discharged into the first feeder 110 is controlled by the second feeder 120 or the component separator 140. It is formed in a vertical direction with respect to the transfer path of the printed circuit board 200 to be transferred.
  • the second feeder 120 is connected to the opening formed in the lower portion of the first feeder 110, the component separation unit 140 is disposed on the printed circuit board 200 discharged through the opening Direction can be transferred.
  • the transfer path from which the shredded printed circuit board 200 reaches the first feeder 110 to the second feeder 120 may be formed in a vertical direction.
  • the crushed printed circuit board 200 reaches the first discharge unit 161 of the discharge unit 160 to be described later via the component separator 140 in the second feeder 120. May be formed in a horizontal direction.
  • the component separation device 100 of the printed circuit board includes a transfer path through which the printed circuit board 200 introduced into the first feeder 110 reaches the second feeder 120, and the second feeder.
  • the printed circuit board 200 reaching 120 may reach the first discharge part 161 via the component separator 140 so that the transfer paths cross each other at right angles to each other. This is because the transfer path where the printed circuit board 200 introduced into the first feeder 110 reaches the second feeder 120 and the printed circuit board 200 that reaches the second feeder 120
  • the overall length of the component separator 100 of the printed circuit board is relatively long. It can be long.
  • the second feeder 120 may be implemented as a screw-shaped wing.
  • the screw-shaped wing may be fixedly mounted to the drive shaft 134 of the drive unit 130 or may be integrally formed with the drive shaft 130 on the outer surface of the drive shaft 130.
  • the second feeder 120 may be fixedly mounted or formed on a separate rotation shaft (not shown) separated from the driving shaft 134 of the driving unit 130.
  • a separate rotary shaft and the drive shaft 134 of the drive unit 130 may be connected to each other by a chain or a belt may be rotated by the rotation of the drive shaft 134.
  • the second feeder 120 may transfer the printed circuit board 200 discharged to the opening formed in the lower portion of the first feeder 110 in one direction, that is, in the direction in which the component separation unit 140 is disposed. Can be.
  • the driver 130 may rotate the second feeder 120 by transmitting power to the drive shaft 134 provided with the second feeder 120.
  • the driving unit 130 may be installed in the component separating apparatus 100 of the printed circuit board.
  • the drive unit 130 is fixed to one end of the drive motor 131, the first pulley 132 is rotated in connection with the rotation shaft of the drive motor 131, and the drive shaft 134 Connecting the second pulley 133, the first pulley 132 and the second pulley 133 is provided to rotate the second pulley 133 by the rotation of the first pulley 132 It may include a belt 135 for rotating the drive shaft 134. That is, the driving motor 131 is a driving source for causing the second feeder 120 to rotate, and may be driven by power supplied from the outside.
  • the first pulley 132 is installed at the end of the drive motor 131 is rotatable. Specifically, the first pulley 132 is installed on the rotating shaft formed in the drive motor 131 is rotated by receiving power from the rotating shaft. The first pulley 132 is primarily rotated by the driving motor 131.
  • the second pulley 133 is disposed to be spaced apart from the first pulley 132 and is rotatable with the first pulley 132.
  • the second pulley 133 has the same height as the second feeder 120. This is for the driving shaft 134 formed in the second feeder 120 to be fixed to the second pulley 133 without eccentricity.
  • the drive shaft 134 is fixed to the second pulley 133 and rotates in one direction by the rotation of the second pulley 133.
  • the drive shaft 134 is formed to be longer in the longitudinal direction than the height, one end of the drive shaft 134 is fixed to the second pulley 133, the other end is fixed to the portion of the first outlet 141b which will be described below. .
  • the belt 135 connects the first pulley 132 and the second pulley 133 and transmits the rotational force of the first pulley 132 to the second pulley 133.
  • the present invention is illustrated as a belt 135 to drive the feed of the second feeder 120, but if it can drive the feed of the second feeder 120, it can be changed to other configurations as well as the chain. .
  • the component separator 140 may be provided on the driving shaft 134 on which the second feeder 120 is provided, and receive the printed circuit board 200 transferred by the second feeder 120. That is, the second feeder 120 may be provided at a portion of the driving shaft 134 in the longitudinal direction, and the component separation unit 140 may be provided at the remaining portion.
  • the component separator 140 may include a case 141 and a brush 142.
  • the case 141 may be provided in a cylindrical shape, and the drive shaft 134 may be disposed therein.
  • a spiral steel wire 141d may protrude from an inner surface of the case 141.
  • the brush 142 may be provided on the driving shaft 134 and rotate together with the driving shaft 134.
  • the printed circuit board 200 on which the component 220 to be separated is mounted may be accommodated in the case 141 of the component separation unit 140 and transferred to the brush 142.
  • the printed circuit board 200 may receive frictional force or shear force by the steel wire 141d in the process of being transferred in the case 141.
  • the printed circuit board 220 may receive the external force by the brush 142, and the component 220 may be separated. That is, the printed circuit board 220 may be transferred by the brush 142 in the case 141, and also may receive external force from the brush 142 and the steel wire 141d in the process of being transferred. Received may be separated from the component 220.
  • the spiral steel wire 141d may adjust the feeding speed of the printed circuit board 200 according to the pitch or the angle. This is to remove the component 220 from the printed circuit board 200 accommodated in the component separation unit 140, such as the control unit 170 to be described below of the printed circuit board 200 in the case 141 This is to increase the recovery rate of parts by adjusting the acceptance time.
  • the brush 142 may be provided on the drive shaft 134 disposed inside the case 141.
  • the brush 142 may be made of steel, plastic, or the like, and the brush 142 may be provided at a predetermined interval along the longitudinal direction and the circumferential direction of the driving shaft 134 and provided in plurality.
  • the brush 142 is in contact with the printed circuit board 200 transported from the inside of the case 141 and sweeps the surface of the printed circuit board 200, so that even the small part 220 is the printed circuit board 200. Can be separated from).
  • the brush 142 has been described as applying an external force to the surface of the printed circuit board 200, but is not limited thereto. That is, in place of the brush 142, a blade (not shown) may be provided at a predetermined interval along the longitudinal direction and the circumferential direction of the driving shaft 134, and a plurality of blades may be provided.
  • the brush 142 is preferably provided on the drive shaft 134 while having a length enough to be in contact with the steel wire 141d protruding from the inner surface of the case 141 of the component separator 140. That is, when the drive shaft 134 is rotated, the brush 142 may be rotated along the drive shaft 134 while contacting the steel wire 141d of the case 141.
  • the printed circuit board 200 introduced into the case 141 by the second feeder 120 may receive an external force from the brush 142 to separate the component 220. Furthermore, since the printed circuit board 200 may move in the inner surface direction of the case 141 in which the steel wire 141d is formed by the brush 142, the steel wire 141d and the brush 142 may be moved.
  • the component 220 may be efficiently separated from the printed circuit board 200 by cooperative operation.
  • the brush 142 may be provided over the entire longitudinal direction of the drive shaft 134.
  • the brush 142 may have a screw shape when the brush 142 is provided over the entire length direction of the driving shaft 134.
  • the brush 142 may be disposed on the driving shaft 134 at a predetermined interval along the circumferential direction of the driving shaft 134 and disposed radially or symmetrically with respect to the driving shaft 134.
  • the shape, number, and the like of the brush 142 may have various shapes according to the required component separation efficiency.
  • the case 141 may be formed with an inlet 141a through which the printed circuit board 200 transferred by the second feeder 120 may flow.
  • the case 141 may include a first discharge port 141b through which the printed circuit board 200 may be discharged, and a second discharge port through which a component 220 separated from the printed circuit board 200 may be discharged. 141c may be formed.
  • the first outlet 141b may be formed at an opposite side of the inlet 141a, that is, at the other end of the case 141.
  • the second outlet 141c may be formed between the steel wire 141d formed along the longitudinal direction of the case 141 on the inner surface of the case 141. That is, a plurality of second outlets 141c may be formed at portions of the case 141 in which the steel wires 141d are not formed.
  • the plurality of brushes 142 provided on the drive shaft 134 is preferably one end is connected to the drive shaft and the other end is respectively extended toward the direction in which the plurality of second outlet (141c) is formed. This is because the component 220 separated from the printed circuit board 200 may be guided along the protruding direction of the brush 142 by the brush 142 to be easily discharged to the second discharge port 141c. Because.
  • first discharge port 141b may be connected to the first discharge unit 161 of the discharge unit 160 so as to be communicable, and the second discharge unit 141c may be connected to the second discharge unit 160.
  • the discharge unit 162 may be communicatively connected.
  • the first discharge unit 161 may receive the printed circuit board 200 discharged through the first discharge port 141b and guide the outside of the component separation device 100 of the printed circuit board.
  • the second discharge unit 162 may be disposed below the component separation unit 140 and may receive and collect the component 220 discharged through the second discharge port 141c.
  • the size of the second discharge port 141c is preferably smaller than the size of the printed circuit board 200. This is to prevent the printed circuit board 200 from which the component 220 is separated from flowing into the second discharge portion 162 through the second discharge port 141c.
  • the second discharge port 141c is preferably formed between the spiral steel wires 141d.
  • the case 141 of the component separator 140 may be rotated in the rotation direction of the drive shaft 134 or in the opposite direction of rotation of the drive shaft 134, but preferably, the rotation direction of the drive shaft 134. It is preferable to rotate in the direction opposite to. This is because the brush 142 provided on the driving shaft 134 is disposed on the surface of the printed circuit board 200 in a direction opposite to the movement direction of the printed circuit board 200 which is transferred along the rotational direction of the case 141. In order to easily separate the component 220 mounted on the printed circuit board 200 by applying an external force.
  • the brush 142 rotated by the driving shaft 134 has an inner surface portion of the case 141 in which the steel wire 141d is formed and the second outlet 141c is formed. It may be rotated alternately along the inner surface portion of the case 141. Accordingly, the component 220 of the printed circuit board 200 may be primarily separated from the printed circuit board 200 by the cooperation of the steel wire 141d and the brush 142.
  • the second outlet 141c may be easily introduced into the second outlet 141c while being pressed by the brush 142 which is rotated along the inner surface of the case 141 in which the second outlet 141c is formed.
  • the length of the brush 142 protrudes on the drive shaft 134 is, as described above, protrudes to a length that can be in contact with the steel wire (141d), while, as shown in Figure 3, It is preferable that the length of the brush 142 protruding from the driving shaft 134 protrudes to a length that does not reach the second outlet 141c. Because, when the brush 142 and the steel wire 141d is in contact with each other, the parts separated from the printed circuit board 200 by an external force applied to the brush 142 and the steel wire 141d are separated from each other. This is to form a gap that can flow into the outlet 141c.
  • the component 220 may be separated from the printed circuit board 200.
  • the brush 142 is rotated along the inner circumferential direction of the case 141 in which the second outlet 141c is formed, the component 220 flows into the second outlet 141c. The process may be repeatedly performed in the case 141.
  • the heating unit 150 is in the longitudinal direction of the case 141 in a state spaced apart from the case 141 of the component separation unit 140, that is, the transfer direction of the printed circuit board 200 accommodated in the case 141. Can be disposed along. Accordingly, the heating unit 150 may heat the case 141 to apply heat to the printed circuit board 200 transferred from the case 141. In addition, the heating unit 150 may be an infrared heater (IR heater) or the like.
  • IR heater infrared heater
  • the heating part 150 applies heat until the solder is melted to easily separate the component 220 coupled to the printed circuit board 200 through the solder from the printed circuit board 200. do.
  • the heating unit 150 is heated above the melting point of the solder so that the solder (melder), it is preferable to heat to a temperature that the printed circuit board 200 does not burn or damage.
  • the heating unit 150 may be heated to 250 ° C or more.
  • the heating unit 150 may be controlled to maintain a temperature at which the solder melting point of the solder or the damage to the printed circuit board 200 is prevented.
  • the heating unit 150 is the inlet 141a of the component separator 140 into which the printed circuit board 200 flows from the inlet 141a to the first outlet 141b of the component separator 140 through which the printed circuit board 200 is discharged. It is desirable to be controlled to lower the temperature gradually. This is because the mounting state of the component 220 mounted on the printed circuit board 200 flowing into the inlet 141a of the component separation unit 140 is hard and heated to a high temperature, but after the solder (solder) is melted to some extent Since the coupled state of the 220 is weakly deformed, the heating unit 150 may melt the solder when heated to a medium temperature and a low temperature. As a result, the heating unit 150 may minimize unnecessary heat and may be used for a long time.
  • the heating unit 150 is disposed on the case 141 of the component separator 140 to apply heat to the case 141, but the inside of the case 141 of the component separator 140 is heated. If the structure can transfer heat to the printed circuit board 200 via the may be arranged in various forms.
  • the heating part 150 may be disposed in a form surrounding the outer surface of the case 141 of the component separating part 140. Accordingly, the heating part 150 disposed along the entire circumferential direction of the case 141 may evenly heat the printed circuit board 200 to melt solder.
  • the discharge unit 160 may include a first discharge unit 161 connected to the first discharge port 141b of the case 141 so as to be in communication with each other, and a second discharge hole of the case 141. 141c) may include a second discharge portion 162 connected in communication.
  • the printed circuit board 200 from which the component 220 is separated may be discharged to the first discharge unit 161 through the first discharge port 141b.
  • the component 220 may be disposed as the second discharge unit 162 through the second discharge port 141c.
  • the first discharge part 161 and the second discharge part 162 may have a funnel shape, and the second discharge part 162 may be disposed below the case 141 of the component separator 140. Can be.
  • first discharge part 161 may communicate with the first discharge port 141b of the component separator 140, and the other end may be exposed to the outside.
  • the printed circuit board 210 discharged from the first discharge unit 161 may be collected apart in a separate configuration spaced apart from the first discharge unit 161 in a downward direction.
  • the second discharge part 162 may be formed longer than the length of the component separator 140. This is to prevent the plurality of components 220 discharged through the second discharge port 141c of the component separation unit 140 from falling to the outside.
  • the controller 170 may be disposed to be spaced apart from the driving unit 130, and may control the driving of the driving unit 130 and the temperature of the heating unit 150.
  • the controller 170 may be installed on an upper portion of the component separation device 100 of the printed circuit board, and may be spaced apart from the upper portion of the driving motor 131 of the driving unit 130.
  • the controller 170 controls the driving of the driving unit 130, which is a rotational speed and a rotational direction (forward / reverse rotation) of the second feeder 120 and the brush 142 which are transferred due to the driving of the driving unit 130. ) Can be controlled.
  • the component separating apparatus 100 of the printed circuit board can effectively separate the component 220 attached to the printed circuit board 200, the separated component 220 ) And the printed circuit board 210, respectively, to recover the metal, so that the metal recovery rate may be higher than that of the printed circuit board 200 in which the component 220 is not separated.
  • a copper sorting method of a printed circuit board includes cutting a printed circuit board on which a component is mounted (S100), separating a component from the cut printed circuit board (S200), and a component. Crushing the separated printed circuit board (S300), crushing the crushed printed circuit board (S400), and selecting copper from the pulverized printed circuit board by a specific gravity difference of the material (S500). can do.
  • Cutting step (S100) is a step of cutting the printed circuit board 200 on which the component 220 is mounted, it is used to remove the printed circuit board 200 on which the component 220 is mounted 200 (S200) Before cutting into the component separating apparatus 100 according to FIG. 6, a cutting device is cut to a size of 40 to 60 mm or less in width and length using a shredder.
  • Separation step (S200) is a step of separating the part 220 from the printed circuit board 200 cut in the cutting step (S100), the component separation device 100 of the printed circuit board described in an embodiment of the present invention In this step, the component 220 mounted on the printed circuit board 200 is separated.
  • the crushing step S300 is a step of crushing the printed circuit board 210 from which the parts 220 are separated in the separating step S200, and the parts 220 are separated using a crusher (not shown).
  • the printed circuit board 210 is shredded to a size of 1 to 7 mm or less in width and length to separate the metal and the non-metal.
  • the shredding device may have a configuration for shredding the printed circuit board 210, the component 220 is separated into a rotatable blade and a fixed blade, in this case, by adjusting the gap between the fixed blade and the rotary blade It is preferable to adjust the crushing size of the printed circuit board 210.
  • the crushing step (S400) is a step of crushing the printed circuit board 210 crushed in the crushing step (S300), using a crushing device (mill, not shown) for the separation of copper, plastic, ceramics, etc.
  • step S300 the width and length of the printed circuit board 210 shred to a size of 1 to 7 mm or less are pulverized to a size of 0.1 to 0.9 mm or less.
  • the pulverizer is an air flow type pulverizer in which pulverization and classification are performed at the same time, and is preferably designed to produce fine powder.
  • Air flow type grinding apparatus may be composed of a grinding rotor and a classification rotor, it is possible to adjust the number of revolutions of the grinding rotor and the classification rotor, respectively, it is possible to adjust the particle size of the pulverization.
  • the air flow type grinding device is a shearing mechanism, and grinding is performed through a fine gap between the blade and the fixed blade rotating at a high speed of 2000 rpm or more, so that the metal / non-metal layer separation of the printed circuit board can occur smoothly.
  • the sorting step (S500) is a step of sorting the copper from the printed circuit board 210 pulverized in the grinding step (S400) by the specific gravity (density) difference of the material.
  • the copper may be selected due to the difference in specific gravity from the pulverized printed circuit board 210 mixed with copper, plastic, and ceramic mixed through a gravity concentrator (not shown).
  • Gravity concentrators are centrifugal gravity sorting devices that include a power cylinder and a cone-shaped cylinder dug into several rapidly rotating grooves.
  • the centrifugal gravity sorting device is a bowl type and mainly uses the knelson concentrator.
  • the centrifugal gravity sorting device is operated by first feeding slurry containing 25 to 35% of particles through the inlet, and then connecting the centrifugal gravity sorting device to a power source. Proceed with screening until the water is completely washed out.
  • Centrifugal gravity screening device uses the principle that particles are separated by specific gravity difference under the influence of centrifugal force.
  • the cone speed can be adjusted.
  • Conical cylinders form a water jacket due to the pressurized water, which is enclosed by them, which serves to keep water flowing out through the holes in the conical barrel to maintain the flow of a heavy layer of particles. That is, the hydraulic pressure here acts as a force against the centrifugal force, which is sufficient to interfere with the strongly condensed particles.
  • Such a centrifugal specific gravity screening device can obtain particles having a grade of copper of more than 85% and nonmetals, that is, plastics and ceramics. Smelters import waste resources containing copper with a grade of 30% or higher. As the grade increases, the unit price increases, so the purchase price of this process with a grade of 85% or higher is expected to be high. Unlike other sorting devices, the sorting device of the present invention has a wide range of recoverable particle sizes and can be concentrated at a high rate.
  • the copper sorting method of the printed circuit board of the present invention is exemplified by sorting copper by using the specific gravity difference of the materials. However, if the specific gravity difference of the materials is used, other metals such as iron and aluminum may be selected.
  • the present invention can be used for the recycling of printed circuit boards, waste resource treatment, and the like.

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법에 관한 것으로, 복수개의 부품이 실장된 인쇄회로기판으로부터 부품을 용이하게 분리하고, 부품이 분리된 인쇄회로기판에 함유된 구리를 용이하게 선별할 수 있는 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법에 관한 것이며, 부품이 실장된 인쇄회로기판이 투입되는 제1피더; 상기 제1피더의 하부에 배치된 구동부의 구동축에 마련되며, 상기 제1피더로 투입되어 배출되는 인쇄회로기판을 상기 구동축의 회전에 의해 일방향으로 이송시키는 스크류 형상의 제2피더; 상기 제2피더가 마련된 상기 구동축의 길이방향을 따라 배치되며, 상기 제2피더에 의해 이송된 인쇄회로기판을 전달받아 상기 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하는 부품분리부; 및 상기 부품분리부와 이격된 상태에서 상기 부품분리부의 길이방향을 따라 배치되어 상기 부품분리부로 유입되는 상기 인쇄회로기판에 열을 가하는 가열부;를 포함하되, 상기 부품분리부에 의해 부품이 분리된 인쇄회로기판과 인쇄회로기판으로부터 분리된 부품의 배출경로가 분리 형성될 수 있다.

Description

인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법
본 발명은 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 부품이 실장된 인쇄회로기판으로부터 부품을 용이하게 분리하고, 부품이 분리된 인쇄회로기판에 함유된 구리를 용이하게 선별할 수 있는 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 인쇄회로기판의 구리 선별방법에 관한 것이다.
일반적으로 대량생산 및 대량소비로 이루어지는 전기/전자제품에는 전자회로의 신호처리를 위한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 내지 실장인쇄회로기판(Printed Circuit Board Assembly, PCBA, 이하, 인쇄회로기판이라고 함)이 필수적으로 사용되고 있다.
세계적으로 자원 고갈이 심각해지면서 전기, 전자 폐기물의 대량생산, 대량소비 및 대량폐기의 산업활동이 천연자원 고갈의 해결책으로 순환자원으로 주목 받고 있다. 대량으로 폐기되는 전자, 전기제품의 폐기물에는 전자회로의 신호처리를 위한 인쇄회로기판이 필수적으로 사용된다. 더불어 인쇄회로기판 또한 폐기물로 대량 발생되고 있는 실정이다.
인쇄회로기판은 기판과 기판에 부착되는 다수의 부품들로 구성되며, 기판에는 일반적으로 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스터(Polyester) 및 폴리카보네이트(Polycarbonate)로 구성되는 약 30% 정도의 플라스틱 성분, 실리카, 알루미나 등 약 40%의 난용성 화합물, 그리고 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni), 주석(Sn), 납(Pb), 알루미늄(Al), 아연(Zn)과 같은 일반금속과 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd) 등의 귀금속 성분이 약 30% 함유되어 있다. 특히, 인쇄회로기판은 1Kg당 300~600 mg의 금(Au)과 2000~3000mg의 은(Ag)을 함유하고 있으며, 이는 실제 금광석에 함유된 금의 양 약 7mg/Kg에 비해 매우 높은 함유량이다. 따라서 이를 회수하여 재활용하기 위한 기술이 활발히 제안되고 있다.
현재 인쇄회로기판으로부터 귀금속을 회수하기 위한 공정은 보통 비철제련소의 고온 용융로에서 인쇄회로기판을 정광과 함께 투입하여 회수하고 있다. 이러한 경우 금, 은, 동을 제외한 나머지 회유금속은 슬래그에 포함되어 회수하지 못하여 손실되는 단점이 있다. 이로 인해 현재 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하기 위한 기술이 개발되고 있으나, 특히 양면 또는 소형 인쇄회로기판에 대해서는 부품의 분리가 잘되지 않는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 인쇄회로기판에 실장된 부품과 분리하여 처리함으로 금속 회수율을 최대화할 수 있는 전처리 기술로 활용 범위를 높이기 위해 소형 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하고 구리를 선별하는 기술 및 장치 개발이 필요하다.
이에 개발된 종래의 기술은 크게 6가지로 나뉠 수 있다.
1. 자외선과 진동기를 이용하는 방법으로, 인쇄회로기판이 기기 규격에 의해 제한적으로 사용되어야 하며, 사람이 직접 컴퓨터와 CCD(Charge-Coupled Device)카메라를 이용하여 원하는 부품을 선택적으로 분리해야 하는 번거로움이 있다.
2. 적외선과 충격, 그리고 3. 가열과 전단력을 각각 이용하는 방법으로, 적외선 또는 가열된 상태의 충격 또는 전단력을 주어 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하는 방법이다. 이 두 가지 방법은 이송라인과 제거라인이 별도로 구성되어야 하므로 설치장치가 크다. 더욱이, 분리된 부품과 인쇄회로기판을 따로 수집해야 할 장치가 추가적으로 요구된다.
4. 금속제 박리 롤러를 이용하는 방법으로, 위의 2와 3의 단점을 가지고 있고, 추가적으로 인쇄회로기판의 양면에 아닌 단면처리만 가능하다.
5. 연마장치를 이용하는 방법으로, 연마작용에 의해 많은 양의 분진이 발생하고 작은 부품의 경우 기판과 함께 연마되어 회수가 어렵다. 또한 양면의 인쇄회로기판의 처리가 어렵다.
마지막으로, 6. 열풍과 원심력을 이용하는 방법으로, 양면의 인쇄회로기판의 처리가 가능하지만 낱장으로 처리하여 처리량이 낮고, 처리 가능한 인쇄회로기판의 두께에 대한 제한이 있다.
이와 같이 개발된 기술들은 인쇄회로기판으로부터 부품의 회수가 낱장으로 이루어져 연속적이지 못할 뿐만 아니라 인쇄회로기판의 종류와 크기에 구애를 받는 다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선행기술문헌들의 예로 대한민국 등록특허 제10-0421591호가 개시되어 있다.
이 등록특허는 회전 중심에 장착된 원뿔형 또는 절두형 원추 돌출센서를 갖는 회전자와, 원추 돌출센서로부터 수평방향으로 연장되는 복수개의 연장부재와, 이 연장부재에 장착된 복수개의 스터드와, 회전자를 회전시키기 위한 구동모터와, 회전자를 내부에 수용하는 원통형 케이스와, 이 원통형 케이스의 내측면에 장착된 복수개의 스터드로 구성된다.
그러나, 이 종래기술은 하부를 개방하여 배출하되, 인쇄회로기판과 인쇄회로기판으로부터 분리된 복수개의 부품이 섞여서 배출되는 문제점이 있다. 따라서, 섞여서 배출되는 인쇄회로기판과 복수개의 부품을 추가적으로 분류시켜야 하는 번거로움이 있다. 또한, 핸드폰과 같은 소형전자제품의 소형 인쇄회로기판에 실장된 부품들을 효율적으로 분리할 수 있는 기술에 대한 요구도 커지고 있는 실정이다.
한편, 20세기 들어, 전자제품의 대량생산 및 대량소비로 인하여 이에 따라 대량의 전자폐기물이 발생하고 있다. 특히, 폐피씨, 폐휴대폰, 폐프린터, 폐복사기 등과 같은 소형 폐전기/전자제품의 발생량이 해마다 급증하고 있다. 이와 같은 소형 폐전기/전자제품에 포함되어 있는 인쇄회로기판에는 금, 은, 백금, 팔라듐 등의 귀금속 뿐만 아니라 구리, 철, 알루미늄 과 같은 각종 유용금속들이 포함되어 있어 금속원료소재의 대부분을 수입에 의존하는 우리나라로서는 이 폐기물이 귀중한 자원으로 사용될 수 있다. 현재, 폐전기/전자제품의 재활용 현황을 보면, 일부 귀금속과 함량이 높은 성분을 제외하고는 대부분의 금속이 회수되지 않고 있다.
선진국에서는 폐전기/전자제품에 포함되어 있는 인쇄회로기판을 제품으로부터 분리만 하고, 별다른 처리 없이 고온에서 용융하여 귀금속을 비롯한 유용금속을 회수하는 상용 플랜트를 가동하고 있으나, 최근 기계적 전처리 기술과 습식회수기술을 조합한 친환경 재활용 기술의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 현재 세계적으로 인정받고 있는 재활용 기술은 거의 없는 실정이며, 기술선점을 위한 각국의 노력과 경쟁이 매우 치열하게 전개되고 있다.
폐전기/전자제품에서 중요한 기능을 담당하고 있는 인쇄회로기판의 경우 전체무게의 10% 이내이지만, 대부분의 유가금속이 포함되어 있어 그 전처리가 매우 중요하다고 할 수 있다. 특히, 현재 진행되고 있는 고온용융법으로는 회수되는 금속의 종류가 극히 드물 뿐 아니라, 대부분의 유가금속은 추가적인 습식회수기술을 통하여 진행되고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 인쇄회로기판으로부터 유가금속이 다량 함유되어 있는 전자부품을 전처리 하여 따로 분리하는 공정과 함께 전자부품이 제거된 인쇄회로기판에 약 30wt.% 내외로 포함되어 있는 구리를 효율적으로 회수하는 기술의 개발이 필요하다.
이와 같은 재활용 기술방법을 개발한다면 소형 폐전기/전자제품으로부터 회수 가능한 인쇄회로기판으로부터 금속을 효율적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 금속종이 다량 포함되어 있는 각종 스크랩 등으로부터 회수가 용이하게 전처리 및 선별 기술을 적용할 수 있을 것이라 사료된다.
이에 개발된 종래의 기술은 크게 5가지로 나뉠 수 있다.
1. 분쇄법은 인쇄회로기판을 가루로 분쇄한 후, 금속성이 강한 분말 및 금속성이 약한 분말로 분류한다. 상술한 바와 같은 분말의 종류와는 관계없이 그 성분들은 금속과 함께 브롬화 에폭시 수지 및 유리섬유의 혼합물을 함유하고 있으므로, 불순물 효과뿐만 아니라 재활용 처리시의 어려움도 유발시킨다. 특히, 수집 후 상기 브롬화 에폭시 수지 및 유리섬유의 재활용 가치는 무시되고 있다.
2. 직접소각법은 인쇄회로기판을 직접 소각하여 유리섬유 및 금속의 혼합물로 용융한 후, 이를 냉각하여 기본적인 금속을 추출하는 방법이다. 이러한 처리과정은 다량의 에너지를 소모할 뿐만 아니라, 유독성 수소 브롬화물[BrH] 부산물로 인해 환경 오염을 유발시킨다. 이외에도, 저등급의 금속 혼합물인 수집된 물질은 재활용을 위한 정제를 위하여 다시 제련해야만 하므로, 직접적인 이용가치는 매우 낮다.
3. 가열분해법은 가열분해 처리 중에는 상당량의 유독성 수소 브롬화물[BrH] 가스가 생성되므로, 자연환경을 매우 위험하게 한다. 분류에 의해 재활용 가능한 금속을 제외하고, 브롬화 에폭시 수지 및 유리섬유 등과 같은 나머지 물질은 재활용될 수 없고, 잠재적으로 환경을 오염시킨다.
4. 화학용해법은 인쇄회로기판의 중간층에 있는 금속이 용해과정 중에는 완전히 용해될 수 없으므로, 브롬화 에폭시 수지는 용해 처리과정 후의 중금속과 혼합되고, 이에 대한 재처리 및 환경오염문제가 발생된다.
5. 용융 무기염법은 인쇄회로기판을 용융된 무기염에 집어넣어 금속 및 유리섬유를 수집 및 재활용하는데, 이러한 방법은 다음과 같은 결점이 내포되어 있다.
a. 400℃ 이상의 처리온도로 인해, 인쇄회로기판 내의 주석과 납 및 구리가 합금으로 혼합되어 저등급의 금속 혼합물이 되므로, 초과비용을 유발시킬 뿐만 아니라 제련에 시간과 노력이 필요하다.
b. 용융된 무기염의 비중이 인쇄회로기판의 비중보다 크기 때문에 인쇄회로기판은 용융된 무기염 위에 부유되고, 교반 분리과정을 직접 실행하기가 어렵다.
c. 용융된 무기염의 용해 후, 인쇄회로기판이 연화되어 유연성을 갖기 때문에, 교반 분산처리과정이 어렵다.
d. 완성된 인쇄회로기판은 관통구멍보다 큰 납땜점을 갖는 전기도금 연결부에 의해 상호 연결되므로, 인쇄회로기판의 유리섬유는 밀착 접합된다. 유리섬유의 분리 처리과정이 어렵기 때문에 그 효과는 매우 낮다.
e. 인쇄회로기판이 용융된 무기염에 장기간 있을 때 유리섬유는 파괴될 것이다. 혼합-교반 처리과정 및 재추출 처리과정에서의 작동시간이 제어될 수 없고 지속적이지 않기 때문에 유리섬유의 수집은 어려운 작업이다. 반면에, 분쇄된 유리섬유의 재활용 성공여부는 낮다.
이와 같이 개발된 기술들은 인쇄회로기판을 분쇄하여 구리를 선별하는 것으로 재활용 처리가 어렵고, 브롬화 에폭시 수지로 인해 환경 오염을 유발하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선행기술문헌들의 예로 대한민국 등록특허 제10-0926801호가 개시되어 있다.
이 등록특허는 인쇄회로기판가루를 담아 공급하도록 된 공급통과, 상기 공급통의 하부에서 분리작업을 하는 수조와, 상기 인쇄회로기판을 흘려 보내도록 공급통을 개폐하는 개폐판과, 상기 공급통의 내부에 회전 운동하는 교반막대와, 상기 수조의 상부에 부유되는 인쇄회로기판가루와 물을 배출구방향으로 밀어주는 분사노즐과, 상기 수조의 내부 바닥을 긁어 침전된 금속을 이송시키는 이송콘베이어와, 상기 이송콘베이어의 끝나는 부분에 경사지게 연결되는 배출콘베이어와, 상기 수조 내에 기포를 발생시키는 에어공급관으로 구성된다.
그러나, 이 종래기술은 일부 미세한 금속성분(주로 구리)이 인쇄회로기판가루와 동시에 부유하여 함께 배출되어 금속성분(주로 구리)의 회수율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 핸드폰과 같은 소형전자제품의 소형 인쇄회로기판에 실장된 부품들을 효율적으로 분리할 수 있는 기술에 대한 요구도 커지고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인쇄회로기판에 실장된 부품을 용이하게 분리하고, 부품이 분리된 인쇄회로기판에 함유된 구리가 비중 차이로 인하여 선별되게 하여 구리의 회수율을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치는, 부품이 실장된 인쇄회로기판이 투입되는 제1피더; 상기 제1피더의 하부에 배치된 구동부의 구동축에 마련되며, 상기 제1피더로 투입되어 배출되는 인쇄회로기판을 상기 구동축의 회전에 의해 일방향으로 이송시키는 스크류 형상의 제2피더; 상기 제2피더가 마련된 상기 구동축의 길이방향을 따라 배치되며, 상기 제2피더에 의해 이송된 인쇄회로기판을 전달받아 상기 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하는 부품분리부; 및 상기 부품분리부와 이격된 상태에서 상기 부품분리부의 길이방향을 따라 배치되어 상기 부품분리부로 유입되는 상기 인쇄회로기판에 열을 가하는 가열부;를 포함하되, 상기 부품분리부에 의해 부품이 분리된 인쇄회로기판과 인쇄회로기판으로부터 분리된 부품의 배출경로가 분리 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1피더에 투입되어 배출되는 인쇄회로기판의 이송경로는 상기 제2피더 또는 상기 부품분리부에 의해 이송되는 인쇄회로기판의 이송경로와 상이한 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 부품분리부는, 상기 구동축이 내부에 배치되며, 상기 가열부에 의해 가열되어 상기 제2피더에 의해 이송된 인쇄회로기판에 열을 전달하는 원통형상의 케이스; 및 상기 케이스의 내부에 배치된 상기 구동축에 마련되며, 상기 케이스로 유입된 인쇄회로기판의 표면에 외력을 가하는 다수개의 브러쉬;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스에는 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판이 배출되는 제1배출구와, 상기 부품이 배출되는 다수개의 제2배출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스의 내부에는 나선형 강선이 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 나선형 강선의 피치 또는 각도에 따라 상기 인쇄회로기판 또는 상기 부품의 이송속도가 조절될 수 있다.
또한, 상기 케이스는 상기 구동축의 회전방향 또는 상기 구동축의 회전반대방향으로 회전 가능하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 브러쉬는 상기 구동축의 길이방향을 따라 스크류 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 브러쉬는 상기 구동축을 중심으로 방사형 또는 대칭으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 가열부는 상기 인쇄회로기판이 유입되는 상기 부품분리부의 유입구에서 상기 인쇄회로기판이 배출되는 상기 부품분리부의 제1배출구로 갈수록 온도가 낮아지도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 가열부는 상기 부품분리부의 케이스 외면을 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법은, 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계; 상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계; 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계; 및 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계에서는, 상기 부품이 실장된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 40~60mm 이하의 크기로 절단할 수 있다.
또한, 상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계에서는, 상기 절단된 인쇄회로기판에 열과 외력을 가하여 상기 인쇄회로기판으로부터 상기 부품을 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계에서는, 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 1~7mm 이하의 크기로 파쇄될 수 있다.
또한, 상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계에서는, 상기 파쇄된 인쇄회로기판에 분쇄와 분급이 동시에 이루어질 수 있다.
또한, 상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계에서는, 상기 파쇄된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 0.1~0.9mm 이하의 크기로 분쇄할 수 있다.
또한, 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계에서는, 원심분리 비중선별장치를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 선별할 수 있다.
또한, 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계에서는, 물 또는 공기의 유량 조절에 의해 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별할 수 있다.
또한, 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계에서는, 물질의 밀도차이를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별할 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법은, 부품이 실장된 인쇄회로기판으로부터 분리되는 부품이 용이하게 분류되어 배출되므로, 추가적인 분류작업이 필요 없어 분류시간이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법은, 인쇄회로기판에 부착된 전자부품들을 효과적으로 분리할 수 있기 때문에 분리된 전자부품들과 기판에서 각각 금속회수가 가능하고, 부품이 분리되지 않은 인쇄회로기판 보다 금속회수율을 높일 수 있다. 또한 기존의 부품분리 장치와 달리 인쇄회로기판이 연속적으로 공급되어 부품분리 공정이 이루어질 수 있다는 장점도 있다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법은, 부품이 분리되기 전 인쇄회로기판이 투입되는 경로와 부품이 분리된 후 인쇄회로기판이 배출되는 경로가 직교하도록 형성되기 때문에 부품분리장치를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법은, 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하고, 부품이 분리된 인쇄회로기판에 함유된 구리가 비중차이로 인해 용이하게 선별되므로, 구리의 회수율이 향상될 뿐만 아니라 자원을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법은, 기존의 부품분리 장치와 달리 인쇄회로기판이 연속적으로 공급되어 부품분리 공정이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법은, 다양한 크기의 인쇄회로기판을 일정한 규격으로 재단하거나 분쇄할 수 있기 때문에 인쇄회로기판의 크기와 상관없이 효율적으로 부품을 분리하는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치의 일 실시예의 사시도.
도 2는 도 1에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치의 내부를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 3은 내지 도 5는 도 1에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치가 인쇄회로기판에 실장된 부품의 분류상태를 보여주는 단면도.
도 6은 도 5의 "A" 부분을 확대한 확대도.
도 7은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 일 실시예를 보여주는 순서도.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치 및 구리 선별방법의 실시예가 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치의 일 실시예의 사시도, 도 2는 도 1에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치의 내부를 개략적으로 보여주는 단면도, 도 3은 내지 도 5는 도 1에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치가 인쇄회로기판에 실장된 부품의 분류상태를 보여주는 단면도, 도 6은 도 5의 "A" 부분을 확대한 확대도, 도 7은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법의 일 실시예를 보여주는 순서도이다.
먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)가 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)는, 부품이 실장된 인쇄회로기판(200)이 투입되는 제1피더(110)와, 상기 제1피더(110)의 하부에 배치된 구동부(130)의 구동축(134)에 마련되며, 상기 제1피더(110)로 투입되어 배출되는 인쇄회로기판(200)을 상기 구동축(134)의 회전에 의해 일방향으로 이송시키는 스크류 형상의 제2피더(120)와, 상기 제2피더(120)가 마련된 상기 구동축(134)의 길이방향을 따라 배치되며, 상기 제2피더(120)에 의해 이송된 인쇄회로기판(200)을 전달받아 상기 인쇄회로기판(200)에 실장된 부품(220)을 분리하는 부품분리부(140)와, 상기 부품분리부(140)와 이격된 상태에서 상기 부품분리부의 길이방향을 따라 배치되고 상기 부품분리부(140)로 유입되는 상기 인쇄회로기판(200)에 열을 가하는 가열부(150) 및 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(200)과 상기 부품(220)이 배출되는 배출부(160)를 포함할 수 있다.
상기 제1피더(110)로 투입되는 인쇄회로기판(200)은, 전자기기에 사용되는 전자부품을 포함할 수 있으며, 기구적인 수단 또는 솔더(solder)에 의해서 복수개의 부품(220)이 결합되거나 부착되어 있다. 이때, 상기 인쇄회로기판(200)은 상기 부품(220)이 실장된 상태에서 일정한 크기로 파쇄되거나 잘게 잘려진 상태로 상기 제1피더(110)로 투입될 수 있다.
상기 제1피더(110)는 깔때기 형상을 가질 수 있으며, 상기 제2피더(120)의 상부에 배치될 수 있다. 상기 제1피더(110)로 투입되는 인쇄회로기판(200)은 대형 또는 중형의 인쇄회로기판이 1차로 파쇄된 것이거나, 소형 인쇄회로기판을 잘게 분쇄한 것이다. 그리고, 상기 제1피더(110)로 투입되는 인쇄회로기판(200)은 후술할 상기 부품분리부(140)의 제2배출구(141c)에 통과되지 않는 크기를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1피더(110)의 상부에 형성된 개구부에 투입되어 상기 제1피더(110)의 하부에 형성된 개구부로 배출되는 인쇄회로기판(200)의 이송경로는, 상기 제2피더(120) 또는 상기 부품분리부(140)에 의해 이송되는 인쇄회로기판(200)의 이송경로와 상이한 방향으로 형성될 수 있다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는, 상기 제1피더(110)로 투입되어 배출되는 상기 인쇄회로기판(200)의 이송경로가 상기 제2피더(120) 또는 상기 부품분리부(140)에 의해 이송되는 상기 인쇄회로기판(200)의 이송경로에 대하여 수직방향으로 형성된다.
상기 제2피더(120)는 상기 제1피더(110)의 하부에 형성된 개구부와 연통 가능하게 연결되고, 상기 개구부를 통해 배출되는 인쇄회로기판(200)을 상기 부품분리부(140)가 배치된 방향으로 이송시킬 수 있다. 여기서, 파쇄된 인쇄회로기판(200)이 상기 제1피더(110)에서 상기 제2피더(120)까지 도달하는 이송경로는 수직방향으로 형성될 수 있다. 반면에 파쇄된 인쇄회로기판(200)이 상기 제2피더(120)에서 상기 부품분리부(140)를 경유하여 후술할 상기 배출부(160)의 제1배출부(161)까지 도달하는 이송경로는 수평방향으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)는, 상기 제1피더(110)로 투입된 인쇄회로기판(200)이 상기 제2피더(120)까지 도달하는 이송경로와, 상기 제2피더(120)에 도달한 상기 인쇄회로기판(200)이 상기 부품분리부(140)를 경유하여 상기 제1배출부(161)까지 도달하는 이송경로가 서로 직교하기 때문에, 소형화 될 수 있다. 왜냐하면, 상기 제1피더(110)로 투입된 인쇄회로기판(200)이 상기 제2피더(120)까지 도달하는 이송경로와, 상기 제2피더(120)에 도달한 상기 인쇄회로기판(200)이 상기 부품분리부(140)를 경유하여 상기 제1배출부(161)까지 도달하는 이송경로가 서로 수평방향으로 연통 가능하게 연결되면 상기 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)의 전체적인 길이가 상대적으로 길어질 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 제2피더(120)는 스크류(screw) 형상의 날개로 구현될 수 있다. 상기 스크류 형상의 날개는 상기 구동부(130)의 구동축(134)에 고정적으로 장착되거나 상기 구동축(130)의 외면에서 상기 구동축(130)과 일체로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2피더(120)는 구동부(130)의 구동축(134)과 분리된 별도의 회전축(미도시)에 고정적으로 장착되거나 형성될 수 있다. 이 경우, 별도의 회전축과 상기 구동부(130)의 구동축(134)은 체인 또는 벨트 등에 의해 서로 연결되어 상기 구동축(134)의 회전에 의해 회전될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2피더(120)는 상기 제1피더(110)의 하부에 형성된 개구부로 배출되는 인쇄회로기판(200)을 일방향, 즉, 상기 부품분리부(140)가 배치된 방향으로 전달할 수 있다.
구동부(130)는 상기 제2피더(120)가 마련된 구동축(134)에 동력을 전달하여 상기 제2피더(120)를 회전시킬 수 있다. 그리고, 상기 구동부(130)는 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)의 내부에 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 구동부(130)는, 구동모터(131)와, 상기 구동모터(131)의 회전축에 연결되어 회전되는 제1풀리(132)와, 상기 구동축(134)의 일단에 고정적으로 마련되는 제2풀리(133)와, 상기 제1풀리(132)와 상기 제2풀리(133)를 연결하며 상기 제1풀리(132)의 회전에 의해 상기 제2풀리(133)를 회전시켜 상기 구동축(134)을 회전시키는 벨트(135)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 구동모터(131)는 상기 제2피더(120)가 회전되게 하는 구동원으로서, 외부로부터 공급되는 전원에 의해 구동될 수 있다.
제1풀리(132)는 구동모터(131)의 끝단에 설치되어 회전이 가능하다. 구체적으로 살펴보면, 제1풀리(132)는 구동모터(131)에 형성된 회전축에 설치되어 회전축으로부터 동력을 전달받아서 회전된다. 제1풀리(132)는 구동모터(131)로 인해 1차적으로 회전된다.
제2풀리(133)는 제1풀리(132)와 이격되게 배치되고, 제1풀리(132)와 함께 회전이 가능하다. 제2풀리(133)는 제2피더(120)와 동일한 높이로 이루어진다. 이는 제2피더(120)에 형성되는 구동축(134)이 제2풀리(133)에 편심없이 고정되기 위함이다.
구동축(134)은 제2풀리(133)에 고정되고, 제2풀리(133)의 회전으로 일방향으로 회전된다. 구동축(134)은 높이보다 길이방향으로 길게 형성되는 것으로, 구동축(134)의 일단부는 제2풀리(133)에 고정되고, 타단부는 아래에서 설명하게 되는 제1배출구(141b)부위에 고정된다.
벨트(135)는 제1풀리(132)와 제2풀리(133)를 연결하고, 제1풀리(132)의 회전력을 제2풀리(133)로 전달한다. 본 발명은 제2피더(120)의 이송을 구동시키기 위해 벨트(135)로 예시하고 있으나, 제2피더(120)의 이송을 구동시킬 수 있는 것이라면, 체인 등은 물론 다른 구성으로도 바뀔 수 있다.
상기 부품분리부(140)는 상기 제2피더(120)가 마련된 구동축(134)에 마련되며, 상기 제2피더(120)에 의해 이송되는 인쇄회로기판(200)을 전달받을 수 있다. 즉, 상기 구동축(134)의 길이방향 일부에는 상기 제2피더(120)가 마련되고, 나머지 부위에는 상기 부품분리부(140)가 마련될 수 있다.
상기 부품분리부(140)는 케이스(141)와 브러쉬(142)를 포함할 수 있다. 상기 케이스(141)는 원통형으로 마련될 수 있으며, 그 내부에는 상기 구동축(134)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 케이스(141)의 내면에는 나선형 강선(141d)이 돌출 형성될 수 있다. 그리고, 상기 브러쉬(142)는 상기 구동축(134)에 마련되어 상기 구동축(134)과 함께 회전될 수 있다.
분리하고자 하는 부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)은 상기 부품분리부(140)의 케이스(141) 내부에 수용되어 상기 브러쉬(142)에 이송될 수 있다. 그리고 상기 인쇄회로기판(200)이 상기 케이스(141)의 내부에서 이송되는 과정에서 상기 강선(141d)에 의해 마찰력 전달받거나 전단력을 받을 수 있다.
또한, 상기 인쇄회로기판(220)은 상기 브러쉬(142)에 의해 외력을 전달받아 상기 부품(220)이 분리될 수 있다. 즉, 상기 인쇄회로기판(220)은 상기 케이스(141)의 내부에서 상기 브러쉬(142)에 의해 이송될 수 있고, 또한, 이송되는 과정에서 상기 브러쉬(142)와 상기 강선(141d)으로부터 외력을 전달받아 상기 부품(220)과 분리될 수 있다.
나선형 강선(141d)은 피치 또는 각도에 따라 인쇄회로기판(200)의 이송속도를 조절할 수 있다. 이는 아래에서 설명하게 되는 제어부(170)와 같이 부품분리부(140)에 수용되는 인쇄회로기판(200)으로부터 부품(220)을 분리하기 위해 케이스(141)의 내부에 인쇄회로기판(200)의 수용시간을 조절하여 부품의 회수율을 높이기 위함이다.
상기 브러쉬(142)는 상기 케이스(141)의 내부에 배치되는 구동축(134)에 마련될 수 있다. 상기 브러쉬(142)는 스틸 또는 플라스틱 재질 등으로 제작될 수 있고, 상기 구동축(134)의 길이방향 및 둘레방향을 따라서 일정간격을 두고 배치되어 복수개로 마련될 수 있다.
상기 브러쉬(142)는 상기 케이스(141)의 내부에서 이송되는 인쇄회로기판(200)과 접촉되어 상기 인쇄회로기판(200)의 표면을 쓸어내기 때문에 작음 부품(220)이라도 상기 인쇄회로기판(200)으로부터 분리시킬 수 있다. 참고로, 본 발명의 실시예에서는 상기 브러쉬(142)가 상기 인쇄회로기판(200)의 표면에 외력을 가하는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 브러쉬(142)를 대신하여 블레이드(미도시)가 상기 구동축(134)의 길이방향 및 둘레방향을 따라서 일정간격을 두고 배치되어 복수개로 마련될 수도 있다.
상기 브러쉬(142)는 상기 부품분리부(140)의 케이스(141) 내면에서 돌출 형성된 강선(141d)과 접촉될 정도의 길이를 가진 채로 상기 구동축(134) 상에 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 구동축(134)이 회전되면, 상기 브러쉬(142)는 상기 케이스(141)의 강선(141d)과 접촉되면서 상기 구동축(134)을 따라 회전될 수 있다. 이때, 상기 제2피더(120)에 의해 상기 케이스(141)의 내부로 유입되는 인쇄회로기판(200)은, 상기 브러쉬(142)로부터 외력을 전달받아 부품(220)이 분리될 수 있다. 더욱이, 상기 인쇄회로기판(200)은, 상기 브러쉬(142)에 의해 상기 강선(141d)이 형성된 상기 케이스(141)의 내면방향으로 이동될 수 있기 때문에, 상기 강선(141d)과 상기 브러쉬(142)에 협력에 의해 상기 인쇄회로기판(200)에서 상기 부품(220)이 효율적으로 분리될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 브러쉬(142)는 구동축(134)의 길이방향을 길이방향 전체에 걸쳐 마련될 수도 있다. 그리고, 상기 브러쉬(142)가 상기 구동축(134)의 길이방향 전체에 걸쳐 마련될 시에는 스크류 형상을 가질 수도 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 상기 구동축(134) 상에는 상기 브러쉬(142)가 상기 구동축(134)의 둘레방향을 따라 일정간격을 두고 배치되어 상기 구동축(134)에 대하여 방사상 또는 대칭으로 배치될 수도 있다. 그리고, 상기 브러쉬(142)의 모양, 개수 등은 요구되는 부품분리효율에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 케이스(141)의 일단에는 상기 제2피더(120)에 의해 이송되는 인쇄회로기판(200)이 유입될 수 있는 유입구(141a)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 케이스(141)에는 상기 인쇄회로기판(200)이 배출될 수 있는 제1배출구(141b)와, 상기 인쇄회로기판(200)에서 분리된 부품(220)이 배출될 수 있는 제2배출구(141c)가 형성될 수 있다.
상기 제1배출구(141b)는 상기 유입구(141a)의 반대측, 즉 상기 케이스(141)의 타단에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2배출구(141c)는 상기 케이스(141)의 내면에서 상기 케이스(141)의 길이방향을 따라 형성된 강선(141d)과 사이에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2배출구(141c)는 상기 강선(141d)이 형성되지 않은 상기 케이스(141)의 부위에 복수개로 형성될 수 있다.
한편, 상기 구동축(134)에 마련되는 다수개의 브러쉬(142)는 일단이 상기 구동축에 연결되고 타단은 상기 다수개의 제2배출구(141c)가 형성된 방향을 향해 각각 뻗어 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 인쇄회로기판(200)에서 분리되는 부품(220)이 상기 브러쉬(142)에 의해 상기 브러쉬(142)의 돌출방향을 따라 안내되어 상기 제2배출구(141c)로 용이하게 배출될 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 제1배출구(141b)는 상기 배출부(160)의 제1배출부(161)와 연통 가능하게 연결될 수 있고, 상기 제2배출부(141c)는 상기 배출부(160)의 제2배출부(162)와 연통 가능하게 연결될 수 있다.
상기 제1배출부(161)는 상기 제1배출구(141b)를 통하여 배출되는 인쇄회로기판(200)을 전달받아 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)의 외측으로 안내할 수 있다.
그리고, 상기 제2배출부(162)는 상기 부품분리부(140)의 하부에 배치되며, 상기 제2배출구(141c)를 통하여 배출되는 부품(220)을 전달받아 수집할 수 있다.
여기서, 상기 제2배출구(141c)의 크기는 상기 인쇄회로기판(200)의 크기보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(200)이 상기 제2배출구(141c)를 통과하여 상기 제2배출부(162)로 유입되는 것을 방지하기 위함이다. 그리고, 상기 제2배출구(141c)는 상기 나선형 강선(141d)들 사이에 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 부품분리부(140)의 케이스(141)는 상기 구동축(134)의 회전방향 또는 상기 구동축(134)의 회전반대방향으로 회전될 수 있으나, 바람직하게는 상기 구동축(134)의 회전방향과 반대되는 방향으로 회전되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 구동축(134)에 마련된 브러쉬(142)가 상기 케이스(141)의 회전방향을 따라 이송되는 인쇄회로기판(200)의 운동방향과 반대되는 방향에서 상기 인쇄회로기판(200)의 표면에 외력을 가하여 상기 인쇄회로기판(200)에 실장된 부품(220)을 용이하게 분리시키기 위해서다.
상기 케이스(141)가 회전되는 구성은 별도의 구동원(미도시)과 연결되어 상기 구동원에 의해 회전될 수 있으며, 이와 같은, 구성은 해당 분야의 당업자라면 용이하게 실시할 수 있으므로, 본 발명의 명세서 상에서는 그 구체적인 구성설명이 생략된다.
여기서, 상기 구동축(134)의 회전에 의해 회전되는 브러쉬(142)는 상기 케이스(141)가 회전되면 상기 강선(141d)이 형성된 케이스(141)의 내면부위와 상기 제2배출구(141c)가 형성된 케이스(141)의 내면부위를 따라 교대로 회전될 수 있다. 이에 따라, 인쇄회로기판(200)의 부품(220)은 1차적으로 상기 강선(141d)과 상기 브러쉬(142)의 협력에 의해 인쇄회로기판(200)에서 분리될 수 있고, 2차적으로는 상기 제2배출구(141c)가 형성된 상기 케이스(141)의 내면을 따라 회전되는 브러쉬(142)에 가압을 받으면서 상기 제2배출구(141c)로 용이하게 유입될 수 있다.
이때, 상기 브러쉬(142)가 상기 구동축(134) 상에서 돌출된 길이는, 전술한 바와 같이, 상기 강선(141d)과 접촉될 수 있는 길이로 돌출되며, 반면에, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 브러쉬(142)가 상기 구동축(134) 상에서 돌출된 길이는, 상기 제2배출구(141c)에는 도달하지 않는 길이로 돌출되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 브러쉬(142)와 상기 강선(141d)이 서로 접촉되는 과정에서 상기 브러쉬(142)와 상기 강선(141d)에 외력을 받아 상기 인쇄회로기판(200)에서 분리되는 부품이, 상기 제2배출구(141c)로 유입될 수 있는 틈을 형성하기 위함이다.
따라서, 상기 구동축(134)과 상기 케이스(141)가 회전됨에 따라 상기 브러쉬(142)와 상기 강선(141d)이 서로 접촉될 시에는, 상기 인쇄회로기판(200)에서 부품(220)이 분리될 수 있고, 그리고, 상기 브러쉬(142)가 상기 제2배출구(141c)가 형성된 상기 케이스(141)의 내면 둘레방향을 따라 회전될 시에는 상기 부품(220)이 상기 제2배출구(141c)로 유입될 수 있으며, 이와 같은 과정은 상기 케이스(141)의 내부에서 반복적으로 수행될 수 있다.
가열부(150)는 상기 부품분리부(140)의 케이스(141)와 이격된 상태에서 상기 케이스(141)의 길이방향, 즉, 상기 케이스(141)에 수용된 인쇄회로기판(200)의 이송방향을 따라 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 가열부(150)는 상기 케이스(141)를 가열하여 상기 케이스(141) 내부에서 이송되는 인쇄회로기판(200)에 열을 가할 수 있다. 그리고, 가열부(150)는 적외선 히터(Infrared heater, IR 히터) 등이 사용될 수 있다.
가열부(150)는 인쇄회로기판(200)에 솔더(solder)를 통해 결합된 부품(220)을 인쇄회로기판(200)으로부터 용이하게 분리시키기 위해 솔더(solder)가 용융될 때까지 열을 가한다. 가열부(150)는 솔더(solder)가 녹을 수 있도록 솔더의 용융점 이상으로 가열하되, 인쇄회로기판(200)이 타거나 손상되지 않는 온도까지 가열하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가열부(150)는 250℃이상으로 가열할 수 있다. 가열부(150)는 솔더의 용융점 이상, 인쇄회로기판(200)의 손상을 방지할 수 있는 온도를 유지하도록 제어될 수 있다.
가열부(150)는 인쇄회로기판(200)이 유입되는 부품분리부(140)의 유입구(141a)에서 인쇄회로기판(200)이 배출되는 부품분리부(140)의 제1배출구(141b)로 갈수록 온도가 낮아지도록 제어되는 것이 바람직하다. 이는 부품분리부(140)의 유입구(141a)에 유입되는 인쇄회로기판(200)에 실장된 부품(220)의 실장상태가 단단하여 고온으로 가열하지만, 이후에는 솔더(solder)가 어느 정도 녹아서 부품(220)의 결합상태가 약하게 변형되어 있기 때문에 가열부(150)는 중온 및 저온으로 가열하면 솔더(solder)를 녹여도 무방하다. 이로 인해 가열부(150)는 불필요한 열을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 장시간 동안 사용할 수 있다.
본 발명은 가열부(150)가 상기 부품분리부(140)의 케이스(141) 상부에 배치되어 상기 케이스(141)에 열을 가하는 것으로 예시되었으나, 부품분리부(140)의 케이스(141) 내부를 경유하는 인쇄회로기판(200)에 열을 전달할 수 있는 구조라면 다양한 형태로 배치될 수도 있다.
즉, 상기 가열부(150)는, 상기 부품분리부(140)의 케이스(141) 외면을 감싸는 형태로 배치될 수도 있다. 이에 따라, 상기 케이스(141)의 둘레방향 전체를 따라 배치된 상기 가열부(150)는 상기 인쇄회로기판(200)에 고르게 열을 가을 수 있어 솔더(solder)를 녹일 수 있다.
상기 배출부(160)는, 전술한 바와 같이, 상기 케이스(141)의 제1배출구(141b)와 연통 가능하게 연결되는 제1배출부(161)와, 상기 케이스(141)의 제2배출구(141c)와 연통 가능하게 연결되는 제2배출부(162)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(200)은 상기 제1배출구(141b)를 통하여 상기 제1배출부(161)로 배출될 수 있다. 그리고, 상기 부품(220)은 상기 제2배출구(141c)를 통하여 상기 제2배출부(162)로 배치될 수 있다.
상기 제1배출부(161)와 상기 제2배출부(162)는 깔때기 형상을 가질 수 있으며, 상기 제2배출부(162)는 상기 부품분리부(140)의 케이스(141) 하부에 배치될 수 있다.
제1배출부(161)의 일단부는 부품분리부(140)의 제1배출구(141b)와 연통되고, 타단부는 외부로 노출될 수 있다. 제1배출부(161)로부터 배출되는 인쇄회로기판(210)은 제1배출부(161)와 하부방향으로 이격되게 배치되는 별도의 구성으로 떨어져 포집될 수 있다. 제2배출부(162)는 부품분리부(140)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 이는 부품분리부(140)의 제2배출구(141c)를 통해 배출되는 복수개의 부품(220)이 외부로 떨어지지 않도록 하기 위함이다.
제어부(170)는 구동부(130)와 이격되게 배치되고, 구동부(130)의 구동과 가열부(150)의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(170)는 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)의 상부에 설치되되, 구동부(130)의 구동모터(131)의 상부에 이격되게 배치될 수 있다.
제어부(170)는 구동부(130)의 구동을 제어하는 것으로, 이는 구동부(130)의 구동으로 인해 이송되는 제2피더(120)와 브러쉬(142)의 회전속도 및 회전방향(정회전/역회전)을 제어할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)는 인쇄회로기판(200)에 부착된 부품(220)을 효과적으로 분리시킬 수 있기 때문에, 분리된 부품(220)과 인쇄회로기판(210)에서 각각 금속회수가 가능하여 부품(220)이 분리되지 않은 인쇄회로기판(200)의 경우보다 금속회수율을 높일 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법이 설명된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구리 선별방법은, 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계(S100)와, 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계(S200)와, 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계(S300)와, 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계(S400)와, 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
절단단계(S100)는 부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)을 절단하는 단계로, 부품(220)이 실장된 인쇄회로기판(200)을 분리단계(S200)에서 사용되는 도 1 내지 도 6에 따른 부품분리장치(100)에 투입하기에 앞서 절단장치(shredder)를 이용하여 가로 및 세로 최대 40~60mm 이하의 크기로 절단하는 단계이다.
분리단계(S200)는, 절단단계(S100)에서 절단된 인쇄회로기판(200)에서 부품(220)을 분리시키는 단계로, 본 발명의 일 실시예에서 설명되었던 인쇄회로기판의 부품분리장치(100)를 이용하여 인쇄회로기판(200)에 실장된 부품(220)을 분리시키는 단계이다.
파쇄단계(S300)는, 분리단계(S200)에서 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)을 파쇄하는 단계로서, 파쇄장치(cut crusher, 미도시)를 이용하여 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)을 가로 및 세로가 1~7mm 이하의 크기로 파쇄시켜 금속과 비금속을 분리시키는 단계이다.
상기 파쇄장치는 회전이 가능한 회전날과 고정날로 부품(220)이 분리된 인쇄회로기판(210)을 파쇄하는 구성을 가질 수 있으며, 이때, 상기 고정날과 회전날 간의 간격조절이 가능하도록 구성하여 인쇄회로기판(210)의 파쇄크기를 조절하는 것이 바람직하다.
분쇄단계(S400)는 파쇄단계(S300)에서 파쇄된 인쇄회로기판(210)을 분쇄하는 단계로서, 구리, 플라스틱 및 세라믹 등의 분리를 위하여 분쇄장치(mill, 미도시)를 이용하여 파쇄단계(S300)에서 가로 및 세로가 1~7mm 이하의 크기로 파쇄된 인쇄회로기판(210)을 가로 및 세로 0.1~0.9mm 이하의 크기로 분쇄시키는 단계이다.
상기 분쇄장치는 분쇄와 분급이 동시에 이루어지는 기류식 분쇄장치로서, 미분 생성이 유리하도록 설계되는 것이 바람직하다.
기류식 분쇄장치는 분쇄로터와 분급로터로 구성될 수 있고, 분쇄로터와 분급로터의 각각 회전수의 조절이 가능하여 분쇄물의 입도를 조절할 수 있다. 기류식 분쇄장치는 전단력을 메커니즘으로 하는 것으로, 2000 rpm이상의 고속으로 회전하는 날과 고정날 사이의 미세 간극을 통해 분쇄가 진행되어 인쇄회로기판의 금속/비금속층 분리가 원활하게 일어날 수 있게 한다.
선별단계(S500)는 분쇄단계(S400)에서 분쇄된 인쇄회로기판(210)으로부터 구리를 물질의 비중(밀도)차이로 선별하는 단계이다.
구체적으로 살펴보면, 구리는 분쇄된 인쇄회로기판(210)이 선별장치(gravity concentrator, 미도시)를 통해 혼합된 구리, 플라스틱 및 세라믹으로부터 비중의 차이로 인해 선별될 수 있다.
혼합된 구리, 플라스틱 및 세라믹 등의 두 종류 이상의 물질은 서로 다른 비중 (밀도)을 가지고 있고, 이들 물질에 외력을 가하면 비중차이에 의하여 물질간에 서로 다른 운동을 하게 된다. 이 원리를 이용하여 원하는 물질을 선별하는 것을 비중선별이라 한다
비중선별은 일반적으로 유체 안에서 이루어지며, 유체로는 물 또는 공기가 사용되고, 비중에 의한 선별 가능성은 입자 크기와 물질의 밀도에 달려 있다. 선별장치(gravity concentrator)는 원심분리 비중선별장치로, 동력 장치와 빠르게 회전하는 여러 개의 홈으로 파인 원뿔형 형상의 원통을 포함하고 있다.
원심분리 비중선별장치는 bowl타입으로, 주로 knelson concentrator가 사용된다. 원심분리 비중선별장치가 작동되는 과정은 먼저 투입구를 통해 25~35% 정도의 입자를 포함하고 있는 슬러리를 투입하면서, 원심분리 비중선별장치에 전원을 연결하여 가동시키면, 원뿔형 형상의 원통 바깥으로 입자가 완전히 물에 씻겨 나갈 때까지 유지시키면서 선별을 진행한다.
원심분리 비중선별장치는 원심력의 영향하에서 비중차이에 의하여 입자들이 분리되는 원리를 이용한 것으로, 원심분리 비중선별장치의 중앙에 뚫린 원뿔형상의 원통 안쪽의 벽을 따라 수평하게 파인 여러 개의 홈으로 이루어져 있고, 원뿔형상의 원통 회전속도(rpm)를 조절할 수 있다. 이때, 비교적 무거운 입자는 벽 쪽으로 밀려나 홈 사이에 끼어있는 상태로 남게 되고, 가벼운 입자들은 흐르는 물과 함께 배출구로 나가게 된다. 원뿔형상의 원통은 압력이 가해진 물로 인하여 물재킷이 형성되며, 이것으로 둘러 쌓이게 되고, 이는 물이 원뿔형상의 통 안의 구멍을 통해 빠져나가 무거운 입자 층의 유동이 유지되도록 하는 역할을 하게 된다. 즉, 여기서 수압은 원심력에 반하는 힘으로 작용하게 되고, 이 상반되는 힘은 강하게 응축되어 모아진 입자들을 방해하기에 충분하다.
유동층 내에서 가벼운 입자들은 밀려들어 온 무거운 입자들에 의해 대체되고, 결과적으로 원통 안에는 무거운 입자만 남게 된다. 가동이 완료되면 원심분리 비중선별장치를 중단시키고, 원뿔형상의 원통을 꺼내서 남아있는 무거운 입자만 씻어내어 선별된 광물을 얻을 수 있다.
이러한 원심분리 비중선별장치는 구리의 품위가 85% 이상인 입자와 비금속 즉, 플라스틱 및 세라믹 등을 얻을 수 있다. 제련소에서는 품위가 30% 이상 되는 구리가 포함되어 있는 폐자원을 반입하며, 품위가 증가할수록 매입하는 단가가 증가하기 때문에 품위가 85% 이상인 본 공정 산물은 매입단가가 높을 것으로 예상된다. 본 발명의 선별장치는 다른 기타 선별기와는 다르게, 회수 가능한 입자크기의 범위가 넓고, 높은 비율로 농축이 가능하다.
본 발명의 인쇄회로기판의 구리 선별방법은 물질의 비중차이를 이용하여 구리를 선별하는 것으로 예시하고 있으나, 물질의 비중차이를 이용하는 것이라면 철, 알루미늄 등의 다른 금속도 선별할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
본 발명은 인쇄회로기판의 재활용, 폐자원 처리 분야 등에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 부품이 실장된 인쇄회로기판이 투입되는 제1피더;
    상기 제1피더의 하부에 배치된 구동부의 구동축에 마련되며, 상기 제1피더로 투입되어 배출되는 인쇄회로기판을 상기 구동축의 회전에 의해 일방향으로 이송시키는 스크류 형상의 제2피더;
    상기 제2피더가 마련된 상기 구동축의 길이방향을 따라 배치되며, 상기 제2피더에 의해 이송된 인쇄회로기판을 전달받아 상기 인쇄회로기판에 실장된 부품을 분리하는 부품분리부; 및
    상기 부품분리부와 이격된 상태에서 상기 부품분리부의 길이방향을 따라 배치되어 상기 부품분리부로 유입되는 상기 인쇄회로기판에 열을 가하는 가열부;를 포함하되,
    상기 부품분리부에 의해 부품이 분리된 인쇄회로기판과 인쇄회로기판으로부터 분리된 부품의 배출경로가 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1피더에 투입되어 배출되는 인쇄회로기판의 이송경로는 상기 제2피더 또는 상기 부품분리부에 의해 이송되는 인쇄회로기판의 이송경로와 상이한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품분리부는,
    상기 구동축이 내부에 배치되며, 상기 가열부에 의해 가열되어 상기 제2피더에 의해 이송된 인쇄회로기판에 열을 전달하는 원통형상의 케이스; 및
    상기 케이스의 내부에 배치된 상기 구동축에 마련되며, 상기 케이스로 유입된 인쇄회로기판의 표면에 외력을 가하는 다수개의 브러쉬;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스에는 상기 부품이 분리된 인쇄회로기판이 배출되는 제1배출구와, 상기 부품이 배출되는 다수개의 제2배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에는 나선형 강선이 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 나선형 강선의 피치 또는 각도에 따라 상기 인쇄회로기판 또는 상기 부품의 이송속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 구동축의 회전방향 또는 상기 구동축의 회전반대방향으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 브러쉬는 상기 구동축의 길이방향을 따라 스크류 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 브러쉬는 상기 구동축을 중심으로 방사형 또는 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열부는
    상기 인쇄회로기판이 유입되는 상기 부품분리부의 유입구에서 상기 인쇄회로기판이 배출되는 상기 부품분리부의 제1배출구로 갈수록 온도가 낮아지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 부품분리부의 케이스 외면을 감싸는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 부품분리장치.
  12. 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계;
    상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계;
    상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계;
    상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계; 및
    상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 부품이 실장된 인쇄회로기판을 절단하는 단계에서는,
    상기 부품이 실장된 인쇄회로기판이 가로 및 세로 40~60mm 이하의 크기로 절단되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 절단된 인쇄회로기판으로부터 부품을 분리하는 단계에서는,
    상기 절단된 인쇄회로기판에 열과 외력을 가하여 상기 인쇄회로기판으로부터 상기 부품을 분리시키는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 파쇄하는 단계에서는,
    상기 부품이 분리된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 1~7mm 이하의 크기로 파쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계에서는,
    상기 파쇄된 인쇄회로기판에 분쇄와 분급이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 파쇄된 인쇄회로기판을 분쇄하는 단계에서는,
    상기 파쇄된 인쇄회로기판을 가로 및 세로 0.1~0.9mm 이하의 크기로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계에서는,
    원심분리 비중선별장치를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 선별하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계에서는,
    물 또는 공기의 유량 조절에 의해 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 구리를 물질의 비중차이로 선별하는 단계에서는,
    물질의 밀도차이를 이용하여 상기 분쇄된 인쇄회로기판으로부터 상기 구리를 선별하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 구리 선별방법.
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