JPH1161287A

JPH1161287A - 廃プリント回路のはんだ分離装置

Info

Publication number: JPH1161287A
Application number: JP22775397A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sato; 和彦佐藤; Takeshi Yasuda; 健安田; Koji Sato; 晃二佐藤; Isao Okochi; 功大河内; Hisao Yamashita; 寿生山下; Ryokichi Yamada; 良▲吉▼ 山田; Tomohiko Miyamoto; 知彦宮本; Takeo Komuro; 武勇小室
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】廃プリント回路からはんだを効率よく分離し、
且つ大量処理が可能な装置を提供する。【解決手段】流動床方式を採用し、はんだの融点以上に
加熱され流動している熱媒体中に廃プリント回路を投入
し、振動或いは回転を加える。【効果】廃プリント回路からはんだ高効率で分離し、し
かも大量処理が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明ははんだ接合部を有す
るプリント回路からはんだを分離する装置に関し、特に
不要になった廃プリント回路からはんだを分離，回収す
る大量処理に適した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピューターやワードプロ
セッサ等の電子機器には、ＬＳＩやコネクタなどの電子
部品を数多く使用したプリント回路が搭載されている。
プリント回路にはこれらの電子部品がはんだなどにより
接合されている。

【０００３】これらの電子機器は、技術革新のスピード
が非常に速く、数カ月単位でモデルチェンジされる。不
要となった電子機器は、再資源化が可能な部品、或いは
材料を分離，回収したのち廃棄される。廃棄処理の多く
は埋立処分である。はんだは通常、回収されずにプリン
ト基板に付着した状態で廃棄されている。

【０００４】しかし、はんだには有害重金属である鉛が
含まれている。はんだを埋立処分すると、環境への影響
が大きい。このことから、電子部品搭載プリント回路等
のはんだ付け機器の廃棄物からはんだを分離する装置が
検討されている。既に知られているはんだ分離装置には
以下の（１)〜(４）に示す装置がある。

【０００５】（１）プリント回路を断熱筐体内で予備加
熱後、２５０〜１０００℃で圧力３kg／cm²程度のホッ
トジェットガスをプリント基板に噴射し、はんだなどの
金属を溶融して吹き飛ばし、はんだを冷却後回収する装
置。特開平8−274461 号公報参照。

【０００６】（２）プリント回路を基板収容回転篭に収
容し、高温ガスにより２５０℃〜1000℃に加熱後、回転
篭を１２０００〜１５０００rpm で回転させ、はんだ等
の低温溶融物を分離し回収する装置。特開平8−274462
号公報参照。

【０００７】（３）プリント回路の一端を固定し、ホッ
トジェットガスにより加熱後、金属製の回転ブラシによ
り基板表面を掃引し、はんだを除去する装置。日経メカ
ニカル１９９７，２，１７Ｎｏ．５００号参照。

【０００８】（４）プリント回路の一端を固定し、加熱
炉ではんだ溶融温度以上に加熱し、ヒットヘッドを基板
に繰り返し衝突させることにより基板から電子部品やは
んだを分離する装置。特開平8−279677 号公報参照。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】はんだはプリント回路
の接合部である銅箔又は銅メッキ部への濡れ性が非常に
良いため、単に回路をはんだの融点以上の温度に加熱し
ただけでははんだは溶融するのみで回路板からは分離し
ない。はんだ溶融状態で回路板にホットジェットを吹き
付けたり回転や衝撃等の外力を加えると、溶融はんだは
ある程度回路板から分離するものの、銅箔表面のはんだ
の残留量は多く、はんだ分離率は高々７０％程度であ
る。はんだ溶融状態で金属製の回転ブラシにより回路板
表面を掃引しはんだを分離する方法は、ブラシが接触可
能な回路板表面のはんだはある程度分離可能であるが、
ブラシが接触しにくいスルーホール中のはんだの分離が
困難である。また、金属ブラシが必要以上に回路板を傷
つけ、はんだと共に他の有価金属を切削してしまう可能
性が有る。

【００１０】また、プリント回路を高温ガスや加熱炉に
より加熱するのは、熱伝導性の良くない空気を介して加
熱するために昇温に時間がかかる。従って必ずしも大量
処理に向いているとは言えない。

【００１１】本発明は上記の問題点に鑑みなされたもの
で、廃プリント回路からはんだを高効率で分離し、しか
も大量処理に適したはんだ分離装置を提供することを目
的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、粒子状熱媒体
中に廃プリント回路を浸たし、粒子状熱媒体からの熱伝
導によってプリント回路をはんだが溶融し電子部品が溶
融しない温度に加熱し、かつ熱媒体を振動させてはんだ
接合部に侵入させ、粒子状熱媒体によってはんだをかき
落として分離するものである。請求項１に記載のはんだ
分離装置は、粒子状熱媒体充填容器と、該熱媒体充填容
器内に粒子状熱媒体を流動させるための空気を吹き込む
空気吹き込み装置と、該熱媒体充填容器内の粒子状熱媒
体をはんだが溶融し電子部品が溶融しない温度に加熱す
る熱媒体加熱装置と、廃プリント回路を入れるメッシュ
状のプリント回路収納容器と、プリント回路を入れた容
器を粒子状熱媒体中で振動或いは回転させるプリント回
路収納容器駆動装置とを備えたことを特徴とする。

【００１３】請求項２に記載のはんだ分離装置は、請求
項１に記載の装置において、更に熱媒体充填容器の底部
にはんだの貯溜部を設け、該はんだ貯溜部に貯溜された
はんだを容器の外部へ排出するはんだ排出手段を設けた
ことを特徴とする。

【００１４】請求項３に記載のはんだ分離装置は、プリ
ント回路収納容器を取り囲むようにメッシュ状の電子部
品回収容器を設け、はんだの分離に伴ってプリント回路
収納容器の外部へ漏れ出た電子部品を回収するようにし
たことを特徴とする。

【００１５】請求項４に記載のはんだ分離装置は、プリ
ント回路収納容器を熱媒体充填容器内の粒子状熱媒体中
から引上げたり或いは熱媒体中に浸たすために昇降する
プリント回路収納容器昇降装置を設けたことを特徴とす
る。

【００１６】請求項５に記載のはんだ分離装置は、熱媒
体充填容器内の雰囲気ガスである空気を吸引しサイクロ
ンにより空気中に混入する粒子状熱媒体を分離回収して
再び熱媒体充填容器内に戻すサイクロン式粒子状熱媒体
回収還流装置を設けたことを特徴とする。

【００１７】請求項６に記載のはんだ分離装置は、粒子
状熱媒体回収還流装置によって熱媒体充填容器内から吸
引し空気によって次回に処理する廃プリント回路を予備
加熱するプリント回路予備加熱装置を設けたことを特徴
とする。

【００１８】プリント回路収納容器を振動させる場合の
振動数は、１５Ｈｚ以上であることが望ましい。

【００１９】また、プリント回路収納容器を回転させる
場合、容器の最小回転半径Ａ（単位：ｍ）と回転数Ｂ
（単位：min^-1）との関係は、Ａ×Ｂ²≧９００００とす
ることが望ましい。

【００２０】プリント回路収納容器は、粒子状熱媒体を
容器内に入り込ませるために、孔あき構造にする。プリ
ント回路収納容器内に入り込んだ粒子状熱媒体は、該容
器の振動又は回転に伴ってプリント回路のスルーホール
にまで侵入し、はんだを基板或いは電子部品から引き剥
がす作用をする。

【００２１】プリント回路収納容器を取り囲むように設
けた電子部品回収容器は、プリント回路からはんだが分
離するのにともなって、電子部品も分離され、プリント
回路収納容器の孔から外部に漏れ出ることがあるので、
漏れでた電子部品を回収するために設ける。この電子部
品回収容器も、はんだや熱媒体が自由に通過できるよう
に孔あき構造にする。

【００２２】熱媒体には、けい砂やジルコンサンド等の
セラミックやステンレスの粒子などを適用できるが、こ
れらに限定されるものではなく、加熱温度で固体であれ
ばよい。これらの熱媒体を使用した場合、プリント回路
から分離されたはんだは比重が大きいので、熱媒体充填
容器の底の部分に沈降する。そこで、熱媒体充填容器の
底部にはんだ貯溜部を設けてはんだを貯溜し、回収す
る。

【００２３】熱媒体充填容器の雰囲気ガスである空気は
熱媒体の加熱によって温められているので、これを次に
処理するプリント回路の予備加熱に用いたり、或いは給
湯や暖房に利用したい。しかし、雰囲気ガスには飛散し
た熱媒体が混入している。そこで、雰囲気ガスを吸引し
サイクロンにより粒子状熱媒体を回収して再び熱媒体充
填容器に戻す。

【００２４】本発明によれば、プリント回路からはんだ
が短時間の内に高効率に分離，回収できる大量処理装置
が提供できる。

【００２５】本発明のはんだ分離装置において、廃プリ
ント回路はメッシュ等のスクリーン及び補強骨格材から
なるプリント回路収納容器に入れられた後、加熱され且
つ流動状態にある熱媒体中に投入される。プリント回路
を投入したのちに加熱および振動させてもよい。流動熱
媒体の優れた熱伝導性及び保温性によりプリント回路は
急速加熱されはんだは程なく溶融状態になる。プリント
回路収納容器を振動又は回転又は両者を組み合わせた方
法で駆動すると、はんだは短時間の内に高効率に回路板
から分離する。その際、熱媒体粒子による研摩及びふき
取り効果によりはんだは回路板の表面銅箔及びスルーホ
ール中から銅との反応部を除いて殆ど分離する。従って
残留はんだは殆ど無い。

【００２６】プリント回路を入れた収納容器ははんだ分
離後、直ちに搬送機構、或いは人手により後工程に搬送
され、熱媒体中には予備加熱室で予備加熱された別の廃
プリント回路が搬送されてくる。そうして再び同様には
んだが分離される。この工程を繰り返すことにより廃プ
リント回路の大量処理が可能である。

【００２７】はんだの分離に伴い、殆どの電子部品は回
路から離脱する。離脱した電子部品はプリント回路収納
容器、或いは電子部品回収容器を熱媒体中から引き上げ
ることにより回収できる。

【００２８】プリント回路から分離したはんだは熱媒体
との比重差により沈降してはんだ貯溜部に貯溜される。
ある程度はんだが貯溜されたらはんだ貯溜部近傍に設け
られた排出口からの抜き取りによりはんだを回収する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
は無い。

【００３０】図１は、本発明の一実施例である振動駆動
方式を利用したはんだ分離装置である。

【００３１】図１に示したはんだ分離装置の構成は、熱
媒体充填容器１，粒子状熱媒体２，プリント回路３，プ
リント回路収納容器４，プリント回路収納容器駆動装置
５ａ，電子部品回収容器６，空気７，熱媒体加熱ヒータ
８，分離されたはんだ９，分離はんだ排出コック１０，
空気分散板１１，空気加熱ヒータ１２，ブロワ１３，熱
媒体排出コック１４，支柱１５，サイクロン１６，熱媒
体貯溜槽１７，熱媒体還流ポンプ１８，プリント回路予
備加熱室１９，予備加熱されるプリント回路２０，メッ
シュスクリーン２１，熱交換器２２，熱媒体充填底板２
３，空気噴射ノズル２４，はんだ貯溜部２５から成る。

【００３２】図１に於いて、不要となったプリント回路
３はプリント回路収納容器４に投入される。プリント回
路収納容器４はプリント回路３を投入された後、はんだ
の融点以上の温度に加熱され流動している粒子状熱媒体
２の中に投入される。熱媒体熱媒体加熱ヒータ８、及び
空気加熱ヒータ１２によって加熱されるが、どちらか一
方のみにしても良い。またヒータはシーズヒータ等が用
いられるが、他の熱源を利用した熱交換器でも構わな
い。熱媒体の流動にはブロワ１３を用いているが、ベビ
コン等他の送風装置でも構わない。プリント回路３は保
温性が優れ、流動している熱媒体２により急速に加熱さ
れ、はんだは溶融状態、或いは半溶融状態となる。ここ
で、プリント回路収納容器４をプリント回路収納容器駆
動装置５ａにより駆動すれば、はんだはプリント回路３
の表面リードやスルーホールから簡単に分離する。ここ
で、駆動装置５ａによりプリント回路収納容器４を駆動
する場合の振動数は１５Ｈｚ以上であれば良く、２５Ｈ
ｚ以上であればなお良い。はんだ分離処理が終了したら
プリント回路収納容器４を上方に引き上げ、プリント回
路を回収し、プリント回路予備加熱室１９中で予備加熱
されたプリント回路２０を新たにプリント回路収納容器
４に投入し、再びはんだ分離処理を行う。予備加熱室に
は新たに次の処理を行うプリント回路が投入される。分
離した電子部品は電子部品回収容器６を引き上げ回収す
れば良い。この過程で分離したはんだは熱媒体との比重
差により下方に移動し、はんだ貯溜部２５に貯溜され
る。はんだを貯溜し易くするために、底板２３はテーパ
形状にするのが良い。はんだをある程度貯溜したら分離
はんだ排出コック１０を開き、分離されたはんだ９を排
出し回収する。この際、排出コック１０の先に吸引装置
を設け分離されたはんだ９を吸引させても良い。熱媒体
流動の際に一部の熱媒体が空気と共に飛散する場合があ
るが、それはサイクロン１６により粒子を捕捉し熱媒体
貯溜槽１７に貯溜させ、ある程度貯溜したら熱媒体還流
ポンプ１８を作動させて熱媒体収納容器内に還流させれ
ば良い。この場合飛散熱媒体の捕捉はサイクロンに限定
するものでは無く、バグフィルタ等他の集塵装置でも構
わない。また、熱媒体還流ポンプ１８はブロワ等他の送
風装置でも構わない。予備加熱室１９からの排熱は熱交
換器２２により給湯、或いは暖房等に利用できる。

【００３３】本発明において、熱媒体加熱装置は、ブロ
ア１３と空気噴射ノズル２４とから構成される。はんだ
排出手段は、はんだ貯溜部のはんだを熱媒体回収容器の
外部へ導出する配管と該配管に設けたはんだ排出コック
１０とから構成される。プリント回路収納容器昇降装置
は、プリント回路収納容器４を支持する支柱１５と該支
柱に沿ってプリント回路収納容器を上下方向に昇降させ
る装置とからなる。サイクロン式粒子状熱媒体回収装置
は、サイクロン１６と熱媒体貯溜槽１７と熱媒体還流ポ
ンプ１８と、熱媒体充填容器とサイクロンとの間および
その他の機器の間に接続された配管とからなる。プリン
ト回路予備加熱装置は、プリント回路予備加熱室１９と
メッシュスクリーン２１と図示しないヒータとからな
る。

【００３４】図２は、本発明の一実施例である回転駆動
方式を利用したプリント回路はんだ分離装置である。

【００３５】図２に示したはんだ分離装置の構成は、プ
リント回路収納容器駆動装置５ｂが回転駆動部方式であ
る点以外は図１と殆ど同様である。

【００３６】図２に於いてはプリント回路回収容器４を
回転式の駆動装置５ｂにより回転駆動することにより、
プリント回路からはんだを分離する。その際、最小回転
半径Ａ（単位：ｍ）と回転数Ｂ（単位：min^-1）との関
係はＡ×Ｂ²≧９００００を満たすようにするのが良
く、Ａ×Ｂ²≧１２００００であればなお良い。即ち回
転半径が短い程、高回転数が必要であるが、図２ではプ
リント回路回収容器４はドーナツ型形状としており高回
転数が必要な回転中心方向への回路の移動を防いでいる
ため、低回転数とすることが可能である。例えばＡサイ
ズの基板複数枚の処理が可能なドーナツ型プリント回路
回収容器の例を考えると、形状的にドーナツ型プリント
回路回収容器の内面までの径は０.２ｍ，外径０.４ｍ程
度必要と考えられる。従って、最小回転半径は０.２ｍ
であるから最小回転数は上式により６７０.８min^-1と計
算できる。この点、１２０００〜１５０００rpm もの高
速回転が必要な特開平8−274462 号公報記載の装置とは
大きく異なる。尚、回転駆動方向は一定である必要は無
く、途中から逆回転させたり、或いは正逆交互回転等で
も良い。

【００３７】以下、実験例について説明する。

【００３８】（実験例１）はんだの付着量が予め判明し
ている大きさ１０cm角のプリント回路を試験片とし、こ
れをプリント回路収納容器中に入れ、２２０℃に加熱さ
れた熱媒体が流動している流動床中に投入し、プリント
回路収納容器を振動方式により３０秒間駆動し、試験片
のはんだの分離率を求めた。振動数及びストロークの変
化によりはんだ分離率がどのように変化するかを検討
し、図３に示した。

【００３９】振動数が１５Ｈｚ以下の場合は振動ストロ
ークが小さい程はんだ分離率は低いが１５Ｈｚ以上にな
るとどの振動ストロークでもはんだ分離率は９５％以上
となり、振動数が２５Ｈｚ以上では９８％以上となり高
いはんだ分離率が得られることを確認した。流動床を使
用せずプリント回路を電気炉に入れて加熱し、同様に振
動駆動したところ、はんだ分離率は振動数３５Ｈｚ、振
動ストローク３０mmでも７０％程度であった。この試験
片を調査したところ、銅箔表面へのはんだの付着量は多
く、はんだが分離しきれていないことが判った。

【００４０】（実験例２）はんだの付着量が予め判明し
ている大きさ１０cm角のプリント回路を試験片とし、こ
れをプリント回路収納容器中に入れ、２２０℃に加熱さ
れた熱媒体が流動している流動床中に投入し、プリント
回路収納容器を回転方式により３０秒間駆動し、実験例
１と同様試験片のはんだの分離率を求めた。各回転数に
於ける試験片の回転中心からの距離とはんだ分離率の関
係を求め、回転半径×（回転数)²（単位：ｍ・（min^-1)
²)に整理し、このパラメータの変化によりはんだ分離率
がどのように変化するかを検討し、図４に示した。

【００４１】回転半径×（回転数)²が８００００以下で
ははんだ分離率は５０％以下であるが、９００００以上
ではんだ分離率は９５％以上となり高いはんだ分離率が
得られることを確認した。流動床を使用せずにプリント
回路を電気炉で加熱し、同様に回転駆動したところ、は
んだ分離率は実験例１と同様７０％程度であった。

【００４２】（実験例３）次に、プリント回路の加熱時
間と到達温度の関係を各加熱方法に於いて調査した。上
記と同様大きさ１００mm角のプリント回路を用い、表面
に熱電対を接着し、接着部分の外部を断熱材で覆って使
用した。加熱方法は、（ａ）２００℃に調整した電気炉
に入れる、（ｂ）２００℃に調整したホットエアーを回
路に噴射する、（ｃ）温度を２００℃に調整した熱媒体
が流動している流動床中に入れる、の３種類の方法によ
り回路をそれぞれ加熱し、加熱時間と基板温度の関係を
求め、図５に示した。

【００４３】図５に示すように、（ｃ）の方法では２０
０℃に達する時間は１分弱であり、他の方法の３倍以上
の速度で昇温することが判った。

【００４４】（実験例４）次に、はんだの回収について
検討した。熱媒体３０リットルが２００℃で流動してい
る流動床中に、大きさ１mm以下のはんだ粒子を３リット
ル投入し、１０分間流動させた。冷却後、はんだ貯溜部
の貯溜物を回収し、回収物中のはんだの濃度を化学分析
により求めた。その結果、はんだ濃度は９５％以上であ
りはんだは流動床方式では高効率で回収できることが判
った。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、廃プリン
ト回路からはんだが高効率で分離し、しかも大量処理が
可能なはんだ分離装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である振動駆動方式を利用し
たはんだ分離装置の概略構成図。

【図２】本発明の一実施例である回転駆動方式を利用し
たはんだ分離装置の概略構成図。

【図３】振動駆動方式によるはんだ分離装置における振
動数及びストロークの変化とはんだ分離率の関係を示す
図。

【図４】回転駆動方式によるはんだ分離装置における回
転半径×（回転数)²のパラメータの変化とはんだ分離率
の関係を示す図。

【図５】各加熱方式に於けるプリント回路加熱時間と回
路到達温度の関係を示す図。

【符号の説明】

１…熱媒体充填容器、２…粒子状熱媒体、３…プリント
回路、４…プリント回路収納容器、５ａ…プリント回路
収納容器駆動装置、６…電子部品回収容器、８…熱媒体
加熱ヒータ、９…分離されたはんだ、１３…ブロワ、１
５…支柱、１６…サイクロン、１７…熱媒体貯溜槽、１
８…熱媒体還流ポンプ、１９…プリント回路予備加熱
室、２４…空気噴射ノズル、２５…はんだ貯溜部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大河内功茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者山下寿生茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者山田良▲吉▼ 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者宮本知彦茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者小室武勇茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃品となったプリント回路からはんだを分
離する装置であって、粒子状熱媒体が充填された熱媒体
充填容器と、該熱媒体充填容器内に底部から空気を吹き
込んで前記粒子状熱媒体を流動させる空気吹き込み装置
と、前記粒子状熱媒体を前記プリント回路におけるはん
だが溶融し電子部品が溶融しない温度に加熱するための
熱媒体加熱装置と、前記プリント回路を入れるメッシュ
状のプリント回路収納容器と、該プリント回路収納容器
を前記粒子状熱媒体中で振動或いは回転させるプリント
回路収納容器駆動装置とを備えたことを特徴とする廃プ
リント回路のはんだ分離装置。
【請求項２】請求項１に記載のはんだ分離装置におい
て、前記熱媒体充填容器の底部に分離されたはんだを貯
溜するはんだ貯溜部を設け、該はんだ貯溜部に貯溜され
たはんだを前記熱媒体充填容器の外部へ排出するはんだ
排出手段を設けたことを特徴とする廃プリント回路のは
んだ分離装置。
【請求項３】請求項１に記載のはんだ分離装置におい
て、前記プリント回路収納容器を取り囲むようにメッシ
ュ状の電子部品回収容器を設け、はんだの分離に伴って
該プリント回路収納容器の外部へ漏れ出た電子部品を回
収するようにしたことを特徴とする廃プリント回路のは
んだ分離装置。
【請求項４】請求項１に記載のはんだ分離装置におい
て、前記プリント回路収納容器を前記熱媒体充填容器内
の粒子状熱媒体中から引上げたり或いは熱媒体中に浸た
すために昇降するプリント回路収納容器昇降装置を設け
たことを特徴とする廃プリント回路のはんだ分離装置。
【請求項５】請求項１に記載のはんだ分離装置におい
て、前記熱媒体充填容器内の雰囲気ガスである空気を吸
引し該空気中に混入する粒子状熱媒体をサイクロンによ
り分離回収して再び前記熱媒体充填容器内に戻すサイク
ロン式粒子状熱媒体回収還流装置を設けたことを特徴と
する廃プリント回路のはんだ分離装置。
【請求項６】請求項５に記載のはんだ分離装置におい
て、前記サイクロン式粒子状熱媒体回収還流装置によっ
て前記熱媒体充填容器内から吸引した空気によって廃プ
リント回路を予備加熱する廃プリント回路予備加熱装置
を設けたことを特徴とする廃プリント回路のはんだ分離
装置。