KR20010050572A

KR20010050572A - 땜납 회수 방법 및 땜납 회수 장치

Info

Publication number: KR20010050572A
Application number: KR1020000055620A
Authority: KR
Inventors: 우나가미마사끼
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2001-06-15
Also published as: CN1288795A; CN1125582C; US6467671B1; TW501388B; JP2001094248A; JP3799200B2

Abstract

전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판에 대한 땜납 회수 방법은, 회수 장치 본체에 땜납 합금층과 금속 입자층과 액체 열 매체층을 그 비중차에 따라 형성하는 단계와, 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 회수 장치 본체에 침지시키는 단계와, 땜납 합금과 전자 부품을 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨내기 위해 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판에 땜납 합금의 용융점보다 높은 온도에서 유지된 금속 입자 및 액체 열 매체로 구성된 혼합 유체를 분사하는 단계를 포함함으로써, 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판으로부터 땜납을 효율적으로 회수하여 환경 오염을 방지하고 금속 자원을 절감할 수 있다.

Description

땜납 회수 방법 및 땜납 회수 장치{SOLDER RECOVERING METHOD AND SOLDER RECOVERING APPARATUS}

본 발명은 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판으로부터 땜납 합금 및 전자 부품을 분리 및 회수하기 위한 땜납 회수 방법 및 땜납 회수 장치에 관한 것이다.

전자 부품이 장착되는 인쇄 회로 기판은 비데오 데크 및 텔레비젼 세트와 같은 가전 제품이나 마이크로 컴퓨터 및 팩시밀리 기기와 같은 전자 정보 기기에 결합되어 있다. 이 전자 부품들은 땜납으로 접합함으로써 인쇄 회로 기판상에 장착된다. 가전 제품이나 전자 정보 기기가 고장 또는 노후화로 인해 사용하지 못할 경우, 이들은 폐기된다.

폐기된 가전 제품 및 전자 정보 기기는 불연 쓰레기로서 수집되고, 종종 소각되지 않은 채 있는 그대로 또는 조각으로 세단한 후의 세단기 폐물로서 매립식 쓰레기로 처리된다. 결론적으로, 가전 제품 또는 전자 정보 기기가 일단 매립식 쓰레기로서 처리되면, 그 안에 실장된 인쇄 회로 기판도 또한 매립되어진다.

전자 부품의 장착을 위해 사용한 땜납은 납 및 주석의 합금이다. 납은 중성 pH 부근의 물에서는 용해되지 않고 안정되지만, 산성의 물에서는 용해하는 성질이 있다. 따라서, 산성 비에 노출되었을 때 인쇄 회로 기판상의 땜납 합금의 납은 용해되어, 토양 및 지하수를 오염하는 가능성을 일으킨다. 그러나, 현재에는 폐기된 인쇄 회로 기판의 땜납에 함유된 납이 용출하는 것을 방지하기 위한 적절한 수단이 없다.

더욱이, 가전 제품 또는 전자 정보 기기의 매립 쓰레기의 폐기는 가전 제품 또는 전자 정보 기기상에 장착되는 인쇄 회로 기판이 땜납 합금이 다시는 절대로 사용되지 않기 때문에 금속 자원의 낭비를 발생한다.

인쇄 회로 기판으로부터 땜납을 회수하기 위한 방법은 일본 특허 공개 (평)7-336042호에 개시되어 있고, 여기에서, 고온에서 유지되는 오일등의 액체 열 매체가 땜납을 녹이기 위해 인쇄 회로 기판상에 분사되고, 융용된 땜납은 땜납을 회수하기 위해 제거된다.

그러나, 상술한 방법에 있어서, 오일 등의 액체만이 분사되기 때문에, 유체의 질량은 비교적 작고 이로써 땜납과 전자 부품은 비효율적으로 인쇄 회로 기판으로부터 제거된다. 더욱이, 유체를 급송하는 수단은 기계적인 것이어야 하기 때문에, 땜납을 회수하기 위한 구성은 복잡해진다.

상기의 문제점들을 해결하기 위한 본원 발명의 목적은 인쇄 회로 기판으로부터 땜납 합금과 전자 부품을 효율적으로 분리시키기 위한 땜납 회수 방법 및 땜납 회수 장치를 제공하는 것이다.

본원 발명의 다른 목적은 전자 부품이 납땜된 회로 기판상에 액체 열 매체와 금속 입자로 이루어지고 땜납 합금의 용융점 이상의 온도에서 유지되는 혼합 유체를 분사함으로써 인쇄 회로 기판으로부터 땜납 합금 및 전자 부품을 분리 및 회수하기 위한 땜납 회수 방법 및 땜납 회수 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 땜납 합금, 금속 입자, 액체 열 매체 및 전자 부품의 각각의 비중을 조정함으로써 땜납 합금 및 전자 부품을 분리 및 회수하기 위한 땜납 회수 방법 및 땜납 회수 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이들 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 결합하여 취한 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 땜납 회수 장치의 구성을 단면으로 도시한 다이아그램.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1: 땜납 회수 장치 본체

2, 2': 정류판

3: 급송 파이프

4,5: 제1 및 제2 전자기 코일

8: 인쇄 회로 기판

9: 액체 열 매체층

10: 금속 입자층

11: 땜납 합금층

12: 노즐

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 땜납 회수 장치의 단면도이다.

도1을 참조하면, 땜납 회수 장치가 정지 상태일 때, 비중 차이에 의해 자연 분리되는 3개 층은 땜납 회수 장치의 땜납 회수 장치 본체(1)에 형성된다. 3개 층 가운데에, 하부층은 가장 큰 비중을 갖는 땜납 합금층(11)이고, 중간층은 제2의 큰 비중을 갖는 금속 입자층(10)이고, 상부층은 가장 작은 비중을 갖는 액체 열 매체층(9)이다.

땜납 회수 장치 본체(1)에 있어서, 가열 수단으로서 역할하는 복수개의 히터(7)들은 땜납 회수 장치 본체(1)의 내벽면에 장착된다. 인쇄 회로 기판상에 혼합 유체를 분사하기 위한 분사 수단으로서 역할하는 노즐(12)들은 땜납 회수 장치 본체(1)의 상부 개구부에 제공된다. 노즐(12)은 급송 파이프(3)를 통해 금속 입자층(10)의 접촉 유지되는 땜납 회수 장치 본체(1)의 측면과 연통한다. 땜납 회수 장치 본체(1)내의 순환을 용이하게 하기 위해, 다른 급송 파이프(3')가 땜납 합금층(11)을 통해 금속 입자층(10)으로부터 제공된다. 제1 전자기 코일(4)과 제2 전자기 코일(5)이 자기 혼합 유체를 구동하기 위해 급송 파이프(3, 3')의 외주부에 제공된다.

땜납 회수 장치가 작동하고 있는 동안 홉합 유체의 유량을 제어하기 위해 복수개의 정류판(2, 2')이 땜납 회수 장치 본체(1)에 배치된다.

먼저, 히터(7)가 땜납 회수 장치 본체(1)에서 액체 열 매체, 금속 입자 및 땜납 합금을 가열하고 땜납 합금의 용융점 이상에서 땜납 회수 장치 본체(1)의 액체 열 매체, 금속 입자 및 땜납 합금의 온도를 유지하기 위해 통전된다. 유지 온도의 상한은 온도가 금속 입자의 용융점보다 낮고 액체 열 매체가 안정하게 유지되면 특별히 제한되지 않는다. 결과적으로, 땜납 합금은 하부층에는 땜납 합금층(11)을 형성하고 중간층에는 금속 입자층(10)을 형성하기 위해 융용된다. 온도는 금속 입자의 용융점보다 낮게 유지되기 때문에, 금속 입자는 입자 형상으로 남고 액체 열 매체는 입자들사이에서 분산된다.

제1 전자기 코일(4)이 통전될 때, 금속 입자(자성 입자)와 액체 열 매체로 이루어진 혼합 유체는 땜납 회수 장치 본체(1)의 측면으로부터 급송 파이프(3)을 통해 노즐(12)로 급송된 다음에, 땜납 회수 장치 본체(1)의 최상부에 노즐(12)로부터 분사된다. 동시에, 제2 전자기 코일(5)이 통전될 때, 금속 입자는 전자기 유도에 의해 땜납 합금층(11)으로 밀려나온다. 제2 전자기 코일(5)의 전자 유도에 의해 땜납 합금층(11)으로 밀려나온 금속 입자는 납땜 합금층(11)으로부터 자연 분리된 다음에, 금속 입자층(10)으로 환류한다.

처리되어질, 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판(8)은 유지 수단(미도시함)에 의해 유지되고, 땜납 회수 장치 본체(1)의 상부의 2개 노즐(12)의 사이에서 침지된다. 침지된 인쇄 회로 기판(8)은 액체 열 매체로 가열되어 부착된 땜납이 융용 상태로 된다.

노즐(12)로부터 분사된 액체 유체가 인쇄 회로 기판(8)에 부딪쳐서 액체 유체내에 함유된 금속 입자들이 인쇄 회로 기판(8)의 표면에 충돌될 때, 융용된 땜납은 전자 부품과 함께 벗겨진다.

벗겨진 전자 부품 및 땜납 합금이 2개의 정류판(3)의 사이로 통과한 다음, 비중의 차이에 따라, 전자 부품은 액체 열 매체층(상부층)(9)의 표면에 부유하고, 땜납 합금은 금속 입자와 함께 금속 입자층(중간층)(10)으로 침전한다.

금속 입자층(중간층)에 침전된 땜납 합금은 금속 입자와 함께 양측으로부터 돌출하는 정류판(2')에 의해 제2 전자기 코일(5)이 권취된 급송 파이프(3')으로 안내된다. 다음에 땜납 합금은 전자기 유도에 의해 땜납 합금층(최하층)으로 분사된다. 그 이후에, 비중의 차이에 따른 자연 분리에 의해 금속 입자만이 금속 입자층(10)으로 되돌아가고, 회수된 땜납 합금은 땜납 합금층(11)으로 이전된다.

이상의 작용을 계속함으로써, 최하층의 땜납 합금의 양은 증가하고, 땜납 합금의 증가된 분은 땜납 회수조(13)로 배출되도록 격판(6)을 넘치게 된다. 회수된 땜납 합금은 재활용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 히터와 같은 가열원으로부터 발생된 열은 액체 열 매체와 금속 입자들로 이루어진 혼합 유체를 통해 인쇄 회로 기판으로 전달되기 때문에, 땜납 합금은 혼합 유체의 높은 열전도성 및 열 축적성으로 인해 효율적으로 융용된다. 더욱이, 혼합 유체는 액체 열 매체 이외에 금속 입자들을 함유하고 있기 때문에, 분사될 유체의 질량은 인쇄 회로 기판상에 부착된 융용된 땜납이 효율적으로 벗겨지도록 충분히 크다. 더욱이, 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨진 땜납 합금은 땜납 회수 장치 본체의 최하층으로 침지되는 한편, 전자 부품은 그 최상층에 부유하기 때문에, 용이하게 분리 회수할 수 있다.

상술한 본 실시예에서, 혼합 유체내에 함유된 금속 입자들은 예를 들어 0.3 mm 내지 3 mm의 입자 크기를 가지거나 상기의 범위내에서 서로 다른 입자의 크기를 갖는 혼합 입자를 포함하지만, 전자기 코일이 급송 수단으로서 사용될 경우 철 입자들과 같은 자성 금속 입자들이 더 바람직하다.

더욱이, 혼합 유체내에 함유된 액체 열 매체는 땜납의 용융점(땜납이 공융 조성을 가질 때의 온도인 183 ℃)의 이상의 온도에서 안정된다면 특히 한정되지 않지만, 예를 들어, 액체 열 매체는 실리콘 오일 또는 미네랄 오일일 수 있다.

상술한 실시예에서, 전자기 코일에 의한 전자 유도가 혼합 유체로부터 노즐로의 급송을 위한 방법으로서 기재되었지만, 본 방법은 그기에 제한될 필요는 없고, 예를 들어, 플런저 펌프와 같은 급송 수단이 사용될 수 있다.

상술한 실시예에서, 인쇄 회로 기판은 땜납 회수 장치 본체의 땜납 합금을 회수하기 위해 수직 방향으로 이동되지만, 인쇄 회로 기판은 땜납 합금을 회수하기 위해 수평 방향으로 이동될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 땜납 합금과 전자 부품은 인쇄 회로 기판상에 액체 열 매체와 금속 입자로 이루어지고 땜납 합금의 용융점 이상의 온도에서 가열된 혼합 유체를 분사함으로써, 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판으로부터 효율적으로 분리 및 회수된다. 또한, 땜납 합금, 금속 입자, 액체 열 매체 및 전자 부품의 각각의 비중은, 땜납 합금 〉 금속 입자 〉 액체 열 매체 〉 전자 부품이 되도록 조정된다. 따라서, 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨진 땜납 합금은 가장 큰 비중을 갖고 있기 때문에 땜납 회수 장치의 최하부 층으로 침전되며, 분리된 전자 부품은 가장 작은 비중을 갖고 있기 때문에 최상부 층의 액체 열 매체 상에 부유한다. 결국, 땜납 합금 및 전자 부품 각각은 용이하게 분리되어 회수될 수 있다.

이상 설명한 본 발명에 따르면, 땜납 합금이 쓰레기 매립지로서 처분되지 않기 때문에 환경 오염을 방지할 수 있다. 이외에도, 회수된 땜납 합금을 자원의 효율적인 사용을 위해 다시 재활용 가능하게 될 수 있다.

Claims

전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 위한 땜납 회수 방법에 있어서,

회수 장치 본체 내에서 그 비중차에 따라 땜납 합금층과 금속 입자층과 액체 열 매체층을 형성하는 단계와,

전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 회수 장치 본체에 침지시키는 단계와,

땜납 합금과 전자 부품을 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨내기 위해 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판에 금속 입자 및 액체 열 매체로 구성된 혼합 유체를 분사하는 단계와,

벗겨진 땜납 합금과 전자 부품을 비중차에 따라 서로로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 방법.
제1항에 있어서, 땜납 합금, 금속 입자, 액체 열 매체 및 전자 부품은 다음과 같은 비중 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 방법.

땜납 합금 〉 금속 입자 〉 액체 열 매체 〉 전자 부품
제1항에 있어서, 비중차에 따라서, 벗겨진 전자 부품은 액체 매체층 상에서 부유하고, 벗겨진 땜납 합금은 금속 입자와 함께 금속 입자층 내에서 침전되며, 침전된 땜납 합금은 그 비중차에 따라 금속 입자로부터 자연적으로 분리되어서 땜납 합금층으로 이전되는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 방법.
전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 위한 땜납 회수 방법에 있어서,

전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 땜납 합금과 금속 입자와 액체 열 매체를 포함하는 회수 장치 본체에 침지시키는 단계와,

회수 장치 본체 내에 땜납 합금층을 형성해서, 금속 입자 사이에 액체 열 매체가 분산된 혼합 유체로서 금속 입자층을 형성하는 단계와,

인쇄 회로 기판 상의 땜납 합금과 전자 부품을 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨내기 위해 금속 입자 및 액체 열 매체로 구성된 혼합 유체를 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판에 분사하는 단계를 포함하며,

벗겨진 전자 부품은 액체 열 매체층으로 이전되고 벗겨진 땜납 합금은 땜납 합금층으로 이전되는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 방법.
제4항에 있어서, 금속 입자는 땜납 합금보다 비중이 작은 금속으로 제조되며, 액체 열 매체는 금속 입자보다는 비중이 작고 전자 부품보다는 비중이 큰 액체인 것을 특징으로 하는 땜납 회수 방법.
제4항에 있어서, 액체 열 매체는 땜납 합금의 용융점보다 높은 온도에서 화학적으로 안정적인 액체 화합물인 것을 특징으로 하는 땜납 회수 방법.
전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 위한 땜납 회수 장치에 있어서,

비중차에 따라 땜납 합금층, 금속 입자층 및 액체 열 매체층을 바닥으로부터 형성할 수 있는 장치 본체와,

상기 장치 본체 내의 땜납 합금, 금속 입자 및 액체 열 매체를 땜납 합금의 용융점보다 높고 금속 입자의 용융점보다 낮은 온도에서 가열하는 가열 수단으로서, 상기 가열 수단은 땜납 합금층이 하부층으로 형성되도록 하고, 금속 입자층이 중간층으로 형성되도록 하고, 금속 입자가 입자 상태로 존재하면서 금속 입자 사이에 액체 열 매체가 분산된 혼합 유체 상태로 금속 입자가 있게 하는 가열 수단과,

금속 입자와 액체 열 매체로 구성된 혼합 유체를 급송하는 급송 수단과,

상기 급송 수단에 의해 급송된 혼합 유체를 분사하는 분사 수단을 포함하며,

상기 분사 수단은 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판이 상기 장치 본체에 침지될 때 인쇄 회로 기판에 혼합 유체를 분사해서 인쇄 회로 기판 상의 땜납 합금과 전자 부품을 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨내며,

벗겨진 전자 부품과 땜납 합금의 비중차에 따라, 전자 부품은 액체 열 매체층 상에서 부유하고 땜납 합금은 땜납 합금층으로 이전되는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제7항에 있어서,금속 입자는 철 입자를 포함하는 자성 입자이며, 상기 급송 수단은 금속 입자와 액체 열 매체로 구성된 혼합 유체를 전자기 유도에 의해 금속 입자층으로부터 상기 분사 수단으로 급송하는 전자기 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제7항에 있어서, 인쇄 회로 기판에 부착된 땜납은 인쇄 회로 기판이 상기 장치 본체에 침지될 때 상기 가열 수단에 의한 가열에 따라 용융 상태로 되는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제7항에 있어서, 혼합 유체가 인쇄 회로 기판 상에 분사될 때, 혼합 유체에 포함된 금속 입자는 인쇄 회로 기판과 충돌해서, 용융된 땜납 합금이 전자 부품과 함께 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨지는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제7항에 있어서, 금속 입자가 상기 장치 본체 내에서 순환하도록 금속 입자를 땜납 합금층으로 밀어내는 제2 급송 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제11항에 있어서, 금속 입자는 철 입자를 포함하는 자성 입자이며, 상기 제2 급송 수단은 금속 입자를 전자기 유도에 의해 상기 땜납 합금층으로 급송하는 전자기 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제7항에 있어서, 땜납 합금, 금속 입자, 액체 열 매체 및 전자 부품은 다음과 같은 비중 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.

땜납 합금 〉 금속 입자 〉 액체 열 매체 〉 전자 부품
제13항에 있어서, 상기 제2 급송 수단에 의해 땜납 합금층으로 밀려나온 금속 입자는 땜납 합금층으로부터 자연 분리되어서 금속 입자층으로 환류되는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 위한 땜납 회수 장치에 있어서,

비중차에 따라 땜납 합금, 금속 입자 및 액체 열 매체를 포함하는 회수 장치 본체와,

상기 회수 장치 본체 내에 땜납 합금층을 형성하고, 액체 열 매체가 금속 입자 사이에 분산된 혼합 유체로서 금속 입자층을 형성하는 수단과,

금속 입자와 액체 열 매체로 구성된 혼합 유체를 분사하는 분사 수단을 포함하며,

상기 분사 수단은 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판이 상기 회수 장치 본체에 침지될 때 인쇄 회로 기판에 혼합 유체를 분사해서 인쇄 회로 기판 상의 땜납 합금과 전자 부품을 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨내며,

벗겨진 전자 부품과 땜납 합금의 비중차에 따라, 전자 부품은 상기 회수 장치 본체의 표면 상에서 부유하고 땜납 합금은 땜납 합금층으로 이전되는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제15항에 있어서, 액체 열 매체는 땜납 합금의 용융점보다 높은 온도에서 화학적으로 안정적인 액체 화합물인 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
제15항에 있어서, 금속 입자는 철 입자를 포함하는 자성 입자인 것을 특징으로 하는 땜납 회수 장치.
전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판을 위한 땜납 회수 방법에 있어서,

비중차에 따라 땜납 합금층, 금속 입자층 및 액체 열 매체층을 장치 본체의 바닥으로부터 형성하는 단계와,

상기 장치 본체 내의 땜납 합금, 금속 입자 및 액체 열 매체를 땜납 합금의 용융점보다 높고 금속 입자의 용융점보다 낮은 온도에서 가열하는 단계와,

가열에 의해 땜납 합금층을 하부층으로 형성하고 금속 입자층을 중간층으로 형성하고, 금속 입자를 액체 열 매체가 금속 입자 사이에 분산되어 있는 혼합 유체 상태에서 있도록 하는 단계와,

인쇄 회로 기판 상의 땜납 합금과 전자 부품을 인쇄 회로 기판으로부터 벗겨내기 위해 장치 본체 내에 침지된 전자 부품이 납땜된 인쇄 회로 기판에 금속 입자와 액체 열 매체로 구성된 혼합 유체를 분사하는 단계를 포함하며,

벗겨진 전자 부품과 땜납 합금의 비중차에 따라, 전자 부품은 액체 매체층 상에서 부유하고 땜납 합금은 땜납 합금층으로 이전되는 것을 특징으로 하는 땜납 회수 방법.