(57)【要約】  本発明は、プリント回路基板アセンブリ１０に関し、前記プリント回路基板アセンブリは、基板１００、及びカテゴリ化される２つ以上の電子コンポーネントを含み、各コンポーネントは、前記コンポーネントがどのカテゴリに属するかに依存して、異なる所定の熱剥離温度を有する固定手段によって基板に固定される。本発明は、さらに、本発明に従って、プリント回路基板アセンブリを組み立てる方法、及びプリント回路基板アセンブリを分解する方法に関する。
2014504031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板アセンブリであって、
基板と、
カテゴリ化される２つ以上の電子コンポーネントとを含み、各電子コンポーネントが、前記コンポーネントがどのカテゴリに属するかに依存して、所定の熱剥離温度及び／又は接着特性を有する固定手段によって前記基板に固定される、
プリント回路基板アセンブリ。
【請求項２】
前記２つ以上の電子コンポーネントが、２つ以上のカテゴリにカテゴリ化され、各電子コンポーネントが、他の電子コンポーネントを前記基板上に固定するために用いられる少なくとも１つの固定手段の熱剥離温度及び／又は接着特性と異なる所定の熱剥離温度及び／又は接着特性を有する固定手段によって前記基板に固定される、請求項１に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項３】
前記基板上の前記電子コンポーネントが、前記コンポーネントにおける材料のリサイクリング及び／又は前記コンポーネントの機能の再利用を促進するために、前記電子コンポーネントの組成に基づいてカテゴリ化される、請求項１又は２に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項４】
前記基板上の最も頻繁に使用されるタイプの電子コンポーネントが、使用される他の固定手段の熱剥離温度又は接着強度と比較して、最低の熱剥離温度又はある温度で最も弱い接着強度を有する前記固定手段によって前記基板上に固定される、請求項１、２又は３に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項５】
類似の組成の電子コンポーネントが、同じカテゴリにカテゴリ化され、且つ／又は類似の環境上有害な材料を含む電子コンポーネントが、同じカテゴリ内にカテゴリ化される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項６】
高温により敏感か、又はより高い再利用の可能性を有する前記電子コンポーネントを含む前記カテゴリが、比較的低い熱剥離温度又はある温度で比較的弱い接着強度を有する固定手段によって固定される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項７】
情報ラベルが、前記電子コンポーネントのカテゴリ化及び／又は各カテゴリに対応する固定手段の特徴を示すために、前記基板上に印刷又は貼り付けられる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項８】
前記固定手段が、はんだ、導電性若しくは非導電性接着剤、前記コンポーネントを前記基板に電気的及び／若しくは機械的に接続する任意の他の固定手段、又は前記固定手段の任意の組み合わせから構成される群から選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項９】
前記プリント回路基板アセンブリが、２つの異なるカテゴリの電子コンポーネントを含み、各カテゴリが、前記基板の一側に配置される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプリント回路基板アセンブリ。
【請求項１０】
プリント回路基板アセンブリを組み立てる方法であって、
−  前記プリント回路基板アセンブリの基板に固定される異なる電子コンポーネントをカテゴリ化するステップと、
−  前記コンポーネントがどのカテゴリに属するかに依存して、所定の熱剥離温度及び／又は接着特性を有する固定手段によって、各電子コンポーネントを前記基板上に固定するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプリント回路基板アセンブリを組み立てる方法であって、
ａ）  前記基板上に固定される前記異なる電子コンポーネントを２つ以上のカテゴリにカテゴリ化するステップと、
ｂ）  最高の熱剥離温度及び／又は所定の温度で最大の接着強度を有する固定手段によって固定されるカテゴリから始まって、２番目に高い熱剥離温度及び／又は前記所定の温度で２番目に大きな接着強度を有する固定手段によって固定されるカテゴリが続ている、異なる熱剥離温度を有する固定手段によって、及び／又は異なる接着強度を有する固定手段によって、異なるカテゴリの電子コンポーネントを前記基板上に固定するステップと、
ｃ）  段階的に低減される熱剥離温度及び／又は段階的に低減される接着強度を有する固定手段を用いることによって、全ての電子コンポーネントが前記基板上に固定されるまで、いずれかの残りの電子コンポーネントを引き続き組み立てるステップと
を含む方法。
【請求項１２】
表面実装技術によって前記基板上に固定される前記電子コンポーネントが、同じカテゴリにカテゴリ化され、且つ同じ導電性接着剤又ははんだによって前記基板に電気的に接続される、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
表面実装技術によって前記基板上に固定される前記電子コンポーネントが、２つ以上のサブカテゴリにさらにカテゴリ化され、各サブカテゴリの前記電子コンポーネントが、他のサブカテゴリの前記電子コンポーネントを前記基板上に機械的に固定するために用いられる非導電性接着剤又は粘着材料とは異なる非導電性接着剤又は粘着材料によって前記基板上に機械的に固定され、その後、前記基板に電気的に接続される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の１つ又は複数のプリント回路基板アセンブリを分解する方法であって、
ａ）  前記プリント回路基板アセンブリの前記基板から第１のカテゴリの電子コンポーネントを除去するのに十分であり、一方で他のカテゴリの電子コンポーネントを前記基板上に固定されたままにする第１の所定の温度範囲に、前記１つ又は複数のプリント回路基板アセンブリを加熱するステップと、
ｂ）  前記基板上の前記第１のカテゴリの電子コンポーネントから外力を除去するか又は外力を印加して、かかる電子コンポーネントを前記基板から除去し、続いてかかる電子コンポーネントを回収するステップと、
ｃ）  前記第１の所定の温度範囲より高く、且つ第２のカテゴリの電子コンポーネントを前記基板から剥離するのに十分であり、一方で残りのカテゴリの電子コンポーネントを前記基板上に固定されたままにする第２の所定の温度範囲に前記プリント回路基板アセンブリを加熱し、且つ／又は段階的に増加する外力を前記第２のカテゴリの電子コンポーネントに印加するステップと、
ｄ）  前記第２のカテゴリの電子コンポーネントを前記基板から除去し、且つかかる電子コンポーネントを回収するステップと
を含む方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の温度範囲より高い第３の温度範囲に前記プリント回路基板アセンブリを引き続き加熱し、且つ／又は前記基板上の第３のカテゴリの電子コンポーネントにさらなる段階的に増加する外力を印加し、かかる電子コンポーネントを回収するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップａ）の前に実行され、且つ前記電子コンポーネントカテゴリ化及び／又は各カテゴリに対応する固定手段の特徴に関する、前記基板上に印刷された情報ラベル上の情報を検出することを含むさらなるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の所定の温度範囲が、異なる熱剥離温度を有して用いられる全ての固定手段中で最低の熱剥離温度を有する前記固定手段の前記熱剥離温度に対応する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板アセンブリ及びかかるプリント回路基板アセンブリを組み立てる方法と同様に、かかるプリント回路基板アセンブリを分解する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界的な電気電子機器廃棄物（電子廃棄物（e-waste））量の急速な増加を考慮すると、プリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）スクラップのリサイクリングは、環境保護、資源回収等の点で非常に重要である。
【０００３】
プリント回路基板アセンブリは、通常、多くの異なるタイプの電子コンポーネント、例えば、基板上に実装された抵抗器、コンデンサ、誘導子、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ等を含む。異なるコンポーネントは、表面実装技術（ＳＭＴ）又はスルーホール技術（ＴＨＴ）のいずれかを介して基板上に実装される。
【０００４】
異なるコンポーネントは、異なる寿命と同様に様々な組成を有する。コンポーネントのいくつかは、再利用されるか、又は不適合材料との混合ゆえに通常のリサイクリングプロセスにおいて失われる、再利用の対象材料を含む可能性があり、一方で他のコンポーネントは、リサイクルされる必要があり、さらに他のコンポーネントは、処理されなければならない深刻な環境的有害をもたらす。
【０００５】
プリント回路基板アセンブリ用の現在の通常のリサイクリングプロセスにおいて、プリント回路基板アセンブリは、有価金属を分離するために（恐らく他の材料と）融解されるが、それは、全ての材料が混合されることを意味する。しかしながら、これは、電子コンポーネントを構成する材料が混合されることに帰着し、これは、コンポーネントを再利用することも、コンポーネント内の異なる材料を完全にリサイクルすることも不可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、プリント回路基板アセンブリ、及びかかるプリント回路基板アセンブリを組み立てる方法であって、プリント回路基板アセンブリの有効寿命（useful life）の終わりに、プリント回路基板アセンブリ上に実装された様々な電子コンポーネントの分離及び回収を簡単にし、且つ電子コンポーネントの再利用及び／又は電子廃棄物材料における構成材料のリサイクリングを促進する方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、添付の特許請求の範囲において定義されるが、プリント回路基板アセンブリ、かかるプリント回路基板アセンブリを組み立てる方法、及び１つ又は複数のかかるプリント回路基板アセンブリを分解する方法を提供し、これによって、上記で定義された必要性の少なくとも一部を満たす。
【０００８】
本発明の一態様によれば、プリント回路基板アセンブリは、基板及び２つ以上の電子コンポーネントを含み、２つ以上の電子コンポーネントは、カテゴリ化され、各電子コンポーネントは、前記コンポーネントがどのカテゴリに属するかに依存して、所定の熱剥離温度（thermal-release temperature）及び／又は接着特性を有する固定手段によって基板に固定される。
【０００９】
代替として、２つ以上の電子コンポーネントは、２つ以上のカテゴリにカテゴリ化され、各電子コンポーネントは、他の電子コンポーネントを基板上に固定するために用いられる少なくとも１つの固定手段の熱剥離温度及び／又は接着特性と異なる所定の熱剥離温度及び／又は接着特性を有する固定手段によって基板に固定される。
【００１０】
本発明のプリント回路基板アセンブリは、独立請求項で定義されるが、例えば異なるコンポーネントに含まれる材料、又はコンポーネントタイプの予想される寿命に依存して、基板に固定される異なるコンポーネントを異なるカテゴリにカテゴリ化させることによって、上記で定義された要件の少なくとも一部を満たす。各カテゴリのコンポーネントは、他のカテゴリのコンポーネントを基板上に固定するために用いられる他の固定手段の熱剥離温度範囲及び／又は接着強度と異なる所定の熱剥離温度範囲及び／又は接着強度を有する固定手段によって基板に固定される。
【００１１】
したがって、かかるプリント回路基板アセンブリを、その有効寿命の終わりにか又は別の理由で、分解する必要がある場合に、これは、次のように行われ得る。すなわち、ａ）最低熱剥離温度を有する固定手段から始まって、異なる固定手段の異なる所定の熱剥離温度範囲にプリント回路基板アセンブリを加熱し、異なる時間に異なるカテゴリのコンポーネントを基板から除去することによって、又は代替として、ｂ）異なるカテゴリのコンポーネントを基板から除去し、それらを別個に回収するために、プリント回路基板アセンブリをある温度に加熱し、且つある強度の外力をプリント回路基板アセンブリに印加することによって、又は代替として上記のａ）及びｂ）の組み合わせによって行われ得る。
【００１２】
さらに、回収されたコンポーネントのさらなる分類は、異なるカテゴリのコンポーネントに対する再利用又はリサイクリングプロセスが続けられるまで要求されない。コンポーネントが異なるカテゴリに分類されるという事実は、コンポーネントを再利用する可能性又は有価物が増加することから、回収されたコンポーネントの価値をかなり増加させる。いくつかのコンポーネントカテゴリは、選択されたコンポーネントの再利用又は有価物のリサイクリングを可能にするために、やはりさらなる分類を必要とする可能性があるが、コンポーネント又は材料の全てのさらなる処理は、本発明によって可能にされた初期の事前分類によって促進される。
【００１３】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、基板上の電子コンポーネントは、コンポーネントにおける材料のリサイクリング及び／又はコンポーネントの再利用を促進するために、それらの組成に基づいてカテゴリ化される。
【００１４】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、基板上の最も頻繁に使用されるタイプの電子コンポーネントは、使用される他の固定手段の熱剥離温度又は接着強度と比較して、最低の熱剥離温度又はある温度で最も弱い接着強度を有する固定手段によって、基板上に固定される。最も頻繁に使用されるタイプの電子コンポーネントは、例えば抵抗器、コンデンサ等であり得る。
【００１５】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、類似の組成を有する電子コンポーネントは、同じカテゴリにカテゴリ化され、且つ／又は類似の環境上有害な材料を含む電子コンポーネントは、同じカテゴリ内にカテゴリ化される。多すぎる異なるカテゴリ、したがってプリント回路基板アセンブリの組み立て中に用いられる多すぎるタイプの固定手段、並びにまたプリント回路基板アセンブリの分解中にコンポーネントを除去するための多すぎる異なる温度範囲及び／又は外力を回避するために、類似の特性を有するコンポーネントは、同じカテゴリにカテゴリ化されるのが好ましい。
【００１６】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、高温により敏感か、又はより高い再利用可能性を有する電子コンポーネント、例えばＩＣ（集積回路）を含むカテゴリは、比較的低い熱剥離温度又はある温度で比較的弱い接着強度を有する固定手段によって固定されるのが好ましい。したがって、かかるコンポーネントは、比較的低い温度でプリント回路基板アセンブリから除去されることができ、且つ比較的高い温度で行われる、他のコンポーネントを分離するプロセスから保護される。したがって、これは、かかるコンポーネントの信頼性又は機能性が保証され得るので好ましい。
【００１７】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、情報ラベルが、電子コンポーネントカテゴリ化及び／又は各カテゴリに対応する固定手段の特徴を示すために、基板に印刷又は貼り付けられる。かかる情報ラベルの使用は、基板からのコンポーネントの分離を促進し、且つ／又はコンポーネントが、可能な最善の方法でリサイクル若しくは再利用されることを保証する。
【００１８】
代替として、情報ラベルは、様々な固定手段の対応する熱剥離温度を表示することができる。この情報ラベルはまた、電子的に読み取られるＲＦＩＤのような電子ラベルにすることができる。ラベルは、リサイクリング／再利用プロセス中と同様に、プリント回路基板アセンブリの再加工又は修理が必要とされる場合に有用である。
【００１９】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、固定手段は、はんだ、導電性か非導電性の接着剤、若しくはコンポーネントを基板に電気的及び／若しくは機械的に接続する他の固定手段、又は前記固定手段の任意の組み合わせから構成される群から選択される。代替として、１つのプリント回路基板アセンブリ用に使用される固定手段は、異なる熱剥離温度を備えたいくつかのタイプのはんだ、及び／又は異なる軟化温度を備えた複数の接着剤を含んでもよい。これらの固定手段は、好ましいものである。なぜなら、これらの固定手段は、異なる所定の熱剥離温度で利用可能であるか、又はこれらは、様々な温度で異なる接着特性を有し（これは、例えば、それらが、ある温度で異なる接着強度を有することを意味する）、且つこれらは、プリント回路基板アセンブリを組み立てるために既に使用されており、これは、現在使用されるプロセスにおいて、小幅な変更だけが要求されることを意味するからである。
【００２０】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、プリント回路基板アセンブリは、２つの異なるカテゴリの電子コンポーネントを含み、各カテゴリは、基板の一方の側に実装される。したがって、２つのタイプの固定手段だけが使用され、結果として、ただ１つのタイプの固定手段が使用される従来のプリント回路基板アセンブリプロセスと比較して、ただ１つの追加固定手段が追加される。代替として、コンポーネントが、単一装置における２つ以上のＰＣＢＡ上に存在する場合に、類似の戦略が取られ得る。詳しくは、例えば、これらのコンポーネントが、２つ以上のカテゴリにカテゴリ化されることができ、各カテゴリが、１つのＰＣＢＡの基板上に固定され得る場合に、１つのＰＣＢＡは、ただ１つの特定のカテゴリに属するコンポーネントを含むことができる。又はＰＣＢＡの１つは、１つの特定のカテゴリに属するコンポーネントを含むことができ、一方で他方のＰＣＢＡは、他のカテゴリに属するか、又は同じカテゴリに部分的に属し、且つ他のカテゴリに部分的に属するコンポーネントを含む。
【００２１】
本発明は、さらに、プリント回路基板アセンブリを組み立てる方法に関する。本方法は、プリント回路基板アセンブリの基板上に固定される異なる電子コンポーネントをカテゴリ化するステップと、所定の熱剥離温度及び／又は接着特性を有する固定手段によって、各電子コンポーネントを、前記コンポーネントがどのカテゴリに属するかに依存して、基板上に固定するステップとを含む。
【００２２】
一実施形態において、本方法は、基板上に固定される異なる電子コンポーネントを２つ以上のカテゴリにカテゴリ化するステップと、最高の熱剥離温度及び／又は所定の温度で最大の接着強度を有するカテゴリから始まって、２番目に高い熱剥離温度及び／又は所定の温度で２番目に大きな接着強度を有するカテゴリが続いている、異なる熱剥離温度を有する固定手段によって、及び／又は異なる接着強度を有する固定手段によって、異なるカテゴリの電子コンポーネントを基板上に固定するステップとを含み、その後、全ての電子コンポーネントが、段階的に低減される熱剥離温度及び／又は段階的に低減される接着強度を有する固定手段を用いることによって基板上に固定されるまで、任意の残りの電子コンポーネントが組み立てられる。この方法は、プリント回路基板アセンブリの有効寿命の終わりに、かかるプリント回路基板アセンブリから除去される様々なコンポーネントを分類することが比較的簡単であり、これによって、価値のあるコンポーネントの可能な再利用と同様に価値のある材料のリサイクリングを促進するように、プリント回路基板アセンブリを組み立てることを可能にする。
【００２３】
本方法の一実施形態において、表面実装技術によって基板上に固定される電子コンポーネント（「ＳＭＴ」コンポーネント」とも呼ばれる）は、同じカテゴリにカテゴリ化され、且つ同じ導電性接着剤又ははんだによって基板に電気的に接続される。
【００２４】
表面実装技術によって基板上に組み立てられるコンポーネント（「ＳＭＴ」コンポーネント」とも呼ばれる）は、これらを基板上に配置させるために、非導電性接着剤又は粘着材料によって基板上に、通常は最初に機械的に固定され、次に、これらは、導電性接着剤又ははんだによって基板に電気的に接続される。
【００２５】
本方法の一実施形態において、表面実装技術によって基板上に固定されるコンポーネントは、同じカテゴリにカテゴリ化され、同じ導電性接着剤又ははんだによって基板に電気的に接続される。
【００２６】
本方法のさらなる実施形態において、表面実装技術によって基板上に固定される電子コンポーネントは、２つ以上のサブカテゴリにさらにカテゴリ化される。電子コンポーネントの各サブカテゴリは、電子コンポーネントの他のサブカテゴリを基板上に機械的に固定するために用いられるものとは異なる非導電性接着剤又は粘着材料によって基板上に機械的に固定され、その後、基板に電気的に接続される。第２のステップにおいて、電子コンポーネントは、同じ導電性接着剤又ははんだによって電気的に接続される。この実施形態は、導電性接着剤又ははんだが塗布されるまで、コンポーネントが意図された位置に留まることを保証する。好ましくは、前記異なる非導電性接着剤又は粘着材料は、これらが、導電性固定手段の熱剥離温度を超える場合にのみ、これらの接着強度を少なくとも部分的に失うように選択される。
【００２７】
本発明は、さらに、上記の実施形態に従ってプリント回路基板アセンブリを分解する方法に関する。
【００２８】
本方法は、ａ）１つ又は複数のプリント回路基板アセンブリを第１の所定の温度範囲に熱するステップであって、第１の所定の温度範囲が、プリント回路基板アセンブリの基板から第１のカテゴリの電子コンポーネントを除去するのに十分であり、一方で他のカテゴリの電子コンポーネントが、基板上に固定されたままであるステップと、ｂ）基板上の第１のカテゴリの電子コンポーネントから外力を除去するか又は外力を印加して、かかる電子コンポーネントを基板から除去し、続いてかかる電子コンポーネントを回収するステップと、ｃ）第１の所定の温度範囲より高く、且つ第２のカテゴリの電子コンポーネントを基板から剥離させるのに十分な第２の所定の温度範囲にプリント回路基板アセンブリを加熱し、一方で残りのカテゴリの電子コンポーネントを基板上に固定されたままにし、且つ／又は段階的に増加する外力を第２のカテゴリの電子コンポーネントに印加するステップと、ｄ）第２のカテゴリの電子コンポーネントを基板から除去し、かかる電子コンポーネントを回収するステップとを含む。
【００２９】
いずれかの残りの電子コンポーネントが基板上に存在する場合に、本方法は、さらに、第１及び第２の温度範囲より高い第３の温度範囲にプリント回路基板アセンブリを引き続き加熱し、且つ／又は基板上の第３のカテゴリの電子コンポーネントに、さらなる段階的に増加する外力を印加し、かかる電子コンポーネントを回収するステップを含む。第１の所定の温度範囲は、異なる熱剥離温度を有して使用される全ての固定手段中で最低の熱剥離温度を有する固定手段の熱剥離温度に対応する。
【００３０】
本方法は、異なるカテゴリのコンポーネントを別個に除去し回収することを可能にし、これは、異なるカテゴリのコンポーネントの分類をかなり簡単にし、さらに、コンポーネントの再利用又は異なるコンポーネントに含まれる材料のリサイクリングを効果的な方法で促進する。
【００３１】
本方法の一実施形態において、本方法は、さらなるステップを含むが、このステップは、ステップａ）の前に実行され、且つ電子コンポーネントカテゴリ化及び／又は各カテゴリに対応する固定手段の特徴に関する、基板上に印刷又は貼り付けられた情報ラベルに存在する情報を検出することを含む。これは、プリント回路基板アセンブリの分解を容易にする重要で有用なステップである。
【００３２】
本方法の一実施形態において、外力は、例えば異なるカテゴリのコンポーネントが基板から剥離されることを保証するために、プリント回路基板アセンブリに作用する空気流又はブラシによって印加される。外力は、各カテゴリの全てのコンポーネントが、正しく剥離され回収されることを保証する。
【００３３】
この文献において用いられる熱剥離温度は、はんだ用の熱剥離点（thermal-release point）（すなわち熱剥離温度）、接着剤用の軟化温度（softening temperature）、又は固定手段に、その固定強度をあるレベルまで失わせ、これによって、固定されたコンポーネントの、基板からの剥離を可能にすることができる温度に関する。例えば、異なる接着剤の場合に、各接着剤は、異なる接着剤が、これらの接着強度を同じ程度まで失う個別のいわゆる軟化温度を有するべきであり、この軟化温度は、剥離温度と呼ばれる。
【００３４】
上記の異なる実施形態は、異なる方法で組み合わせられ得る。
【００３５】
ここで、本発明のこれらの態様及び他の態様が、本発明のいくつかの現在の好ましい実施形態を示す添付の図面に関連してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態によるプリント回路基板アセンブリを示す。
【図２】プリント回路基板アセンブリ１０を組み立てる方法の主なステップを示す。
【図３】一実施形態によりプリント回路基板アセンブリ１０を組み立てる方法のステップを示す。
【図４】一実施形態によりプリント回路基板アセンブリ１０を分解する方法のステップを示す。
【図５】本発明の実施形態による別のプリント回路基板アセンブリを示す。
【図６】本発明の実施形態による別のプリント回路基板アセンブリを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明によるプリント回路基板アセンブリは、基板及び基板に固定された多数の電子コンポーネントを含む。基板は、基板に固定される異なる電子コンポーネント用のキャリア基板である。基板は、例えば、パターンのある金属（通常は銅）を設けられたエポキシポリマー、セラミック材料又は板紙（paperboard）で作製される。プリント回路基板アセンブリは、例えば、基板上に固定された抵抗器、トランジスタ、ダイオードなどの多数の異なるタイプの電子部品を含んでもよい。
【００３８】
通常、これらのコンポーネントは、コンポーネントが固定手段により基板の表面に固定されることを意味する「表面実装技術」（ＳＭＴ）によって、又はコンポーネントから延びるリード線が基板のホールに実装されて、固定手段により基板に固定されることを意味する「スルーホール技術」（ＴＨＴ）によって、基板１００に実装される。請求される本発明は、ＳＭＴ及びＴＨＴプリント回路基板アセンブリの両方と同様に、コンポーネントを基板に実装する全ての他の可能な方法に使用可能である。
【００３９】
異なるタイプのコンポーネントは、異なる材料を含む。これらのコンポーネントのいくつかは高価値であり、これによりこれらのコンポーネントの再利用が非常に興味深いものとなるのに対して、他のコンポーネントの再利用は、不可能であり、再利用プロセスに関連するコスト及び／又は再利用されるコンポーネントの信頼性ゆえに、経済的な関心を引くこともない。
【００４０】
再利用が不可能な場合に、コンポーネントを構成する異なる材料は、最適にリサイクルされるべきである。通常使用されるプリント回路基板アセンブリリサイクリングプロセスにおいて、全ての材料が、同じ処理方法に適合しているわけではないため、コンポーネントは、最初に、これらの主な構成物質に基づいて基板から分離されるのが好ましい。さらに、いくつかのコンポーネントは、環境に有害な材料を含み、したがって特定の方法で別個に処理されなければならない。
【００４１】
本発明の１つの目的は、回収された電子廃棄物材料を構成する異なるコンポーネント及び／又は材料のできるだけ多くを再利用及びリサイクルできるようにすることである。
【００４２】
これは、プリント回路基板アセンブリにおける異なるタイプの電子コンポーネントをカテゴリ化（Ｑ１）することによって達成される。カテゴリ化は、例えば、コンポーネントの再利用価値、組成、タイプ／機能、パッケージング、サイズ、毒性等に基づいて実行され得る。カテゴリ化は、将来の目的、又は異なるカテゴリのコンポーネントに対して実行されるステップに依存して、異なる方法で実行され得る。
【００４３】
異なるコンポーネントカテゴリのコンポーネントは、異なるタイプの固定手段、例えばはんだ、あるいは異なる所定の熱剥離温度若しくは異なる接着特性を有する導電性若しくは非導電性接着剤によって、又は所定の熱剥離温度若しくは異なる接着特性を備えた他の固定手段によって、又は代替として、異なるコンポーネントの分類をさらに改善可能にするように組み合わせ可能な、前述の異なるタイプの固定手段の組み合わせによって、基板に固定（Ｑ２）される。
【００４４】
固定手段が、異なる熱剥離温度を有する場合に、これは、次のことを意味する。すなわち、熱剥離温度又は温度領域を有する全ての固定手段の中で最低の熱剥離温度を有する固定手段の熱剥離温度にプリント回路基板アセンブリの集合を加熱することによって、最低の熱剥離温度を有する上記の固定手段によって固定された第１のカテゴリのコンポーネントは、基板から剥離され、一方で全ての他のカテゴリのコンポーネントは、基板上に留まることを意味する。第１のカテゴリのコンポーネントは、さらなる可能な分離及び処理ステップのために、回収及び除去され、その後、残りの廃棄物材料が、固定手段の２番目に低い熱剥離温度にさらに加熱される。残りの電子廃棄物材料が、第２のカテゴリのコンポーネント用に使用される固定手段の熱剥離温度に加熱された場合に、第２のカテゴリのコンポーネントは、さらなる処理のために、回収及び除去され得る。
【００４５】
加熱温度のこの段階的増加は、全てのカテゴリのコンポーネントが基板から除去され、且つ恐らく基板リサイクリングと対等の１つ残ったカテゴリのコンポーネントを備えた基板及び恐らく他の廃棄物材料が、分離プロセスの最後の部分として残るまで継続される。これは、全ての異なるカテゴリのコンポーネントが、基板から、且つ所定のカテゴリに従って分類された同じプロセスで除去され、それが、異なるコンポーネント／材料を最適の可能な方法で管理できるようにするために不可欠であること、を意味する。
【００４６】
代替として、異なる接着特性を備えた固定手段が、使用され得る。この場合に、プリント回路基板アセンブリは、第１のカテゴリのコンポーネントが、比較的小さな外力によって分離され得るある温度に加熱される。その温度に達した場合に、プリント回路基板アセンブリは、異なるコンポーネントに作用する外力にさらされる。力は、最初は、最小の接着強度を有する固定手段によって固定されたコンポーネントカテゴリを剥離するように小さい。次に、力は、異なるカテゴリのコンポーネントを別個に除去し回収するために、階段的に増加される。
【００４７】
代替として、プリント回路基板アセンブリは、第１のカテゴリのコンポーネントが比較的小さな外力によって分離され得るある温度に加熱される。その温度に達したとき、プリント回路基板アセンブリは、第１のカテゴリのコンポーネントを剥離するために、アセンブリの異なるコンポーネントに作用する、ある（小さな）外力に晒される。第１のカテゴリのコンポーネントが剥離された後で、プリント回路基板アセンブリは、第２のカテゴリのコンポーネントが比較的小さな外力によって分離され得る、より高い温度にさらに加熱される。その温度に達したとき、プリント回路基板アセンブリは、異なるコンポーネントに作用する、ある（小さな）外力に晒され、それによって、第２のカテゴリのコンポーネントは、この温度で外力に晒されて剥離され得る。次に、温度は、異なるカテゴリのコンポーネントを別個に除去し回収するために、階段的に増加される。代替として、温度及び外力の両方を調整することができる。
【００４８】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、異なるカテゴリのコンポーネントのいくつかは、異なる熱剥離温度を有する固定手段によって固定され、一方で他のカテゴリのコンポーネントは、異なる接着特性を有する固定手段によって固定される。例えば、第１のカテゴリのコンポーネントは、第１のはんだによって、第２のカテゴリのコンポーネントは、第１の接着剤によって、第３のカテゴリのコンポーネントは、第２の接着剤によって固定される等である。異なる固定手段の使用を組み合わせることによって、選択されたカテゴリのコンポーネントは、別個に剥離及び回収され得る。
【００４９】
プリント回路基板アセンブリ及びリサイクリングプロセスをさらに改善するために、頻繁に使用されるコンポーネント及び／又は大きなサイズを有するコンポーネントは、必要より多くの廃棄物材料をより高い温度に加熱する際に伴うであろうエネルギー消費を低減するために、カテゴリ化されて低い熱剥離温度を備えた固定手段によって基板に固定される。
【００５０】
プリント回路基板アセンブリの一実施形態において、高温に対してより敏感か、又はより高い再利用可能性を有するカテゴリのコンポーネントは、基板上に固定されたコンポーネントの信頼性又は再利用されるコンポーネントの機能性を向上させるために、低い熱剥離温度の固定手段によって固定される。
【００５１】
プリント回路基板アセンブリ及びプリント回路基板アセンブリをリサイクルする方法をさらに改善するために、情報ラベルが、異なるコンポーネントがどのようにカテゴリ化され、且つどの固定手段がカテゴリのそれぞれに対して使用されるかを示すように基板上に印刷される。
【００５２】
リサイクリングプロセスが開始される前に、プリント回路基板アセンブリは、同じ方法でカテゴリ化されたプリント回路基板アセンブリが識別され同時に処理されるように、分類される。
【００５３】
リサイクリングプロセスをさらに改善するために、加熱されたプリント回路基板アセンブリは、ひとたび固定手段が融解すると、各カテゴリ内の全てのコンポーネントが基板から実際に剥離されることを保証するために、外力に晒され得る。
【００５４】
たとえ異なる固定手段が異なる所定の剥離温度を有していても、異なるカテゴリのコンポーネントが、リサイクリングプロセス中に意図せずに剥離されず、且つ混合されないことを保証するために、少なくとも数度、好ましくは１０〜２０度だけ互いに異なる剥離温度を備えた固定手段を選択することが好ましい。
【００５５】
上記の教示に基づいて、いくつかの特定の実施形態が、本発明の容易な理解のために、以下で提供される。
【００５６】
図１は、本発明の実施形態によるプリント回路基板アセンブリ１０を示し、プリント回路基板アセンブリ１０は、基板１００及び基板１００に固定された多数の電子コンポーネントを含む。基板１００は、基板１００に固定される異なるコンポーネント用のキャリア基板である。プリント回路基板アセンブリ１０は、基板１００に固定された抵抗器Ｒ１−Ｒ５、トランジスタＴ１、変圧器ＴＲ１、コンデンサＣ１−Ｃ２、インダクタ、集積回路（ＩＣ）ＩＣ１、スイッチＳＷ１及びダイオードＤ１などの多数の異なるタイプの電子コンポーネントを含んでもよい。詳しくは、一実施形態において、抵抗器Ｒ１−Ｒ３は、ＴＨＴ抵抗器（例えば、巻線抵抗器、炭素皮膜抵抗器）であり、抵抗器Ｒ４−Ｒ５は、ＳＭＴセラミック抵抗器であり、トランジスタＴ１は、バイポーラ接合トランジスタ又は電界効果トランジスタであり、変圧器ＴＲ１は、銅コイルを巻き付けられた変圧器であり、コンデンサＣ１は、ＴＨＴコンデンサ（例えば、セラミックコンデンサ、電解コンデンサ）であり、コンデンサＣ２は、ＳＭＴコンデンサ（例えば、セラミックコンデンサ、電解コンデンサ又はタンタルコンデンサ）であり、スイッチＳＷ１は、トランジスタに基づいた電子スイッチであり、ダイオードＤ１は、半導体ダイオードである。Ｌ１は、電子コンポーネントのカテゴリ化、固定方法、及び／又は使用される固定手段の熱剥離温度／接着特性に関する関連情報を印刷又は貼り付けるための場所である。
【００５７】
図２は、プリント回路基板アセンブリ１０を組み立てる方法におけるステップを示す。コンポーネントが基板１００上に固定される前に、ステップＳ１において、コンポーネントは、異なるカテゴリ又はサブカテゴリにカテゴリ化される。例えば、コンポーネントは、それらがＳＭＴ又はＴＨＴコンポーネントタイプに属するかどうかに従って最初にカテゴリ化される。したがって、抵抗器Ｒ４−Ｒ５及びコンデンサＣ２は、ＳＭＴコンポーネントとして第１のカテゴリにカテゴリ化され、上記のコンポーネントの残りは、ＴＨＴコンポーネントとして第２のカテゴリにカテゴリ化され得る。代替として、第１及び第２のカテゴリにおけるこれらのコンポーネントは、さらに、異なるサブカテゴリにカテゴリ化され得る。例えば、抵抗器Ｒ４−Ｒ５は、さらに、第１のサブカテゴリにカテゴリ化されることができ、コンデンサＣ２は、さらに、第２のサブカテゴリにカテゴリ化されることができ、サブカテゴリ化は、さらに、コンポーネントが環境的に有害かどうかに基づくことができる。第２のカテゴリにおける他のコンポーネントは、これらのコンポーネントの材料が他の物品を製造するために使用され得ることを確認するために、それらのリサイクリング用を残す価値を考慮して、第３のサブカテゴリに入ることができる。変圧器ＴＲ１及びＩＣ１は、再利用のためにそれらを残す価値が比較的高いゆえに、さらに第４のサブカテゴリにカテゴリ化され得る。
【００５８】
したがって、上記のカテゴリ化に基づいて、プリント回路基板アセンブリ１０を組み立てる場合に、以下のさらなるステップが、例として行われ得る。第１に、ステップＳ２において、第１のサブカテゴリの抵抗器Ｒ４−Ｒ５、及び第２のサブカテゴリのコンデンサＣ２は、接着剤、例えば、Ｐｅｒｍａｃｏｌの２０３５Ｚ−ＳＥＲＩＥＳによって基板１００上に固定され、この接着剤は、約１００℃の軟化温度を有する。このステップＳ２中に、これらのＳＭＴコンポーネントは、基板上に配置され、且つ基板に機械的に固定される。次に、ステップＳ３において、第１のサブカテゴリの抵抗器Ｒ４−Ｒ５は、第１のはんだ、例えば、約２３３℃の融解温度を有する、６５Ｓｎ／２５Ａｇ／１０Ｓｂで主として構成されたはんだによって、基板上に固定される。ステップＳ４において、第２のサブカテゴリのコンデンサＣ２は、第２のはんだ、例えば、約２１８℃の融解温度を有する、９３．５Ｓｎ／３Ｓｂ／２Ｂｉ／１．５Ｃｕで主として構成されたはんだによって、基板上に固定される。ステップＳ５において、第３のサブカテゴリにおける残りのコンポーネントは、第３のはんだ、例えば、約１９９℃の融解温度を有する、９１Ｓｎ／９Ｚｎで主として構成されたはんだによって、基板上に固定される。ステップＳ６において、第４のサブカテゴリの変圧器ＴＲ１及びＩＣ１は、第４のはんだ、例えば、約１１８℃の融解温度を有する、４８Ｓｎ／５２Ｉｎで主として構成されたはんだによって、基板上に固定される。ステップＳ２−Ｓ５中に、これらのコンポーネントは、基板上に電気的に固定される。
【００５９】
代替として、電子コンポーネントのカテゴリ化、及び各カテゴリに対応する様々な固定手段の特徴を示すために、基板上に情報ラベルを印刷又は貼り付けることを含むさらなるステップＳ７が、実行され得る。様々な固定手段の特徴は、例えば、各接着剤並びに／又ははんだの名称及び／若しくは主な組成、それらの熱剥離温度等であり得る。
【００６０】
任意選択的に、他の実施形態において、ステップＳ２は、第１の接着剤、例えば、約１００℃の軟化温度を有するＰｅｒｍａｃｏｌの２０３５Ｚ−ＳＥＲＩＥＳによって基板１００上に、第１のサブカテゴリの抵抗器Ｒ４−Ｒ５を固定することと、第２の接着剤、例えば、約８０℃の軟化温度を有するＡｌｐｈａ  Ｍｅｔａｌｓ  ＵＫのＥｐｉｂｏｎｄ（登録商標）  ７２７５接着剤によって基板１００上に、第２のサブカテゴリのコンデンサＣ２を固定することとを含むことができる。したがって、ＳＭＴコンポーネントを電気的に固定するステップＳ３及びＳ４はまた、同じタイプのはんだを用いて実行されることができ、その結果、より少数のはんだタイプが使用される。
【００６１】
上記の特定の実施形態で説明されたプリント回路基板アセンブリ１０が、その有効寿命の終わりにあり、且つ全体としてリサイクルされる場合に、図４に示されているようなステップは、再利用若しくはリサイクリング用に、又は環境的に有害なコンポーネントのさらなる処理用に異なるコンポーネントを回収するために、プリント回路基板アセンブリ１０を分解するように実行され得る。
【００６２】
第１に、ステップＴ１において、基板上に印刷された情報ラベルが、電子コンポーネントのカテゴリ化、及び各カテゴリに対応する固定手段の特徴に関する情報を取得するために検出される。ステップＴ２は、第１の所定の温度範囲、例えば１１８℃〜１２５℃にプリント回路基板アセンブリを加熱することによって実行されるが、この温度範囲は、第４のカテゴリの変圧器ＴＲ１及びＩＣ１を基板から除去し、一方で基板上に固定された他のカテゴリの電子コンポーネントを維持するのに十分である。次に、ステップＴ３において、変圧器ＴＲ１及びＩＣ１は、基板から除去され、続いてコンテナに回収される。代替として、ステップＴ３において、変圧器ＴＲ１及びＩＣ１を基板から除去するのを支援するために、外力が、変圧器ＴＲ１及びＩＣ１に印加され得る。ステップＴ４において、プリント回路基板アセンブリは、第１の所定の温度範囲より高く、且つ第３のカテゴリのコンデンサＣ２を基板から剥離するのに十分であり、一方で基板上に固定された電子コンポーネントの残りのカテゴリを維持する第２の所定の温度範囲、例えば１９９℃〜２０５℃に加熱される。ステップＴ５において、第２のカテゴリのコンデンサＣ２は、基板から除去され、例えば第２のコンテナに回収される。ステップＴ６において、プリント回路基板アセンブリは、第１及び第２の温度範囲より高い第３の温度範囲、例えば２１８℃〜２２５℃に加熱される。ステップＴ７において、第２のカテゴリの抵抗器Ｒ４−Ｒ５は、基板から除去され、例えば第３のコンテナに回収される。ステップＴ８において、プリント回路基板アセンブリは、第４の温度範囲、例えば２３３℃〜２４０℃に加熱される。ステップＴ９において、第１のカテゴリにおける残りのコンポーネントは、基板から除去され、例えば第４のコンテナに回収される。したがって、全てのコンポーネントは、基板から段階的に分離され、さらなる処理のために適切な順序で回収される。
【００６３】
コンポーネントの上記のカテゴリ化が、単に例であることが理解され得る。これらのコンポーネントを異なるカテゴリ又はサブカテゴリにカテゴリ化するための多くの異なる基準が存在するが、しかし、一般原理は、コンポーネントが基板から除去された後でコンポーネントをリサイクル又は再利用する目的で、カテゴリ化が、コンポーネントの分類を促進する役目をするということである。例えば、コンポーネントの材料又は組成に従って、電子スイッチＳＷ１、半導体ダイオードＤ１、バイポーラ接合トランジスタＴ１、電界効果トランジスタＴ１、ＩＣ１は、半導体材料（Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等）を含むそれらの材料によるカテゴリにカテゴリ化され得る。残りは、それらの非半導体材料組成ゆえに別のカテゴリにカテゴリ化され得る。別の実施形態において、別のプリント回路基板アセンブリ２０の図４及び５に示されているように、コンポーネントは、それらのサイズに基づいて２つのカテゴリにカテゴリ化される。すなわち、ダイオードＤ２１、トランジスタＴ２１、ＳＭＴ抵抗器Ｒ２１及びＲ２２、ＳＭＴコンデンサＣ２１及びＣ２２、並びにＩＣ  ＩＣ２１のような全ての小さなコンポーネントは、基板２００の側面Ｂに固定され、一方で変圧器ＴＲ１１、ＴＨＴコンデンサＣ１１及びＣ１２、ＴＨＴトランジスタＲ１１−Ｒ１４、並びにトランジスタＳＷ１１及びＳＷ１２に基づいた電子スイッチのような他のコンポーネントは、基板２００の側面Ａ（側面Ｂの対向側面）上に固定される。
【００６４】
本発明の様々な実施形態が、上記で説明された。もちろん、これらの実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱せずに、組み合わされるか又は修正され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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