(57)【要約】【課題】部品に熱および衝撃による損傷を与えることなく部品とはんだとを分離回収し、また鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを分別して回収することを可能にする。【解決手段】はんだ５の融点以上に加熱された液相の加熱媒体１５中にプリント基板２を浸漬し外力を加えて部品４およびはんだ５を分離し、分離された部品４とはんだ５とを分別回収する。回収されたはんだ５をはんだ５の密度に応じて見かけの密度ρＭを調整した磁性流体８中に投入し、得られる浮上物５ａおよび沈降物５ｂをそれぞれ回収する。このようにプリント基板２を解体することによって、部品４をリードの変形やクラックなどの損傷無く回収し、部品４の実装に用いられる複数種類のはんだ５を、密度の差を利用して別々に分別回収することができる。【選択図】　　　図１
2004022607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだを用いて基板に部品の実装されたプリント基板の解体方法において、
プリント基板から部品およびはんだを分離する工程と、
プリント基板から分離された部品とはんだとを分別して回収する工程と、
はんだの密度に応じて見かけの密度を調整した磁性流体中に、前記分別して回収されたはんだを投入する工程と、
前記磁性流体中にはんだを投入して得られる浮上物および沈降物をそれぞれ回収する工程とを含むことを特徴とするプリント基板の解体方法。
【請求項２】
前記プリント基板から部品およびはんだを分離する工程は、
はんだの融点以上に加熱された液相の加熱媒体中にプリント基板を浸漬する工程と、
前記加熱媒体中に浸漬されたプリント基板に外力を加える工程とを含むことを特徴とする請求項１記載のプリント基板の解体方法。
【請求項３】
前記部品の実装に用いられるはんだは、密度が異なる複数種類を含み、
複数種類のはんだがそれぞれ有する密度のうち、最大の密度をρｓｍとし、最小の密度をρｓｎとするとき、
前記磁性流体の見かけの密度ρＭは、
前記最小の密度ρｓｎを超え、前記最大の密度ρｓｍ未満（ρｓｍ＞ρＭ＞ρｓｎ）になるように調整されることを特徴とする請求項１または２記載のプリント基板の解体方法。
【請求項４】
はんだを用いて基板に部品の実装されたプリント基板の解体装置において、
前記プリント基板から部品およびはんだを分離する分離手段と、
前記プリント基板から分離された部品とはんだとを分別する分別手段と、
流体媒体に磁性体粒子を分散させた磁性流体を収容する磁性流体槽と、
前記磁性流体槽に収容される磁性流体に磁場を与える磁場発生手段と、
前記はんだを、前記磁性流体槽まで搬送して磁性流体中に投入するはんだ搬送手段と、
前記磁性流体中にはんだを投入することによって得られる浮上物を磁性流体槽から回収し、回収容器まで搬送する浮上物搬送手段と、
前記磁性流体中にはんだを投入することによって得られる沈降物を磁性流体槽から回収し、回収容器まで搬送する沈降物搬送手段とを含むことを特徴とするプリント基板の解体装置。
【請求項５】
前記分離手段は、
液相の加熱媒体をはんだの融点以上の温度に加熱する加熱手段と、
前記プリント基板を前記加熱媒体中で移動させる移動手段と、
前記加熱媒体中に存在する前記プリント基板に外力を加える外力負荷手段とを含むことを特徴とする請求項４記載のプリント基板の解体装置。
【請求項６】
前記磁場発生手段は、
前記磁性流体に与える磁場の勾配を可変に設定できるように構成されることを特徴とする請求項４または５記載のプリント基板の解体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば廃棄された電子機器などから回収されるプリント基板の解体方法および解体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の情報通信機器および家電製品は、より高性能機種への更新または経時劣化などの理由で数多くが廃棄処分されている。これらの廃棄される機器および製品は、従来その多くは細断もしくは粉砕されて埋立処分されていた。しかしながら、前述の機器および製品には多くのプリント基板が用いられており、プリント基板には電子部品が主としてはんだで実装されている。はんだには、共晶はんだであるＳｎ−３７％Ｐｂ（％は質量％。以下同じ）に代表される鉛（Ｐｂ）入りはんだが多く用いられているので、埋立処分されたプリント基板に用いられているはんだに酸性雨が降り注ぐことによって、はんだ中のＰｂが溶出し、土壌および地下水を汚染することが懸念される。またプリント基板には、１つ当りに用いられている量は少ないけれども、金や銀などの貴金属類のほか、銅や錫等の埋蔵量の少ない金属資源が含まれている。このような環境汚染防止と希少資源の有効利用のために、プリント基板を再利用することが求められている。
【０００３】
プリント基板再利用の例として、パーソナルコンピュータや携帯電話機に用いられる貴金属含有量の多いプリント基板は、シュレッダー粉砕された後、非鉄金属精錬工場に運ばれて非鉄金属精錬プロセスに投入され、貴金属が回収されている。たとえば以下のような銅（Ｃｕ）の精錬プロセスに投入することによって、その副産物として貴金属の回収が可能である。Ｃｕの乾式製錬では、硫化銅鉱を熔鉱炉の中で熔融すると、比重の差で銅分の多いマットと酸化鉄および珪酸とを主成分とするスラグとに分かれる。マットはさらに転炉、精製炉で脱酸処理されて銅品位９９．５％程度の精製粗銅となる。この精製粗銅を陽極型に鋳込んで電解工程における陽極にし、電気分解すると電気銅として銅品位９９．９９％程度の銅が得られ、このとき陽極の副産物として貴金属が得られる。このような銅精錬プロセスに貴金属を含むプリント基板を投入することによって、貴金属が回収される。
【０００４】
プリント基板から貴金属などの希少金属およびＰｂなどの環境汚染物質を回収して再利用するために、プリント基板から実装されている部品とはんだとを解体もしくは回収する先行技術が、たとえば特開平８−１４８８２３、特開平８−１３９４４６および特開２００１−９４２４８などに開示されている。
【０００５】
特開平８−１３９４４６には、プリント基板を加熱してはんだを溶融させた後、プリント基板の部品搭載面、その反対面または部品搭載面の側面のいずれかに外力を加えて、部品をプリント基板から取外す解体方法が示される。
【０００６】
また、特開平８−１４８８２３には、目の粗い金網で形成された部品除去用ドラム内にプリント基板を収容し、ドラムを回転しながらプリント基板をはんだの融点以上に加熱し、上方に移動させたプリント基板を不規則に落下させて衝撃を与えることによって、プリント基板から部品およびはんだを分離し、部品除去用ドラムより目が細かく部品除去用ドラムの外方に設けられるはんだ除去用ドラムで部品とはんだとを分別して回収する解体方法が示されている。
【０００７】
また、特開２００１−９４２４８には、はんだの融点以上の温度に加熱された液状熱媒体と金属粒子からなる混合流体をプリント基板に吹き付けて、プリント基板からはんだと電子部品を分離し、熱媒体の比重とはんだおよび電子部品の比重との差を利用してはんだを回収する方法が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述の先行技術には、以下のような問題がある。特開平８−１３９４４６に開示される技術では、プリント基板から分離した部品に、はんだが付着し固化するので、部品を再利用するとき、再度加熱して部品に付着しているはんだを分離しなければならないという問題がある。また、実装の高密度化の進展に伴い隣接する部品同志の間隔が小さくなっているので、プリント基板に衝撃力が加えられて部品が移動する際に、部品同志が付着し合体したまま固化する恐れがある。
【０００９】
特開平８−１４８８２３に開示の技術では、部品除去用ドラムを回転させてプリント基板を落下させた衝撃で部品をプリント基板から分離させるので、落下の衝撃力によって部品のリードが曲がったり、部品にクラック等が発生するなどのダメージを受ける恐れがあり、部品の再利用が困難になるという問題がある。
【００１０】
また特開平８−１３９４４６および特開平８−１４８８２３に開示の技術では、加熱溶融されて衝撃力や回転力により分離されたはんだは気相中にあり、気体の流体抵抗は小さいので、衝撃または回転によって運動エネルギを与えられた前述の分離されたはんだ同志が衝突するという現象が発生する。
【００１１】
ところで、前述のようにはんだに含まれるＰｂによる環境汚染を防止する一つの対策として、Ｐｂをほとんど含まない鉛フリーはんだが、プリント基板の部品の実装に用いられるようになりつつある。しかしながら、プリント基板の部品実装に用いられるはんだのすべてが、鉛フリーはんだに置き換わるには至っていないので、プリント基板の解体に際しては、鉛入りはんだを用いたプリント基板と鉛フリーはんだを用いたプリント基板が混在して回収され解体されることになる。したがって、前述のようにプリント基板から分離されたはんだ同志が気相中で容易に衝突すると、組成の異なる鉛フリーはんだと鉛入りはんだとが混合されてしまうので、鉛フリーはんだと鉛入りはんだとをそれぞれ再利用するためには精錬しなければならなくなるという問題がある。
【００１２】
また、プリント基板を加熱する熱源には、赤外線ランプやヒータなどが用いられるけれども、これらの熱源による加熱は、液体や固体に比べて熱容量の小さい気体中で行われるので、実装されている部品の材質等に起因する温度分布のむらを生じやすい。したがって、たとえばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系鉛フリーはんだのように約２２０℃という高い融点を有するはんだが実装に用いられているとき、はんだを溶融してプリント基板から部品とはんだとを除去し、かつ、部品にその耐熱温度を超える熱ダメージを与えないようにするには、精度の高い温度制御が求められる。すなわち解体するプリント基板のサイズ、材質、実装されている部品の種類などに応じて、加熱条件を厳密に設定しなければならないので、解体作業が煩雑になるという問題がある。
【００１３】
さらに、特開平８−１３９４４６および特開平８−１４８８２３に開示の技術では、プリント基板を解体する際の気相雰囲気について言及されていないけれども、気相雰囲気が大気であると、はんだの酸化が進行してはんだ酸化物いわゆるイモはんだとなるので、はんだ酸化物とはんだとが混在することになり、はんだの再利用のためにはこれらを分離する必要が生じる。イモはんだの生成を防ぐためには、不活性ガス雰囲気たとえば窒素雰囲気中ではんだの溶融分離を行わなければならないので、不活性ガス供給設備および不活性ガス雰囲気を保持するチャンバの導入、不活性ガス品質管理の必要性等に因るイニシャルコストおよびランニングコスト増大の問題がある。
【００１４】
特開２００１−９４２４８に開示の技術では、はんだの融点以上に加熱された混合流体をプリント基板に吹付ける。この混合流体に、粒子径が０．３ｍｍから３ｍｍ程度の金属粒子を含ませることによって混合流体の比重を大きくし、プリント基板からはんだおよび電子部品を分離する効率の向上を図っている。しかしながら、部品の実装密度の高いプリント基板では、部品間の間隙やリード間の間隙が狭いにも関らず、前述のように金属粒子の粒子径が０．３ｍｍから３ｍｍ程度もあるので、金属粒子が部品間の間隙やリード間の間隙に入込めないことがあり、分離に必要な衝撃あるいはせん断力が部品に与えられない場合がある。
【００１５】
また、リード間隙と金属粒子径とがほぼ一致するような場合、金属粒子がリード間隙に嵌ってしまい、金属粒子がはんだブリッジを促進する方向に働くので、部品が再利用に適さなくなるとともに、混合流体中の金属粒子が減少して混合流体の比重の低下を招くので、分離効率が低下する。
【００１６】
また、混合流体をプリント基板に吹付ける際に、はんだや金属粒子に大きな運動量が与えられるので、前述のようにプリント基板に鉛入りはんだと鉛フリーはんだが混在して用いられている場合、混合流体中に飛散した溶融状態のはんだが混合される恐れが高く、鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを分別して回収することが困難になるという問題がある。
【００１７】
鉛入りはんだと鉛フリーはんだとの溶融混合が起こらなかった場合でも、比重を、はんだ合金＞金属粒子＞液状熱媒体＞電子部品に調整しているので、鉛入りはんだと鉛フリーはんだとが回収装置の最下層に混在状態で沈殿することとなり、鉛入りはんだと鉛フリーはんだとをそれぞれ分離する再選別が必要とされる。これまでに使用した混合流体の液状熱媒体と金属粒子の比重は一定であるので、この混合流体を用いる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとの再選別は不可能であり、異なる比重に調整した別の混合流体を使用しなければならない。しかしながら、はんだの比重に近い比重を持つ液状熱媒体として適当なものは、見当たらないので、異なる何らかの選別方法を見出すことが強いられるという問題がある。
【００１８】
また、混合流体に含まれる金属粒子には、はんだに対する濡れ性の小さい金属が選択されると推定されるけれども、金属粒子に与えられた大きな運動量のため、はんだ中に金属粒子が取込まれてしまうことがあり、回収はんだの品位が極めて低下する。さらに、比重の大きい混合流体の吹付けによって、プリント基板の破損や摩耗により表示部が読取れなくなる可能性もある。
【００１９】
本発明の目的は、部品に熱および衝撃による損傷を与えることなく部品とはんだとを分離回収でき、また鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを分別して回収することができるプリント基板の解体方法および解体装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、はんだを用いて基板に部品の実装されたプリント基板の解体方法において、
プリント基板から部品およびはんだを分離する工程と、
プリント基板から分離された部品とはんだとを分別して回収する工程と、
はんだの密度に応じて見かけの密度を調整した磁性流体中に、前記分別して回収されたはんだを投入する工程と、
前記磁性流体中にはんだを投入して得られる浮上物および沈降物をそれぞれ回収する工程とを含むことを特徴とするプリント基板の解体方法である。
【００２１】
本発明に従えば、プリント基板から部品およびはんだを分離し、分離された部品とはんだとを分別して回収し、さらに回収したはんだを、はんだの密度に応じて見かけの密度を調整した磁性流体中で密度の差異を利用して浮上するはんだと沈降するはんだとに分別して回収する。このことによって、たとえば密度がそれぞれ異なる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを、密度の差異を利用して分別回収することができるので、プリント基板の解体によって回収されるはんだの再利用が容易になる。
【００２２】
また本発明は、前記プリント基板から部品およびはんだを分離する工程は、
はんだの融点以上に加熱された液相加熱媒体中にプリント基板を浸漬する工程と、
加熱媒体中に浸漬されたプリント基板に外力を加える工程とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、プリント基板からの部品およびはんだの分離は、はんだの融点以上に加熱された液相加熱媒体中にプリント基板を浸漬し、液相加熱媒体中に浸漬されたプリント基板に外力を加えることによって行われる。このように熱容量の大きい液相によってプリント基板を加熱するので、プリント基板に実装されている部品に温度分布のむらを発生しにくい。したがって、部品の温度が、耐熱温度以上に局所的に高くなることがないので、部品の熱損傷が防止されて再利用が可能になる。またプリント基板は、大気から遮断された液相加熱媒体中で加熱されるので、加熱によって溶融するはんだの大気による酸化を防止することができる。さらにはんだの融点以上の温度に加熱されたプリント基板に対して、液体である加熱媒体を介し、たとえば揺動、振動または緩やかなせん断力などの外力を加えて部品およびはんだを分離することによって、部品に与えられる衝撃ダメージを小さくして、部品の再利用を実現することができる。
【００２４】
また本発明は、前記部品の実装に用いられるはんだは、密度が異なる複数種類を含み、
複数種類のはんだがそれぞれ有する密度のうち、最大の密度をρｓｍとし、最小の密度をρｓｎとするとき、
前記磁性流体の見かけの密度ρＭは、
前記最小の密度ρｓｎを超え、前記最大の密度ρｓｍ未満（ρｓｍ＞ρＭ＞ρｓｎ）になるように調整されることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、磁性流体の見かけの密度ρＭは、プリント基板への部品の実装に用いられるはんだの最小の密度ρｓｎを超え、はんだの最大の密度ρｓｍ未満になるように調整される。このことによって、たとえば密度の異なる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを精度よく分別して回収することが可能になる。このように、鉛入りはんだと鉛フリーはんだとが混在することがなくなるので、回収したはんだの精錬処理が不要になり、プリント基板からのはんだの回収率が向上する。
【００２６】
また本発明は、はんだを用いて基板に部品の実装されたプリント基板の解体装置において、
前記プリント基板から部品およびはんだを分離する分離手段と、
前記プリント基板から分離された部品とはんだとを分別する分別手段と、
流体媒体に磁性体粒子を分散させた磁性流体を収容する磁性流体槽と、
前記磁性流体槽に収容される磁性流体に磁場を与える磁場発生手段と、
前記はんだを、前記磁性流体槽まで搬送して磁性流体中に投入するはんだ搬送手段と、
前記磁性流体中にはんだを投入することによって得られる浮上物を磁性流体槽から回収し、回収容器まで搬送する浮上物搬送手段と、
前記磁性流体中にはんだを投入することによって得られる沈降物を磁性流体槽から回収し、回収容器まで搬送する沈降物搬送手段とを含むことを特徴とするプリント基板の解体装置である。
【００２７】
本発明に従えば、プリント基板の解体装置は、プリント基板から分離された部品とはんだとを分別して回収し、さらに回収したはんだを磁性流体で浮上物と沈降物とに分別して回収するように構成される。このことによって、たとえば密度がそれぞれ異なる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを、密度の差異を利用して分別回収することのできるプリント基板の解体装置が提供される。
【００２８】
また本発明は、前記分離手段は、
液相の加熱媒体をはんだの融点以上の温度に加熱する加熱手段と、
前記プリント基板を前記加熱媒体中で移動させる移動手段と、
前記加熱媒体中に存在する前記プリント基板に外力を加える外力負荷手段とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、プリント基板から部品およびはんだを分離する工程は、加熱手段によりはんだの融点以上の温度に加熱される液相の加熱媒体中で、移動手段によって移動される状態にあるプリント基板に、外力負荷手段によって外力を加えることによって実現される。このことによって、熱容量の大きい液相によってプリント基板を加熱し、プリント基板に実装されている部品に温度分布のむらを生じさせることなく、またはんだの融点以上の温度に加熱されたプリント基板に対して、液体である加熱媒体を介したとえば揺動、振動または緩やかなせん断力などの外力を加えて部品およびはんだを分離することが可能になるので、熱および衝撃による損傷を与えることなく部品を回収して再利用に供することのできるプリント基板の解体装置が実現される。さらにプリント基板を大気から遮断された液相加熱媒体中で加熱してはんだを溶融させるので、大気によって酸化されることなくはんだを回収して再利用に供することのできるプリント基板の解体装置が実現される。
【００３０】
また本発明は、前記磁場発生手段は、前記磁性流体に与える磁場の勾配を可変に設定できるように構成されることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、磁場発生手段は、磁性流体に与える磁場の勾配を可変に設定できる。このことによって、磁性流体の見かけの密度ρＭを所望の値に設定することができるので、磁性流体を用いてはんだを密度によって浮上物と沈降物とに分別することが可能になる。したがって、磁性流体の見かけの密度ρＭを種々の値に設定し、前述の分別を繰返し実行することによって、密度のそれぞれ異なるはんだを、個別に精度よく分別回収することのできるプリント基板の解体装置が実現される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるプリント基板の解体装置１の構成を簡略化して示す系統図である。プリント基板の解体装置１（以後、解体装置１と略称する）は、プリント基板２の基板３から部品４およびはんだ５を分離する分離手段６と、基板３から分離された部品４とはんだ５とを分別する分別手段７と、流体媒体に磁性体粒子を分散させた磁性流体８を収容する磁性流体槽９と、磁性流体槽９に収容される磁性流体８に磁場を与える磁場発生手段１０と、はんだ５を、磁性流体槽９まで搬送して磁性流体８中に投入するはんだ搬送手段１１と、磁性流体８中にはんだ５を投入することによって得られる浮上物５ａを磁性流体槽９から回収し、回収容器１２ａまで搬送する浮上物搬送手段１３と、磁性流体８中にはんだ５を投入することによって得られる沈降物５ｂを磁性流体槽９から回収し、回収容器１２ｂまで搬送する沈降物搬送手段１４とを含む。
【００３３】
ここでプリント基板２に実装される部品４は、たとえばシリコンチップなどの電子部品であり、はんだ５には密度が異なる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとが含まれる。
【００３４】
前述のプリント基板２の基板３から部品４およびはんだ５を分離する分離手段６は、液相の加熱媒体１５を収容する基板加熱槽１９と、加熱媒体１５をはんだ５の融点以上の温度に加熱する加熱手段１６と、プリント基板２を加熱媒体１５中で移動させる移動手段１７と、加熱媒体１５中に存在するプリント基板２に外力を加える外力負荷手段１８とを含んで構成される。
【００３５】
液相の加熱媒体１５には、ポリエチレングリコールまたは流動パラフィンなどの高沸点物質が好適に用いられる。加熱媒体１５を収容する基板加熱槽１９は、ステンレス鋼などの金属製の中空容器である。加熱手段１６は、加熱媒体１５中に浸漬されて加熱媒体１５を加熱するヒータ２０と、ヒータ２０に電力を供給する制御電源２１と、加熱媒体１５に浸漬されて加熱媒体１５の温度を検出し検出出力を制御電源２１に入力する温度センサ２２とを含んで構成される。制御電源２１は、温度センサ２２の検出出力に応答し、ヒータ２０に供給する電力を制御して加熱媒体１５の温度を所望の値、たとえばはんだ５の融点以上の温度である２３０℃に設定する。
【００３６】
移動手段１７は、プリント基板２の浮上を防止するための図示しない基板保持爪を有する２本の搬送チェーンを含んで構成され、搬送チェーンを回転駆動させることによってプリント基板２を移動させる。なお２本の搬送チェーンは、プリント基板２のサイズに応じてその間隔を可変に設定することが可能である。
【００３７】
加熱媒体１５中に浸漬されたプリント基板２は、移動手段１７によって矢符２２の方向、すなわち外力負荷手段１８の設けられる位置に向けて移動される。本実施の形態では、外力負荷手段１８は、電磁力によって鉄片を振動させる振動子であり、図示しない電源から電力供給されて振動を発生する。外力負荷手段１８である振動子１８の設けられた位置にプリント基板２が到達した際に，振動子１８をプリント基板２に接触させて振動が与えられる。
【００３８】
本実施の形態では、外力負荷手段１８をプリント基板２に直接接触させて振動を与えているけれども、加熱媒体１５を振動させてプリント基板２へ間接的に外力を与える外力負荷手段であってもよい。外力負荷手段の変形例として、超音波発生器、加熱媒体１５の液面をタッピングして波を起こさせる波動機、加熱媒体１５に流動を起こさせるスクリューや噴流ノズル等が好適である。また、回転ブラシやヘラ、部品を吸着したり摘まみ上げたりするピックアップツール等を利用することもできる。
【００３９】
前述の外力負荷手段１８によって外力の負荷されたプリント基板２は、図１における紙面の上下方向に振動する。加熱媒体１５に浸漬され移動される過程において、プリント基板２は、はんだ５の融点以上の温度、すなわち加熱媒体１５の温度に加熱されるので、溶融状態にあるはんだ５は、外力負荷手段１８による振動で伸縮しつつ千切れて部品４とともに基板３から分離される。基板３から分離されたはんだ５は、表面張力によって球状化し、部品４とともに加熱媒体１５中を沈降する。
【００４０】
分別手段７は、第１ベルトコンベア２３と第２ベルトコンベア２４とを含んで構成される。第１ベルトコンベア２３は、第１駆動ローラ２６と、２つの第１従動ローラ２８ａ，２８ｂと、第１駆動ローラ２６と第１従動ローラ２８ａ，２８ｂとに張架されるメッシュ構造の第１無端ベルト２５と、第１駆動ローラ２６に接続され第１駆動ローラ２６を駆動させる駆動源である第１電動機２７とを備える。第１従動ローラ２８ａ，２８ｂは、加熱媒体１５中に浸漬するように基板加熱槽１９に回転自在に支持され、第１駆動ローラ２６は、基板加熱槽１９の外方において図示しない支持体に回転自在に支持される。
【００４１】
第２ベルトコンベア２４は、第２無端ベルト２９が中実であることを除いて第１ベルトコンベア２３と同一に構成され、第２駆動ローラ３０と、２つの第２従動ローラ３２ａ，３２ｂと、第２駆動ローラ３０と第２従動ローラ３２ａ，３２ｂとに張架される第２無端ベルト２９と、第２駆動ローラ３０に接続され第２駆動ローラ３０を駆動させる駆動源である第２電動機３１とを備える。第２従動ローラ３２ａ，３２ｂは、加熱媒体１５中に浸漬するように基板加熱槽１９に回転自在に支持され、第２駆動ローラ３０は、基板加熱槽１９の外方において図示しない支持体に回転自在に支持される。
【００４２】
第１無端ベルト２５のメッシュの目の大きさは、加熱媒体１５中で表面張力によって球状化するはんだ５の直径よりも大きく、部品４の寸法よりも小さくなるように選択される。したがって、基板３から分離されて加熱媒体１５中を沈降するはんだ５は、第１無端ベルト２５のメッシュの目を通過し、第２無端ベルト２９まで到達する。一方基板３から分離されて加熱媒体１５中を沈降する部品４と基板３とは、第１無端ベルト２５に捕捉される。
【００４３】
第１無端ベルト２５に捕捉された部品４と基板３とは、矢符３３方向に駆動される第１無端ベルト２５によって搬送され、第１ベルトコンベア２３の一方の端部から、矢符３４方向に落下し、回収容器３５に回収される。第２無端ベルト２９に捕捉されたはんだ５は、矢符３６方向に駆動される第２無端ベルト２９によって搬送され、第２コンベア２４の一方の端部から矢符３７の方向に落下し、中継容器３８に収容される。このようにして、分別手段７である第１および第２ベルトコンベア２３，２４は、部品４とはんだ５とを分別する。
【００４４】
前述のように本実施の形態の分離手段６では、プリント基板２は、熱容量の大きい液相の加熱媒体１５による熱伝達を受けて加熱されるので、たとえば気相中の熱風加熱に比べて部品４の温度分布むらが発生しにくく、部品４が局所的に昇温して熱ダメージを受けることがない。また基板３から分離された部品４とはんだ５とは、加熱媒体１５中をゆっくり沈降するので、部品４が落下衝撃によるダメージを受けることがなく、溶融状態のはんだ５が部品４に固着することがない。
【００４５】
また加熱媒体１５中を沈降する溶融状態のはんだ５は、大気から遮断されているので酸化されることがなく、外力負荷手段１８による外力も緩やかであるので、加熱媒体１５の流体抵抗も相俟って球状化したはんだ５同志が衝突することが少なく、衝突した場合でも表面張力に抗して一体化するだけの運動量を有していない。したがって、はんだ５に含まれる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとが溶融混合することが抑止される。
【００４６】
第２ベルトコンベア２４から落下したはんだ５を捕捉する中継容器３８は、一方の端部が円錐台状に絞られた円筒状の金属製中空容器であり、前記端部に形成される投入口３９からはんだ５が投入され、他方の端部に形成される排出口４０から第３ベルトコンベア４１に向けてはんだ５が排出される。第３ベルトコンベア４１は、第３駆動ローラ４３と、第３従動ローラ４４と、第３駆動ローラ４３と第３従動ローラ４４とに張架される第３無端ベルト４２と、第３駆動ローラ４３に接続され第３駆動ローラ４３を駆動させる駆動源である第３電動機４４とを備える。前述の中継容器３８と第３ベルトコンベア４１とは、はんだ搬送手段１１を構成する。第３ベルトコンベア４１は、中継容器３８の排出口４０から排出されるはんだ５を、矢符４５に示す方向に搬送し、磁性流体槽９に収容される磁性流体８中に投入する。
【００４７】
なお、第２ベルトコンベア２４の一方端部から落下されるはんだ５が、充分冷却されている状態であるときには、中継容器３８と第３ベルトコンベア４１とが省略されて、はんだ５が、第２ベルトコンベア２４から直接、磁性流体８中に投入されるように構成されてもよい。この場合、第２ベルトコンベア２４は、はんだ搬送手段１１を兼ねる構成である。
【００４８】
本実施の形態では、磁性流体８は、流体媒体に流動パラフィンを用い、磁性体粒子にはその表面に界面活性剤を化学吸着させたフェライト粒子を用いた。ここで界面活性剤は、フェライト粒子の流動パラフィン中における安定した分散性を維持するために用いられる。磁性流体８を収容する磁性流体槽９は、断面三角形状の中空容器であり、硬質合成樹脂などのように磁場の影響を受けることのない材質で形成される。
【００４９】
磁性流体８に磁場を与える磁場発生手段１０は、磁性流体槽９の上下に一対が設けられる電磁石部材４６ａ，４６ｂと、電磁石部材４６ａ，４６ｂに磁場発生のための電力を供給する制御電源４７とを備える。磁場発生手段１０は、制御電源４７から電磁石部材４６ａ，４６ｂに供給する電力量を制御することによって、電磁石部材４６ａ，４６ｂで発生され、磁性流体８に与えられる磁場勾配を可変に設定することができる。
【００５０】
磁性流体８の見かけの密度ρＭは、磁場発生手段１０によって与えられる磁場勾配に応じて変化する。以下に磁場勾配の変化に応答する磁性流体８の見かけの密度ρＭについて説明する。
【００５１】
磁場中において、磁性流体に含まれ体積Ｖ［ｍ３］を有する非磁性体に作用する力Ｆ［Ｎ］は、式（１）によって与えられる。
【００５２】
Ｆ＝Ｖ｛（ρＮ−ρＴ）ｇ−Ｍ・▽Ｈ｝　　　　　　　　　　…（１）
ここで、ρＮ：非磁性体の密度［ｋｇ／ｍ３］
ρＴ：磁性流体の本来の密度［ｋｇ／ｍ３］
ｇ　：重力加速度［ｍ／ｓ２］
Ｍ　：磁性流体の磁化［Ａ／ｍ］
▽Ｈ：磁場勾配［Ｔ／ｍ］
磁性流体の見かけの密度をρＭで表すと前記力Ｆは、式（２）で与えられるので、式（１）と式（２）とから磁性流体の見かけの密度ρＭは、式（３）によって表される。式（３）より、磁性流体の見かけの密度ρＭは、磁場勾配▽Ｈを制御することによって、所望の値に設定されることが理解される。
【００５３】
Ｆ＝Ｖ（ρＮ−ρＭ）ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
ρＭ＝ρＴ＋Ｍ・▽Ｈ／ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
したがって、磁場発生手段１０によって磁場勾配▽Ｈを制御して、磁性流体８の見かけの密度ρＭを、たとえば鉛入りはんだの密度ρｓｍ未満で鉛フリーはんだの密度ρｓｎを超える値に設定すれば、磁性流体８中に投入されるはんだ５を、磁性流体８よりも密度が小さいので浮上物となる鉛フリーはんだ５ａと、磁性流体８よりも密度が大きいので沈降物となる鉛入りはんだ５ｂとに分別することができる。
【００５４】
浮上物搬送手段１３は、第４ベルトコンベアによって構成され、第４駆動ローラ４８と、第４従動ローラ４９と、第４駆動ローラ４８と第４従動ローラ４９とに張架される第４無端ベルト５０と、第４駆動ローラ４８に接続され第４駆動ローラ４８を駆動させる駆動源である第４電動機５１とを備える。第４従動ローラ４９は、磁性流体８中に浸漬するように磁性流体槽９に回転自在に支持され、第４駆動ローラ４８は、磁性流体槽９の外方において図示しない支持体に回転自在に支持される。浮上物搬送手段１３は、第４駆動ローラ４８を回転駆動させて第４無端ベルト５０を駆動させ、磁性流体８に浮かぶ浮上物５ａを矢符５２方向に搬送し、一方の端部から浮上物５ａを落下させて回収容器１２ａに回収する。
【００５５】
沈降物搬送手段１４は、第５ベルトコンベアによって構成され、第５駆動ローラ５３と、第５従動ローラ５４と、第５駆動ローラ５３と第５従動ローラ５４とに張架される第５無端ベルト５５と、第５駆動ローラ５３に接続され第５駆動ローラ５３を駆動させる駆動源である第５電動機５６とを備える。第５従動ローラ５４は、磁性流体８中に浸漬するように磁性流体槽９に回転自在に支持され、第５駆動ローラ５３は、磁性流体槽９の外方において図示しない支持体に回転自在に支持される。沈降物搬送手段１４は、第５駆動ローラ５３を回転駆動させて第５無端ベルト５５を駆動させ、磁性流体８中に沈む沈降物５ｂを矢符５７方向に搬送し、一方の端部から沈降物５ｂを落下させて回収容器１２ｂに回収する。
【００５６】
図２は、図１に示す解体装置１を用いてプリント基板２を解体する動作を説明するフローチャートである。図２のフローチャートを参照して解体装置１によるプリント基板２の解体動作について説明する。
【００５７】
ステップａ１では、解体装置１と解体されるべきプリント基板２とが準備され、加熱手段１６によって基板加熱槽１９に収容される加熱媒体１５が、はんだ５の融点以上の温度に加熱維持されている状態である。ステップａ２では、プリント基板２を加熱された加熱媒体１５中に浸漬する。ステップａ３では、移動手段１７が、加熱媒体１５中に浸漬されたプリント基板２を、外力負荷手段１８によって外力を加える位置まで移動する。プリント基板２は、加熱媒体１５に浸漬された後、加熱媒体１５中を移動される過程において、加熱媒体１５からの熱伝達によってはんだの融点以上の温度まで昇温されるので、プリント基板２に用いられているはんだ５が溶融状態になる。
【００５８】
ステップａ４では、外力負荷手段１８によってプリント基板２に外力を加え、基板３から部品４およびはんだ５を分離する。ステップａ５では、基板３から分離されて加熱媒体１５中を沈降する部品４とはんだ５とを、分別手段７である第１および第２ベルトコンベア２３，２４がそれぞれ捕捉し、分別して回収する。
【００５９】
ステップａ６では、磁場発生手段１０の制御電源４７を操作して、磁性流体８に与えられる磁場勾配を制御し、磁性流体８の見かけの密度ρＭを、複数種類存在するはんだ５の最大密度ρｓｍ未満、はんだ５の最小密度ρｓｎを超える所望の値に調整する。ステップａ７では、はんだ搬送手段１１によって、はんだ５を磁性流体槽９まで搬送し磁性流体８中に投入する。ステップａ８では、磁性流体８に浮上したはんだ５ａと沈降したはんだ５ｂとを、それぞれ別々に回収する。ステップａ９では、一連のプリント基板２の解体ならびに部品４およびはんだ５の回収動作を終了する。
【００６０】
なお、別々に回収されたはんだ５ａまたははんだ５ｂが、密度の異なる複数種類のはんだの混在するものであり、混在するはんだを密度差によってさらに分別回収する場合、ステップａ６における磁性流体８の見かけの密度ρＭを、さらに分別するべき複数種類のはんだの最大密度ρｓｍ未満、最小密度ρｓｎを超える所望の値に調整し、以降のステップを実行する。このようなステップの繰返し実行によって、複数種類混在するはんだを密度によって個々に分別して回収することができる。
【００６１】
たとえば、プリント基板２から分離されたはんだ５が、密度：１１．０のＳｎ−９５％Ｐｂはんだ、密度：８．４のＳｎ−３７％Ｐｂはんだおよび密度：７．３のＳｎ−３．５％Ａｇはんだの３種類を含む場合について例示する。
【００６２】
まず磁性流体８の見かけの密度ρＭを、Ｓｎ−３７％Ｐｂはんだの密度未満でＳｎ−３．５％Ａｇはんだの密度を超える密度：７．９に調整し、プリント基板２から分離された前述の３種類が混在するはんだ５を磁性流体８に投入すると、磁性流体８の見かけの密度ρＭ：７．９よりも小さい密度：７．３を有するＳｎ−３．５％Ａｇはんだは浮上物となって浮上物搬送手段１３である第４ベルトコンベアによって回収され、磁性流体８の見かけの密度ρＭ：７．９よりも大きい密度：８．４および１１．０をそれぞれ有するＳｎ−３７％ＰｂはんだおよびＳｎ−９５％Ｐｂはんだは沈降物となって沈降物搬送手段１４である第５ベルトコンベアによって回収される。
【００６３】
次に、磁性流体８の見かけの密度ρＭを、Ｓｎ−９５％Ｐｂはんだの密度未満でＳｎ−３７％Ｐｂはんだの密度を超える密度：９．７に調整し、前述の第５ベルトコンベアで回収された２種類が混在するはんだを磁性流体８に投入すると、磁性流体８の見かけの密度ρＭ：９．７よりも小さい密度：８．４を有するＳｎ−３７％Ｐｂはんだは浮上物となって浮上物搬送手段１３である第４ベルトコンベアによって回収され、磁性流体８の見かけの密度ρＭ：９．７よりも大きい密度：１１．０を有するＳｎ−９５％Ｐｂはんだは沈降物となって沈降物搬送手段１４である第５ベルトコンベアによって回収される。このようにして前述の３種類のはんだが、個々に分別して回収される。
【００６４】
前述のような磁性流体８を用いたはんだ５の分別回収は、常温で行われる。したがって、はんだ５は磁性流体８中で固体でありフェライト粒子を取込むことがないので、分別回収されたはんだ５の品位が低下することがなく、また磁性流体８からのフェライト粒子の持出しがないので、調整された磁性流体８の見かけの密度ρＭが分別中に変動することなく安定し、精度よくはんだ５の分別を行うことができる。
【００６５】
（実施例）
以下本発明の実施例を説明する。
【００６６】
解体装置１を準備し、はんだでシリコンチップの実装されたプリント基板の解体とはんだの回収とを行った。シリコンチップの実装には、鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを用いた。それぞれのはんだの組成、密度および融点をそれぞれ表１に示す。
【００６７】
解体装置１の加熱媒体１５には、ポリエチレングリコール１５を用い、ポリエチレングリコール１５を、加熱手段１６によって鉛入りはんだおよび鉛フリーはんだの融点以上の温度である約２３０℃に加熱した。磁性流体８には、流体媒体に流動パラフィンを用い、磁性体粒子に平均直径が約１０ｎｍのマグネタイト粒子を用いた。マグネタイト粒子の表面には、高級脂肪族酸塩を化学吸着させた。磁性流体８におけるマグネタイト粒子の含有量は、４０質量％であった。磁場発生手段１０を制御して磁性流体８の見かけの密度ρＭを８．０に調整した。
【００６８】
【表１】
2004022607.tif 000003
【００６９】
プリント基板２を加熱されたポリエチレングリコール１５中に浸漬し、外力負荷手段１８である振動子によって外力を加え、基板３からシリコンチップ４とはんだ５とを分離した。分離されポリエチレングリコール１５中を沈降したシリコンチップ４とはんだ５とを分別手段７によって分別回収した。回収されたシリコンチップ４は、リードの曲がりやクラック等が無くまたはんだ５の付着も認められない健全なものであり、そのまま再利用可能な品質水準であった。またポリエチレングリコール１５中で基板３から分離され球状化したはんだ粒子を、互いに溶融混入させることなく回収することができた。
【００７０】
分別手段７によって分別回収したはんだ５を、見かけの密度ρＭを８．０に調整した磁性流体８に投入し、浮上するはんだ５ａと沈降するはんだ５ｂとに分別して回収した。浮上物であるはんだ５ａと沈降物であるはんだ５ｂとを、それぞれ組成分析した結果、Ｓｎ−３．５％ＡｇはんだとＳｎ−３７％Ｐｂはんだとに精度よく分別回収されていることを確認できた。
【００７１】
以上に述べたように、本実施の形態では、磁性流体槽９は単槽であり、磁場発生手段１０を制御することによって、磁性流体８の見かけの密度ρＭを調整する構成であるけれども、これに限定されることなく、多段式の磁性流体槽を準備してそれぞれに異なる見かけの密度ρＭに調整された磁性流体をそれぞれ収容し、密度が異なるはんだを分別回収するように構成されてもよい。また磁場勾配は、電磁石部材４６ａ，４６ｂに制御電源４７から供給される電力量を制御することによって可変に設定される構成であるけれども、これに限定されることなく、磁力の異なる永久磁石部材を複数種類準備し、永久磁石部材を交換することによって、磁場勾配を可変に設定するように構成されてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、プリント基板から部品およびはんだを分離し、分離された部品とはんだとを分別して回収し、さらに回収したはんだを、はんだの密度に応じて見かけの密度を調整した磁性流体中で密度の差異を利用して浮上するはんだと沈降するはんだとに分別して回収する。このことによって、たとえば密度がそれぞれ異なる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを、密度の差異を利用して分別回収することができるので、プリント基板の解体によって回収されるはんだの再利用が容易になる。
【００７３】
また本発明によれば、プリント基板からの部品およびはんだの分離は、はんだの融点以上に加熱された液相加熱媒体中にプリント基板を浸漬し、液相加熱媒体中に浸漬されたプリント基板に外力を加えることによって行われる。このように熱容量の大きい液相によってプリント基板を加熱するので、プリント基板に実装されている部品に温度分布のむらを発生しにくい。したがって、部品の温度が、耐熱温度以上に局所的に高くなることがないので、部品の熱損傷が防止されて再利用が可能になる。またプリント基板は、大気から遮断された液相加熱媒体中で加熱されるので、加熱によって溶融するはんだの大気による酸化を防止することができる。さらにはんだの融点以上の温度に加熱されたプリント基板に対して、液体である加熱媒体を介し、たとえば揺動、振動または緩やかなせん断力などの外力を加えて部品およびはんだを分離することによって、部品に与えられる衝撃ダメージを小さくして、部品の再利用を実現することができる。
【００７４】
また本発明によれば、磁性流体の見かけの密度ρＭは、プリント基板への部品の実装に用いられるはんだの最小の密度ρｓｎを超え、はんだの最大の密度ρｓｍ未満になるように調整される。このことによって、たとえば密度の異なる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを精度よく分別して回収することが可能になる。このように、鉛入りはんだと鉛フリーはんだとが混在することがなくなるので、回収したはんだの精錬処理が不要になり、プリント基板からのはんだの回収率が向上する。
【００７５】
また本発明によれば、プリント基板の解体装置は、プリント基板から分離された部品とはんだとを分別して回収し、さらに回収したはんだを磁性流体で浮上物と沈降物とに分別して回収するように構成される。このことによって、たとえば密度がそれぞれ異なる鉛入りはんだと鉛フリーはんだとを、密度の差異を利用して分別回収することのできるプリント基板の解体装置が提供される。
【００７６】
また本発明によれば、プリント基板から部品およびはんだを分離する工程は、加熱手段によりはんだの融点以上の温度に加熱される液相の加熱媒体中で、移動手段によって移動される状態にあるプリント基板に、外力負荷手段によって外力を加えることによって実現される。このことによって、熱容量の大きい液相によってプリント基板を加熱し、プリント基板に実装されている部品に温度分布のむらを生じさせることなく、またはんだの融点以上の温度に加熱されたプリント基板に対して、液体である加熱媒体を介したとえば揺動、振動または緩やかなせん断力などの外力を加えて部品およびはんだを分離することが可能になるので、熱および衝撃による損傷を与えることなく部品を回収して再利用に供することのできるプリント基板の解体装置が実現される。さらにプリント基板を大気から遮断された液相加熱媒体中で加熱してはんだを溶融させるので、大気によって酸化されることなくはんだを回収して再利用に供することのできるプリント基板の解体装置が実現される。
【００７７】
また本発明によれば、磁場発生手段は、磁性流体に与える磁場の勾配を可変に設定できる。このことによって、磁性流体の見かけの密度ρＭを所望の値に設定することができるので、磁性流体を用いてはんだを密度によって浮上物と沈降物とに分別することが可能になる。したがって、磁性流体の見かけの密度ρＭを種々の値に設定し、前述の分別を繰返し実行することによって、密度のそれぞれ異なるはんだを、個別に精度よく分別回収することのできるプリント基板の解体装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるプリント基板の解体装置１の構成を簡略化して示す系統図である。
【図２】図１に示す解体装置１を用いてプリント基板２を解体する動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１　解体装置
２　プリント基板
３　基板
４　部品
５　はんだ
６　分離手段
７　分別手段
８　磁性流体
９　磁性流体槽
１０　磁場発生手段
１１　はんだ搬送手段
１３　浮上物搬送手段
１４　沈降物搬送手段
１５　加熱媒体
１６　加熱手段
１７　移動手段
１８　外力負荷手段
１９　基板加熱槽
【図１】
2004022607.tif 000004
【図２】
2004022607.tif 000005