(57)【要約】【課題】回収した電子機器等の商品に使用されていたプリント回路板のリサイクルに関して新品と同等の保証期間を実現する。【解決手段】あらかじめ新品のプリント回路板を使用して、電子機器等が市場において遭遇する熱ストレスに応じた信頼性試験を行い、プリント回路板の使用期間等に応じた余寿命を算出する。その結果を基に、回収されたプリント回路板を再利用した際に、電子機器の品質保証期間に発生する半田実装部のクラック等の障害が発生する箇所を特定し、この部分を修復する。これにより再利用品に対しても、新品と同様の品質保証を行えるものである。【選択図】　　　　図１
2004006709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子部品が半田実装部において半田により実装されたプリント回路板において、あらかじめ実施した該プリント回路板の信頼性試験から得られた故障データに基づいて、回収された該プリント回路板の修復を必要とする半田実装部が特定され、再度半田付けされていることを特徴とするとプリント回路板。
【請求項２】
前記修復を必要とする半田実装部は、該半田実装部の余寿命がプリント回路板を再利用品に必要な特定の期間よりも短い半田実装部であることを特徴とする請求項１に記載のプリント回路板。
【請求項３】
前記信頼性試験は熱疲労試験であることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント回路板
【請求項４】
複数の電子部品が半田実装部において半田により実装されたプリント回路板の修復方法において、あらかじめ該プリント回路板の信頼性試験を実施し、該信頼性試験から故障データを収集、解析しておき、該故障データに基づき回収された該プリント回路板の修復を必要とする半田実装部を特定し、再度半田付けすることを特徴とするとプリント回路板の修復方法。
【請求項５】
前記修復を必要とする半田実装部の特定は、該半田実装部の余寿命がプリント回路板を再利用品に必要な特定の期間よりも短い場合に行うことを特徴とする請求項４に記載のプリント回路板の修復方法。
【請求項６】
前記信頼性試験は熱疲労試験であることを特徴とする請求項４または５に記載のプリント回路板の修復方法。
【請求項７】
電子機器に搭載され、複数の電子部品が半田実装部において半田により実装されたプリント回路板の修復方法において、あらかじめ該プリント回路板の信頼性試験を実施し、該信頼性試験から故障データを収集、解析しておき、市場から該電子機器を回収し、分解して分別し、該プリント回路板を回収し、該回収した該プリント回路板を該収集、解析した故障データに基づき修復を必要とする半田実装部を特定し、該特定された半田実装部を再度半田付けし、該プリント回路板を検査した後、再利用品とすることを特徴とするとプリント回路板の修復方法。
【請求項８】
前記検査した後、不良がある場合には前記電子部品の交換を実施することを特徴とする請求項７に記載のプリント回路板の修復方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器等に使用されているプリント回路板のリサイクルに関するものであり、特にプリント回路板おける修復方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機やプリンタ等の電子機器等は、環境問題等を考慮し、回収した上でリサイクルする事が重要な開発課題となっている。特開平１０−３４１２２には、複写機やプリンタなどの画像形成装置のリサイクルに関する発明が記載されている。特開平１０−３４１２２においては、商品のトラブルや部品交換等の品質情報と、回収し分解して調査した技術的の情報とから、回収した各部品の余寿命を予測し、商品の品質保証期間以上であれば再利用可能とし、品質保証期間以内であれば部品を交換する事が記載されている。
【０００３】
リサイクルを必要としている部品の一つとして、プリント回路板を挙げる事ができる。実際回収された電子機器等に使用されていたプリント回路板を調べると、実装されている電子部品に何らかの障害が発生する事よりもむしろ、実装した電子部品がプリント基板に実装されている半田実装部に障害が発生していることが多い。これは搭載されている電気部品から発生する熱や、使用環境における温度変化等により、半田実装部に様々な熱ストレスが加わり、応力が発生するためである。プリント回路板に熱ストレスが繰返し加えられる事により、この半田実装部が疲労してクラックを生じ、電気的な障害を引き起こす。
【０００４】
図７はプリント回路板の半田実装部を示した断面図ある。不図示の電子部品のリード１１とプリント基板１０の下面の配線パターン１２とを、半田１３で接続した状態を示している。図７において、前述の熱ストレスによる疲労により半田１３の内部にクラック１４が生じている。このクラック１４は時間の経過と共に徐々に進行し拡大する。最終的には図８に示すように電子部品のリード１１とプリント基板１０との接続が完全に断線に至り、電気的な障害を引き起こし、プリント回路板の持つ電気的な機能を失うことになる。
【０００５】
そのために従来は、回収されたプリント回路板のすべての半田実装部で、外観検査と電気的な検査を行っていた。これらの検査により半田実装部の外観上のクラックや、半田の脱落がないか、また電気的に断線していないかを調べる。その結果から、各半田実装部が定められた規格を満足しているか否かを判定し、満足しない場合にはその該当する箇所について再度半田付けを施し修復を行っていた。また安全を見越して、回収されたプリント回路板のすべての半田実装部で、半田を修復し再利用する事もあった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３４１２２
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記の従来の技術におけるプリント回路板の修復方法には次に示す課題があった。
【０００８】
回収されたプリント回路板の検査において検出されるのは、外観上で明瞭なクラックや半田の脱落が発生している場合と、クラック等により電気的な接合が著しく不完全な場合だけである。従って、半田実装部に内在しているクラックを検出する事は困難であり、修復することはできない。また、近い将来にクラック等が発生する半田実装部を検出することは当然不可能である。そのため、プリント回路板を再利用すると直ぐに断線してしまい、プリント回路板の持つ電気的回路機能を失ってしまう事もたびたび発生していた。すなわち、再利用品として市場にでると直ぐに、再び故障が発生してしまい大きな問題となっていた。
【０００９】
また、高密度実装技術により、プリント回路板に実装されている電子部品は増加する傾向にある。そのため全ての半田実装部を検査の対象としている前記従来の技術では、検査箇所が増え、検査工程に多くの時間と労力を要することとなる。また、検査漏れが発生する可能性も高くなる。ましてや、回収されたプリント回路板のすべての半田実装部の半田の修復は、莫大な時間と労力が必要となるため、高密度実装されたプリント回路板には、産業上利用できるものではなかった。
【００１０】
本発明は、前記の課題を鑑みてなされたもので、プリント回路板を再利用する際に、半田実装部に発生する障害をあらかじめ予測し、少なくとも所定の期間（保障期間）、障害が発生する事なく使用する事のできるプリント回路板を提供することを目的としている。また、回収したプリント回路板を再利用品として商品化するまでに要する時間と労力を、大幅に削減する事が可能な、非常に効率的なプリント回路板の修復方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、前記課題を解決するために、複数の電子部品が半田実装部において半田付けにより実装されたプリント回路板において、あらかじめ実施した該プリント回路板の信頼性試験から得られた故障データに基づいて、回収された該プリント回路板の修復を必要とする半田実装部が特定され、再度半田付けされているプリント回路板を提供している。
【００１２】
また本発明においては、前記修復を必要とする半田実装部は、該半田実装部の余寿命がプリント回路板を再利用品に必要な特定の期間よりも短い半田実装部であるプリント回路板を提供している。
【００１３】
また本発明においては、前記信頼性試験は熱疲労試験であるプリント回路板を提供している。
【００１４】
また本発明においては、複数の電子部品が半田実装部において半田付けにより実装されたプリント回路板の修復方法において、あらかじめ該プリント回路板の信頼性試験を実施し、該信頼性試験から故障データを収集、解析しておき、該故障データに基づき回収された該プリント回路板の修復を必要とする半田実装部を特定し、再度半田付けするプリント回路板の修復方法を提供している。
【００１５】
また本発明においては、前記修復を必要とする半田実装部の特定は、該半田実装部の余寿命がプリント回路板を再利用品に必要な特定の期間よりも短い場合に行うプリント回路板の修復方法を提供している。
【００１６】
また本発明においては、前記信頼性試験は熱疲労試験であるプリント回路板の修復方法を提供している。
【００１７】
また本発明においては、電子機器に搭載され、複数の電子部品が半田実装部において半田付けにより実装されたプリント回路板の修復方法において、あらかじめ該プリント回路板の信頼性試験を実施し、該信頼性試験から故障データを収集、解析しておき、市場から該電子機器を回収し、分解して分別し、該プリント回路板を回収し、該回収した該プリント回路板を該収集、解析した故障データに基づき修復を必要とする半田実装部を特定し、該特定された半田実装部を再度半田付けし、該プリント回路板を検査した後、再利用品とするプリント回路板の修復方法を提供している。
【００１８】
また本発明においては、前記検査した後、不良がある場合には前記電子部品の交換を実施するプリント回路板の修復方法を提供している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の修復方法を用いた電子機器等に使用されるプリント回路板の一例を示す斜視図である。図１において１はプリント回路板である。２はガラスエポキシ等からなるプリント基板である。３、４はプリント基板２に実装されたチップ抵抗である。チップ抵抗４はチップ抵抗３に比べて大型の電子部品である。５はプリント基板２に実装されたリード挿入タイプのコネクタである。
【００２１】
図２はチップ抵抗３のプリント基板２に実装された半田実装部を示す断面図である。チップ抵抗３はプリント基板２に面実装されている。３ａはプリント基板２に形成された配線パターンであり、３ｂは半田である。チップ抵抗３は半田３ｂによりプリント基板２の配線パターン３ａに固定され、電気的に接続されている。チップ抵抗４も同様にプリント基板２に実装されている。
【００２２】
図３はコネクタ５のプリント基板２に実装された半田実装部を示す断面図である。５ｃはコネクタ５のリードであり、コネクタ５はリード５ｃをプリント基板２に形成された貫通孔に挿入することで実装されている。５ａはプリント基板２に形成された配線パターンであり、５ｂは半田である。コネクタ５は半田５ｂによりプリント基板２の配線パターン５ａに固定され、電気的に接続されている。
【００２３】
次に図４は、プリント回路板のリサイクル手順を示すフローチャートである。まず、市場で使用されていた膨大な数の電子機器等を回収する。（Ｓ１）この回収品の中には、既に保証期間を過ぎているもの、まだ保証期間内のもの、すでにどこかに故障が発生していたもの、どこにも故障が発生していなかったものなど、種々様々な状態の電子機器が含まれている。
【００２４】
次に、回収された商品を分解し、電子機器を構成する様々な部品を構成要素ごとに分解する。（Ｓ２）例えば複写機であれば、感光ドラム、現像スリーブ、スキャナ、転写ローラ、帯電ローラ、外装モールド部品等に分解される。
【００２５】
次に、Ｓ２で分解された各部品は、分別され回収される。その際、構成要素の一つであるプリント回路板も回収される。（Ｓ３）複数種類のプリント回路板がある場合には、その種類ごとに分別し回収する。この時プリント回路板の各電子部品は分解する事なく、プリント回路板の状態で回収する。
【００２６】
一方、回収されたプリント回路板は、あらかじめ新品のプリント回路板の信頼性試験を実施しておく。（Ｓ８）信頼性試験としては一般に熱疲労試験などを実施する。熱疲労試験の試験条件には、プリント回路板が電子機器に搭載の際に市場で遭遇する温度環境からくる熱ストレスに応じた条件を選択する。熱疲労試験は実使用条件に比べて加速した条件で行うことが短期に結果を得るのに有効である。特に半田実装部における熱疲労試験は、電子部品や他の部品に比べて不確定な要素が少ないため、現実の疲労状態にかなり近い形の結果が得られる。
【００２７】
Ｓ８の熱疲労試験により得られた結果から、故障データの収集・解析を行う。（Ｓ９）これにより、ある特定のプリント回路板において、どの半田実装部がどの程度の試用期間で断線等の障害が発生するかを算出する事ができ、すべての半田実装部の余寿命を推定する事ができる。従って、回収されたプリント回路板の既使用期間等の情報から、再利用した場合に、ある一定の期間（保証期間）の保証をするために、修復が必要となる半田実装部の箇所を特定する事ができる。
【００２８】
次に、Ｓ９において収集・解析したデータを基に、Ｓ３で回収したプリント回路板の修復が必要となる半田実装部を、プリント回路板の既使用期間等の情報から特定する。（Ｓ４）
次に、特定されたすべての半田実装部の半田付けを実施する。（Ｓ５）この時の半田付けは、既にプリント回路板に使用されている半田を再溶融して行っても、一旦半田を取り除き新たに半田付けを行っても良い。
【００２９】
次に、補修されたプリント回路板について、外観検査および電気的な検査を行う。（Ｓ６）この時、Ｓ４で特定され補修された半田実装部が再び不良となった場合は、再度Ｓ４の半田付けを実施する。再度Ｓ４の半田付けを実施しても再び不良品となった場合は、半田実装部以外に障害があると判断し、搭載された電子部品の交換等を実施する。また、Ｓ４で特定され補修された半田実装部以外の部分が不良になった場合も同様に、半田実装部以外に障害があると判断し、搭載された電子部品の交換等を実施する。
【００３０】
次に、Ｓ６の検査において良品となったプリント回路板は、再利用品として再び電子機器に搭載され市場に出ることとなる。（Ｓ７）
尚、プリント回路板の障害は半田実装部の障害のみとは限らず、実装されている電子部品の故障や寿命である可能性もある。従って、本実施の形態の半田実装部の補修によるリサイクルと、特開平１０−３４１２２等に示されたような、部品交換によるリサイクルとを両方実施することにより、再利用品とする事は言うまでもない。ただし、プリント回路板の障害となる可能性は、半田実装部の障害である可能性のほうが断然高い。そのため、まず本実施の形態の半田実装部の補修によるリサイクルを実施し、その後、部品交換によるリサイクルを実施する事が好ましい。これにより、回収されたプリント回路板を修復して、再利用品として再び市場に投入するまでの時間と労力を削減し、効率的なリサイクルを実施する事ができる。
【００３１】
次に本実施の形態における具体的な実施例を説明する。
【００３２】
（実施例１）
実施例１では修復しリサイクルするプリント回路板として、図１に示したプリント回路板１を使用した。まず、市場からプリント回路板１と搭載した電子機器を回収した。（Ｓ１）次に電子機器を分解する。（Ｓ２）分解した各部品を分別し、プリント回路板１を回収した。（Ｓ３）
ここで、あらかじめ新品のプリント回路板１に対して行っておく、Ｓ８に示す信頼性試験及びＳ９に示す故障データの収集と解析について説明する。実施例１においては信頼性試験として熱疲労試験を行った。熱疲労試験は、温度の異なる環境を形成できるチャンバーに被試験試験（プリント回路板１）を配置し、温度を繰り返し変化させることにより、被試験資料に熱ストレスを印加する試験方法である。この熱疲労試験は、電子機器に搭載されたプリント回路板１が、市場にて遭遇する温度環境の変化に対して、時間を加速した状態の試験結果を得る事ができる。特にプリント回路板に使用された半田の熱疲労試験は、非常に正確な結果を得ることができる。
【００３３】
試験の条件は、温度の異なる環境を形成できるチャンバーにプリント回路板１を配置し、１２５℃と−２５℃の２つの温度環境に繰り返し暴露した。暴露の繰り返し回数ごとに、プリント回路板１に実装されている、チップ抵抗３、４及びコネクタ５の、半田実装部における半田のクラックの有無を確認した。その結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004006709.tif 000003
○：クラック無　　×：クラック有
【００３５】
表１から分かるように、チップ抵抗４は２００サイクルで、コネクタ５は１５０サイクルでクラックが生じた。この様にして、信頼性試験及び故障データの収集と解析を行うことにより、チップ抵抗３に関してはその耐久が２００サイクル以上、チップ抵抗４に関してはその耐久が１５０サイクル、コネクタ５に関してはその耐久が１００サイクルという事を導き出すことができる。
【００３６】
図５はチップ抵抗４の半田実装部のクラックの様子を示した模式図である。図５において４ａプリント基板２に形成された配線パターンであり、４ｂは半田である。チップ抵抗４は半田４ｂによりプリント基板２の配線パターン４ａに固定され、電気的に接続されている。４ｄは半田４ｂに生じたクラックである。クラック４ｄにより、チップ抵抗４と配線パターン４ｂは既に電気的な接続が切れているか、近い将来接続が切れてしまう。
【００３７】
図６はコネクタ５の半田実装部のクラックの様子を示した模式図である。図６前述の図３と同じ部材には同じ符号が付されており、その説明は省略する。５ｄは半田４ｂに生じた円環状のクラックである。クラック５ｄにより、コネクタ５と配線パターン５ｂは既に電気的な接続が切れているか、近い将来接続が切れてしまう。
【００３８】
次にＳ３で回収したプリント回路板１に対する修復箇所を特定する。（Ｓ４）プリント回路板１における再利用品に必要な特定の期間（品質保証期間）は前記熱疲労試験の１００サイクルに相当する。ここで仮に回収されたプリント回路板１の使用状態が前記熱疲労試験の５０サイクルに相当するものであったとする。一般に回収したプリント回路板の使用状態は、ＩＣタグや、本体カウンタ等により容易に認識する事ができるようになっている。この場合、チップ抵抗３、チップ抵抗４に関しては、前述Ｓ９における故障データから、次の１００サイクル相当の期間使用してもクラックは発生しないと推測することができる。しかしながらコネクタ５に関しては、次の１００サイクル相当の期間使用することによりクラックが発生する可能性が非常に高い。そこで、コネクタ５の半田実装部を修復が必要な箇所として特定する。
【００３９】
また、仮に回収されたプリント回路板１の使用状態が前記熱疲労試験の８０サイクルに相当するものであったとする。この場合、チップ抵抗３に関しては、前述Ｓ９における故障データから、次の１００サイクル相当の期間使用してもクラックは発生しないと推測することができる。しかしながらチップ抵抗４及びコネクタ５に関しては、次の１００サイクル相当の期間使用することによりクラックが発生する可能性が非常に高い。そこで、チップ抵抗４及びコネクタ５の半田実装部を修復が必要な箇所として特定する。
【００４０】
次にＳ４で特定した半田実装部を再度半田付けし修復した。（Ｓ５）ここでは、半田が脱落等していなかったので、既に付けられている半田を再溶融し修復を行った。半田が大幅に脱落していなければ、再溶融による半田付けでも、新たな半田による修復でもその信頼性に大きな差はない。
【００４１】
次にＳ５で半田付けにより補修されたプリント回路板について外観検査および電気的な検査を行った。（Ｓ６）外観検査は目視により行う。また電気的な検査は修復された半田実装部に対して、導通検査を行った。この時、Ｓ４で特定され補修された半田実装部が再び不良となった場合は、再度Ｓ４の半田付けを実施する。再度Ｓ４の半田付けを実施しても再び不良品となった場合は、半田実装部以外に障害があると判断し、搭載された電子部品の交換等を実施する。
【００４２】
次に、Ｓ６の検査において良品となったプリント回路板は、再利用品として再び電子機器に搭載し再度市場に投入される。（Ｓ７）
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプリント回路板の修復方法によれば、半田実装部に発生する障害をあらかじめ予測し、少なくとも所定の期間（保障期間）、障害が発生する事なく使用する事のできるプリント回路板を提供することができる。
【００４４】
また、回収したプリント回路板を再利用品として商品化するまでに要する時間と労力を、大幅に削減する事が可能とし、非常に効率的なプリント回路板の修復を実現する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係わるプリント回路板の斜視図
【図２】チップ抵抗がプリント基板に実装された半田実装部を示す断面図
【図３】コネクタがプリント基板に実装された半田実装部を示す断面図
【図４】第１の実施の形態に係わるプリント回路板のリサイクル手順を示すフローチャート。
【図５】チップ抵抗の半田実装部にクラックが発生した状態を示す断面図
【図６】コネクタの半田実装部にクラックが発生した状態を示す断面図
【図７】プリント回路板の半田の内部にクラックが生じている様子を示した断面図。
【図８】プリント回路板の半田の内部にクラックが生じている様子を示した断面図。
【符号の説明】
１　プリント回路板
２、１０　プリント基板
３、４　チップ抵抗
５　コネクタ
３ａ、４ａ、５ａ、１２　配線パターン
３ｂ、４ｂ、５ｂ、１３　半田
５ｃ、１１　電子部品のリード
４ｄ、５ｄ、１４　クラック
【図１】
2004006709.tif 000004
【図２】
2004006709.tif 000005
【図３】
2004006709.tif 000006
【図４】
2004006709.tif 000007
【図５】
2004006709.tif 000008
【図６】
2004006709.tif 000009
【図７】
2004006709.tif 000010
【図８】
2004006709.tif 000011