廢棄印刷電路板上電子元器件拆卸新工藝及其機(jī)理

尹宏宇

摘? 要：電路板是工業(yè)制造中的重要組成部分，為我國工業(yè)建設(shè)的蓬勃發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)，但是一旦電路板使用之后、廢棄之后的處理手段也是值得深思和考慮的。電路板上有著大量的電子元器件，如何正確處理這些電子元器件成為了廢棄電路板的重要思考方向，隨著資源的不斷開發(fā)和浪費(fèi)，二次利用資源的回收勢必會被提上日程。要想對電子元器件進(jìn)行有效的加工利用，就必須要對廢棄電路板上的電子元器件進(jìn)行拆卸，因此廢棄印刷電路板上的電子元器件拆卸技術(shù)成為了工藝建設(shè)中的重點(diǎn)研究策略。電路板的拆卸要求是十分嚴(yán)格的，包括兩個階段：熱力解焊和機(jī)械拆除，因此必須要對廢棄電路板的拆卸工藝技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析并研究其拆卸機(jī)理，找到廢棄印刷電路板上電子元器件拆卸新工藝技術(shù)。文章主要闡述了電路板的概念、種類以及電子元器件目前拆卸工藝技術(shù)的現(xiàn)狀，并簡要分析電子元器件拆卸工藝的機(jī)理。

關(guān)鍵詞：廢氣電路板;電子元器件;拆卸工藝;機(jī)理

中圖分類號：X705? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）34-0108-02

Abstract： Circuit board is an important part of industrial manufacturing， which provides a solid foundation for the vigorous development of industrial construction in our country， but once the circuit board is used and discarded， the treatment means are also worthy of deep consideration and consideration. There are a large number of electronic components on the circuit board. How to correctly deal with these electronic components has become an important thinking direction of the waste circuit board. With the continuous development and waste of resources， the recovery of secondary utilization resources is bound to be put on the agenda. In order to process and utilize the electronic components effectively， it is necessary to disassemble the electronic components on the waste circuit board. Therefore， the disassembly technology of electronic components on the waste printed circuit board has become the key research strategy in the process construction. The disassembly requirements of circuit board are very strict， including two stages： thermal soldering and mechanical removal， so it is necessary to analyze the present situation of disassembly technology of waste circuit board and study its disassembly mechanism and find out the new technology of disassembly of electronic components on waste printed circuit board. This paper mainly describes the concept and types of circuit board and the present situation of disassembly technology of electronic components， and briefly analyzes the mechanism of disassembly technology of electronic components.

Keywords： waste gas circuit board; electronic components; disassembly process; mechanism

前言

隨著人們的生活水平越來越高，電子產(chǎn)品數(shù)不勝數(shù)，導(dǎo)致廢棄的電子產(chǎn)品日益增多，一個電子產(chǎn)品需要耗費(fèi)很多電子材料并且廢棄的電子產(chǎn)品含有輕微輻射，沒有得到適當(dāng)處理是會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題的。電子產(chǎn)品中的電子元器件是電路板實現(xiàn)功能的重要載體，其中含有大量輻射物質(zhì)和有毒有害的物質(zhì)，必須對電子元器件有嚴(yán)格的控制，電子元器件是不能隨意丟棄和回收利用的，必須要用正確、科學(xué)、合理的手段來進(jìn)行處理。要想對廢棄電路板進(jìn)行高效、整潔、無污染的環(huán)保回收，必須要從電子元器件的拆卸入手，通過拆卸可以將電子元器件中的各類物質(zhì)進(jìn)行分離和分類，有效的分離之后才可以進(jìn)行下一步的有價物質(zhì)回收。傳統(tǒng)的電子元器件是通過手工完成的，但是手工效率低而且電子元器件中含有大量的有害物質(zhì)，長年進(jìn)行電子元器件拆卸工作的人會受到傷害，因此電子元器件的拆卸對于我國電子產(chǎn)品的發(fā)展是十分重要的。對廢棄電路板上的電子元器件進(jìn)行工業(yè)化的技術(shù)處理，不僅能大大提高拆卸效率以應(yīng)對未來大幅度增長的廢棄電路板數(shù)量，還能更加系統(tǒng)化和自動化。

1 電路板的概述

電路板，也稱印刷電路板或者PCB，是電子設(shè)備的核心和基礎(chǔ)，電路板上有著形形色色的電子元器件可以將各個組件固定在適當(dāng)位置并相互連接，使電子設(shè)備得以正常工作和運(yùn)行。電路板上的電子元器件大致分為兩種：穿孔插裝件和表面貼片元器件，面對不同的電子元器件電路板也發(fā)揮者不同的作用。顧名思義，穿孔插裝器件是將元器件插入電路板中的打好的導(dǎo)孔之中，然后進(jìn)行焊接，一般用于電腦中的電路板和電視電路板等老式電路板之中，而表面貼片元器件則是在電路板表面焊接的器件，一般存在新型電路板或者舊型集成電路之中。面對不同的電子元器件需要進(jìn)行的拆卸技術(shù)也是不一樣的，穿孔插裝器件主要的作用力是垂直方向的作用力，并且器件進(jìn)入了電路板的內(nèi)部，拆卸時必然需要花費(fèi)更大的力量，拆卸難度相比于表面貼片器件來說也更加大。穿孔插裝器件在打造時一般為多引腳，多引腳的穿孔插裝器件不容易發(fā)生彎曲，就更難進(jìn)行拆卸，在拆卸穿孔插裝器件時需要更加花費(fèi)心思。目前市面上對于穿孔插裝器件的數(shù)目是越來越少了，由于綠色設(shè)計的理念，表面貼片元器件逐步代替穿孔插裝器件，使拆卸工藝更為方便和簡單。

2 電子元器件拆卸新工藝的技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 國外電子元件拆卸新工藝技術(shù)現(xiàn)狀

1994年德國便提出了廢棄電路板電子元器件拆卸工藝，由此電子元件拆卸技術(shù)開始在發(fā)達(dá)國家盛行。國外對電子元器件拆卸技術(shù)研究較早，因此對于電子元器件很多的研究都是十分新穎和科學(xué)的。國外的電子元器件拆卸主要分為選擇性拆卸和一次性拆卸兩個方法，選擇性拆卸是將不同類別的元器件進(jìn)行分別拆卸，適用于強(qiáng)大的電子元器件識別系統(tǒng)以減少選擇性拆卸的時間;一次性拆卸是指利用加熱電路板的方法來實現(xiàn)元器件的全部拆卸，可以一次性拆卸完電子元器件，簡單方便，但是加熱的溫度若是不好好把握便會造成電子元器件的損壞。除了全自動拆卸電子元器件之外，國外還有一套半自動拆卸電子元器件的系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括機(jī)械回收和手工回收兩個部分，機(jī)械回收包括四個系統(tǒng)：識別系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、脫焊系統(tǒng)和計算機(jī)系統(tǒng)，通過四個系統(tǒng)可以有效的對電子元器件進(jìn)行區(qū)分歸類，但是這些并不能完全脫離整個電子元器件剩余部分還需要人工回收，但是該系統(tǒng)可以利用機(jī)械進(jìn)行有效的脫離在一定程度上減少了手工分離的繁瑣和傷害，提高了效率。國外對于電子元器件的研究是十分迅猛的，研究出了很多新型、可靠的電子元器件拆卸工藝技術(shù)。

2.2 國內(nèi)電子元件拆卸新工藝技術(shù)現(xiàn)狀

相比于國外電子元器件拆卸技術(shù)，我國開始得較為晚但是發(fā)展得十分迅速，國內(nèi)的拆卸技術(shù)使用了光學(xué)識別技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等新技術(shù)，新型的技術(shù)在拆卸效果中發(fā)揮著良好的作用但是成本也較高。在我國，電子元器件拆卸一般使用一次性拆卸方法，主要是拆卸機(jī)械成本過高和技術(shù)不完善，并且不利于建立回收處理體系，因此一般的電子元器件拆卸選擇機(jī)械進(jìn)行一次性拆卸，但是為了保證拆卸后的元件是有效的還需要人工在后期分選。在我國電子元器件拆卸工藝發(fā)展的這幾年中，我國的拆卸技術(shù)也有了顯著的提高，例如劉光復(fù)教授提出的廢棄電路板元器件整體拆除設(shè)備，該設(shè)備改變了加熱電路板的裝置和加熱源，該設(shè)備可以每小時處理200-300塊電路板，大大的提高了電路板的處理效率;吳國清教授開發(fā)的陶瓷紅外加熱設(shè)備，該設(shè)備可以很好的進(jìn)行拆卸，大大降低人力、勞力;段廣洪、楊繼平等開發(fā)的廢舊電路板整體性拆除設(shè)備利用熱空氣對流加熱的方式進(jìn)行電路板的焊錫熔化。

3 電子元器件拆卸新工藝的機(jī)理

3.1 電子元件拆卸工藝的過程

電路板上電子元器件的拆卸工作主要分為兩步：一是熱力解焊，二是機(jī)械力拆卸。電子元器件進(jìn)行拆卸時要想對其通過加熱的方式來解除電路板和電子元器件的焊接處再通過振動、超聲波平、刮刀等外力的方式來拆卸電路板和電子元器件，通過這樣的方式便能很好的完成電子元器件的拆卸。熱力解焊可以利用電路板在溫度達(dá)到一定熔點(diǎn)時會熔化這個原理來進(jìn)行，對于電子產(chǎn)業(yè)來說，錫鉛共晶合金或者新型無鉛焊料十分常見的材料，共晶熔點(diǎn)大概在180度，無鉛焊料較高可以達(dá)到250度。想要讓電子拆卸過程中達(dá)到這樣的溫度還不損害電子器件的組成部分，對于焊錫熔化的方法要準(zhǔn)確把握。

3.2 常見的焊錫熔化加熱方法

常見的焊錫熔化加熱方法有四種：空氣加熱法、紅外線加熱法、激光加熱法和液體加熱法，這四種加熱方法各有利弊，通過高溫來拆卸電子元器件。第一，空氣加熱法是以空氣為熱介質(zhì)來加熱錫焊，因此這個加熱方法相對來說性價比較高，但是這個方法也有一定缺陷，空氣加熱很難達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?，因此熱效率不高并且電路板中的有害物質(zhì)有可能會隨著空氣散發(fā)出去造成污染;第二，紅外線加熱法是紅外加熱的方式，紅外線具有升溫快、升溫高，是一種高效的熱傳導(dǎo)的方式，但是電子器件直接受到紅外線輻射有可能會造成一定的損傷;第三，激光加熱法是使用激光對電子元器件進(jìn)行加熱，這樣的方法原理簡單，保證了脫焊的品質(zhì)，但是激光價格貴股、對操作人員有一定的專業(yè)要求，無法在我國大規(guī)模使用;第四，液體加熱法利用導(dǎo)熱的液體介質(zhì)比如：油、石蠟等等，液體具有介質(zhì)穩(wěn)定性好、沸點(diǎn)高、且不易與金屬反應(yīng)，是十分良好的介質(zhì)材料，再加上液體可以很好的提高電子元器件的接觸面積，有效的提高拆卸率。

3.3 機(jī)械力解離的主要方法

當(dāng)電子元器件拆卸下來之后便要進(jìn)行清洗，清洗干凈之后的電子器件還需要進(jìn)行解離，將電子元器件區(qū)分和分類好。常見的機(jī)械力解離主要方法有：振動、抽吸、機(jī)械沖擊、風(fēng)力、超聲波等方法，這個步驟是拆卸電子元器件的重要一步也是核心步驟。最常用的機(jī)械力解離方法中的振動方法，這是最為簡單的但是很難脫除穿孔插裝器件，因為振動效果不強(qiáng)。對于穿孔插裝器件可以使用刮刀式方法來進(jìn)行解離，但是這個方法對電子元器件有一定的損害。風(fēng)力拆卸和超聲波拆卸是拆卸方法中最安全和無污染的拆卸方法，但是仍在實驗階段，不能在實際生產(chǎn)中應(yīng)用?？偟膩碚f，任何一種解離方式都無法做到十全十美，都會對電子元器件產(chǎn)生一定的危害，需要慎重的選擇。

4 結(jié)束語

電子產(chǎn)品在我國的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，當(dāng)我國電力迅猛發(fā)展的時候，電子產(chǎn)品也在迅速擴(kuò)大數(shù)量，目前電路板已經(jīng)成為最具代表性的電子廢棄物，對電路板如何正確地處理和回收是必須要考慮的重點(diǎn)。電路板上電子元器件資源的反復(fù)利用必將進(jìn)入工廠實施大規(guī)模的工業(yè)化處理，電路板拆卸需要進(jìn)行研究和努力，從而進(jìn)入一個新的水平。要想達(dá)到此目的，首先，為了提高電子元器件拆卸的效率，要做到對于不同的電子元器件的拆除分離采取不同的處理方法，兩種電子元器件是有著本質(zhì)的區(qū)別，不能一概而論。其次，對于我國來說半自動化的拆卸方式還是過于低效，要不斷開發(fā)出全自動的拆卸設(shè)備和技術(shù)，加強(qiáng)識別系統(tǒng)和拆解儀器。除此之外，還需要不斷尋找低成本、高精度的拆卸方法，達(dá)到可以在我國大規(guī)模使用的目的。未來的電子產(chǎn)品必然會是以全自動拆卸方式為主，因此對于電路板上電子元器件的拆卸是需要不斷完善和提升的。

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