利用液態(tài)熱介質(zhì)從印刷線路板移除電子芯片和其他部件的制作方法
【專利說明】
[OOCM] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)是2013年3月14日提交的并且題為"利用液態(tài)熱介質(zhì)從印刷線路板移 除電子忍片和其他組件巧emovalofElectronicQiipsandOtherComponentsfrom PrintedWireBoardsUsingLiquidHeatMedia)"的美國專利申請(qǐng)序列第 13/826, 313 號(hào)的后續(xù)申請(qǐng)，上述美國專利申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求2013年2月7日提交的并 且題為"利用液態(tài)熱介質(zhì)從印刷線路板移除電子忍片和其他組件巧emovalofElectronic ChipsandOtherComponentsfromPrintedWireBoardsUsingLiquidHeatMedia)" 的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列第61/761，957號(hào)的優(yōu)先權(quán)，運(yùn)兩個(gè)申請(qǐng)中的每一個(gè)均通過引用 將其全部?jī)?nèi)容并入到本文中用于所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 一般性描述了利用液態(tài)熱介質(zhì)從印刷線路板移除電子忍片和其他部件的系統(tǒng)和 方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 從印刷線路板（PWB)的表面回收電子忍片和其他部件是已知的。例如，如在美國 專利第5, 552, 579號(hào)中所述，運(yùn)樣的回收可W通過施用加熱槍或紅外加熱器來進(jìn)行。運(yùn)樣 的回收也可W如在日本專利JP11314084中那樣通過利用加熱爐來進(jìn)行。在運(yùn)些專利中，在 空氣中對(duì)PWB的表面進(jìn)行加熱，使得針料烙融并且電子部件可W與該表面分離。在空氣中 加熱PWB可能導(dǎo)致鉛金屬的揮發(fā)，使得鉛原子轉(zhuǎn)移到空氣中并且與空氣混合，那么空氣會(huì) 被污染。此外，當(dāng)使用加熱槍或紅外加熱器加熱針料時(shí)，PWB表面可能會(huì)被不規(guī)則地加熱并 且PWB的某些部分可能容易變得過熱。塑料件的過熱可能導(dǎo)致塑料部分分解，從而塑料分 解的有害產(chǎn)物（例如，含漠化和氯化阻燃劑）釋放到空氣中，造成污染。電子部件的過熱可 能導(dǎo)致熱損傷，使得所述部件在可運(yùn)行狀況不能復(fù)原。
[0005] 已經(jīng)嘗試?yán)缤ㄟ^利用通常直接應(yīng)用并且僅應(yīng)用于針料的加熱帶（脫焊編帶） (如例如在美國專利第4, 934, 582號(hào)中所述）或者通過局域施用熱氣體（如在美國專利第 5, 769, 989號(hào)中一樣）來使表面熱施加最小化。運(yùn)些方法的一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)些方法通常是高 度勞動(dòng)密集型并且通常不能應(yīng)用于回收大量的PWB。另外，運(yùn)些方法不能防止會(huì)造成空氣污 染的針料金屬的揮發(fā)。
[0006] 在美國專利第6, 467, 671號(hào)（"'671專利"）中描述了在專用針料回收裝置中使 用由金屬顆粒和液態(tài)熱介質(zhì)構(gòu)成的混合流體從PWB回收針料。在'671專利中，將所述流體 噴射到保持在針料的烙融溫度W上的溫度下的PWB上，使得從PWB的表面刮掉針料合金和 電子部件。根據(jù)'671專利，應(yīng)該按如下規(guī)律選擇針料合金、金屬顆粒、液態(tài)熱介質(zhì)和電子部 件中的每一個(gè)的比重：針料合金〉金屬顆?！狄簯B(tài)熱介質(zhì)〉電子部件。因此，電子部件將漂 浮在液態(tài)熱介質(zhì)層上并且可W被回收，同時(shí)針料合金被轉(zhuǎn)移到較重的針料合金層并且可W 被單獨(dú)回收?？紤]到純陶瓷的比重為約4g/cm3,并且電子忍片由陶瓷和金屬制成，針對(duì)根據(jù) '671專利工作的方法的液態(tài)熱介質(zhì)的密度應(yīng)該大于至少4g/cm3。因?yàn)楣栌?、礦物油和大多 數(shù)石油油料的密度小于Ig/cm3,所W使用具有如此高密度的液態(tài)熱介質(zhì)的要求使在許多情 況下利用在'671專利中所描述的方法成問題。
[0007]ZhouY等人的題為"從廢印刷電路板回收材料的新技術(shù)（Anewtechnology化r recyclingmaterialsfromwasteprintedcircuitboards)"的文章（J.Haz.Mat. 175,第 823-828頁（2010))描述了用于回收PWB的"離屯、分離+真空熱解"的方法。Zhou的文章 描述了在密閉的反應(yīng)容器中進(jìn)行的使用柴油作為PWB的加熱介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。然而，因?yàn)椴裼?的閃點(diǎn)為62°C并且其自燃溫度為210°C(運(yùn)兩者均低于使無鉛針料烙融所要求的溫度），所 W不可能考慮將柴油作為用于無鉛針料烙融應(yīng)用和許多其他針料烙融應(yīng)用的安全加熱介 質(zhì)。根據(jù)Zhou的文章，將PWB切割成IOcm2至15cm2的塊并且將所述塊置于轉(zhuǎn)籃（rotating basket)中，在該籃中使用離屯、力分離PWB的塊和電子部件。如在Zhou的文章中所述的，將 PWB切割成小塊將顯著降低大規(guī)模再循環(huán)操作的處理量，使得在許多情況下經(jīng)濟(jì)效率較低。 如果將板切割成小塊，則在所述方法的結(jié)束時(shí)將裸板的塊與經(jīng)脫焊的電子部件分離也通常 是非常費(fèi)力的。如果不切割PWB板，則為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的處理量將需要非常大的離屯、工 作體積，尤其是對(duì)于大的板。還應(yīng)該考慮的是，除了其中回收的電子部件被熱解的兩階段再 循環(huán)方法中的第一個(gè)步驟W外，回收電子部件不是Zhou的文章中所描述的方法的最終目 的。在運(yùn)樣的方法中電子部件不會(huì)在可運(yùn)行狀況下被回收。
[000引在美國專利申請(qǐng)公開第2010/0223775號(hào)（"'775專利申請(qǐng)"）中描述了拆除通孔 電子器件的方法。在'775專利申請(qǐng)中，PWB的前表面暴露于惰性液體，使得電子器件被浸 入該液體中并且在加熱浴中被加熱。利用從電子器件傳遞的熱使通孔中的針料烙融。'775 專利申請(qǐng)描述了使用氣化液體作為惰性液體，其應(yīng)該在加熱浴中使用。大多數(shù)氣化液體的 沸點(diǎn)在30°C至215°C的范圍內(nèi)，而閃點(diǎn)低于使針料烙融所需要的溫度。例如，無鉛針料的烙 融溫度對(duì)于Sn/Ag針料為22rC，而高鉛針料（Sn/化=3/97、10/90、5/95)的烙融溫度為 310°C至320°C。因此，在'775申請(qǐng)中描述的方法不可能安全地操作W移除無鉛針料。氣化 液體也不是液態(tài)熱介質(zhì)的綠色環(huán)保選擇，原因是氣化液體具有在高溫（例如，大于200°C的 溫度）下放出氣態(tài)氣化氨的能力，含氣化液體的漂洗水不允許進(jìn)入排水管道并且認(rèn)為一些 氣化液體致癌。此外，盡管'775申請(qǐng)的方法可用于再循環(huán)的目的，但是該方法針對(duì)回收個(gè) 別的電子器件而開發(fā)并且不能有效用于處理大量PWB。
[0009]在美國專利7, 666, 321 ( "'321專利"）中提供了用于對(duì)封裝件進(jìn)行去封裝的方 法，根據(jù)該專利對(duì)包括忍片、散熱器、多個(gè)針料凸塊、基底、底部填充物和多個(gè)針料球的封裝 件進(jìn)行處理。'321專利中的方法包括如下步驟：除去散熱器；除去基底W及針料球；進(jìn)行 干法蝕刻工藝W除去底部填充物的一部分；進(jìn)行濕法蝕刻工藝W除去底部填充物的剩余部 分；進(jìn)行熱處理W使針料凸塊烙融W及進(jìn)行針料凸塊去除工藝。'321專利中的干法蝕刻工 藝包括反應(yīng)離子蝕刻工藝，濕法蝕刻工藝在60°C至100°C下使用發(fā)煙硝酸進(jìn)行。'321專利 描述了對(duì)封裝件進(jìn)行去封裝W用于返工或故障分析，對(duì)于該方法有時(shí)要求除去底部填充物 而不除去針料，或者除去針料凸塊而不損壞底部填充物。'321專利描述了應(yīng)用于單個(gè)封裝 件但不是同時(shí)應(yīng)用于多個(gè)電子忍片的一系列操作，因此，'321專利的方法對(duì)于大部分工業(yè) 再循環(huán)應(yīng)用而言太慢。對(duì)于許多再循環(huán)操作，目的是提供所有電子部件的快速回收，并且通 常不需要利用多階段方法來使單個(gè)的封裝件去封裝。通常也不需要與除去針料分開地除去 底部填充物。此外，熱發(fā)煙硝酸的使用使得在許多情況下'321專利的方法是不安全的并且 如果熱發(fā)煙硝酸與所述板的接觸而不限于底部填充物，則可能導(dǎo)致電子部件的損壞。
[0010] 基于上述引用的技術(shù)，對(duì)于在制造新產(chǎn)品時(shí)再利用工作電子部件和對(duì)于回收有回 收價(jià)值的金屬，期望用于從PWB回收電子部件的綠色環(huán)保、安全、快速和/或有經(jīng)濟(jì)效率的 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 一般性描述了利用液態(tài)熱介質(zhì)從PWB移除電子忍片和其他部件，W及相關(guān)系統(tǒng)和 裝置。在一些情況下，本發(fā)明的主題設(shè)及相關(guān)產(chǎn)品、具體問題的替代解決方案、和/或一個(gè) 或更多個(gè)系統(tǒng)和/或制品的多個(gè)不同用途。
[0012] 一個(gè)方面設(shè)及一種用于移除利用針料和/或底部填充物附接至印刷線路板（PWB) 的表面的電子部件的方法。在一些實(shí)施方案中，所述方法包括：在比針料的烙融溫度高的溫 度下將PWB浸入容器內(nèi)的液態(tài)熱介質(zhì)中使得針料烙融；將液態(tài)熱介質(zhì)的至少一部分和針料 的至少一部分從容器轉(zhuǎn)移出去；將針料從液態(tài)熱介質(zhì)至少部分地分離；W及將液態(tài)熱介質(zhì) 的至少一部分再循環(huán)至容器。
[0013] 根據(jù)某些實(shí)施方案，所述方法包括：在比針料的烙融溫度高的溫度下將PWB浸入 第一容器內(nèi)的第一液態(tài)熱介質(zhì)中使得針料烙融；W及在足夠高的溫度下將PWB浸入第二容 器內(nèi)的第二液態(tài)熱介質(zhì)中W除去底部填充物。
[0014] 在某些實(shí)施方案中，所述方法包括：在第一溫度下將PWB浸入第一容器內(nèi)的第一 液態(tài)熱介質(zhì)中；W及在比針料的烙融溫度高的第二溫度下將PWB浸入第二容器內(nèi)的第二液 態(tài)熱介質(zhì)中使得針料烙融，其中在第一溫度和第二溫度W攝氏度表示的情況下，第一溫度 在第二溫度的約20%至約80%之間。
[0015] 在一些實(shí)施方案中，所述方法包括：在比針料的烙融溫度高的溫度下將PWB浸入 液態(tài)熱介質(zhì)中，使得針料烙融并且使電子部件從PWB的表面脫離；W及根據(jù)電子部件的尺 寸、密度和/或光學(xué)特征將所脫離的電子部件至少部分地彼此分離。
[0016] 當(dāng)結(jié)合附圖考慮的時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的各種非限制性實(shí)施方案的W下詳細(xì)描述，本 發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將變得明顯。在本說明書和通過引用并入的文件包括沖突和/ 或不一致的公開內(nèi)容的情況下，W本說明書為準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0017] 將參照附圖通過示例的方式描述本發(fā)明的非限制性實(shí)施方案，附圖是示意性的并 且非旨在按比例繪制。在附圖中，每個(gè)示出的相同或幾乎相同的部件通常W單一附圖標(biāo)記 表示。為了清楚起見，在不需要說明W使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本發(fā)明的地方，在每個(gè) 附圖中并非對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行標(biāo)記，本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施方案的每個(gè)部件也并非均被示出。在 附圖中：
[0018] 圖IA至圖ID是示出根據(jù)某些實(shí)施方案的從PWB移除電子部件的方法的各個(gè)創(chuàng)造 性部分的示意圖；
[0019] 圖2是根據(jù)一組實(shí)施方案的用于在加熱容器中處理PWBW及分開回收針料、裸板 和電子部件的系統(tǒng)的示意圖；
[0020] 圖3是根據(jù)某些實(shí)施方案的再循環(huán)PWB的方法的流程圖；
[0021] 圖4是根據(jù)一些實(shí)施方案的冷過濾操作的示意圖；W及
[0022] 圖5是概述根據(jù)一些實(shí)施方案的從PWB回收工作電子部件的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] -般性描述了利用液態(tài)熱介質(zhì)從PWB移除電子忍片和其他部件的系統(tǒng)和方法。本 文中所描述的系統(tǒng)和方法可W用于從PWB移除針料、電子忍片（包括其中集成電路定位在 半導(dǎo)體材料（例如娃）的片上的電子忍片），和/或電子部件。在一些運(yùn)樣的實(shí)施方案中， 可W將液態(tài)熱介質(zhì)與針料至少部分地分離，并且在一些情況下，將所述液態(tài)熱介質(zhì)再循環(huán) 到存儲(chǔ)液態(tài)熱介質(zhì)的容器。在一些實(shí)施方案中，在浸入移除針料的液態(tài)傳熱介質(zhì)之前，對(duì) PWB進(jìn)行預(yù)熱。在某些實(shí)施方案中，可W使用另外的液態(tài)熱介質(zhì)來從PWB除去底部填充物。 在某些實(shí)施方案中，可W根據(jù)尺寸、密度和/或光學(xué)特征來對(duì)從PWB分離的電子部件進(jìn)行分 選。
[0024] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，描述了用于通過如下方式從PWB(例如母板、TV板、RAM條、 SCSI卡、移動(dòng)電話板、網(wǎng)卡和顯卡等）的表面使電子部件脫焊的方法，所述方式通過使針料 在液態(tài)熱介質(zhì)中烙融并且可選地施加外力W使電子部件與PWB分離來移除利用針料附接 至PWB的表面的電子忍片、塑料連接件、電容器、晶體管、電阻器和/或其他類型的電子器 件。
[00巧]根據(jù)某些實(shí)施方案，回收的電子部件可WW至少兩種方式進(jìn)一步使用：
[0026] 1.在一些實(shí)施方案中，回收的部件可W保持其功能性。在經(jīng)歷主要工藝之后，可W 漂洗電子部件（例如，電子忍片）并且可W向其引腳施加另外的針料涂層W確保每個(gè)引腳 均被針料涂覆。接著所述部件可W在制造新產(chǎn)品過程中再利用。
[0027] 2.在某些實(shí)施方案中，回收的部件可W用作金屬的來源。電子部件占典型母板的 重量的30%至35%，而剩余的65%至70%的重量可歸屬于裸板。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下裸 板不包含任何貴金屬，所W在移除電子部件之后基本所有貴金屬富集在30%至35%的板 重量中。因此，在一些實(shí)施方案中，從PWB回收電子部件的方法可W是在PWB再循環(huán)過程中 使貴金屬富集的方法的一部分。
[002引一組實(shí)施方案設(shè)及處理PWB的方法。可W在比