摘要： 處理廢棄電路板是一個比較復(fù)雜的問題。采用自動拆卸廢棄電路板上電子元器件回收材料的方法是一種既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的處理方法。本文著重介紹一種自動拆卸廢棄電路板上電子元器件的新型裝置（ 螺旋拆卸裝置） 的結(jié)構(gòu)與工作原理。

　　隨著電子產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快， 廢舊電路板（ Printed Circuit Board, 簡稱PCB） 的數(shù)量逐年增加。廢舊電路板屬典型的電子廢棄物， 但在廢舊電路板上含有相當(dāng)一部分的貴重金屬及稀有金屬， 如果不妥善處理與處置， 不但會造成有用資源的大量流失， 而且會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。如何有效地進(jìn)行廢舊電路板的資源化回收處理， 已經(jīng)成為當(dāng)前關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展及我國再生資源回收利用面臨的一個新課題。

圖1 工藝路線

　　廢舊電路板類型復(fù)雜， 種類多樣， 組成廢舊電路板的各種元件成分相差很大， 其中半數(shù)以上的材料對人體有害， 有一些甚至是劇毒的。因此， 在處理廢電路板時， 預(yù)先將廢舊電路板上的電子元器件拆卸下來單獨(dú)處理， 可以收集有價物質(zhì)， 有針對性地制定回收有價物質(zhì)的方案、有效地控制有害物質(zhì)的污染、限度地減少處理成本、優(yōu)化處理程序。因此， 筆者建議工藝路線如圖1 所示。

　　本文著重介紹一種自動拆卸廢棄電路板上電子元器件新型螺旋拆卸裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理。

　　1 廢棄電路板的結(jié)構(gòu)與組成

　　印刷電路板的種類繁多， 按絕緣材料分， 有紙基板、玻璃布基板和合成纖維板； 按粘接劑樹脂分， 有酚醛、環(huán)氧和聚脂等； 按結(jié)構(gòu)分， 有單面板、雙面板、多層板和軟印刷板； 按用途分， 有通用型和特殊型。

　　電路板主要由基板、各類電阻（ 碳膜電阻、金屬膜電阻、氧化金屬膜電阻、繞線電阻器和排列電阻） 、電容和晶體管、集成電路、引線框架材料、封裝材料和引線材料組成。電路板中的金屬品位相當(dāng)于普通礦物中金屬品位的幾十位至上百位， 金屬的含量高達(dá)40%, 多的是銅， 此外還有金、鋁、鎳、鉛、硅金屬等。而這些電路板上也含有各種各樣的電子元件。以個人計算機(jī)（ PC） 為例， 通常裝有的電子元件包括變壓器、電池、LED、電位計、集成電路模塊、二極管、電容器、電阻器、晶體管等。各種電子元件通常是通過焊錫焊接方式固接在電路板上。不同的電子元件其成分各不相同， 其中金、鈀、鉑、銀等屬于貴重金屬， 鉭、鈮、鈰等屬于稀有金屬。另外， 溴、苯、鉛、六價鉻、鎘、汞等屬于有害物質(zhì)， 在處理過程中稍有不慎易引起嚴(yán)重的環(huán)境污染， 危害人類健康。經(jīng)過拆卸的電路板， 拆卸下來的電子元器件進(jìn)行可靠性檢測后可重新使用， 從而降低制造商的成本， 含有害物質(zhì)的電子元器件進(jìn)行選擇性分離后再單獨(dú)處理， 防止污染， 減少后續(xù)處理成本， 某些元器件中貴金屬的品位遠(yuǎn)高于礦石， 拆卸后可以富集有價物質(zhì)， 減少再加工成本。

　　2 廢棄電路板上電子元器件拆卸的現(xiàn)狀

　　目前， 國內(nèi)外大多還是采用手工方法拆卸廢棄電路板上的電子元器件， 但隨著廢板數(shù)量的日益增多， 不得不考慮拆卸的效率問題， 因此采用自動拆卸的方法更符合發(fā)展要求。然而， 其發(fā)展受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面因素的制約。國內(nèi)在自動拆卸廢板電子元件方面還處于一種摸索階段， 至今仍然沒有較為成熟可行的技術(shù)方案。

　　日本NEC 公司開發(fā)了一套自動拆卸廢電路板中電子元器件的裝置。這種裝置主要利用紅外加熱和兩級去除的方式（ 分別利用垂直和水平方向的沖擊力作用） 使穿孔元件和表面元件脫落， 不會造成任何損傷。

　　然后再結(jié)合加熱、沖擊力和表面剝蝕技術(shù)， 使電路板上96%的焊料脫焊， 用作精煉鉛和錫的原料。

　　德國的FAPS 一直在研究廢電路板的自動拆卸方法， 采用與電路板自動裝配方式相反的原則進(jìn)行拆卸， 先將廢電路板放入加熱的液體中融化焊料， 再用一種SCARA 機(jī)械裝置根據(jù)構(gòu)件的形狀分檢出可用的構(gòu)件。

　　日本NEC 公司與德國FAPS 開發(fā)的自動拆卸裝置， 雖然能夠有效地拆卸板上的電子元件， 但由于其過程中有加熱這一過程， 難免會使廢舊電路板上所含的有害物質(zhì)以氣體方式向外擴(kuò)散， 可嚴(yán)重惡化拆卸環(huán)節(jié)的工作環(huán)境。那么有沒有一種純物理的拆卸方式呢？ 我們對此進(jìn)行了探討， 并提出了全新的純物理的拆卸裝置---螺旋拆卸裝置。

　　3 螺旋拆卸裝置結(jié)構(gòu)與工作原理

　　螺旋拆卸裝置的主體結(jié)構(gòu)（ 如圖2- a） 所示， 它主要由振動入料機(jī)構(gòu)、箱體、基板定位軸、帶螺旋刀的螺旋軸以及基板與電子元件的出料口等機(jī)構(gòu)組成。振動入料機(jī)構(gòu)主要由振動送料裝置和定向裝置組成， 它的主要作用是將料箱中雜亂無章的電路板通過振動和定向作用使之按照一定方向（ 使電路板上具有電子元器件的一面朝向螺旋軸， 另一面朝向基板定位軸） 和排列順序逐個進(jìn)入螺旋拆卸裝置中（ 為提高效率， 可采用多排入料方式） .基板定位軸與帶螺旋刀的螺旋軸采用對滾形式。

　　螺旋拆卸裝置的工作原理如圖2- b 所示， 在基板定位軸和帶螺旋刀的螺旋軸對滾作用下， 使電路板產(chǎn)生從上向下的運(yùn)動趨勢?；宥ㄎ惠S上具有均勻分布的軸環(huán)， 其軸環(huán)高度近似等于電路板的基板軸環(huán)間距的1 /3~1 /4.螺旋刀具的主要作用是通過剪切、擠壓以及鋸的共同作用將電路板上的電子元器件拆卸下來， 使電子元器件與基板脫離。螺旋葉片的主要作用是將拆卸下來的電子元器件定向輸送到電子元件的專用出料口?；遄詣勇湎蚧宄隽峡?。分離出來的基板與電子元件再進(jìn)行下一階段的處理。螺旋拆卸裝置的三維簡圖如圖3.

　　4 結(jié)束語

　　本研究根據(jù)廢舊電路板的特點(diǎn)， 研制了自動拆卸廢棄電路板上電子元器件的螺旋拆卸裝置， 它的拆卸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于手工方法拆卸。與日本NEC 公司和德國的FAPS 開發(fā)的自動拆卸裝置相比結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、簡單易行、適合大批量處理， 尤其是免去了對廢棄電路板加熱的工序， 避免了廢棄電路板在高溫下產(chǎn)生污染環(huán)境的有毒有害氣體或液體的產(chǎn)生， 有效地控制了有害物質(zhì)的污染。該裝置為優(yōu)化處理廢棄電路板工藝提供了重要參考。厚度（ 約1.5mm） , 相鄰軸環(huán)的間距略大于電路板的基板長度或?qū)挾??；宥ㄎ惠S上的軸環(huán)主要是限制基板的沿軸向移動。帶螺旋刀的螺旋軸由螺旋葉片、螺旋刀具、軸組成， 螺旋刀具固接在螺旋葉片的外徑圓周處。螺旋葉片的螺距近似為基板定位軸上相鄰