焊接有部件的电路制品和使其废物再利用的方法

                    技术领域

本发明一般涉及便于有效再利用的焊接有部件的电路制品、含有此制品的 电器、以及使此制品废物的再利用方法。

                    背景技术

在将诸如光学部件(或器件)和电子部件的部件安装到诸如印刷板、薄膜板 和壳或者带电路外壳的制品上的步骤期间所使用的焊剂通常含有大量的铅。

因此利用焊剂焊接有部件的电路的制品或者含有其的电器在用完后作为 废物被置于户外日晒夜露、或者埋在地下处置，就存在焊剂中所含的铅从废物 中分解出来污染地下水的危险。

由于使用这种被铅污染的地下水作为饮用水对人体产生有害影响，如何处 置电器垃圾已经成为当前一个重要问题。

通常，为了防止受铅的污染，主要将电器拆解，以收集带电路的制品，这 些制品包含在电器中，在丢弃或再利用电器中分离含铅的焊剂。然后将其余部 件分解成小块以分开材料或者被埋在受控制的填埋场，这是为了最佳地避免污 染水的漏泄而设计的。

为了防止受这种有害铅的环境污染，需要对铅的充分再利用或者中断铅的 利用。

为了实现循环经济社会，已经制定计划，责成每家制造商在2001年回收 旧电器，以对它们作收回和再利用处理。

然而，在这种情况下，正如图4所示，一方面，带有利用含铅焊剂焊接电 路的制品以及包含此制品的电器(以下简称为含铅制品)，而另一方面，带有利 用无铅焊剂焊接电路的制品以及包含此制品的电器(以下简称为无铅制品)已 经制造出来并已同时上市销售。结果，两者类型的制品在市场上共存并对它们 回收。回收的制品被直接运送到附近的受控填埋场或稳定填埋场，或者进行处 理以便再利用。注意，印刷板和薄膜板包含在电器内部。

在受控填埋场，回收的制品不作任何处理而被填埋。然而，在稳定填埋场， 对回收制品作处理以防止它们在被填埋前散开、飞扬或迁移。

另一方面，在被再利用时，将回收的制品拆解开来，如果含铅，将其分离 开来以使其无害。然后，选择可再重复使用材料进行再利用。

在受控填埋场简单地填埋含铅制品和无铅制品的混合废物的方法在操作 上既容易又简单，但是构筑成本高，会产生处理成本高的问题。

在填埋场填埋废物而不对可再用材料作再利用的方法在资源有效利用方 面存在问题。这一方面的另一个问题是填埋场本身被巨大的废物所饱和。

然而，通过从含铅制品和无铅制品混合废物中仅仅拆除含铅制品废物而分 离和回收焊剂是不可行的，不仅需要专门仪器和投资而且需要专门辅助工作步 骤，这增加处理成本。

如果从混合废物当中能够仅回收无铅制品，通过简单地碾碎这种制品在稳 定填埋场用低建筑成本填埋它是可能的。因此，在随意回收的废物当中识别和 分离无铅制品与含铅制品能够降低处置成本。

然而，在这种情况下，识别要花大量时间和劳力，效率低。因此，一直需 要一种区分无铅制品与含铅制品的简单手段。

鉴于上述问题，本发明的主要目的是提供一种便于识别是否含铅的带有印 刷板的制品以及含有此制品的电器。

本发明的另一个目的是提供此制品的再利用方法。

                        发明内容

按照本发明的电路上有用无铅焊剂焊接部件的制品具有指示该制品中存 在或不存在铅的识别信息。

在本发明的一种较佳模式中，部件的电极是有无铅焊剂敷层的无铅电极。

在本发明的另一较佳模式中，部件自身是不含铅的无铅部件。

在本发明的又一较佳模式中，制品是印刷板、薄膜板或其上形成电路的 壳。

在本发明的再一较佳模式中，制品具有识别标记、载有识别信息的条形码 或者载有识别信息的IC。

在本发明的再一较佳模式中，识别标记由焊剂类型而变化。

条形码或IC还需要载有有关焊剂类型和组分、被焊接部件的类型、制品 的材料等的信息。

按照本发明的电器包括电路上有用无铅焊剂焊接部件的制品和容放此制 品的壳，其中制品或壳载有指示存在或不存在铅的识别信息。

包含焊接有部件的电路制品以及有关存在或不存在铅(如存在用无铅焊剂 焊接部件，或者所述制品中不存在铅，或者包括用无铅焊剂焊接部件的电路的 制品和容放所述制品的壳的电器)的识别信息的废物的再利用方法，其中所述 制品或所述壳载有指示存在或不存在铅的识别信息，所述方法包括：

基于有关识别的信息从这些焊接有部件的电路的各种制品或者各种电器 识别无铅制品或无铅电器的废物。

较佳地，该再利用方法进一步包括：

分别分离焊接有部件的电路的含铅制品与焊接有部件的电路的无铅制 品，以对焊接有部件的电路制品的废物作处理。

此外，本发明涉及一种电器的废物再利用方法，所述电器包括用无铅焊剂 焊接部件的电路的制品以及容放所述制品的壳，其中所述制品或所述壳载有指 示存在或不存在铅的识别信息，所述方法包括：

通过所述制品上提供的识别标记的方式鉴别焊接有无铅部件的电路的制 品与焊接有含铅部件的电路的制品，

回收、碾碎和熔化每一个被鉴别制品以分离构成所述制品的材料，

回收所述材料中所含的可再用的有价值材料，及

破碎其余制品并将其填埋或者在稳定填埋场或者受控填埋场对其作处置 处理。

在所述鉴别之前，该方法较佳地进一步包括：

由电器的类型对各式各样电器的废物进行分类，通过所述识别标记识别存 在或不存在铅以鉴别无铅电器与含铅制品，及

拆散每个电器，从其去除焊接部件的电路的制品。

                    附图简述

图1是说明通过回流焊接过程的手段在便携迷你光盘播放器中使用的印 刷板上各种部件的焊接方法的步骤图。

图2是说明通过流动焊接过程的手段在电饭锅中使用的印刷板上各种部 件的焊接方法的步骤图。

图3是说明利用流动和回流焊接过程组合在控制自动电子部件安装机器 的印刷板上各种部件的焊接方法的步骤图。

图4是流程图，说明制造、上市、回收和丢弃一个制品的一系列传统过程。

图5是流程图，说明按照本发明的制造、上市、回收和丢弃一个制品的一 系列过程。

图6是带附着识别标签的板的俯视图。

图7是带印刷识别标记的板的俯视图。

图8是带印刷识别标记的另一板的俯视图。

图9是带附着铜箔的板的俯视图，铜箔有穿孔字符作为识别标记。

图10是一截面图，示意性地说明电器，外壳有条形码作为识别标记。

图11是具有条形码作为识别标记的板的俯视图。

图12是一截面图，示意性地说明电器，外壳有识别IC作为识别标记。

图13是具有IC作为识别标记的板的俯视图。

图14是一流程图，说明按照本发明的电器的再利用方法。

图15是说明可应用于按照本发明再利用方法的再利用装置一个例子的结 构图。

                实现本发明的最佳方式

如上说明的，本发明的特征在于附着指示制品中未使用或者含有铅的有关 识别信息，如利用无铅焊剂焊接部件的印刷板和薄膜板的电路板、其上形成电 路的壳、或者包括电路制品的电器的壳。  

在本发明中、“焊接有部件的电路的制品”在概念上包括诸如印刷板、薄 膜板和含有电路的壳等制品，在这种制品上焊接有光学部件和/电子部件。

在下文中，将通过实施例的方式更具体地描述本发明，以识别标记为代 表。

正如图5所示，识别标记能够简单且容易地识别从市场上现场回收的各式 各样废物当中的无铅制品与含铅制品。

无铅制品包括百分比极低的对人体有毒的铅。因此，即使被埋，无铅制品 对人体只有轻微影响，因此通过简单地碾碎它以分离可再用的材料得到再利 用，不必分离和回收焊剂。其余的不可再用的材料可以被埋在稳定填埋场，具 有低成本。

识别标记能够限制处理方式，仅对含铅制品通过拆散它以分离且去除铅而 使得该制品变得无害。这又降低待埋在成本受控填埋场的废物的处理量。

照此，本发明既能降低再利用又能降低废物的垃圾处置成本。

较佳地，焊接在诸如印刷板的电路制品上的部件具有无铅焊剂敷层的无铅 电极，因为这能够进一步降低最终电路制品中的铅含量以及增强电极-无铅焊 剂接点的强度，由此延长制品的寿命。

当待焊接在印刷板上的部件是诸如混合IC的部件时，这是通过将IC芯片 或电容器焊接在印刷板上而形成的，那么，使用无铅焊剂焊接IC芯片或电容 器能够从最终电路制品中完全消除铅。这种无铅制品也可以载有类似上述的起 识别信息作用的识别标记。

待焊接到印刷板等上的部件可以举例为半导体器件、电阻器、电容器、线 圈、开关、LED、振荡器、连接器、液晶、换能器等。

附着识别标记的方法未作特别限制，如果方法允许附着到印刷板、壳体等 上并给出不会随时间消退仍然能够识别的识别标记。示例的有效方法是印刷、 刻记或作标记。更具体地说，可以根据识别标记要附着于其的部件的材料来选 择合适的方法。

印刷板可以由包括树脂(如酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂或聚酯树 脂)、金属(如铁、铜、铝合金)、陶瓷(如氧化铝)或玻璃、或纸的材料构成。 印刷板可以任选地包括玻璃布。印刷板可以包括一种或多种例举材料。

壳体由包括金属(如铁、铝、镁合金)、树脂(如聚丙稀、聚苯乙稀、ABS 树脂、聚碳酸酯)、陶瓷或木材构成。壳体可以包括一种或多种例举材料。

示例的可应用打印方法包括喷涂、盖印、喷墨等等。这些方法是较佳方法， 因为它们能够与传统打印工艺过程(如印上多位号码、印上一直观设计等)相结 合。其中，与印在壳体上的直观图样相结合的喷涂是特别需要的，因为它难以 抹掉。

使用象油墨的荧光涂料也是较佳的，因为它便于利用光学传感器简单且快 速识别大量废物。

在进行制品壳体注模的同时或者在最后步骤刻记可以与制品图样打印同 时进行。刻记是较佳的，因为它不需要冗长的步骤且难以抹掉。

标示是较佳方法，因为它允许在各种各样电器之间以及各家制造商之间的 识别标记的一致性，由此进一步便于在再利用工作中的识别。

在将识别标记附着到电器上中，或是在印刷板的电路制品上或是在壳体上 或者是二者之上进行。然而，在消除附加的下一步拆除步骤方面，至少在壳体 上进行识别标记是更方便的。

本发明还提供一种电路制品的废物再利用方法以及一种电器的废物再利 用方法，该再利用方法包括借助于识别标记从回收的各式各样电路制品的废物 当中识别无铅电路制品或者从回收的各式各样电器的废物当中识别无铅电 器，以便分离无铅电路制品或无铅电器供再利用。

下面，将利用具有有关识别信息的识别标记作为代表描述本发明。

在附着有识别标记的电路制品和包含此制品的电器的废物再利用中，识别 标记有助于识别以及从无铅制品与含铅制品的混合废物当中仅选择无铅制 品。

通过识别标记的废物的挑选是较佳的，因为它加速再利用工作。

通过附着于电器壳体上的识别标记的废物的挑选能够省略附加的下一步 拆除步骤。

废物的挑选可以通过各种方法进行：基于识别标记的决定的手工挑选、通 过传输带上输送废物利用能够识别这种识别标记的传感器(如检测摄像机)对 废物的挑选等等。

以以下所说明的各种方法能够作出识别标记。

(1)将识别标签粘附到印刷板上

图6是通过将识别标签11粘附到板10上的板10的俯视图。识别标签被 粘附到板上或者板上大的部件之间的空间上。使用荧光油墨作为标签的印刷油 墨能够在再利用过程期间通过暗室和检查摄像机的组合自动确定存在或不存 在标签。

对于使用哪种焊剂的书面信息，例如Sn-Ag、Sn-Ag-Bi、Sn-Cu或Sn-Zn， 能够识别包含含铅焊剂的板以及通过这种类型焊剂来识别和分离该板。在焊剂 回收期间通过这种类型焊剂对该板的处理可增大被回收时的焊剂的纯度并能 够回收具有高附加值的有价材料。通过焊剂的类型改变识别标签的颜色也是有 效的。

如果识别标记颜色变化，通过类型直观地区分所使用焊剂是可能的。如果 对包含在回收废物中的金属进行提炼以供再利用，因为所用金属已经按材料类 型被区分，对精炼金属的再利用是可能的。如果同时对具有不同类型焊剂的不 同板进行提炼，产生的提炼产品包括各种成分，使得所述产品的再利用变得困 难。尽管这里识别标签的颜色可变化，但是可以附着诸如○和×的符号。

照此，在识别标记中提供字符、颜色或符号能够在短时间内以高准确度实 现废物的再利用，由此而增大再利用效率。

(2)板上打印。

图7是具有识别标记13的板的俯视图，识别标记13是通过喷墨或盖印的 手段将其打印在板上的。

正如图7所示，使用喷墨能够从板上部件12的上方打印识别标记。

由于喷墨在很大程度上并不限制板的形状以及部件的排列，允许自由选择 字符类型，印刷能够识别所用焊剂类型的识别标记是可能的，与在前一段落(1) 中说明的粘附方法中一样。

使用盖印方法能够获得比喷墨方法更低的印刷成本。

与上一段(1)中一样，使用荧光油墨作为印刷油墨使得在再利用过程期间 通过暗室与检查摄像机的组合能自动确定存在或不存在识别标记变为可行。

(3)在印刷板制造过程期间在板上印刷识别标记

这种方法允许在板制造过程期间现场应用对部件指示作标记的一般过 程，而无需利用专门识别标记装置来作识别标记的附加步骤。这具有制造成本 低的优点。

图8是具有识别标记13的另一印刷板的俯视图，这通过将识别标记13直 接印刷在板上的。在板上直接印刷能够在整块板上印刷大的识别标记，而不管 部件的位置。这使得再利用工作变为可行。

(4)改变板颜色

板通常为绿色，这是焊剂的抗蚀剂颜色。在本发明中，采用绿色以外的颜 色，如蓝色、红色、黑色等作为抗蚀剂颜色以便于在再利用过程期间中的识别。

板和抗蚀层通常包括卤素元素，这可能成为增加环境负担的物质，以致于 当它们被燃烧时会变成危险的二噁英(dioxin)。这已经加速了不含卤素元素的 板(无卤素板)的商业化。在焊剂的传统抗蚀剂中使用的绿色染料含有卤素元 素，一直设想使用一种不同的颜色，如蓝色作为抗蚀剂，用无卤素板替代含卤 素板。

照此，如果无铅焊剂与无卤素板相结合，那么乍看起来产生的板不增加环 境负担，便于对要作处理的板的区分。

(5)粘附刻记的铜箔

这种方法类似于上述的粘附识别标签的方法，但是在板制造过程期间使用 刻记的铜箔作为识别标记。这种方法成本低，因为它能够在例行的板制造过程 期间粘附识别标记，无需粘附识别标记的附加作标记仪器。

图9是带有刻记铜箔14的板11的俯视图，将铜箔粘14附到板上。

(6)设置识别条形码

这种方法将条形码标签作为识别标记附着到板或壳体上或者将条形码直 接印刷在板或壳体上。这种方法便于通过使用条形码阅读器自动确定板是否是 无铅的。这种方法的再一个优点是与通过字符或颜色的识别方法相比能够增大 信息量。

具体地说，当采用控制系统控制电路制品和电器的识别操作时，可能将数 据基准存储在控制系统中以检验条形码号码。使用两维条形码能够增大条形码 上携载的信息量，从而能控制更多信息段。

如果能够增大信息量，除了焊剂组分和成分比外，处理有关例如壳体材 料、板材料、焊接部件材料等的详细信息是可能的。详细信息的控制能力又能 够根据部件中所含的毒性物质的类型以及在再利用操作期间对存在或不存在 铅的识别来挑选处理方法。结果，能够防止由于存在有害物质造成的环境污 染。

此外，这种方法不仅能够通过回收废物中所含的所有有价值材料(如贵金 属)增加再利用材料的价值以及改善再利用产额，而不会失误且不用按壳体中 所用的塑料类型来区分废物。

图10示出焊接有各种部件的板11制品的壳体16，条形码15附着于壳体 上。图11示出条形码15直接附着于其上的板11。

(7)利用识别IC

这种方法将非接触可读型IC附着于电路制品上作为识别标记。这种方法 通过将所述制品传送到数据阅读器附近能够识别无铅制品与含铅制品。这种方 法降低对IC附着位置的限制并能够任意地将识别IC附着到板上或壳体上。

这意味着这种方法使得对电路制品和包含此制品的电器的控制变为可 行，导致在短时间内的有效再利用。这种方法还具有针对识别的优良可靠性， 因为它比利用条形码的光学阅读方法更少受灰尘或污点的影响。

识别IC的另一个优点是消除了条形码需要的下一步附着步骤，因为它能 够在将其他部件焊接到板上期间附带地被焊接。如果识别IC是RAM，它是可重 复使用的。

IC能够存储多个信息段。如果能够增大信息量，除了焊剂组分及其成分 比外，处理例如有关壳体材料、板材料、焊接部件材料等的详细信息是可能的。 详细信息的控制能力又能够根据部件中所含的毒性物质的类型以及在再利用 操作期间对存在或不存在铅的识别来挑选处理方法。结果，能够防止由于存在 有害物质造成的环境污染。

此外，这种方法不仅能够通过回收废物中所含的所有有价值材料(如贵金 属)增加再利用材料的价值以及改善再利用产额，而不会失且不用按壳体中所 用的塑料类型来区分废物。

图12是焊接有各种部件的板11制品的壳体16的示意图，识别IC 17附 着于壳体上。图13是焊接有各种部件的板11的俯视图，识别IC 17直接焊接 于其上。    

包含按照本发明的电路制品的电器的废物再利用方法具有如下优点：

对处理的最后阶段，通过一系列系统能够进行电路制品的再利用工作。有 关条形码或IC上载有的识别信息能够适当处置壳、板和电路制品。例如，再 利用昂贵的IC以及从熔化焊剂材料从提取各部件电极敷层中所含的诸如钯的 材料是可能的。

作为电器有诸如视听设备、冰箱、空调器、洗衣机、照明器具等的家用电 器、诸如计算机、电话机、复印机和传真机的信息OA设备、车辆电子元件、 工业机械电子元件、种植设备电子元件和建筑电子元件等。

图14示出按照本发明的电路制品和/或电器的再利用方法的一个例子的 流程图。将按照该流程图描述本发明的再利用方法。

回收电器的废物(s-1)并按照类型进行分类(s-2)。尽管接下来的步骤对涉 及的电器都是相同的，这里将对电视机作描述。

采用附着到电视机上的识别标记来识别该电视机是否含有铅，以便区分它 与含铅制品(s-3)。

然后，拆开所有已区分的电视机以去除印刷板(s-4)。在这一拆除步骤中， 需要去除和同时区分构成电视机的金属、玻璃、塑料等材料。

然后，由于含铅制品有时可能包括利用无铅焊剂的板，通过附着于印刷板 的识别标记区分无铅板与含铅板(s-5)。

接下来，分别地回收含铅板与无铅板(s-6)，碾碎和熔化(s-7)以区分材料 (s-8)。

回收诸如金的可再用有价值材料(s-9)，在被处理后，无铅板或含铅板在 稳定填埋场或受控填埋场被分别切碎(s-10)、填埋或处理(s-11)。

能够例举应用于本发明的再利用方法的再利用系统，正如图15所示。该 再利用系统包括识别装置20，用于识别和辨别有关识别的信息，如板或电器上 携载的识别标记和条形码。控制单元21基于由识别装置20给出的信息读出有 关焊剂处置的信息22，诸如焊剂的回收方法或焊剂的熔化条件；有关部件处置 的信息23，诸如处置焊接部件的方法和条件；以及有关板的处置的信息24， 以便控制制品拆卸装置25、焊剂回收和/或材料区分装置26以及板拆卸装置 27，以致于回收和拆卸能够按照处理对象(如焊剂、部件或板)的类型最佳地进 行。例如，区分焊接部件的IC以供重新使用，以及从熔化的焊剂中提取部件 电极中所含的材料，如钯。

以下将参考具体例子更具体地描述本发明。

例1

图1是说明通过回流焊接过程的手段在便携迷你光盘播放器中使用的印 刷板上各种部件的焊接方法的步骤图。

首先，在印刷板1的电极上印刷无铅焊剂膏2。然后在印刷膏上排列各种 部件3，使得部件的电极4相对于印刷板1。接下来，利用热风或远红外线作 为热源5使焊剂膏熔化以焊接部件(这种方法成为回流焊接)。然后，将标签粘 附到印刷板1，作为指示不含铅的识别标记。将同样标签还粘附到如此产生的 含印刷板1制品的外壳6上。

当产生的迷你播放器在使用之后被回收时，通过识别标记能够轻易地将其 识别为是无铅的，这简化了接下来的再利用过程。

例2

图2是说明通过流动焊接过程的手段在电饭锅中使用的印刷板上各种部 件的焊接方法的步骤图。

首先，将其电极部分具有无铅焊剂敷层的部件12插入到印刷板11的预定 位置中。然后让印刷板11通过无铅焊剂喷口13以焊接部件(这种方法成为流 动焊接)。接下来，在印刷板11上印刷与制品图样成一体的标记作为指示不含 铅的识别标记。将同样标记还粘附到如此产生的含印刷板11制品的外壳14 上。

当产生的电饭锅在使用之后被回收时通过印刷的识别标记能够轻易地将 其识别为无铅的，这简化了接下来的再利用步骤。

例3

图3是说明利用流动和回流焊接过程组合在控制自动电子部件安装机器 的印刷板上各种部件的焊接方法的步骤图。

通过流动和回流焊接过程的组合将无铅部件22焊接在印刷板21上，在产 生的印刷板21上刻记一个识别标记。

当该印刷板在使用之后被回收时通过刻记的识别标记能够轻易地将其识 别为无铅的，这简化了接下来的再利用步骤。

工业应用性

如上所述，本发明能够提供一种便于识别是否含有对人体有害的铅的焊接 有部件电路制品以及包含此制品的电器。

在安装有印刷板制品的各种各样的家用电器当中，至此涉及了包括电视 机、洗衣机、冰箱和真空吸尘器的所谓四件主要电器，它们的国内产量分别为 每年2000万件。鉴于这一事实，假设随机地回收100万件无铅制品，以及加 上从2001年起在再利用废弃家用电器中的这些含铅制品，附着于无铅制品上 的识别标记和含有此制品的电器有助于从含铅制品中识别它们，由此将它们排 除在要分离焊接以回收的对象之外。通过上述方法的预计成本降低每年达500 亿日元。

由于据预计无铅制品与含铅制品工作将会逐年增加，通过本发明实现的成 本降低估计会成正比地增大。