JP5710941B2

JP5710941B2 - アルミベース基板の回収方法

Info

Publication number: JP5710941B2
Application number: JP2010253614A
Authority: JP
Inventors: 白井　良一; 良一白井; 邦好堀; 秀人保坂; 拝生　憲治; 憲治拝生
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Kinzoku Co Ltd
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: JP2012102383A

Description

本発明は、アルミベース基板を備えたプリント配線板からアルミベース基板部分を回収する方法に関する。

アルミベース基板上に絶縁層を介して、銅箔回路などの電子回路を形成したプリント配線板が開発されている。これは、電気自動車等の電子制御用などに使用され、ベース基板にアルミを使用しているため放熱性・耐熱性に優れているものである。
このようなアルミベース基板を備えたプリント配線板としては、下記特許文献１〜３に開示されたものがある。

特開平６−７７６３１号公報特開２０００−３４０６１０号公報特開２００７−２７６１８号公報

アルミベース基板上に設けた電子回路には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などが含まれる。アルミをリサイクルするためには、アルミ中にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどが含まれないのが好ましく、これらを分別して回収できることが望ましい。
しかし、これまでは通常、アルミに対して価値の高いＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの有価金属を回収することを目的に、プリント配線板を銅製錬内の炉で溶融してＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを回収していた。ここではアルミは製錬スラグへ混入するのみで、付加価値の高いメタルのアルミとしては回収されていなかった。
また、アルミ基板のみを溶融して回収しようとした場合には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどによりリサイクルしたアルミの品質が劣ってしまい、さらに、高価なＡｕ、Ａｇ、Ｃｕのロスが発生するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、アルミベース基板を備えたプリント配線板からアルミベース基板部分を分別して回収する方法を提供することにある。

本発明のアルミベース基板の回収方法は、アルミベース基板上に樹脂からなる絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板を、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度以上アルミの溶融温度未満で、酸化雰囲気下において加熱することを特徴とする。

このようにプリント配線板を加熱することにより、配線板の樹脂部分が燃焼することなく加熱されて収縮した箔のような形状となり、容易にアルミベース基板と絶縁層とが剥離しやすくなり、アルミベース基板を分別して回収することができる。

本発明で用いることができるプリント配線板の一例を模式的に示した概略断面図である。絶縁層に用いる各種樹脂の熱分解挙動をＴＧで測定したグラフである。

以下、本発明のアルミベース基板の回収方法の一実施形態を説明する。なお、本発明の範囲は、この実施形態に限定されるものではない。

本発明の一実施形態のアルミベース基板の回収方法は、アルミベース基板上に樹脂からなる絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板を、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度以上アルミの溶融温度未満で加熱することを特徴とする。

本発明で用いることができる一例のプリント配線板１は、図１に示すように、アルミベース基板２の上に絶縁層３を積層し、その上に電子回路４を形成してある。

アルミベース基板２は、アルミ板からなり、厚さは好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。

絶縁層３は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂板からなり、厚さは、好ましくは０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、特に好ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。絶縁層３中には、放熱フィラーなどを含ませることもできる。
絶縁層３は、アルミベース基板２上に接着剤又は接着シートなどを塗布又は貼付などして固着されている。

電子回路４は、銅箔、銅板などからなり、厚さは、好ましくは５μｍ〜１ｍｍ、特に好ましくは１０μｍ〜１００μｍである。電子回路４には、コンデンサ、チップなどの電子部品が実装されていてもよく、ソルダーレジストを施していてもよい。また、銅箔や銅板の表面は腐食防止のためＡｕメッキが施されていてもよい。

プリント配線板１を、炉などを用いて、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度以上アルミの溶融温度未満で加熱、つまり、絶縁層３の樹脂が燃焼しない程度に加熱することにより、アルミベース基板２と絶縁層３との接着界面における接着強度を著しく減じ、基板と２と絶縁層３とが容易に剥離し、分別しやすくなる。この際の温度は、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度と、アルミの融点との間であって、具体的には、２００℃以上６６０℃未満、好ましくは３２０℃以上６６０℃未満、さらに好ましくは３２０℃以上５５０℃以下であり、加熱必要時間は、1秒以上、好ましくは１〜６０分間、より好ましくは５〜１５分間である。

熱分解開始温度は、熱分解挙動をＴＧで測定して求めることができ、絶縁層を形成する樹脂の成分によって変動する。例えば、図２は各種樹脂ポリマーの窒素雰囲気中における熱分解挙動をＴＧで測定したデータ(http://www.siint.com/より引用)である。この図に示した樹脂ポリマーはそれぞれ分解挙動が異なるものの、いずれも２００℃以上から分解反応が開始し６２０℃以下で分解反応が完了する。エポキシ樹脂は４３０℃で分解反応が完了し、フェノール樹脂は３２０℃で、ポリイミド樹脂は５００℃でそれぞれ分解が完了する。絶縁層３に用いる多くの樹脂の熱分解反応は、常温からＡｌの融点である６６０℃までの加熱で完了する。
よって、加熱温度については、絶縁層３の樹脂の種類に応じて変動させることができる。
なお、絶縁層３とアルミベース基板２とを接着剤で接着する場合もあるが、接着剤にはエポキシ樹脂等の樹脂を用いることが多いので、接着剤を用いない場合と同様に絶縁層３を剥離させることができる。

加熱手段として炉を用いる場合は、電気ルツボ炉を用いることが好ましい。また、加熱手段としてバーナーや過熱蒸気、高周波加熱、レーザーや誘導加熱炉等で加熱することもできる。酸化雰囲気下であれば、分解反応がより低温から進行させることができるため、大気雰囲気下などで加熱するのが好ましい。

加熱したプリント配線板１は、アルミベース基板２と絶縁層３とが剥がれやすくなる。この絶縁層３は、完全には焼却されず、樹脂部分が炭化や灰化して収縮した箔のような形状となり、手作業や比重選別などでアルミベース基板２と絶縁層３とを剥がして効率良く分別することができる。

剥離および分別の効率を高めるためには、ボールミル及び渦電流選別機を用いるのが好ましい。
加熱したプリント配線板１を、ボールミルに投入し、作動させることにより、アルミベース基板２と絶縁層３とが剥離する。剥離したアルミベース基２と絶縁層３とをボールミルから取り出し、渦電流選別機にて処理すると、アルミベース基板２は遠くに飛び、絶縁層３はあまり飛ばないので、これにより、簡便に効率良く分別することができる。

このようにして回収したアルミベース基板２は、絶縁層３がきれいに剥離し、不純物を含まないアルミ原料としてリサイクルすることができる。

以下、本発明のアルミベース基板の回収方法の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲はこの実施例に限定されるものではない。

（試験例１）
サイズＬ１２０ｍｍ×Ｗ７０ｍｍ×Ｔ５ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは４ｍｍ、絶縁層の厚みは１ｍｍであり、絶縁層は、ガラスエポキシ樹脂からなり、エポキシ系の接着剤でアルミベース基板上に貼付してある。また、平均重量は７６．８ｇであった。
この配線板１０枚を、電気ルツボ炉（仕様ＭＡＸ１２００℃、２００Ｖ、４．２ｋＷ、内径２００ｍｍφ×Ｈ２５０ｍｍ）に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、小型ボールミル（１５０ｍｍφ×１７０ｍｍＨ３０００ｍｌ、ステンレスボール３０ｍｍφ２.５ｋｇ装填）に入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。

（試験例２）
サイズＬ１４０ｍｍ×Ｗ１００ｍｍ×Ｔ２．５ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは２ｍｍ、絶縁層の厚みは０．５ｍｍであり、配線パターンで裁断した銅薄板をシート糊で接着後、その上からソルダーレジスト樹脂をコーティングしてある。また、平均重量は１１９．０ｇであった。
この配線板１０枚を、上記試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、試験例１と同様に小型ボールミルに入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。

（試験例３）
サイズＬ１１０ｍｍ×Ｗ１００ｍｍ×Ｔ２ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは２ｍｍ、絶縁層の厚みは０．１ｍｍであり、配線パターンで裁断した銅箔をシート糊で接着しその上からソルダーレジストをコーティングしてある。また、平均重量は６５．１ｇであった。
この配線板１０枚を、上記試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、試験例１と同様に小型ボールミルに入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。

（試験例４）
サイズＬ１２０ｍｍ×Ｗ６６ｍｍ×Ｔ１ｍｍのプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。この配線板のアルミベース基板の厚みは１ｍｍ、絶縁層の厚みは０．１ｍｍであり、絶縁層は、ガラスエポキシ樹脂からなり、エポキシの接着剤でアルミベース基板上に貼付した。また、平均重量は１５ｇであった。
この配線板１０枚を、上記試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、４００℃で１５分間加熱処理を実施した。
その後、この炉から加熱したプリント配線板を取り出し、試験例１と同様に小型ボールミルに入れ１０分間処理した。ボールミル内でアルミベース基板と絶縁層とが剥離しており、これらを取り出して分別することができた。

（試験例５）
試験例１と同様のプリント配線板１０枚を用いて試験を行った。
この配線板１０枚を、試験例１と同様に電気ルツボ炉に入れ、７００℃になるまで加熱処理を実施した。ルツボ内ではアルミが溶湯になっており、これを篩（０．５ｍｍ）にて濾し、網上と網下とに分離した。
これらを冷まして確認したところ、網下にアルミ、網上に絶縁層が分別できることが確認された。
しかし、このアルミを分析したところ、Ａｕが３００ｐｐｍ、Ｃｕを０．１ｗｔ％含むものであり、品質が低下すると同時に有価物のロスとなる。

（結果）
アルミの溶融温度未満で加熱することにより、アルミベース基板と絶縁層とが容易に剥離することが確認された。
アルミの溶融温度以上で加熱すると、分別することはできるが、不純物が入り込んでしまいアルミの品位が低下することが確認された。

１プリント配線板２アルミベース基板３絶縁層４電子回路

Claims

アルミベース基板上に樹脂からなる絶縁層を介して電子回路を形成したプリント配線板を、絶縁層の樹脂の熱分解開始温度以上アルミの溶融温度未満で、酸化雰囲気下において加熱するアルミベース基板の回収方法。
プリント配線板を、２００℃以上６６０℃未満で１秒以上加熱する請求項１に記載のアルミベース基板の回収方法。
絶縁層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂のいずれかからなる請求項１又は２に記載のアルミベース基板の回収方法。
プリント配線板を加熱した後、ボールミルに投入してアルミベース基板を剥離する請求項１〜３のいずれかに記載のアルミベース基板の回収方法。