【摘 要】随着电子废弃物(Waste Electrical and Electronic Equipment,WEEE)产量的激增,报废印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)的资源化回收成为全球关注的焦点。PCB中含有大量可回收的贵金属和高价值电子元件,其高效拆解是实现资源化利用的关键环节。文章系统分析了现有电子元件拆解技术的原理、效率及局限性,通过实验数据与图表对比,重点探讨了热拆解、机械拆解、化学拆解及智能化拆解技术的创新进展,并构建了多维度效率评价体系,为报废PCB的高效、绿色拆解提供技术参考。
【关键词】报废印刷电路板;电子元件;拆解技术
引言
当下电子信息产业的快速发展也加快了电子产品更新迭代速度,导致电子废弃物产生量逐年攀升。据联合国环境规划署(United Nations Environment Programme,UNEP)数据,2024年全球电子废弃物产量已突破6 000万吨,其中报废PCB占比约15%。PCB作为电子产品的“骨架”,不仅含有30%~40%的金属,还包含许多可回收利用的电子元件。传统的拆解技术面临着种类繁多、拆解针对性不足、效率低、能耗高等问题,易造成元件二次损坏。因此,探寻高效的拆解技术,在提高拆解效率的同时减少资源浪费和电子垃圾危害成为当下亟待解决的问题。基于此,深入研究报废印刷电路板中电子元件的高效拆解技术具有重要的意义。
一、报废 PCB 及电子元件的特性分析
(一)PCB结构与元件分布
报废PCB的结构复杂,典型多层PCB 由基板、铜箔线路、焊点及电子元件组成。电子元件按功能可分为以下两类。
无源元件:电阻、电容、电感等,体积较小,焊接强度较低。
有源元件:集成电路(Integrated Circuit,IC)、芯片、晶体管等,结构精密,对温度、机械力敏感。
(二)焊点特性对拆解的影响
元件与PCB的连接主要依赖焊点,其特性直接决定了拆解的难易程度。焊点的特性首先体现在焊料成分上,常见的有传统锡铅焊料和目前广泛使用的无铅焊料,两者在熔点和物理性能上存在差异,影响加热拆卸的温度控制。此外,焊接强度也至关重要,它受焊料用量和焊接接触面积的影响。通常情况下,IC芯片由于焊点数量多、焊接面积较大,其整体连接强度明显高于电阻、电容等小型分立元件,因此拆解难度也更高。
通过对不同焊点的剪切强度测试发现,直径0.8 mm的锡铅焊点平均剪切力为12 N,而相同规格的无铅焊点达16 N,这导致无铅焊料PCB的拆解力需求增加。同时,焊点的氧化程度也显著影响拆解难度,存放超过5年的PCB焊点氧化层厚度可达3~5 μm,使拆解所需温度提高10℃~15℃。
(三)不同类型电子元件的拆解敏感性差异
不同电子元件由于自身材料和结构的不同,对拆解过程中的外界影响有明显的敏感性差异。对于电阻而言,其核心是电阻膜,过度的温度或机械力容易导致电阻膜损坏,从而使电阻失效,因此在拆解时需要严格控制温度不超过150℃,机械力不超过3 N。电容中的电解电容含有电解液,高温会使电解液挥发,影响电容性能,其耐受的最高温度一般在85℃左右,且在拆解过程中不能受到剧烈的振动和冲击,否则可能导致内部电极脱落。IC芯片结构极为精密,内部的半导体器件对温度变化非常敏感,超过200℃的高温就可能使其内部电路损坏。同时,芯片的引脚脆弱,在拆解过程中若受到不当的机械力,极易发生弯曲或断裂,所以对拆解的精度和力度控制要求极高。
二、现有电子元件拆解技术及效率对比
(一)人工拆解技术
人工拆解是报废印刷电路板电子元件回收领域最早使用的技术,并且到目前为止仍在使用,尤其是在针对性拆解高价值元件方面使用较多。


