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LCD TV 해체 시 발생하는 PCB의 효율적 재활용을 위한 구조 분석 및 등급별 분류
Efficient Recycling of Printed Circuit Boards from Disassembly/Separation Process of waste LCD TVs: Composition Analysis and Value-wise Classification 원문보기

資源리싸이클링 = Journal of the Korean Institute of Resources Recycling, v.24 no.1, 2015년, pp.66 - 72  

홍명환 (고등기술연구원 신소재공정센터) ,  박경수 (고등기술연구원 신소재공정센터) ,  (고등기술연구원 신소재공정센터) ,  강이승 (고등기술연구원 신소재공정센터) ,  석한길 (강원대학교 재료금속공학과) ,  홍현선 (고등기술연구원 신소재공정센터)

초록
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재활용을 위한 LCD TV 분해 시 영상 신호 송신, 전원 공급, 화상 구현 등을 위한 다양한 종류의 PCB가 발생한다. PCB에는 금이나 구리와 같은 유가금속이 다량 함유 되어 있으나 사용용도, PCB 패키징 방법에 따라 함유 되어 있는 유가금속의 종류와 함유량에 차이가 있다. 본 연구에서는 PCB 종류에 따른 구조 분석을 통하여 PCB에 함유 된 금과 구리의 함유량에 따라 PCB를 등급별로 분류 하고자 하였으며 금 회수 효율이 높은 PCB, 금 회수 효율이 낮은 PCB, 금이 함유되어 있지 않은 PCB 세 종류로 분류를 하였다. 또한 실제 LCD TV를 분해하여 발생된 PCB에 대한 함유량 분석을 통하여 PCB 내 금과 구리 함유량을 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Various waste PCBs arose during disassembly of LCD TVs and monitors in which they originally functioned for transmission of imaging signal, power supply, and imaging control. In those functional PCBs, gold and copper are contained at far more acceptable level, exceeding mining grade ores. Those valu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 상기한 바와 같이 기능에 따라 PCB의 표면처리, 실장된 소자, 실장방식이 달라 각 PCB 마다 함유된 유가 자원 종류 및 함유량이 다르나 현재는 모든 PCB를 한꺼번에 처리하는 방법만이 연구 되고 있어 선택적인 금속 회수에 대한 효율성이 떨어지게 된다. 본 연구에서는 기능별 PCB에 따른 표면처리, 실장된 소자, 실장방식에 따른 구조를 분석하여 각 PCB 별 금과 구리에 대한 함유량을 조사하여 금이 다량 함유된 PCB, 금이 소량 함유된 PCB, 금이 함유되지 않고 구리만 함유된 PCB 세 등급으로 분류하여 PCB에서 유가금속인 금을 회수 시 회수율 및 효율성을 높이고자 하였다. 또한 PCB 내 금과 구리에 대한 ICP 성분 분석을 통하여 실제 PCB별 함유 된 금과 구리의 함량을 분석하였다.
  • 본 연구에서는 실제 폐 LCD TV로부터 얻어진 PCB의 성분을 분석하여 재활용 시 가치를 알 수 있는 기준을 마련하고자 하였으며, 금과 구리의 함유량을 기준으로 세 개의 가치 등급으로 PCB를 분류하였다. 결과적으로 ENEPIG 공정을 통해 표면에 금을 함유하고 있는 PCB가 재활용 시 가장 가치가 높은 것으로 분석되었다(1등급 PCB).
  • 실제 폐PCB 내에 존재하는 금과 구리의 함유량을 분석하여 폐PCB의 가치를 분류하고자 연구를 진행하였다. S사 32인치 LCD TV(제품명: LN32R71BD[R])를 분해 후, Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PCB에 실장되는 소자의 종류는 무엇이 있는가? 표면처리 공정으로는 유기용제나 수용성의 pre-flux를 코팅하는 organic solderability preservatives(OSP) 공정, 구리 위에 Ni/Au (ENIG 공정) 또는 Ni/Pd/Au (ENEPIG 공정)를 도금하여 배선층의 최상부 금속층이 금인 공정, 주석이나 은을 도금한 공정 등이 사용되고 있다1). 실장되는 소자는 코일, 저항, 전해 콘덴서, 에폭시로 몰딩된 칩, MLCC 등 여러 종류가 있으며, 실장 방식은 PCB에 노출된 금속배선층에 바로 실장을 하는 표면실장 방식과 PCB를 통과하여 뒤편에서 납땝을 하는 스루홀(through-hole) 방식으로 나뉜다.
현재 PCB 재활용 방식은 무엇이 있는가? 현재 PCB 재활용하는 방식으로는 200℃에서 가열하여 폴리머를 제거한 후, 남은 메탈을 전해 정련을 이용하여 회수하는 열분해 방법2)과 PCB에 있는 금속을 산이나 염기 용액을 이용하여 침출 한 후 전해정련하여 회수하는 습식제련방법3), 물리적으로 PCB를 파쇄한 후 금속과 플라스틱을 선별하여 금속을 회수하는 방법4)등이 있다. 그러나 상기한 바와 같이 기능에 따라 PCB의 표면처리, 실장된 소자, 실장방식이 달라 각 PCB 마다 함유된 유가 자원 종류 및 함유량이 다르나 현재는 모든 PCB를 한꺼번에 처리하는 방법만이 연구 되고 있어 선택적인 금속 회수에 대한 효율성이 떨어지게 된다.
액정디스플레이에 사용되는 PCB는 어떻게 나뉘는가? LCD TV 및 모니터에는 구동에 필요한 여러 개의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)이 사용된다. 액정디스플레이에 사용되는 PCB로는 크게 구동 전원을 공급하는 PCB, 영상신호를 받아서 처리하는 PCB, 방송신호를 영상처리 PCB에서 처리 가능한 신호로 바꾸어 주는 PCB, 액정을 이용하여 액정디스플레이 패널을 구동 또는 제어하기 위한 디스플레이 구동 칩(Display Diver IC: DDI)이 실장된 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: PCB)으로 나뉘며 최근 경량화 및 원가 절감 등의 이유로 영상신호를 받아서 처리하는 PCB와 전체 구동을 제어하는 PCB가 합쳐진 형태로 사용되기도 한다.
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참고문헌 (11)

  1. George Milad, 2008 : Surface finishes in a lead-free world, Circuit World, 34(4), pp. 4-7. 

  2. Martin Goosey, Rod Kellner, 2003 : Recycling technologies for the treatment of end of life printed circuit boards (PCBs), Circuit World, 29(3), pp. 33-37 

  3. C. Eswaraiah, et al., 2008 : Classification of metals and plastics from printed circuit boards (PCB) using air classifier, Chemical Engineering and Processing, 47, pp. 565-576 

  4. T. Kinoshita, et. al., 2003 : Metal recovery from nonmounted printed wiring boards via hydrometallurgical processing, hydrometallurgy, 69, pp. 73-79 

  5. ROHM AND HAAS ELECTRONIC MATERIALS, 2008 : Why Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold (ENEPIG)?, Technical Communications 

  6. Chun Hsien Fu, et al., 2007 : Investigation of IMC growth and solder joint reliability on new surface finish-ENEPIG, Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology, 2007. IMPACT 2007. International, pp331-334, Taipei, 1-3 October 2007, IEEE, 2007. 

  7. Lu, Su-Tsai, et al., 2009 : Thin electroless Cu/OSP on electroless Ni as a novel surface finish for flip chip solder joints, Electronic Components and Technology Conference, 2006. Proceedings. 56th, pp119-124, San Diego, CA, 30 May -2 June 2006, IEEE, 2006. 

  8. Chan-Sei Yoo, 2004 : Chip inductor technology trends, Electronic Parts & Components, 119, pp. 53-60. 

  9. Jung Rag Yoon, 2006 : MLCC(Multilayer Chip Capacitor) technology and market trends, Electronic Parts & Components, 221, pp. 58-65. 

  10. Lu, Su-Tsai, et al., 2009 : A novel compliant-bump structure for ACA-bonded chip-on-flex (COF) interconnects with ultrafine pitch., Electronic Components and Technology Conference, 2009. ECTC 2009. 59th., pp1544-1551, San Diego, CA, 26-29 May 2009, IEEE, 2009. 

  11. Aschenbrenner, Rolf, et al., 1997 : Flip chip attachment using anisotropic conductive adhesives and electroless nickel bumps., Components, Packaging, and Manufacturing Technology, Part C, IEEE Transactions on, 20(2), pp. 95-100. 

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