用于提取元件的系统和方法.pdf

一种用于提取元件的系统和方法，该方法包括步骤：将具有一个或多个元件的电子设备加热至预定温度以基本弱化用于将该一个或多个元件结合到该电子设备的结合物；以及当该电子设备一被加热至该预定温度时，通过选择该一个或多个元件并从该电子设备提取该一个或多个所选的元件来处理该电子元件。

权利要求书
1.  一种用于提取元件的方法，包括步骤：
将具有一个或多个元件的电子设备加热至预定温度以基本弱化用于将该一个或多个元件结合到该电子设备的结合物；以及
当该电子设备一被加热至该预定温度时，通过选择该一个或多个元件并从该电子设备提取该一个或多个所选的元件来处理该电子元件。

2.  根据权利要求1所述的用于提取元件的方法，该方法还包括步骤：将该电子设备堆叠一起以形成堆叠。

3.  根据权利要求1或2所述的用于提取元件的方法，该方法还包括步骤：在该设备已经被加热至用于从该电子设备提取该一个或多个元件的预定温度位置之后，经由隔热通道转移该电子设备。

4.  根据上述权利要求任意一项所述的用于提取元件的方法，其中从该电子设备提取该一个或多个元件的步骤还包括步骤：接合该电子设备，并从该电子设备物理分离该一个或多个元件。

5.  根据权利要求4所述的用于提取元件的方法，其中从该电子设备物理分离该一个或多个元件的步骤包括使用自动提取装置，该自动提取装置用于选择该一个或多个元件并从该电子设备捡起该一个或多个元件。

6.  一种用于提取元件的系统，包括：
-预热模块，用于将具有一个或多个元件的电子设备加热至预定温度以基本弱化用于将该一个或多个元件结合到该电子设备的结合物；以及
-提取模块，用于通过选择该一个或多个元件并从该电子设备提取该一 个或多个所选的元件来处理该电子设备。

7.  根据权利要求6所述的用于提取元件的系统，其中该提取模块用于当该电子设备已经被加热至该预定温度时处理该电子设备。

8.  根据权利要求6或7所述的用于提取元件的系统，还包括堆叠模块，用于将该电子设备堆叠一起以形成堆叠。

9.  根据权利要求8所述的用于提取元件的系统，其中该堆叠模块用于在该一个或多个元件已经从该电子设备被提取之后将该电子设备堆叠在一起。

10.  根据权利要求6至9任意一项所述的用于提取元件的系统，还包括传送装置，用于将该电子设备从该预热模块转移到该提取模块。

11.  根据权利要求10所述的用于提取元件的系统，其中该传送装置用于在该电子设备已经被加热到预定温度之后将该电子设备从该预热模块转移到该提取模块。

12.  根据权利要求10或11所述的用于提取元件的系统，其中该传送装置包括用于最小化该电子设备的热损失的隔热通道。

13.  根据上述权利要求任意一项所述的用于提取元件的系统，其中该提取模块用于接合该电子设备并从该电子设备物理分离该一个或多个元件。

14.  根据权利要求13所述的用于提取元件的系统，其中该提取模块还 用于通过使用用于选择该一个或多个元件并从该电子设备捡起该一个或多个所选的元件的自动提取装置来从该电子设备物理分离该一个或多个元件。

15.  根据权利要求6至14中任意一项所述的用于提取元件的系统，其中该预热模块用于将该电子设备加热到150摄氏度至280摄氏度之间的温度。

16.  根据权利要求14所述的用于提取元件的系统，其中该自动提取装置包括由计算机控制器控制的机器臂。

17.  根据权利要求16或17所述的用于提取元件的系统，其中该机器臂包括用于可释放地接合该电子设备的至少一个或多个元件的头部。

18.  根据权利要求16或17所述的用于提取元件的系统，其中该计算机控制器用于控制该机器臂以通过处理与该电子设备相关联的布局数据来选择该一个或多个元件并从该电子设备提取该一个或多个元件。

19.  根据权利要求18所述的用于提取元件的系统，其中该布局数据包括该电子设备的该一个或多个元件的部分。

20.  根据权利要求6至19任意一项所述的用于提取元件的系统，其中该预热模块是等温加热系统。

21.  根据权利要求6至20任意一项所述的用于提取元件的系统，其中该提取模块还包括加热元件。

22.  根据上述权利要求任意一项所述的用于提取元件的系统，其中该电子设备是印刷电路板。

说明书用于提取元件的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于提取元件的系统和方法，且尤其但不限于用于从例如印刷电路板的电子设备提取电子元件的系统和方法。
背景技术
例如计算机、移动电话和电子控制电路的现代电子设备包含具有特定价值的各种电子元件和电路。常常当例如计算机或智能电话的电子设备不再处于工作条件时，设备内使用的电子元件仍然可以运行完好，因为一些电子元件常常能够比设备本身的寿命更长。
作为示例，例如中央处理单元(CPU)、存储器芯片、可编程阵列、图形处理器、程序计数器或任意其他电子元件的一些电子元件或集成电路可以被认为比在电子设备中使用的其他元件更有价值。因此，如果例如智能电话或计算机的控制板的电子设备变得冗余或部分损坏，较好的是该设备的控制板上的这些电子元件的一些能在其他设备中重新使用。
但是，由于在电子设备制造中通常使用这些元件的方式，难以提取任何单独元件。在现代电子设备中，电子元件通常被结合到电子设备，例如控制板，目的是电子元件不会从该控制板移除。这使得移除该元件以用于重新利用或回收变得困难且耗费成本。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了用于提取元件的方法，包括步骤：
将具有一个或多个元件的电子设备加热至预定温度以基本弱化用于将该一个或多个元件结合到该电子设备的结合物；以及
当该电子设备一被加热至该预定温度时，处理该电子设备以从该电子设备提取该一个或多个元件。
在该第一个方面的实施方式中，该方法还包括步骤：将该电子设备堆叠一起以形成堆叠。
在该第一个方面的实施方式中，该方法还包括步骤：在该设备已经被加热至用于从该电子设备提取该一个或多个元件的预定温度位置之后，经由隔热通道转移该电子设备。
在该第一个方面的实施方式中，从该电子设备提取该一个或多个元件的步骤还包括步骤：接合该电子设备，并从该电子设备物理分离该一个或多个元件。
在该第一个方面的实施方式中，从该电子设备物理分离该一个或多个元件的步骤包括使用自动提取装置，该装置用于从该电子设备捡起该一个或多个元件。
根据本发明的第二个方面，提供了用于提取元件的系统，包括：
-预热模块，用于将具有一个或多个元件的电子设备加热至预定温度以基本弱化用于将该一个或多个元件结合到该电子设备的结合物；以及
-提取模块，用于处理该电子设备以从该电子设备提取该一个或多个元件。
在该第二个方面的实施方式中，该提取模块用于当该电子设备已经被加热至该预定温度时处理该电子设备。
在该第二个方面的实施方式中，该用于提取元件的系统还包括堆叠模块，用于将该电子设备堆叠一起以形成堆叠。
在该第二个方面的实施方式中，该系统还包括传送装置，用于将该电子设备从该预热模块转移到该提取模块。
在该第二个方面的实施方式中，该传送装置用于在该电子设备已经被加 热到预定温度之后将该电子设备从该预热模块转移到该提取模块。
在该第二个方面的实施方式中，该传送装置包括用于最小化该电子设备的热损失的隔热通道。
在该第二个方面的实施方式中，该提取模块用于接合该电子设备并从该电子设备物理分离该一个或多个元件。
在该第二个方面的实施方式中，该提取模块还用于通过使用用于从该电子设备捡起该一个或多个元件的自动提取装置来从该电子设备物理分离该一个或多个元件。
在该第二个方面的实施方式中，该预热模块用于将该电子设备加热到150摄氏度至280摄氏度之间的温度。
在该第二个方面的实施方式中，该自动提取装置包括由计算机控制器控制的机器臂。
在该第二个方面的实施方式中，该机器臂包括用于可释放地接合该电子设备的至少一个或多个元件的头部。
在该第二个方面的实施方式中，该计算机控制器用于控制该机器臂以通过处理与该电子设备相关联的布局数据来从该电子设备提取该一个或多个元件。
在该第二个方面的实施方式中，该布局数据包括该电子设备的该一个或多个元件的部分。
在该第二个方面的实施方式中，该预热模块是等温加热系统。
在该第一个方面和该第二个方面的实施方式中，该电子设备是印刷电路板。
附图说明
现在通过示例的方式并参照附图来描述本发明的实施方式，在附图中：
图1示出了可以由根据本发明的一个实施方式的用于提取电子元件的系统处理的具有一个或多个电子元件的电子设备；
图2示出了根据本发明的一个实施方式的用于提取元件的系统的实施方式；
图3是图2的系统执行的用于提取元件的方法的流程图；
图4是图2的用于提取元件的系统的其预热模块的实施方式；
图5示出了图2的用于提取元件的系统的提取模块；以及
图6是图2种示出的系统的堆叠模块。
具体实施方式
参考图1，示出了具有一个或多个元件104的电子设备100的实施方式，其适用于由根据本发明的一个实施方式的用于提取元件的系统提取。在该实施方式中，电子设备100是印刷电路板(PCB)102，其上设置有一个或多个元件，例如电子元件104。这些电子元件104可以包括集成电路、芯片、瞬态元件(transient components)、电阻、电机、继电器或用于在电负载、电气信号或电子信号下提供功能的任意元件。术语电子元件104还包括没有电子属性但可以与电气或电子设备操作或附属于电气或电子设备的元件。这可以包括插座、开关、紧固件、隔离件、电缆、芯片结合装置、导电件、防热罩、散热器、冷却器等。
在该实施方式中，印刷电路板100是计算机母板或可以在各种计算设备中找到的主板。如该示例中所示，印刷电路板(PCB)可以是使得各种电子元件104结合到导电轨迹以形成电子电路的电路板102。这些电子元件104可以包括但不限于：
-集成电路(IC)，其有时可以称为计算机芯片或芯片并可以包括CPU、存储器、程序计数器、可编程阵列或图形处理器；
-电子或电气元件，例如电容、电阻、发光二极管(LED)、电机以及其他电子元件；以及
-各种其他元件，例如铰件、弹簧、紧固件、电池座、散热器、支撑板/架或能够用于接合其他电子元件的接合部件。
这些电子元件104可以被设置在PCB 102上以当电或信号被提供给该元件时执行特定功能。由于该电子元件104可以与PCB上的导电线路接触以允许电或信号在元件之间传输，粘合剂例如焊锡可以用于将该元件104结合到PCB 102。
如该示例实施方式中所示，印刷电路板100的形状基本是平坦的/平面的且可以包括当印刷电路板在使用时面朝上的印刷电路板的顶侧106T和可以被安装靠着计算机或设备外壳壁的底侧106B。该印刷电路板还可以具有钻在印刷电路板表面的一个或多个孔108，以允许例如螺丝和/或螺栓的紧固件被用于将该印刷电路板固定到外壳。本领域技术人员可以理解，PCB可以是各种尺寸或形状，且可以用作主/母板、显卡、声卡、控制板或任意其他类型的电子设备。
参考图2，示出了用于提取元件的系统200的实施方式，包括：预热模块202，用于将具有一个或多个元件的电子设备加热至预定温度以基本弱化用于将该一个或多个元件结合到该电子设备的结合物；以及提取模块204，用于处理该电子设备以从该电子设备提取该一个或多个元件。
在该实施方式中，该系统200包括预热模块202、提取模块204和堆叠模块206，它们由传送系统240连接起来，该传送系统240用于传递电子设备100，例如但不限于印刷电路板，以用于由模块202、204、206的每个进行处理。在一个实施方式中，例如印刷电路板100的电子设备首先被传递到传送系统240的输入260，其用于将该印刷电路板100送入该预热模块202。当在该预热模块202中，该印刷电路板100被加热至预定温度。
优选地，该印刷电路板100被加热至用于将一个或多个元件结合至印刷电路板100的例如胶、模塑或焊料的粘合剂基本被软化或熔化由此元件之间的结合以及元件与印刷电路板之间的结合基本被弱化的温度。在使用包括铅组成的焊料的印刷电路板的一些示例中，该预热模块202可以将该印刷电路板100加热至大约180至200摄氏度的预定温度。但是，如果印刷电路板是符合RoHS(有害物质限制)的产品，其使用非常少铅或无铅焊料，则预定温度可以增加到大约220摄氏度。此外，在预热模块202的一些实施方式中，预热模块还可以通过加热去除空气或电子设备上得湿气，因为这将利于确保被预热的电子设备尽量干燥。
根据本发明人的尝试和实验，用于加热每个单独板的预定温度和时间基于用于将每个元件结合到该印刷电路板的焊料的特性。对于不包括任何铅混合物的焊料来说，大约183度的预定温度用于预热整个印刷电路板以基本软化该焊料。但是，如果该印刷电路板上的焊料包括基于百分比的铅混合物，而不包括基于焊料组成的铅混合物，则预热温度可以增加到大约200至220摄氏度。实验结果显示在这些温度，针对包括这些通常被回收利用的多数印刷电路板(例如在主流计算机或平板装置中经常使用的主板和显卡)焊料能够基本弱化。
一旦该印刷电路板100被加热至该预定温度由此用于该元件结合到该印刷电路板上得粘合材料已经基本被软化或弱化，该印刷电路板100就由传送系统240传递到提取模块204。优选地如图2中所示，有一个盖子，用于基本围绕预热模块202与提取模块204之间的传送系统240，以最小化热损失。在一些实施方式中，该盖子用作隔热罩220或预热模块202与提取模块204之间的外壳，由此该印刷电路板100在其从预热模块202被传输到提取模块204时被隔热。通过在预热模块202与提取模块204之间提供隔热罩220，在印刷电路板100离开预热模块202之后的热损失大幅减少。这一点的优点 在于隔热罩220限制了焊料的冷却，而这维持了印刷电路板100的元件上粘合剂的软化和弱化特性。
一旦印刷电路板100到达提取模块204，该提取模块204开始从印刷电路板100提取一个或多个元件。在一个实施方式中，提取模块204首先使用锁定或接合机制来将印刷电路板100接合至一位置，由此该印刷电路板能被物理处理且不会从预定义位置移动。一旦印刷电路板100就位且被牢固接合，提取模块204使用提取装置212来从印刷电路板100提取期望的一个或多个元件。优选地，提取装置212具有电控提取臂208，用于以可以提取设置在印刷电路板100上的单独元件的方式来处理该印刷电路板。
优选地，该臂208包括机器臂210或桩(piles)，用于夹住将被移除的一个或多个元件中的每一个，然后施加物理力以将该元件从印刷电路板100提起并分离。可替换地，该臂208可以具有气动系统，其提供吸力以从印刷电路板100提起该一个或多个元件。
在该实施方式中，提取装置204由微处理器控制器212C控制，其被提供印刷电路板的布局数据。该布局数据可以是印刷电路板100或被提取模块204处理的电子设备的任意部分的布局图或蓝图的形式的形式，其可以用于勾画印刷电路板的外形尺寸以及特定元件(例如集成电路、CPU、图形处理器、存储器芯片或印刷电路板上的其他元件)的位置给该控制器的微控制器。通过使用该信息，该微控制器或计算机控制器212C能够操作该机器臂208到特定元件的期望位置，且然后使用夹子或气动装置从印刷电路板提取该元件。由于印刷电路板100已经被预热至预定温度，用于将该元件结合至印刷电路板的例如焊料的粘合剂已经被软化且由此使得单独元件被移除。一旦元件被移除，这些元件则被处理到分开的收集区域214，然后被移走用于储存或进一步处理。
微处理器或计算机控制器212C可以被编程或通过输入222指令以从印 刷电路板或电子设备仅移除某些元件。这是由于印刷电路板上的仅某些元件有价值，这样仅期望移除这些元件以改善提取过程的速度和效率。在一个实施方式中，一旦电子设备的布局数据被输入222到控制器，使用者可以选择性地选择那些元件应该被提取。
一旦印刷电路板100已经被提取模块204处理且设置在印刷电路板100上的期望的元件已经被提取模块204移除，某些元件，尤其是价值有限或几乎没有价值的元件可以仍然留在印刷电路板100上。本领域技术人员可以理解，提取模块204能够移除印刷电路板上的一个或所有电子元件，但是出于成本原因考虑，也可以移除期望数量的或特定的元件。一旦提取模块204完成了提取过程，该印刷电路板100由传送系统240处置并被转移到堆叠模块206，由此每个单独印刷电路板被物理提起并堆叠一起以形成堆叠206S。这样，印刷电路板100能够被批量移除以储存或回收。
参考图3，示出了用于提取元件300的方法的各个过程的流程图。在该实施方式中，例如印刷电路板100的电子设备首先使用预热模块且如参照图2所述的被预热至预定温度(302)。优选地，这可以是能够软化或弱化焊料的温度，该焊料用于将各个电子元件结合至印刷电路板或其他形式的电子设备。一旦预热过程完成，则印刷电路板100通过隔热的传递系统(例如传送带)被传递(304)，该传递系统具有隔热外壳，用于基本围绕连接如参考图2所述的预热模块202与提取模块204的传送带。
在该示例中，提取模块204由电子控制器212C控制，该电子控制器212C能够得到各个电子设备或印刷电路板的布局数据320或示意蓝图，由此特定元件的位置能被识别并由机器人或机械臂、夹子或其他形式的物理装置(例如通过参考图2描述的真空/气动系统)移动(308)。一旦期望或目标电子元件被移除并提取用于储存，则印刷电路板100被传送系统240传输到堆叠模块206，其中印刷电路板被堆叠一起以用于进一步处理或储存(310)。
如参考图4所述的，示出了预热模块202的示例。在该示例实施方式中，预热模块202包括加热元件402，其可以是风力-气体加热元件、风力-电子加热元件或气体加热器或任意其他形式的加热元件，其中预热模块202的加热室的温度能在一段时间被充分控制。优选地，预热模块204用于被完全控制并部分或基本隔热，由此精确温度能在一段时间被控制以提供等温加热系统。这有利的在于正确的温度被实现并由此在印刷电路板中使用的焊料或任意其他类型的结合的粘结剂能被软化或弱化同时印刷电路板上其余的元件保持无损。而如果预热被合适控制，当被提取时最终被再利用的高价值的集成电路能够在预热过程期间避免被损坏。
参考图5，示出了提取模块204的实施方式。在该实施方式中，提取模块204包括提取臂208，其由计算机或控制器进行电气控制，该计算机或控制器用于处理目前经历提取过程的特定电子设备或印刷电路板的布局数据。提取臂208可以是机器臂，用于通过使用被微控制器控制的多个伺服系统来移动印刷电路板。各种传感器还可以被设置在提取模块内以用信号通知微控制器该机器臂或经历提取过程的印刷电路板的位置。
优选地，机器臂208用于抓住集成电路或其他元件并通过提起元件从下面的印刷电路板物理移除该元件。可替换地，该臂可以具有真空管系统，由此具有真空管的机器人或机械臂能用于施加吸力以从印刷电路板本身捡起并移除元件或电子元件。在一个示例中，提取模块以与表面安装技术元件替换系统(或俗称捡放机器-pick and place machine)相似的方式来操作，该系统用于将电子元件放置在印刷电路板上但是以相反顺序，由此代替电子元件被放在印刷电路板上，该元件从该印刷电路板本身被移除。
在提取模块204的一个实施方式，该模块204还包括一个或多个加热元件，用于当电子设备经历元件提取时在提取模块204内加热该电子设备。优选地，该加热元件维持预定温度以确保用于将元件结合到电子元件的焊料或 其他形式的粘合剂保持软化或弱化状态。
参考图6，示出了堆叠模块206，用于接收已经被提取模块204处理的印刷电路板。一旦印刷电路板到达堆叠模块，将被提取的大部分电子元件尤其是重要元件已经被移除并由此在该示例中该印刷电路板100应当基本是平面的，但是尤其在印刷电路板100上仍然有多个插座和各种其他元件时不是这种情况。在该示例中，堆叠模块206用于从传送系统240物理传输各个印刷电路板100的每一个，并形成印刷电路板100的堆叠并由此使得印刷电路板100的堆叠对其并移走或被传输到分开的位置以用于储存或进一步处理。
优选地，堆叠模块206包括多个掀板(lifting flaps)，其当每个印刷电路板或电子设备到达堆叠模块206时将其升起。一旦被升起，该印刷电路板被升起到新的槽位置并由此使得接下来的印刷电路板或电子设备被升起到之前印刷电路板下面的槽位置。而印刷电路板的堆叠被形成，便于储存。
在可替换实施方式中，隔热罩220本身可以包括加热元件202以载电子设备由传送系统240从预热模块传送到提取模块204时保持或提升电子设备的热。
虽然在上述示例中描述的电子设备涉及印刷电路板，但是术语电子设备可以包括其他设备。可以是任何类型或结构的整个电子设备或甚至任何形状或结构的机械设备能被系统200处理以提取一个或多个元件。
还可以理解如果本发明的方法和系统整体由计算系统执行或部分由计算系统执行，则任意合适的计算系统架构可以被使用。这可以包括独立计算机、网络计算机和专用硬件设备。如果术语“计算系统”且“计算设备”被使用，这些术语用于包括能够执行所述功能的计算机硬件的任意合适装置。
本领域技术人员理解在不偏离如广泛描述的本发明的实质或范围的情况下可以对如特定实施方式所示的本发明进行各种变化和/或修改。因此，本实施方式从各方面被认为是示意性而非限制性的。
这里包含的现有技术的任意引用不被认为承认该信息是公知常识，除非另有指明。