JP2008046409A

JP2008046409A - 電子工作教材と電子回路を有したホビー装飾品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2008046409A
Application number: JP2006222526A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sonoda; 善章園田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】はんだ付けを行ったことのない人、または電子回路電気回路の専門的な知識のない人が、電子工作や電子回路を有したホビー装飾品を容易に製作する。
【解決手段】１つまたは複数の機能を有した電子回路をモジュール１４として絶縁基板１上に接着剤で貼り付け、さらにチップLEDなどの電子部品８を固定搭載した後、配線回路に導電ペースト２を用いて直接描画し、また配線と部品間をはんだの代わりに導電ペースト３を用いて盛り付けた後、乾燥硬化させて、出力部品端子や電源端子間の電気的な接続を得る。
【選択図】図１０

Description

本発明は、はんだ付け作業を極力少なくした電子工作教材と電子回路を有したホビー装飾品およびその製造方法に関するものである。

従来の電子工作は、ある程度の専門的な知識とはんだ付け作業の技量が必要なこともあり、誰にでも間単にできるものではなかった。また、従来の装飾品は、静物的な動きのないものが中心であった。さらに、電子回路を利用したものとなると、ある程度の専門的な知識が必要となることもあって、電子回路を応用したホビー装飾品は少なかった。

はんだ付け作業は、２００℃を超える温度のはんだごてを用いるため、学校教育現場では近年安全対応のため、はんだ付け作業を採用しなくなる傾向にあった。そのため、電子・電気に関する教育実技教育が少なくなり、電子技術立国として日本の教育が危ぶまれているのが現状である。電子工学に関しては、ものづくり教育という掛け声だけで実践教育が少なくなり、日本の将来を憂えるものである。

はんだ付けを行ったことのない人、または電子回路電気回路の専門的な知識のない人が、電子工作に興味を持ち製作してみようと思っても、電子回路と聞いただけで難しいとの嫌悪感から、容易には製作に取り組めなかった。

そのような状況で、はんだ付け作業のない安全で、また専門知識を必要せず、手軽に楽しめ、しかも安価な電子工作教材や電子回路を有したホビー装飾品が望まれていた。
特開２００５−１４２２１８号公報「作る、できる電子工作入門」後閑哲也著技術評論社出版２００５年

解決しようとする問題点は、はんだ付けを行ったことのない人、または電子回路や電気回路の専門的な知識のない人が、電子工作や電子回路を有したホビー装飾品の製作に、容易には取り組めない点にある。

本発明は、１つまたは複数の機能を有した電子回路をモジュール化したものとその他必要部品を、絶縁基板上に接着剤等で貼り付け搭載した後、導電ペーストを用いて配線回路を直接描画し、また配線と部品間をはんだの代わりに導電ペーストを用いて盛り付け、電気的に接続して、製作することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、電子工作教材として、はんだ付け作業の技量や電子回路に関する知識がなくとも、電子工作教材や電子回路を有したホビー装飾品が簡単に製作できるという利点がある。また、高温作業のはんだ付けがなく安全で、お絵描きのように簡単にでき、配線という電子回路の基本技術を学習させるのに最適である。しかも、電子回路を有したホビー装飾品が簡単に製作でき、自分だけのオリジナルな装飾品となって、癒しの効果が得られる。さらに、当該電子工作で使用する資材は、有害物質を使用しない地球に優しい工作資材であり、製作工程は、高温を使用せず、必要時のみ加温する省エネの利点がある。

１つまたは複数の機能を有した電子回路部をモジュール化し、必要部品を接着剤等で固定し搭載後、導電ペーストを用いて配線回路を直接描画、さらに配線と部品端子間の電気的接続をはんだに代え、導電ペーストを盛り込むことで実現した。

実施例１として、LEDを用いた図７に示す星座のデコレーションインテリアの製作を説明する。例えば、北斗七星の星座の星部分にLEDを配し、電子回路モジュールによって、きらめくようにするものを製作した。電子回路モジュールは、予め量産工程で製造したものを用いることを基本とするが、自作することもできる。

はじめに、図１に示すような電子回路モジュールを自作する製作工程を説明する。絶縁基板に予め、回路図から部品レイアウトを検討し、これに基づき、図２のように部品であるトランジスタとコンデンサを瞬間接着剤で取り付けた。絶縁基板１として、厚紙を用いたが、プリント基板の材料であるベークライト基板、ガラスエポキシ基板の使用も可能である。部品固定用には、瞬間接着剤を使用した。厚紙を基板とする場合、瞬間接着剤の液状のものは、紙にしみ込み易いため、ゼリー状接着剤が使い易いことがわかった。

部品を固定した後に、図３のように導電ペースト２で部品端子間の配線を直接描画して行った。部品端子と配線パターンの電気的接合にも、同じ導電ペーストを用いてはんだ付けのように導電ペースト３を盛り付けた。導電ペーストの直接描画または盛り付け後、市販の出力７００Wのヘアードライヤーにて３０〜６０秒間ほど温風に曝すことによって、乾燥硬化し、電気的な接続が得られた。配線回路の比抵抗値を測定したところ、０．００１２オーム・ｃｍ程度であった。今回用いた導電ペーストには、銀粒子１〜１５ミクロンのフレーク状のものを用いた。銀粒子に代えて、用途によっては、金や銅粒子を用いることも考えられる。また、導電ペーストとして、樹脂には硬化後脆くなりクラックの入りにくい熱可塑性樹脂、溶剤には常温での安定性を考慮して、アセテート系溶剤で沸点１８０度程度、蒸気圧０．４ｍｍＨｇと小さくとも、熱をかけることにより短時間で飛散する溶剤を選定した。

必要により、図４のようなジャンパー線として銅箔５や、図５のような外部接続用の端子部６，７を取り付けることができる。ジャンパー線に関しては、図４のように、導電ペーストで描画し、乾燥硬化させた回路の導通を確認した後、交差する下配線パターン部分を接着剤付絶縁テープ４でカーバーした後、切断した銅箔５を瞬間接着剤で取り付けた。この場合、銅箔は、接着剤付絶縁テープ４の部分より長めにしておくことが必要である。短い場合は、接着剤付絶縁テープ４上に導電ペースト３を塗布することになり、導電ペースト硬化後、接着剤付絶縁テープ４の熱膨張で境界部分にクラックが発生して、断線することが多かった。また、外部端子部に関しては、図５のように銅箔を必要な大きさに切断し、瞬間接着剤で貼り付けた。配線パターンの描画忘れや、部品端子接続のための導電ペースト３塗布は、その都度行った。ヘアードライヤー７００W程度での３０〜６０秒間ほどの温風曝しでは、部品にダメージを与えることはなかった。

次に、LEDパネルの製作を説明する。まず、自作または、量産工程で製造した電子回路モジュールを、星座の厚紙に接着剤または、両面接着テープなどで貼り付けた。図６の星座の星となる部分に好みの色のLEDを、図７のように電極方向を確認して、瞬間接着剤で固定した。次に図８のように、電子回路モジュールの出力端子をLEDの端子を陽極・陰極の間違いないよう、導電ペースト２で直接描画した。さらにLED電極との接合は、はんだ付けをするように導電ペースト３を盛り付けた。その後、ヘアードライヤーによる温風曝しによって、電気的な接続を得ることができた。

追加で取り付けるLEDがある場合は、その都度追加することが可能である。その場合、前述同様に、追加するLEDを瞬間接着剤で貼り付け、近くの配線パターンより、導電ペーストで支線配線を描画追加し、ヘアードライヤーの温風に曝すことで追加取り付けが可能である。電源より遠方に配置したLEDの配線抵抗値は高くなるため、LEDの明るさが暗い場合には、図９のような冗長配線９を追加描画し、明るくすることもできる。

図５に示す電子回路モジュール１４と図９のLEDパネル１３とをはんだ付け１１で接続することにより、図１０に示すような回路ができ、LEDの点滅を確認できた。最後に、図１１のようなLED点滅部分を打ち抜いた星座パネル１２を貼り付けて、電子工作を応用した星座の自作の装飾品を完成させることができた。

実施例２では、実施例１で用いた電子回路モジュールを自作する製作工程の絶縁基板１には、透明なアクリル板を用いた。アクリル板の下に、電子部品のレイアウトと配線を記載した図面シートを置いて、アクリル板に直接瞬間接着剤で電子部品を固定した。次に実施例１と同様に部品が固定されたアクリル板上に直接導電ペーストで回路を描画した。このように行うことで、電子部品搭載位置とパターン配線を設計通りに間違いなくできた。実施例２で用いた絶縁基板１は、アクリル板に限らず、透明で下に敷いた回路図が見えるものであれば、PE（ポリエチレン）、PET（ポリエチレンテレフタレート）、塩化ビニル、PPなどの有機材料、また、高温に耐えるガラス板のような無機材料を用いることもできる。導電ペーストで描画するので、絶縁基板１は、平面である必要はなく、ガラスビンやPETボトルなどの曲面に描画することも考えられる。

さらに実施例１のLEDパネル１３に関しても、透明なアクリル板を用いた。アクリル板の下に星座の図柄を置き、LEDを接着剤で直接アクリル板に貼り付けた。これにより、LEDの固定が正確な位置にでき、また配線の間違いを少なくできた。そして、実施例１のように、電子回路モジュールの出力端子をLEDの端子を陽極・陰極の間違いないよう、導電ペースト２で直接描画した。さらにLED電極との接合は、はんだ付けをするように導電ペースト３を盛り付けた。その後、ヘアードライヤーによる温風曝しによって、電気的な接続を得ることができた。

本発明よれば、電子工作教材や電子回路を有したホビー装飾品に限らず、面実装部品を用いた電子回路の試作用途にも適用できる。すなわち、絶縁基板上に部品を配置して、固定後、導電ペーストで回路パターンを描画、パターンと部品端子を導電ペーストではんだの代わりに盛り付けるだけで回路が動作する。したがって、回路確認を短時間で簡単に行うことができるので、電子回路の試作用として産業上の利用の可能性は大きい。

LED点滅の回路図電子回路モジュールのチップ部品の配置・固定電子回路モジュールの導電ペーストによる配線・接合電子回路モジュールのジャンパー線作成説明電子回路モジュールの外部電極部作成説明星座（例、北斗七星） LEDパネルのLED配置・固定 LEDパネルの導電ペーストによる外部電極含む配線・接合 LEDパネルの冗長配線説明電子回路モジュールとLEDパネルのリード線接続星座パネルの取り付け

符号の説明

１基板（厚紙）
２導電ペースト配線
３導電ペースト盛り接続
４ジャンパー線用絶縁材（接着剤付絶縁テープ）
５ジャンパー線用導電材（銅箔）
６外部電極部用導電材（出力側）
７外部電極部用導電材（電源側）
８チップLED
９導電ペーストによる冗長配線
１０リード線
１１はんだ付け
１２星座パネル
１３ LEDパネル
１４電子回路モジュール

Claims

LED点燈・点滅やオルゴールなどの電子回路を持ち、かつ、当初LEDやスピーカなどの表現出力物は搭載せず、電源端子と出力端子を有した小型基板のモジュールを、自作デザインのパネルまたはオブジェに貼り付けるなどして搭載したのちに、LEDやスピーカなどの表現出力物を貼り付けるなどして搭載して、端子間配線を導電ペーストで行い、また部品端子との接続をはんだ付けに代えて導電ペーストで行うことを特徴とした電子工作教材と電子回路を有したホビー装飾品およびその製造方法。
請求項1における外部端子と外部リード線との接続において、外部接続端子部に銅箔小片を接着剤で貼り付け、接着剤硬化後、外部リード線を当該銅箔小片にはんだ付け行い、接続することを特徴とした電子工作教材と電子回路を有したホビー装飾品およびその製造方法。
請求項１において、自作デザインのパネルまたはオブジェ上の配線回路の交差配線で、交差の下配線となる配線部を、絶縁樹脂または接着剤付絶縁テープでカーバーした後、交差の上配線となる接着剤付き銅箔または銅箔小片を接着剤で貼り付け、上配線の銅箔の長さが、絶縁樹脂塗布幅または接着剤付絶縁テープよりも長いことを特徴とした電子工作教材と電子回路を有したホビー装飾品およびその製造方法。