JP2019195018A - 手作りの回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】専門家でなくとも製作可能な手作りの回路基板を提供することを目的とする。【解決手段】基板及び媒質層を備え、媒質層１２は基板１１の表面に設置されると共にパターンを構成させると共に、複数の電気ブロックを有する非導電性ゾーン１２１を含む。非導電性ゾーン１２１中の電気ブロックが非連続的に分布され、非導電性ゾーン１２１の少なくとも１つの断面上の電気ブロックが非電気的に接続される。或は、基板及び媒質層を備え、本発明に開示された他の手作りの回路基板１は、媒質層１２が複数の電気ブロックを有する導電性ゾーン１２２を含み、導電性ゾーン１２２中の電気ブロックが連続的に分布され、導電性ゾーン１２２の少なくとも１つの断面上の電気ブロックが電気的に接続される。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、導電性ゾーン及び／又は非導電性ゾーンを含む手作りの回路基板（hand-made circuit board）に関するものである。

回路基板の主な機能は、回路基板上の各素子を相互に電気的に接続させることであり、その上で異なる需要に応じて軽い、薄い、短小、柔らかい及び／又は硬い等の特性を有する製品が製造されている。また、単層板、又は二層板など多層板の態様に区分され、且つプリント回路基板は既に各種のパソコン、パソコン周辺機器、通信器材、その他の電化製品、及び生活用品に広く応用されている。

しかしながら、プリント回路基板の製造には多くの工程がある。例えば、基板を切断し、回路線図を準備し、且つフォトレジストを塗布し、又は印刷でコーディングしてから、露光、現像、及びエッチングを行う等の多くの工程により回路線図を基板に転写する。多くの設備を経る必要があり、現像剤又はエッチング液等の強酸性もしくは強アルカリ性の毒性のある液体に浸す必要があるため、回路基板の製造は簡単ではなかった。なお、上記の原因により、プリント回路基板は一般的な環境での製造に向かず、通常、工場内や実験室内等で専門家が設備を操作して製造することになる。すなわち、回路基板を製造するには、上述の工程を経なければ回路基板の完成品を得られず、専門家ではない一般使用者に応用しにくい。特に、教育分野での応用では、回路に触れたことがない人（例えば、低年齢層の使用者）では回路基板の製造になかなか関われなかった。

このため、専門家以外や低年齢層の一般使用者に対して、回路や回路基板に触れたことのない一般使用者でも、回路基板の媒質層の案内により自分で回路をレイアウトして導電させると共に、製作したい回路基板を自分で製作可能な回路基板を提示し、回路基板の製造難度を下げて、使用者が直感的に簡単に作れるようにする必要がある。専門家でなくとも回路基板を製作可能になることにより、回路基板製造の柔軟性や汎用性が高まる。その上に、回路の製図及び回路基板の製造の楽しさも増す。なお、使用者が、自分で製作した回路基板を構築物組立キット（例えば、立体ツリーハウス）に設置させ、音、光、磁力等を発生させることができれば、教育分野で応用可能にするのみならず、使用者に自分で組み立てて学習できる楽しさを与えることができる。

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、手作りの回路基板を提供することにある。すなわち、媒質層の設置により、回路や回路基板に触れたことのない一般使用者でも手作りの回路基板の媒質層の案内により自分で回路をレイアウトして導電させると共に、自分で製作したい回路基板を製作可能になり、回路基板の製作難度を下げて、使用者が直感的に簡単に作れるようにする。専門家でなくとも回路基板を製作可能になることにより、回路基板製作の可撓性や汎用性が高まる。その上に、回路の製図及び回路基板の製造の楽しさも増す。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の手作りの回路基板は、基板及び媒質層を備える。媒質層は、基板の表面に設置されると共にパターンを構成させ、複数の電気ブロックを有する非導電性ゾーンを含む。媒質層における非導電性ゾーン中のこれら電気ブロックが非連続的に分布され、非導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが非電気的に連結される。

好ましい実施形態では、媒質層が複数の電気ブロックを有する導電性ゾーンを更に含み、導電性ゾーン中のこれら電気ブロックが連続的に分布され、導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが電気的に連結される。

好ましい実施形態では、電気ブロックは、導電ブロック、導電線、導電シート、導電インク、導電テープ、半導電材料、或いはそれらの組み合わせである。

好ましい実施形態では、非導電性ゾーン又は導電性ゾーンは、抵抗調節可能ゾーンである。

好ましい実施形態では、基板は木製基板、竹製基板、紙製基板、綿製基板、高密度繊維基板、樹脂基板、又はそれらの組み合わせである。

好ましい実施形態では、基板は基板の表面に設置されるコーティング層を備え、且つ媒質層はコーティング層に設置される。

好ましい実施形態では、手作りの回路基板は媒質層に電気的に接続される少なくとも１つの電気誘導変化素子を更に備える。

好ましい実施形態では、少なくとも１つの電気誘導変化素子は、発光ユニット、発熱ユニット、発声ユニット、エレクトロクロミックユニット（Electrochromic unit）、磁性ユニット、又はそれらの組み合わせである。

好ましい実施形態では、少なくとも１つの電気誘導変化素子は、手作りで製作される発光ユニットである。

好ましい実施形態では、発光ユニットは電気基材と、発光ダイオードと、可撓性粘着テープとを備える。電気基材は、媒質層に電気的に接続され、発光ダイオードは、電気基材に電気的に接続される。可撓性粘着テープが電気基材及び発光ダイオードに貼着されるか包囲させ、電気基材及び発光ダイオードを互いに電気的に連結されるように固定させる。

好ましい実施形態では、電気ブロックとしてグラファイト、グラフェン、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、若しくはそれらの合金、又は、導電性金属酸化物を含む。

好ましい実施形態では、手作りの回路基板は電池及びスイッチ素子を更に備える。電池は、基板の表面に設置され、電池の一端は、媒質層に電気的に接続され、スイッチ素子は、電池と媒質層との間に調節可能に電気的に接続される。

また、上記目的を達成するため、本発明の他の態様の手作りの回路基板は、基板及び媒質層を備える。媒質層は、基板の表面に設置されると共にパターンを構成させる。媒質層は、複数の電気ブロックを有する導電性ゾーンを含み、導電性ゾーン中のこれら電気ブロックが連続的に分布され、導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが電気的に連結される。

好ましい実施形態では、媒質層は、複数の電気ブロックを有する非導電性ゾーンを更に含む。非導電性ゾーン中の電気ブロックが非連続的に分布され、非導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが非電気的に連結される。

好ましい実施形態では、電気ブロックは、導電ブロック、導電線、導電シート、導電インク、導電テープ、半導電材料、又はそれらの組み合わせである。

好ましい実施形態では、非導電性ゾーン又は導電性ゾーンは、抵抗調節可能ゾーンである。

好ましい実施形態では、基板は、木製基板、竹製基板、紙製基板、綿製基板、高密度繊維基板、樹脂基板、又はそれらの組み合わせである。

好ましい実施形態では、基板は、基板の表面に設置されるコーティング層を備え、且つ媒質層はコーティング層に設置される。

好ましい実施形態では、手作りの回路基板は、媒質層に電気的に接続される少なくとも１つの電気誘導変化素子を更に備える。

好ましい実施形態では、電気誘導変化素子は、発光ユニット、発熱ユニット、発声ユニット、電気誘導変化ユニット、磁性ユニット、又はそれらの組み合わせである。

好ましい実施形態では、電気誘導変化素子は、手作りで製作される発光ユニットである。

好ましい実施形態では、発光ユニットは、電気基材と、発光ダイオードと、可撓性粘着テープとを備える。電気基材は媒質層に電気的に接続され、発光ダイオードは電気基材に電気的に接続され、可撓性粘着テープは電気基材及び発光ダイオードに貼着されるか包囲させ、電気基材及び発光ダイオードを互いに電気的に連結されるように固定させる。

好ましい実施形態では、電気ブロックとして、グラファイト、グラフェン、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、若しくはそれらの合金、又は、導電性金属酸化物を含む。

好ましい実施形態では、手作りの回路基板は電池及びスイッチ素子を更に備える。電池は、基板の表面に設置され、電池の一端は、媒質層に電気的に接続され、スイッチ素子は、電池と媒質層との間に調節可能に電気的に接続される。

上述したように、本発明の手作りの回路基板は、基板及び媒質層を備える。媒質層は、基板の表面に設置されると共にパターンを構成させる。媒質層は、複数の電気ブロックを有する非導電性ゾーンを含む。媒質層における非導電性ゾーン中の電気ブロックが非連続的に分布され、非導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが非電気的に連結される。また、媒質層は、複数の電気ブロックを有する導電性ゾーンを含み、導電性ゾーン中の電気ブロックが連続的に分布され、導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが電気的に連結される。媒質層の設置により、回路や回路基板に触れたことのない一般使用者でも、手作りの回路基板の媒質層の案内により自分で回路をレイアウトして導電させると共に、自分で製作したい回路基板を製作可能になり、回路基板の製作難度を下げて、使用者が直感的に簡単に作れるようにする。このように、専門家でなくとも回路基板を製作可能になることにより、回路基板製作の柔軟性や汎用性が高まる。その上に、回路の製図及び回路基板の製造の楽しさも増す。なお、使用者が、自分で製作した回路基板を構築物組立キット（例えば、立体ツリーハウス）に設置させ、音、光、磁力等を発生させ、教育分野で応用可能にするのみならず、使用者が自分で組み立てて学習できる楽しさも与えることができる。

本発明の実施形態に係る手作りの回路基板を示す概略図である。 図１ＡのＢ−Ｂ切断線に沿う断面図である。 図１Ｂの断面領域Ａ´を示す拡大概略図である。 図１Ａの媒質層領域Ａを示す部分拡大概略図である。 図１Ａの非導電性ゾーンの電気ブロックの配布状態が上昇する概略図である。 図１Ｅの媒質層領域Ａを示す部分拡大概略図である。 本発明の他の実施形態に係る手作りの回路基板を示す概略図である。 図２Ａの媒質層領域Ｂを示す部分拡大概略図である。 本発明のさらなる他の実施形態に係る手作りの回路基板を示す概略図である。 図３Ａの電気基材が紙カードに設置される概略図である。 本発明の実施形態に係る手作りの回路基板により構築物組立キットに設置される概略図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る手作りの回路基板について具体的に説明する。尚、実施形態において、実質的に同一の機能および構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、図１Ａ〜１Ｆを参照しながら、本発明に係る手作りの回路基板をさらに詳しく説明する。図１Ａは本発明の実施形態に係る手作りの回路基板を示す概略図である。図１Ｂは図１ＡのＢ−Ｂ切断線に沿う断面図である。図１Ｃは図１Ｂの断面領域Ａ´を示す拡大概略図である。図１Ｄは図１Ａの媒質層領域Ａを示す部分拡大概略図である。図１Ｅは図１Ａの非導電性ゾーンの電気ブロックの配布状態が上昇する概略図である。図１Ｆは図１Ｅの媒質層領域Ａを示す部分拡大概略図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、本実施形態の手作りの回路基板１は、基板１１及び媒質層１２を備える。また、本実施形態の手作りの回路基板１は、電池１３と、スイッチ素子１４と、２つの電気誘導変化素子１５とを更に備える。ここでは、本実施形態の手作りの回路基板１は、教育分野で応用され、専門家以外や低年齢層の一般使用者でも手作りの回路基板１の媒質層１２の案内により自分で回路をレイアウトして導電させると共に自分で製作したい回路基板を製作可能な回路基板を提供する。当然ながら、他の実施形態では、手作りの回路基板１を科学研究分野等の他の分野に応用してもよく、本発明に特別な制限はない。

本実施形態では、基板１１は基板１１の表面に設置されるコーティング層（図示省略）を備え、且つ媒質層１２は基板１１の表面に設置される（すなわち、コーティング層に設置される）。すなわち、コーティング層は、基板１１と媒質層１２との間に設置される。また、一般的なプリント回路基板の基板とは違い、本実施形態に係る手作りの回路基板１の基板１１は、以下の数種類の態様から選択可能であり、その材質として木製基板、竹製基板、紙製基板、綿製基板、高密度繊維基板、及び樹脂基板の内の何れか１つ、又は、それらの組み合わせを含み、且つ絶縁基板を主とする。アルミニウム基板、鉄基板、紙基材フェノール（phenol）銅張積層板、紙基材エポキシ樹脂（Epoxy）銅張積層板、ガラスエポキシ樹脂（Glass-Epoxy）銅張積層板、ガラス複合（Glass Composite）銅張積層板、ガラスエポキシ樹脂（Glass-Epoxy）、及びガラスベンゼン樹脂基板等のプリント回路基板に常用される基板材質は選択されない。

媒質層１２は、基板１１の表面（コーティング層）に設置されると共にパターンを構成させる。媒質層１２には、複数の電気ブロックＰを有する非導電性ゾーン１２１（電気ブロックＰは図１Ｃに示す）が含まれる。電気ブロックＰは、導電ブロック、導電線、導電シート、導電インク、導電テープ、半導電材料、又はそれらの組み合わせであり、電気ブロックＰは、グラファイト、グラフェン、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、若しくはそれらの合金、又は導電性の金属酸化物を含む。理想的には、非導電性ゾーン１２１中の電気ブロックＰとして銀ナノ粒子導電ブロックが選択され、手作りの回路基板１が好ましい導電性を有する。また、他の要素を考慮すると、電気ブロックＰとして異なる態様の金属や非金属を選択してもよく、例えば、低コストの銅金属や薄型化されたグラフェン導電ブロックを電気ブロックＰとして使用し、手作りの回路基板１のコストを低減させたり、手作りの回路基板１を更に軽量薄型化させてもよい。

本実施形態では、基板１１のコーティング層は、高分子コーティング層で構成されている。高分子コーティング層に構成されていることによりコーティング層が高い（大きい）表面粗さを有する。基板１１が表面粗さの高い（大きい）コーティング層を有するため、本実施形態に係る手作りの回路基板１では、使用者が導電性インクペン４の導電材料を媒質層１２に設置させやすくなっている。また、回路の製図及び製図後の回路の特性がより安定する。すなわち、高分子コーティング層の設置により、銀ペーストや銀ナノ粒子４１等の導電性インクペン４の導電材料の、媒質層１２中の非導電性ゾーン１２１への付着力が大きくなる。また、付着後にすぐに剥げ落ちて手作りの回路基板１の回路の安定性に影響が出るようなことは発生しない（図１Ｅ参照）。さらに、本実施形態に係る基板１１は平坦化されると共に、高い（大きい）表面粗さを有する印画紙を例とする。また、他の実施形態では、基板１１は、コーティング層を備えず、媒質層１２が基板１１に直接設置されてもよい。

図１Ａに戻って、図１Ａの媒質層１２は、ほぼ「日」字型のパターンを有し、このため、媒質層１２が有する電気ブロックＰも媒質層１２に対応して「日」字型のパターンとして定義される。換言すれば、本実施形態に係る手作りの回路基板１は、「日」字型の回路レイアウトを有する。また、他の実施形態では、媒質層１２を多種多様なパターンで構成させることができ、例えば、多辺形状、同心円状、螺旋状、星形状、又は不規則形状等で構成させることができる。不規則形状として、動物、果物又は星の形状等の好まれる特別なパターンを形成させてもよい。これにより、低年齢層使用者の気を惹いて使用する楽しさを引き立てることができる。

実際の応用では、印刷ユニット又は転写印刷ユニットを用いて、前述の導電インク等の導電材質を印刷又は転写印刷により基板１１にコーティング層を形成させ、さらに、電気ブロックＰを有する媒質層１２を形成させる。一般的に、導電インクは、水性又はアルコール（alcohol）に属し、その成分は銀ナノ粒子、溶剤（水又はアルコール類）、表面活性剤、分散安定剤、及びその他の助剤等である。デジタルインクジェット又は３Ｄプリント方式により、基板１１に異なるパターンを有する媒質層１２が印刷される。

図１Ａに示されるように、本実施形態では、基板１１に形成される媒質層１２及び非導電性ゾーン１２１は、ライトグレー色のゾーンである。しかし、他の実施形態では、媒質層１２中に複数のサブパターンが更に含まれており、少なくとも部分的なサブパターンは相互に連接されない。サブパターンは、例えば、ドット状、縞模様状、斜線状（図２Ａ参照）、破線状、矢印状、又はモザイク状等である。手作りの回路基板１は、媒質層１２に特徴的なサブパターンが構成されているため、使用者に対して強い訴求力を生むことができる。

図１Ａにおいて、電池１３及びスイッチ素子１４は、手作りの回路基板１の開閉を制御させる制御素子セットであり、電池１３は、基板１１の表面に設置され、その一端が媒質層１２に電気的に接続される。スイッチ素子１４は、電池１３と媒質層１２との間を調節可能に電気的に接続させる。本実施形態に係る手作りの回路基板１の実際の応用において、電池１３として、好ましくは薄くて軽いボタン電池が手作りの回路基板１の電源として選択される。これにより、手作りの回路基板１及び基板１１の軽量薄型化させることができる。また、スイッチ素子１４は、使用者が銀箔紙や銅箔紙を自分で折って作ったものであり、単純に金属スイッチが使用されるわけではない。よって、使用者にとっては手作り感が増し、自分で手作りの回路基板１を製作する楽しさが増す。銀箔紙や銅箔紙を折って完成させた後に、単純にスイッチ素子１４を押すのみで電池１３と媒質層１２とが電気的に連結される。

上述の部材以外に、手作りの回路基板１は、少なくとも１つの電気誘導変化素子１５を更に備える。電気誘導変化素子１５は、基板１１に設置されると共に、媒質層１２に電気的に接続される。電気誘導変化素子１５は、発光ユニット、発熱ユニット、発声ユニット、エレクトロクロミックユニット（electrochromic unit）、磁性ユニット、又は、それらの組み合わせの内の少なくとも１つを含み、例えば、ＬＥＤ、電熱プレート、スピーカー、ブザー、変色プレート、電磁石、又は、それらの組み合わせの態様として使用される。電気誘導変化素子１５の通電後に手作りの回路基板１は、光、熱、音声、変色、又は磁力等を発生させる。本実施形態に係る電気誘導変化素子１５では、２つの発光ユニットが使用され、発光ユニットとしてＬＥＤが選択される。また、２つのＬＥＤは、「日」字型の媒質層１２に並列され、電気ブロックＰが電気的に連結されて導電性を有した後に、電池１３及びスイッチ素子１４が接続されると、発光する。これにより、本実施形態に係る手作りの回路基板１が他の構築物組立キットや教材と組み合わせて使用される場合に、手作りの回路基板１が直接構築物組立キットの発光素子となり、例えば、家屋の屋根として組み立てられると、屋根（すなわち、手作りの回路基板１）が発光する。

また、電気誘導変化素子１５は、上述の媒質層１２と組み合わせられて異なる教材の需要に応じて選択される。例えば、他の実施形態では、電気誘導変化素子１５として発光ユニットと発声ユニットとの組み合わせが選択された場合として、ＬＥＤとスピーカーが組み合わせられて使用されると、電気ブロックＰが電気的に連結された後に、手作りの回路基板１が同時に発光及び音声を発生させる。又は、多種類の異なる色のＬＥＤが選択された場合には、手作りの回路基板１が発生させる光線がより多彩な色彩となる。こうすることにより、他の構築物組立キットや教材と組み合わせられて使用される場合には、使用者の製品に対する満足度が高まる。

本実施形態に係る手作りの回路基板１の実際の応用において、媒質層１２及び媒質層１２が具備する非導電性ゾーン１２１は、手作りの回路基板１の回路レイアウト又は回路の配置と等しくなる。ここでは、非導電性ゾーン１２１中の電気ブロックＰは、特定の状況又は条件下でのみ電気的に連結され、媒質層１２が対応して導電状態となり、且つ、導電状態は使用者による操作に関係する。

図１Ｃ及び図１Ｄに示されるように、図１Ｃの領域Ａ´及び図１Ｄの領域Ａ中には、多くの電気ブロックＰが存在している。図１Ｄの領域Ａ中では、非導電性ゾーン１２１にいて電気ブロックＰが占める分布の割合は低い。また、図１Ｄから分かるように、基板１１の表面の上方では、電気ブロックＰは非連続的に分布（図１Ｃに示されるようなのこぎりの歯状）される。これにより、非導電性ゾーン１２１は、図１Ａ中のＢ-Ｂ切断線上での電気ブロックＰが非電気的に連結される。これ以外にも、本実施形態の図１Ａの領域Ａ及びＢ-Ｂ切断線により形成される断面領域Ａ´について説明するが、図１Ａ中の非導電性ゾーン１２１の他の領域及び異なる断面中の電気ブロックＰもほぼ同じく非連続的な分布状態となり、領域Ａ及びＢ-Ｂ切断線により形成される断面領域Ａ´のみに限られない。つまり、非導電性ゾーン１２１の断面上の電気ブロックＰが非連続的な分布を呈すると、電気ブロックＰが電気的に連結されない。換言すれば、媒質層１２の導電性は、電気ブロックＰが非導電性ゾーン１２１の断面上で連続的に分布されているか否かに関わる。

もっとも、媒質層１２に導電性が必要な場合には、本実施形態に係る非導電性ゾーン１２１に導電層が設置される。非導電性ゾーン１２１に導電層が塗布され、非導電性ゾーン１２１の電気ブロックＰが電気的に連結されることにより、媒質層１２が導電性を獲得する。設置方式は図１Ｅに示す。使用者は、導電性インクペン４又は導電マーカーペンを使用して、媒質層１２に導電層を描く。導電性インクペン４には、銀ナノ粒子４１又は銀ペーストインクが含まれる。本実施形態においては、銀ナノ粒子４１及び電気ブロックＰの材料は成分が同じであるため、導電層又は銀ナノ粒子４１で描画されると、電気ブロックＰが非導電性ゾーン１２１の断面上に連続的に分布され、電気的に連結され、媒質層１２が導電性を獲得する。

図１Ｆに示されるように、図１Ｆは、導電性インクペン４により導電層を描いた後の媒質層１２の領域Ａを図示する。この部分拡大図から分かるように、非導電性ゾーン１２１における電気ブロックＰの分布状態が、図１Ｄと比較して明らかに高まっている。また、電気ブロックＰの分布状態が高まることで、断面上の電気ブロックＰが本来の非連続的な分布状態から連続的な分布状態に変化し、電気ブロックＰが電気的に連結される。換言すれば、使用者が媒質層１２の案内に従って導電性インクペン４を使用して、銀ナノ粒子４１を電気ブロックＰに塗布させて媒質層１２を充満させると、図１Ｅの電気ブロックＰが非導電性ゾーン１２１の断面上で連続的な分布状態を呈し、電気的に連結されると共に導電性を有し、図１Ｅの手作りの回路基板１が導通される。

このように、使用者が導電性インクペン４を利用し、媒質層１２の案内に従って、媒質層１２上で回路を製図すると、媒質層１２が導電性を獲得する。また、基板１１の材質及び使用者の描画速度に基づいて、導電性インクペン４により回路の間隔が不等に製図される。また、基板１１の表面粗さの違いによって製図される間隔も変わり、例えば、表面粗造度が低い（小さい）基板１１では製図される間隔が短くなる。本実施形態に係る手作りの回路基板１は、表面粗さが高い（大きい）印画紙を基板１１として使用し、且つコーティング層を有する設計により、回路を長い間隔で製図可能となる。よって、導電性インクペン４の使用効率が大幅に向上し、使用時間も延びる。また、印画紙を基板１１とするため、描き損じた回路を擦って消せるようになるほか、電気ブロックＰも好ましい導電性を有する。

ここでは、図１Ａ及び図１Ｅに示されるように、本実施形態の媒質層１２には、非導電性ゾーン１２１を含む以外に、非導電性ゾーン１２１に対する導電性ゾーン１２２も含まれる。導電性ゾーン１２２にも使用者により導電層が塗布される。導電性ゾーン１２２にも複数の電気ブロックＰを備えている。導電性ゾーン１２２と非導電性ゾーン１２１との差異は、導電性ゾーン１２２中の電気ブロックＰが連続的に分布され、非連続的な分布ではない点である。これにより導電性ゾーン１２２の少なくとも１つの断面上の電気ブロックＰが電気的に連結される。具体的には、導電性ゾーン１２２は、低抵抗ゾーンであり、且つ導電性ゾーン１２２は、使用者ごとに異なる需要に応じ、導電性ゾーン１２２の抵抗を自分で調節可能になる。また、導電性ゾーン１２２の設置により、使用者は、導電性インクペン４又は導電マーカーペンを使用して、媒質層１２に導電層をよりスムーズに描けるようになり、媒質層１２の断線が防止される。また、他の実施形態では、非導電性ゾーン１２１は高抵抗ゾーンであり、非導電性ゾーン１２１も使用者ごとに異なる需要に応じ、非導電性ゾーン１２１の抵抗を自分で調節可能になる。例えば、使用者が媒質層１２上に導電性インクペン４又は導電マーカーペンを利用して導電層を重複設置させ、その中の電気ブロックＰが密集して分布されるほど、導電性ゾーン１２２の抵抗値が低下する。反対に、使用者が重複設置される導電層の数を減らし、導電性ゾーン１２２の抵抗値を高いレベルに維持させることで、使用者が導電性ゾーン又は非導電性ゾーンの抵抗値を自分で制御可能になり、導電又は非導電の調節及び切り換えも操作可能になる。また、本発明に係る手作りの回路基板１の媒質層１２は、非導電性ゾーン１２１又は導電性ゾーン１２２のみを含むか、導電性ゾーン１２２及び非導電性ゾーン１２１を同時に備えてもよく、本発明にその制限はない。

これにより、本実施形態に係る手作りの回路基板１は、基板１１及び媒質層１２を備え、媒質層１２が基板１１の表面に設置されると共にパターンを構成させており、媒質層１２は、複数の電気ブロックＰを有する非導電性ゾーン１２１を含む。非導電性ゾーン１２１中に電気ブロックＰが非連続的に分布され、非導電性ゾーン１２１の少なくとも１つの断面上の電気ブロックＰが非電気的に連結される。又は、媒質層１２が非導電性ゾーン１２１及び複数の電気ブロックＰを有する導電性ゾーン１２２を共に備え、導電性ゾーン１２２中の電気ブロックＰが連続的に分布され、導電性ゾーン１２２の少なくとも１つの断面上の電気ブロックＰが電気的に連結される。また、基板１１は表面粗造度が大きい/高いコーティング層を有するため、手作りの回路基板１には導電性インクペン４の銀ナノ粒子４１を媒質層１２に容易に設置できるようになり、回路の製図及び製図後の回路の特性がより安定する。このほか、使用者は媒質層１２の案内により、媒質層１２上に回路を製図して電気ブロックＰを連続的に分布させると共に電気的に連結させることができる。媒質層１２の設置により、回路や手作りの回路基板に触れたことのない一般使用者でも、手作りの回路基板１の媒質層１２の案内により、回路を自分でレイアウトして導電させると共に、自分で製作したい回路基板を製作可能になる。そのため、手作りの回路基板の製作難度を下げて、使用者が直感的に簡単に作れるようにすることができる。また、専門家でなくとも手作りの回路基板を製作可能になることにより、手作りの回路基板の製作の柔軟性や汎用性を高めることができる。その上に、回路の製図及び手作りの回路基板の製作の楽しさも増す。

また、本発明に係る手作りの回路基板１は、異なる媒質層の態様を有してもよい、且つ上述の基板１１と組み合わせられて使用される。

図２Ａと図２Ｂに示されるように、図２Ａは本発明の他の実施形態に係る手作りの回路基板を示す概略図である。図２Ｂは図２Ａの媒質層領域Ｂを示す部分拡大の概略図である。

図２Ａの手作りの回路基板１ａ及び先行の実施形態に係る手作りの回路基板１は、大部分が同じ部材及び部材間の関係を有する。本実施形態に係る手作りの回路基板１ａは、先行の実施形態に係る手作りの回路基板１と同様に「日」字型の回路レイアウトを有し、差異は、本実施形態では、基板１１に形成される媒質層１２ａがライトグレー色のゾーンではなく、電気ブロックＰを利用した縞模様状又は斜線状のサブパターンを呈する点である。図２Ｂに示すように、図２Ａの領域Ｂには、同様に多くの電気ブロックＰが含まれている。電気ブロックＰは、上述の縞模様状又は斜線状のサブパターンとして配列されている。縞模様状又は斜線状のサブパターンにより、使用者は、媒質層１２ａの案内に従って、媒質層１２ａ上に回路を製図し（すなわち、導電性インクペン４を利用して銀ナノ粒子４１を塗着）、非導電性ゾーン１２１ａにおいて電気ブロックＰが占める面積の割合を増やし、電気ブロックＰを非導電性ゾーン１２１ａの断面上で連続的に分布させる。これにより、電気的に連結させると共に媒質層１２ａに導電性を獲得させることができる。

縞模様状又は斜線状のサブパターンの設計により、本実施形態に係る手作りの回路基板１ａは、媒質層１２ａが特徴的なサブパターンを有し、使用者に対する大きな訴求力を生む。これ以外にも、本実施形態では、電気誘導変化素子１５及び１５ａとして、発光ユニット及び発声ユニットの組み合わせがそれぞれ選択される。すなわち、ＬＥＤにスピーカーが組み合わせられて使用され、媒質層１２ａが導電性を獲得した後、手作りの回路基板１ａが同時に発光及び音声を発生させ、手作りの回路基板１ａが光を放つ以外、音声も出力される。よって、構築物組立キット又は教材と組み合わせられて使用される場合に、使用者の製品に対する満足度をさらに高めることができる。

なお、本実施形態に係る手作りの回路基板１ａの他の技術的特徴は、先行の実施形態に係る手作りの回路基板１に関する説明を参照し、ここでは再述しない。

また、本発明の手作りの回路基板は、使用者が自分で手作りした発光ユニットを上述の回路基板の媒質層に組み合わせて使用してもよい。

図３Ａと図３Ｂに示されるように、図３Ａは本発明のさらなる他の実施形態に係る手作りの回路基板を示す概略図である。図３Ｂは図３Ａの電気基材が紙カードに設置される概略図である。図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、図３Ａの手作りの回路基板１ｂは、先行の実施形態に係る手作りの回路基板１と、部材及び部材間の関係の大部分が共通する。本実施形態に係る電気誘導変化素子は、発光ユニット１６である。前述の電気誘導変化素子との差異は、本実施形態に係る手作りの回路基板１ｂの発光ユニット１６は、使用者が手作りする点である。

図３Ａを参照すれば、発光ユニット１６は、電気基材１６１と、発光ダイオード１６２と、可撓性粘着テープ１６３とを備える。具体的には、電気基材１６１は、媒質層１２ｂと類似する電気ブロック構造を有し、使用者が導電性インクペン４を利用して銀ナノ粒子４１を塗着していない場合、又は、導電層を電気基材１６１に設置させていない場合、電気基材１６１は導電性を有しない。また、電気基材１６１の基材の材質としては、木製基板、竹製基板、紙製基板、綿製基板、高密度繊維基板、及び樹脂基板の内の何れか１つ、又は、それらの組み合わせが選択される。なお、電気基材１６１が備える導電材質は、媒質層１２ｂと類似し、グラファイト、グラフェン、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、若しくはそれらの合金、又は、導電性金属酸化物を含み、且つ、電気基材１６１は、媒質層１２ｂに電気的に接続される。

これ以外にも、発光ダイオード１６２は、電気基材１６１に電気的に接続され、且つ、電気基材１６１及び発光ダイオード１６２が、可撓性粘着テープ１６３で貼着されるか包囲されて、電気基材１６１及び発光ダイオード１６２が互いに電気的に連結されるように固定される。本実施形態では、可撓性粘着テープ１６３として片面テープが選択されて、電気基材１６１及び発光ダイオード１６２が固定される。他の実施形態では、両面テープやパッチ等の材料が選択されて、電気基材１６１及び発光ダイオード１６２が固定されてもよい。

図３Ｂに示されるように、電気基材１６１が予め紙カードＣに設置され、且つ紙カードＣの両側の電気基材１６１は、陽極端及び陰極端を標示する。紙カードＣには、複数組の電気基材１６１が設置され、各組の間の電気基材１６１は、紙カードＣに破線が印刷されて互いに間隔が空けられている。前述の設計により、使用者が破線に沿って何れか１組の電気基材１６１を紙カードＣから切り取るか裂いて取ることができる。また、本実施形態では、紙カードＣに４組の電気基材１６１が設置される例を示すが、他の態様では、紙カードＣに、より多い組の、又はより少ない組の電気基材１６１が設置されてもよい。手作りの発光ユニット１６を設置させる場合には、まず手作りの電気基材１６１と回路基板１ｂの中の媒質層１２ｂを接触させた後に、発光ダイオード１６２を２つの手作りの電気基材１６１の間に設置させ、且つ発光ダイオード１６２を電気基材１６１の（陽極、陰極）両端にそれぞれ電気的に接続させ、可撓性粘着テープ１６３により発光ダイオード１６２を電気基材１６１及び手作りの回路基板１ｂに貼り付けるか固定させる。

ちなみに、電気基材１６１を手作りする過程において、使用者が電気基材１６１の外の余剰の紙カードを切り落とすことにより、電気基材１６１が回路基板１ｂの媒質層１２ｂとスムーズに電気的に接続される。また、電気基材１６１には、媒質層１２ｂのサブパターンに類似するパターンを有してもよい。例えば、ライトグレー色のゾーンを呈するほか、縞模様状又は斜線状のサブパターンを呈してもよい。本実施形態では、手作りの電気基材１６１は、同様にライトグレー色のゾーンのサブパターンを例とする。使用者は、自分で手作りした電気基材１６１及び媒質層１２ｂの案内により、媒質層１２ｂ及び電気基材１６１に回路を製図する。これにより、導電層が設置され、非導電性ゾーン１２１及び電気基材１６１において電気ブロックＰが占める面積の割合が高まり、電気ブロックＰが非導電性ゾーン１２１の断面上で連続的に分布され、電気的に連結される。媒質層１２ｂ及び電気基材１６１が接触した後に導電され、手作りの発光ユニット１６が導通されて発光する。これにより、手作りの電気基材１６１が発光ダイオード１６２を発光させるため、使用者が発光ユニット１６を装設させ、手作りの回路基板１ｂを使用する際の楽しさを増すことができる。

これ以外の本実施形態に係る手作りの回路基板１ｂの他の技術的特徴は、先行の実施形態に係る手作りの回路基板１に関する説明を参照し、ここでは再述しない。

続いて、図４に示されるように、図４は、本発明の実施形態に係る手作りの回路基板１により構築物組立キット３に設置される概略図である。例えば、構築物組立キット３は、構築物２を備え、手作りの回路基板１が構築物組立キット３の構築物２中に設置される。構築物組立キット３は、使用者が自分で組み立てて完成させる模型であり、例えば、紙製のパズルの家（例えば、ツリーハウス）、木製の恐竜標本、又はおもちゃの車等である。手作りの回路基板１が構築物組立キット３と組み合わせられて使用される場合には、手作りの回路基板１が構築物組立キット３の発光素子又は発光発声素子となり、例えば、構築物組立キット３の屋根に設置されると、屋根（すなわち、手作りの回路基板１）が発光する。

総合すると、本発明に係る手作りの回路基板は、基板及び媒質層を備える。媒質層は、基板の表面に設置されると共に、パターンを構成させる。媒質層は、複数の電気ブロックを有する非導電性ゾーンを含む。媒質層における非導電性ゾーン中の電気ブロックが非連続的に分布され、非導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが非電気的に連結される。また、媒質層が非導電性ゾーン及び複数の電気ブロックを有する導電性ゾーンを共に備え、導電性ゾーン中の電気ブロックが連続的に分布され、導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが電気的に連結される。媒質層の設置により、回路や手作りの回路基板に触れたことのない一般使用者でも、手作りの回路基板の媒質層の案内により自分で回路をレイアウトして導電させると共に、自分で製作したい回路基板を製作可能になり、手作りの回路基板の製作難度を下げて、使用者が直感的に簡単に作れるようにする。このように、専門家でなくとも回路基板を製作可能になることにより、回路基板製作の柔軟性や汎用性が高まる。その上に、回路の製図及び回路基板の製作の楽しさも増す。なお、使用者は自分で製作した手作りの回路基板を構築物組立キット（例えば、立体ツリーハウス）に設置させると、構築物組立キットから音声、光、磁力等を発生させることができる。これにより、教育分野で応用可能になるのみならず、使用者が自分で組み立てて学習する楽しさも与える。

本明細書に開示された実施形態は、本発明を限定するものではなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。

本発明は、以上の構成により、手作りの回路基板を提供する。手作りの回路基板の媒質層の設置により、回路や手作りの回路基板に触れたことのない一般使用者でも、手作りの回路基板の媒質層の案内により、自分で回路をレイアウトして導電させることができると共に、自分で製作したい回路基板を製作可能になり、手作りの回路基板の製作難度を下げて、使用者が直感的に簡単に作れるようにする。専門家でなくても回路基板を製造可能になることにより、回路基板製作の柔軟性や汎用性が高まる。その上に、回路の製図及び回路基板の製作の楽しさも増す。

１ 手作りの回路基板
１ａ 手作りの回路基板
１ｂ 手作りの回路基板
１１ 基板
１２ 媒質層
１２ａ 媒質層
１２ｂ 媒質層
１２１ 非導電性ゾーン
１２１ａ 非導電性ゾーン
１２２ 導電性ゾーン
１３ 電池
１４ スイッチ素子
１５ 電気誘導変化素子
１５ａ 電気誘導変化素子
１６ 発光ユニット
１６１ 電気基材
１６２ 発光ダイオード
１６３ 可撓性粘着テープ
２ 構築物
３ 構築物組立キット
４ 導電性インクペン
４１ 銀ナノ粒子
Ａ 領域
Ａ´ 領域
Ｂ 領域
Ｃ 紙カード
Ｂ−Ｂ 切断線
Ｐ 電気ブロック

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板の表面に設置されると共にパターンを構成させ、且つ複数の電気ブロックを有する非導電性ゾーンを含み、前記非導電性ゾーン中のこれら前記電気ブロックが非連続的に分布され、前記非導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが非電気的に連結される媒質層とを備えることを特徴とする手作りの回路基板。
2. 前記媒質層は複数の電気ブロックを有する導電性ゾーンを更に含み、前記導電性ゾーン中のこれら前記電気ブロックが連続的に分布され、前記導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載の手作りの回路基板。
3. これら前記電気ブロックは、導電ブロック、導電線、導電シート、導電インク、導電テープ、半導電材料、又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の手作りの回路基板。
4. 前記非導電性ゾーン又は前記導電性ゾーンは、抵抗調節可能ゾーンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の手作りの回路基板。
5. 前記手作りの回路基板は、前記媒質層に電気的に接続される少なくとも１つの電気誘導変化素子を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の手作りの回路基板。
6. 前記少なくとも１つの電気誘導変化素子は、発光ユニット、発熱ユニット、発声ユニット、エレクトロクロミックユニット（Electrochromic unit）、磁性ユニット、又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項５に記載の手作りの回路基板。
7. 前記少なくとも１つの電気誘導変化素子は、発光ユニットであり、且つ前記発光ユニットは手作りで形成されることを特徴とする請求項５に記載の手作りの回路基板。
8. 前記発光ユニットは、
   前記媒質層に電気的に接続される電気基材と、
   前記電気基材に電気的に接続される発光ダイオードと、
   前記電気基材及び前記発光ダイオードに貼着されるか包囲させ、前記電気基材及び前記発光ダイオードを互いに電気的に連結されるように固定させるための可撓性粘着テープとを備えることを特徴とする請求項７に記載の手作りの回路基板。
9. 基板と、
   前記基板の表面に設置されると共にパターンを構成させ、且つ前記媒質層は複数の電気ブロックを有する導電性ゾーンを含み、前記導電性ゾーン中のこれら前記電気ブロックが連続的に分布され、前記導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが電気的に連結される媒質層とを備えることを特徴とする手作りの回路基板。
10. 前記媒質層は、複数の電気ブロックを有する非導電性ゾーンを更に含み、前記非導電性ゾーン中のこれら前記電気ブロックが非連続的に分布され、前記非導電性ゾーンの少なくとも１つの断面上の電気ブロックが非電気的に連結されることを特徴とする請求項９に記載の手作りの回路基板。

Images