JP2006261303A

JP2006261303A - 部品取り付け後に回路形成する実装方法

Info

Publication number: JP2006261303A
Application number: JP2005075050A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sonoda; 善章園田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】汎用電子部品を用いて電子部品組み立て作業をする際、はんだ付け作業をせずに、または予め回路形成されたプリント板を用いることなしで、絶縁基板上またはユニバーサル基板に、電子部品の実装を可能とする。
【解決手段】汎用電子部品のリード線にパッチランドをはんだまたは導電ペーストで接着して絶縁基板上に取り付け固定するか、またはユニバーサル基板の穴に汎用電子部品のリードを挿入固定した後、導電ペーストを用いて各電子部品の線を描くように端子間を繋ぎ、配線パターンの回路を形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子部品を取り付け固定した後、絶縁基板上に導電ペーストで回路パターンの配線を行う電子部品実装工法に関するものである。

従来、電子機器の実装は、予め回路パターンの形成されたプリント配線板を用い、電子部品のリード端子をプリント板の穴に挿入した後、図１のように電子部品の端子部分をはんだ付けして接続を行っていた。また、表面実装部品では、予め回路形成されたプリント板を用い、電子部品をプリント板の回路パターンに従って、図２のように接着剤で電子部品を固定した後、はんだ付けをして接続を行っていた。

しかし、はんだ付けを行うとなると、はんだ付けの特殊な作業の技量・技術が必要であった。また、昨今の学校教育現場では、はんだを溶かすような高温での作業は、安全のため避けるような傾向があった。そのため、電子技術に興味をもった子供が少なくなり、日本の若手技術者の育成が危ぶまれているのが現状である。

この改善策として、部品を並べて接触させて接続するようなキットが販売されてきたが、汎用部品を使うことができず取り扱う部品が限られており、キット組み立て者の設計裁量、部品選択の自由を制限するものとなっていた。
特開平１１−９５６５５号公報「学研電子ブロックのひみつ―EX‐150復刻版のすべてがわかる」大人の科学編集部編集学習研究社発行

解決しようとする問題点は、はんだ付け作業なし、且つ回路形成されたプリント板を使用することなしに、電子部品キットを組み立てることができるようにする点である。

本発明は、絶縁基板上に電子部品を取り付け固定した後、導電ペーストで各電子部品の端子を繋ぎ、配線パターンの回路を形成することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、高温作業であるはんだ付け作業不要の実装が可能となり、安全に配慮した電子工作が出来るようになる。また、はんだを使用しない環境にやさしい実装工法が可能である。よって、昨今、理科離れが叫ばれている折、電子工作の学校教材として安全に作業が出来るという利点がある。従来の電子組み立てキットのように予め回路が形成されたプリント板に制限されることなく、また、簡易接続キットのように部品に拘束されることなく、汎用の部品が使用できるので、設計製作する範囲が格段に広くなる。

電子部品を回路図のレイアウトに従い、絶縁基板上に接着剤で取り付け、その後、導電ペーストを充填したペン型容器を用いて、電子部品の端子間をペン先で線を描くように繋き、後に導電ペーストを硬化させ、配線パターンの回路とすることで実現した。

請求項２に記載した実施例を以下に示す。簡単なCdsを用いた図３のようなLEDの点滅回路を組み立てることとした。電子部品としては、３端子のトランジスタ、Cds、３端子ボリューム抵抗、LED、電池ボックスからなる。先ず、酸化防止のためにクロメート処理された厚さ０．１ｍｍの銅箔材料を用い、直径５ｍｍ丸型ランドを打ち抜いた。この打ち抜いた金属銅片をパッチランド８として、図４のように電子部品２ｃのリード端子３にはんだ付けした。ランド形状は、部品により、楕円であっても矩形をしていてもよい。また、ランドの大きさは、はんだ付けの技量または、部品のリード間ピッチにより変えることも可能である。また、はんだ付けをしなくとも、強度的には劣るが導電ペーストで接着することも可能である。

各電子部品リードにランドをが取り付けた後、これを絶縁基板１として板厚１ｍｍのアクリル板の上に乗せて、瞬間接着剤で取り付けた。アクリル板でなくとも絶縁された基板となるものであれば、紙でも可能である。また、曲面を持った絶縁基板にも接着可能であれば、取り付けることができる。瞬間接着剤の良い点は、すぐに取り付けられ、且つ接着強度が強いことである。数分間以内で取り付けを完了することができた。

その後、導電ペーストを充填した図５のようなペン型容器のペン先６で電子部品間を繋ぐように配線パターンを描画して、配線パターンの回路を形成した。導電ペーストの回路形成には、ディスペンサーを用いてパターン描画することも可能である。ここで用いた導電ペーストは、硬化後導電性を有するものであれば良く、特に部品交換などの部品取り付け取り外しなど行わないものであれば、銀粒子をブチルエーテルなどの溶剤に分散させるだけのものでも良い。実施例では、熱可塑性樹脂であるユリア系樹脂に粒径１０ミクロン程度銀粒子を分散させたものを用いた。

その後、描画したものを温度６０度の乾燥炉に入れ、１０分間で取り出したところ、図６のように導電ペーストのパターン７は白くなり硬化して、回路が形成された。導電ペーストの硬化条件は、電子部品の信頼性から、８０度以下で硬化させることが望ましい。導電ペーストが、室温硬化型であれば、所定の時間経過後、回路パターンは硬化して、配線パターンの回路を形成することも可能である。

回路抵抗を測定したところ、長さ１ｃｍ程度のもので５５ｍΩであった。この値は、単純なデジタル回路のようなものでは、問題ない値と考えられる。実際に、組み立てたキットに電池を入れて、スイッチを入れたところＬＥＤが点滅し、回路が形成されたことを確認することが出来た。

請求項３に記載した実施例を以下に示す。実施例１と同様な回路で、実施例２ではユニバーサル基板を用いて製作した。ユニバーサル基板は、板厚１．６ｍｍでランド間ピッチ２．５４ｍｍの紙フェーノール基材の片面基板を用いた。先ず、この基板の穴に部品面から所定の位置に各電子部品のリードを挿入し、部品面側に接着剤を用いて、部品のリード線などを固定した。完全には固定はできないが、仮付けとして、ここでも瞬間接着剤を用いた。

電子部品挿入後、リード線の出ている側、すなわちランドがある回路面（通常：はんだ付け面）に導電ペーストを充填したペン型の容器のペン先で電子部品間を繋ぐように配線パターンを描画して、配線パターンの回路を形成した。導電ペーストの回路形成には、ディスペンサーを用いてパターン描画することも可能である。ここで用いた導電ペーストは、実施例１と同じものを用いた。

その後、描画したものを温度６０度の乾燥炉に入れ、１０分間で取り出した。導電ペーストの硬化条件は、電子部品の信頼性から、８０度以下が望ましい。導電ペーストが、室温硬化型であれば所定の時間経過後、回路パターンは硬化して、配線パターンの回路を形成することも可能である。

回路抵抗を測定したところ、長さ１ｃｍ程度のもので６０ｍΩ程度であった。この値は、単純なデジタル回路のようなものでは、問題ない値と考えられる。実際に、組み立てたキットに電池を入れて、スイッチを入れたところＬＥＤが点滅し、回路が形成されたことを確認することが出来た。

電子回路図そのままに組み立てられるため、電子回路を学習し理解する上で、分りやすい教材であるため、学校現場だけでなく、企業の新人研修や職業訓練などでの活用が見込まれる。

一般の電子部品実装表面実装実施例の電子回路図ランドを取り付けた部品２ｃ導電ペーストの入った簡易型ペン型容器実施例１で製作したもの

符号の説明

１基板
２電子部品（各電子部品２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）
３電子部品のリード線
４部品取り付け用ランド
５はんだ、または導電性ペースト
６ペン先
７導電ペーストで描画した回路
８パッチランド

Claims

電子回路図によって作成された電子部品のレイアウト図に従って、絶縁基板上に電子部品を接着剤にて取り付け固定した後、絶縁基板上に導電ペーストで各電子部品の端子間を繋ぎ、配線することを特徴とする電子部品の実装方法。
請求項１で、予め各電子部品の端子となる部分に金属小片をはんだ付けまたは導電ペーストで付けておき、当該電子部品の金属小片部分に接着剤で絶縁基板となるものへ取り付け固定した後、導電ペーストで各電子部品の端子間を繋ぎ配線することを特徴とする電子部品の実装方法。
請求項１で、ユニバーサル基板に電子部品を接着剤で取り付け固定した後、導電ペーストで各電子部品の端子間を繋ぎ、配線することを特徴とする電子部品の実装方法。