JP2016129214A - 立体パーツ同士を組み合わせ立体配置可能な立体基板 - Google Patents

Abstract

【課題】面の基板を立体化する
【解決手段】基板の形を外装の形をそのまま基板と考え、現状の多層式基板のように板状の基板パネルを重ねていくのではなく、デザインも形のまま立体基板として、基板を切断しパーツ化していき、チップ等の電子部品Ｂを直接基板に製造、または型を掘りはめ込むみ回路Ｃを繋げる。現状のように、回路を上から敷くと考えるのではなく、内部に注入すると考え、基板パネルまたは立方体内部に回路を構成し、現用のように板状パネルにチップを乗せるのではなく、基板内部にチップを組み込み、組み込まれた基板同士を組み立てていく。パーツ分けの方法として、実際に型の切断と仮装切断とをあげ、仮想切断は骨組み等により行われるもの、ブロック状またはコードにより仮想切断を行う。
【選択図】図２

Description

電子回路基板の立体化

基板は板状の形態で、板状から家電等のデザインを固定し、回路の面積は限られる。また現状の多層化基板等は、プリント基板を使用し、重ねて多層を作り出しているが、本案はプリント基板は使用せずとも構成でき、基板内部に回路等の部品を組み、層ではなく部位によって分ける。基板を薄くするものは見られるが、厚くし利用するものは見られない。

電気製品の完成デザイン同一形状での利用容積拡大と、より自由な発想とのため基板の立体化をあげ、立体であるため表面や内側として考えると面として現状の基板利用も可能であるが、現状の多層基板のように多層に回路をひくことなく下部から上部など様々に引き、電子部品等他素材の配置も上下左右に配置し、嵌め込むだけでなく基板への直接製造ほか部品の同一化と多層基板よりも簡易に個人の手作業でも立体基板の作成を可能とする。

完成デザインの機械内部の空間からレンス等、他素材等の部品を除いた部位の空間を基板と考える。現状の機械類製造も完成系をイメージして製造されるか、基板そのものは面として扱われている。しかし、回路を構成するものは板ではなく配線であるため、配線をよりデジタル的に処理する方法である。例として基板を作る際には、完成デザインを仮想基板として、コンピューターグラフィックスのような空間を基板空間と考え作っていく立体基板である。コンピュータグラフィックスはモデリング時にワイヤーフレームによりパーツ分けされ線が入った状態のものが描けるが、それと同じ形の物を実際にも組み合わせていけば、現実にも同じ形が出来上がる。立体のパーツ同士を組み合わせるため、必然的に完成系も立体の基板になる。
すなわち、本願によれば、電子部品を固定するために立体形状に形成され、電気的に接続するための機構を施した、絶縁体素材からなる複数のパーツを、一つの立体形状物に組み立てて電気的に接続した、立体基板が提供できる。このパーツは相対するパーツを電気的に接続するための機構や導電体を備えていることが好ましい。接合面のある角形コードは現状の丸型よりも並べることが簡易なものである。

基板利用するものは、デザイン型を絶縁体素材で形作り、部品を取り込み加工しやすい形にパーツ分けする。基板を幾つかのパーツに分けるのは、電子部品等他素材の組み込みを基板内部全体に行うためである。内部に凹みや穴を作り、部品や回路の注入や差し込み等の加工を行う。部品は外部からはめ込むのみでなく、表面へのプリント回路、電子部品の内部直接製造等を行え、基板とほかパーツや部品等の同一化できることにより、基板パネル自体がなくなる。または基板が外装を兼ねるため、外装がなくてもよい。空間を仮想的により区切ることにより、立体的パーツの形を決め、実物もそれに沿って組み立てていく。
すなわち、本発明では、前記電気的に接続するための機構は、相対するパーツに形成した凹部または凸部、導電体を挿通または注入する開口、および接合面、またはこれらの組み合わせを含む群から選択され形成されることが好ましい。そして、前記パーツには、それぞれ電子部品が組み込むことができる。前記電子部品が前記導電体と接続されていることができる。そして、最後は、前記パーツの間を固定して、前記立体形状を安定化した立体基板とすることができる。

立体化により回路が、縦、横、斜め等の配線が可能になり、容量の拡大が見込める。電子部品の上に別の部品を重ねることや、配線を引くこともでき、基板をパーツ分け、再び組み合わせることにより、複雑な回路や球体等の変則的な形に対応。板でなくなるため、機械の形も様々に汎用性を持つことが可能になる。

基板に電子部品の形を掘ることにより、はめ込み作業の簡易化がはかれるとともに、厚みのある基板のため、電子部品を基板に直接製造できる。例としてLED電球の回線を透明アクリル樹脂等の基板内部に製造する等、電子部品を内部に埋めるため、強度が保ち、電子部品を内蔵可能。外装も兼ねることができるため、外装がなくともよく、基板パネル自体が必要なくななる。

図面の回路は解説の例であり実際のものではない。斜線部は伝導体部質である。
立方体 実際の型を基板とする例 図１Ａ１部の拡大図 図１Ａ２部の拡大図 コネクタ ピンとランド 例１ はめ込み式 コネクタ ピンとランド 例２ 接触式 内部が空洞でパイプ状の骨組みを用いる配線と外装直接配線 配線の周りを樹脂等で固めたキューブ例 平面図 図７立体図 ショット方向 ショットの土台の例とショット方向 上方向からのショット時のキューブ例２ 配線キューブ留め具のため引っかかりがあり 例３ 角形配線コード

設計図としてコンピュータ上に仮想的な基板を作成し、電子部品を割り当て、立体基板パーツも基板内部に様々な形にパーツ分けした設計図を書き、コンピューターグラフィックス上等の仮想空間へのデザインイメージを作り上げ、そこに実際に同じ形パーツを作成して、当てはめて積み上げる。基板立体化を構成するための形はパズルピースのように簡易なものから複雑なものまで構成することができる。しかし実施例としては、立方体の実在の模型を絶縁体素材を用いて作成し、加工しやすい形に基板をパーツ分けし、内部加工を施した例を挙げる。

図１を図２、図３にて解説する。
図１は２つの立方体の組み合わせであり、うち小さい立方体を２つに、大きい立方体を３つに断裁するが、特に図１のＡ１とＡ２部分を、図２、図３にて解説。図２のように立方体Ａ１を中央から断裁し電子部品のはめ込み部分に凹みと回路の穴を開け、電子部品差し込み後、再びパーツを接着する。図３Ａ２はパーツ分けした表面より凹みを作り、チップはめ込みの凹みと回路の穴を下面と側面の双方から施し、側面側の不要な図３C２部分を埋めて塞ぐ。回路等の配線方法は開口部より針状の伝導体を差し込む。または融解した伝導体を注入する。
図１回路Ｃ１部のように、パーツを跨ぐ配線の接着は図４、図５のコネクタの形を用いる。またはレーザー等の照射による一点の温度を上げる方式で基板よりも融点の低い伝導体を使用しパーツをはめた後外部２方向からのレーザー等や直接のコテ等の熱による融解接着等。電子部品の接続も回路と同様の方式。３Dプリンタ等を用い立体基板を構成する際には、伝導体を注入。または溶液に浸し、浸透により回路を敷く。その際も基板にICチップ等の直接設置や部品の組み込みに、基板をパーツ分けし加工することが考えられる。また基板内部の穴は直線加工であっても、格子状や放射状上に回路を掘り込み、それらのパーツを組み合わせることにより、複雑な回路をつくることが可能。

外装に近い形を骨組みにより仮想空間を設けるもの。
図６の配管工に似た、アクリルパイプ等を空洞の排水管パイプのように骨組みとし、配線を骨組み内に収納し、配線のつなぎ目は図４、図５または図７のコネクタを骨組みパイプ内部の各部位に配置し凹凸により配線を繋げる。手作業での基板加工に用いることが考えられ、パイプ間の途中にコネクタや電子部品を配置し配線を綺麗に並べる。
図１の基板等、部品や基板を骨組み枠内はめ、回路を下部のパーツから上部のパーツへ繋げる時は図６Ｃのように骨組みパイプ内を通し繋げる。図６Ａ３は壁面に直にチップと配線を施したものである。

図７は回路を繋げるコネクタの役割を果たすピンとランドを組み込んだキューブ式のコネクタであり配線。図面は拡大簡易化したものを記載。図７のDの凸凹をレンガのように 積み上げ電子部品とつなげ、配線を行いデザイン型へ加工する。図７にあるD１突起部分の伝導体を同一の凹みD２部分に差し込み、斜線部の金属の接触により配線コードや回路となる。手作業による配線も可能だが、ミリサイズのものは機械での組み立ても考えられる。図９のようにX軸Y軸Z軸の上下左右5方向から差し込む方法や図１０のように土台を置き上方向から差し込む。上部からのみの差し込みは図１１のキューブ例となり、配線やコネクタ例は図１２の例も示すことができ、形としてキューブ型は一例でありトライアングル型や六角や八角も見込める、ブロック状の物体である。
また、内側に配線を持たないブロックを積み上げ、空洞のブロックを用いて基板の土台を形作り、伝導体を挿通または注入する。伝導体のつなぎ目が少なくてすみ、電力抵抗が少ない。
また、土台のように、何も配線構造を持たないブロックを作成し、間に配置すると、空洞ができずに完成する。また逆に、熱伝導の関係から空白を作りたいときは骨組みのみのブロックを使用する。

基板パネル部同士の接着は外部からの留め金、パズルのように組み合わせ、熱による融 解接着、ジェル等の糊づけや空き部分を埋める接着により、固めてしまえば通常の分解は難しく使用部品を秘説確率が高くなる。

従来の配線を丸型から、四角柱の形にした内部に伝導体の挿通した角形配線コード。積み上げやすい形で配線の上にチップを置ける。またキューブのコネクタとも対応できる。図面は四角であるが、三角、六角、八角でも見込める、積み重ね可能な棒状のものである。

また別素材のコードをで、針金のように強く湾曲力のある伝導体を用い、コードを作成。自在に形を作り、鳥籠のような形の配線や網目等の配線をし、作りたい形に整えた後、絶縁体の貼り付けや溶解した絶縁体や粘土状の絶縁体で固める。
または絶縁体の部質を用いた空洞のチューブから、それらを繋ぎ、貼り付け組み合わせ等で基板を形作り、伝導体を流し込む。

A 基板
B 電子部品
C 配線、回路
D コネクタ

基板利用するものは、デザイン型を絶縁体素材で形作り、部品を取り込み加工しやすい形にパーツ分けする。基板を幾つかのパーツに分けるのは、電子部品等他素材の組み込みを基板内部全体に行うためである。内部に凹みや穴を作り、部品や回路の注入や差し込み基板の加工を行う。部品は外部からはめ込むだけでなく、表面へのプリント回路、電子部品の内部直接製造等を行え、基板とほかパーツや部品等の同一化でき、直接現状の外装の内側に配線を貼ることにより、基板パネル自体がなくなる。または基板が外装を兼ねるため、外装がなくてもよい。空間を仮想的により区切ることにより立体的パーツへの形を決め、実物もそれに沿って組み立てていく。
すなわち、本発明では、前記導電体は、凹部または凸部として形成されることが好ましい。そして、前記パーツには、それぞれ電子部品が組み込まれていることができる。前記電子部品が前記導電体と接続されていることができる。そして、最後は、前記パーツの間を固定して、前記立体形状を安定化した立体基板とすることができる。
すなわち、本発明によれば、
電子部品および前記電子部品を接続する配線を内部に組み込んだ立体パーツを、前記電子部品が電気的に相互接続するように導電体を介して立体形状に組み立てた、立体基板が提供される。
また、本発明では、前記導電体は、相対する複数の前記立体パーツに形成した導電性の凹部、導電性の凸部、前記導電体を挿通または注入するための前記立体パーツに形成された開口、および接合面、またはこれらの組み合わせを含む群から選択することができる。さらに前記導電体は、前記パーツの内部の前記電気部品を前記立体パーツ境界を越えて接続することができる。
さらに前記立体基板は、前記立体パーツの間を固定して、前記立体形状を安定化することができる。
本発明は、また、上記に記載の立体基板の前記導電体として使用され、電子部品を電気的に接続するための導電体を挿通した接合面のある角形コード及び角形コネクタを提供できる。

基板に電子部品の形を掘ることにより、はめ込み作業の簡易化がはかれるとともに、厚みのある基板のため、電子部品を基板に直接製造できる。例としてLED電球の回線を透明アクリル樹脂等の基板内部に製造する等、電子部品を内部に埋めるため、強度を保ち、電子部品を内蔵可能。外装も兼ねることができるため、外装がなくともよく、基板パネル自体が必要なくなる。

図面の回路は解説の例であり実際のものではない。斜線部は伝導体部質である。
立方体 実際の型を基板とする例 図１Ａ１部の拡大図 図１Ａ２部の拡大図 コネクタ ピンとランド 例１ はめ込み式 コネクタ ピンとランド 例２ 接触式 内部が空洞でパイプ状の骨組みを用いる配線と外装直接配線 配線の周りを樹脂等で固めたキューブ。導電体の例１。 平面図 図７立体図 ショット方向 ショットの土台の例とショット方向 上方向からのショット時のキューブである導電体の例２。 配線キューブ留め具のため引っかかりがある導電体の例３。 角形配線コード

Claims (7)

1. 電子部品を固定するために立体形状に形成され、電気的に接続するための機構を施した、絶縁体素材からなる複数のパーツを、一つの立体形状物に組み立てて電気的に接続した立体基板。
2. 前記電気的に接続するための機構は、相対するパーツに形成した凹部、凸部や、導電体を挿通または注入する開口、および接合面、またはこれらの組み合わせを含む群から選択される、請求項１に記載の立体基板。
3. 前記パーツには、それぞれ電子部品が組み込まれている請求項１または２に記載の立体基板。
4. パーツは電気的に接続するための導電体を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の立体基板。
5. 前記電子部品が前記導電体と接続されている請求項３または４に記載の立体基板。
6. 前記パーツの間を固定して、前記立体形状を安定化した、請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体基板。
7. 電子部品を電気的に接続するための導電体を挿通した接合面のある角形コード及び角形コネクタ。