(57)【要約】  再使用可能な、電子回路の組み立てシステムは、電子回路の組み立ておよび試験を容易にする。システムは、少なくとも１つの基板と、磁気的にまたは機械的に基板に取り付けられる１個以上の組み立てブロックとを備える。それぞれの組み立てブロックは、組み立てブロックの開口穴内に分離して設置された少なくとも２つの電気的に接続された導電性クリップを有する。別個の電子部品は、接続予定の電子部品の電極を組み立てブロックのクリップに選択的に挿入することによって接続される。基板上に上記のブロック構成部品を取り付け、所望の回路図に従ってそれらを接続することによって完全な回路が構成される。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板と、少なくとも１個の組み立てブロックであって、前記組み立てブロック上の別々の開口穴内に設置された、少なくとも２つの電気的に接続された導電性クリップを有する、組み立てブロックとを備える、電子回路の組み立ておよび試験をするためのシステムであって、
（ａ）前記組み立てブロックは、磁力または機械的連結機構のいずれかによって前記基板に一時的に取り付けられ、
（ｂ）第１の電子部品の電極／リード線を前記組み立てブロックの前記導電性クリップの１つに挿入し、第２の電子部品の電極／リード線を同一の組み立てブロックの他の導電性クリップに挿入することによって、電子部品が他の電子部品と接続される、
電子回路の組み立ておよび試験をするためのシステム。
【請求項２】
前記磁力は、前記基板および組み立てブロックにおける、磁石材料および／または強磁性材料間の、磁石−磁石、または磁石−強磁性の相互作用に由来する、請求項１に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項３】
前記基板は、磁石材料または強磁性材料のいずれかからなる、請求項２に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項４】
前記基板は、非磁石材料または非強磁性材料からなる本体部を有し、磁石のもしくは強磁性の、ブロックまたはシートが、前記非磁石または非強磁性の本体部の表面上に取り付けられている、請求項２に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項５】
前記組み立てブロックは、磁石材料または強磁性材料のいずれかからなる、請求項２に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項６】
前記組み立てブロックは、非磁石材料または非強磁性材料からなる本体部を有し、磁石のもしくは強磁性の、ブロックまたはシートが、前記非磁石または非強磁性の本体部の表面上に取り付けられている、請求項２に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項７】
前記基板および組み立てブロックのうちの少なくとも一方は、磁石材料から作られているかまたはその表面に取り付けられた磁石のブロックもしくはシートを有している、請求項２に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項８】
電気絶縁層が、前記基板の表面上に取り付けられているかまたはコーティングされている、請求項２に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項９】
前記機械的連結機構は、前記基板の表面上の構造と、前記組み立てブロック上の構造とを有し、それら前記構造がはめ合わされて、前記基板および前記組み立てブロックを一時的に組み合わせて保持するかまたは連結する、請求項１に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１０】
前記機械的連結機構の前記構造は、突出しているかまたは窪んでいるかのいずれかである、請求項９に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１１】
前記機械的連結の構造は、正方形の、円形の、長方形の、三角形のもしくは他の規則的なもしくは不規則な形状、またはそのような形状の組み合わせを有する、突起、穴、溝、網目またはクロスバーを有する、請求項９に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１２】
前記機械的連結の構造は、前記基板上に、突出した突起を有し、前記突出した突起は、前記組み立てブロックが前記基板上の前記突起の間でしっかりと留められ、前記基板および前記組み立てブロックを一時的に組み合わせて保持できるように設計された、形状、サイズおよびこれらの間の距離を有する、請求項９に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１３】
前記機械的連結の構造は、前記基板上の突出した突起と、前記組み立てブロック上の突出した突起とを有し、前記基板上および前記組み立てブロック上に設置された前記突起は、それらがしっかりとはめ合わされて、前記基板および組み立てブロックを一時的に組み合わせて保持できるようにそれぞれ設計された、形状、サイズおよび距離を有する、請求項９に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１４】
前記機械的連結の構造は、前記基板上の窪んだ穴と、前記組み立てブロック上の突出した突起とを有し、前記基板上の前記窪んだ穴および前記組み立てブロック上の突出した突起は、それらがしっかりとはめ合わされて、前記基板および組み立てブロックを一時的に組み合わせて保持できるようにそれぞれ設計された、形状、サイズおよび距離を有する、請求項９に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１５】
前記構造は、前記基板上の突出した突起と、前記組み立てブロック上の窪みのパターンとを有し、前記基板上の前記突出した突起および前記組み立てブロック上の窪みのパターンは、それらがしっかりとはめ合わされて、前記基板および組み立てブロックを一時的に組み合わせて保持できるようにそれぞれ設計された、形状、サイズおよび距離を有する、請求項９に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１６】
前記基板は、正方形の、長方形の、円形の、三角形のもしくは他の規則的なもしくは不規則な形状、またはそのような形状の組み合わせを有する、請求項１に記載の電子回路組み立ておよび試験システム。
【請求項１７】
請求項１に記載のシステムを用いた、電子回路の組み立ておよび試験をするための方法であって、
前記基板上に所望の回路の線図を描くかまたは貼り付ける工程（ａ）と、
適切な組み立てブロックを前記線図中の接続線として前記基板に取り付ける工程（ｂ）と、
前記線図に従って、適切な電子部品の電極を適切な組み立てブロックに挿入する工程（ｃ）と
を包含する、電子回路の組み立ておよび試験をするための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再使用可能な、電子回路の組み立ておよび試験システム、およびその使用に関する、２０１１年６月１７日に出願された仮出願第６１／４０８，５０１号に基づく利益を主張するものであり、その開示内容を参考のため本願において援用する。
【０００２】
本発明は、電子回路の組み立ておよび試験システムに関する。より詳細には、設計検証、コンセプトのデモンストレーション、製品の試作、または教育や訓練に関係する応用のための、電子回路の組み立ておよび試験システムであって、電子部品、および組み立てシステムの構成部品自体が再使用可能なシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
産業界、施設および学校では、市販されている別個の電子部品を用いて、素早く電子回路を組み立てたり試験したりしたいという要求がある。そのような組み立ておよび試験は、回路設計や設計検証、コンセプトのデモンストレーション、製品の試作、または教育や訓練のためにしばしば行われる。このような状況において、個々の電子部品だけでなく、組み立ておよび試験に用いられるシステムが再使用可能であることが非常に望ましい。また、組み立ておよび試験システムが、大学または高等学校の生徒のような熟達していない作業者にとっても適していることが非常に望ましい。しかしながら、今のところ、プリント回路基板や穴あき配線基板（perfboard、stripboard）、実験用回路板（breadboard、plugboard）などのような選択肢の、現在の組み立ておよび試験の方法はいずれも、何らかの不都合な面を有している。例えば、プリント回路基板または穴あき配線基板を用いて回路を組み立てる場合、電子部品のそれぞれは、基板の上にハンダ付けされなければならない。したがって、電子部品および基板は、ほとんど再使用できない。さらに、ハンダ付け装置および特別な実験装置（lab setup）の必要性は、とりわけ教育の場面における、プリント回路基板や穴あき配線基板の有用性を制限する。実験用回路板はハンダ付け不要であるが、いかなる種類の実験用回路板も、正しい接続のためには、厳密に従わなければならない特定の接点配置（contact layout）を有している。この接点配置の要求は、特に熟達していない使用者に対して、実験用回路板の融通性および有用性を著しく制限する。熟練した専門家でさえ、組み立てや単純な修正、または若干複雑な回路の欠陥修正（debugging）の際、実験用回路板により課される接点配置の要求にたびたび苦労する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
当該技術分野では、（ｉ）ハンダ付け不要であり、（ｉｉ）熟達していない使用者にも簡単に使用できて修正を容易にする、電子回路の組み立ておよび試験システムが必要である。また、組み立てシステムの構成部品を含む、実質的にどの使用済みの部品も再使用可能である、電子回路の組み立ておよび試験システムも必要とされている。さらに、組み立てられた回路の最終的な配置が、組み立て、変更および欠陥修正の手順の中で使用者が容易に追跡できるように所望の回路図に似ていれば、非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、熟達していない使用者にも簡単に使用できて修正を容易にする、再使用可能であってハンダ付け不要の、電子回路の組み立ておよび試験システムを提供する。電子回路の組み立ておよび試験システムでは、組み立てシステムの構成部品自体を含む、実質的にどの使用済みの部品も再使用可能である。好適には、システムの使用において、組み立てられた回路の最終的な配置は、所望の回路図に似ている。したがって、使用者は、組み立て、変更および欠陥修正の手順の中で容易に追跡することができる。
【０００６】
概説するならば、電子回路の組み立ておよび試験システムは、少なくとも１つの基板と、基板に一時的に取り付けできる１個以上の組み立てブロックとを備えている。それぞれの組み立てブロックは、少なくとも２つの、接続された導電性クリップを有する。電子回路を組み立てるために、適切な組み立てブロックが、所望の回路に従って接続線としてまず基板に取り付けられる。接続予定の電子部品の電極／リード線は、すべての構成部品が組み立てられたときに所望の回路が最終的に完成されるように、それから、基板上の適切な組み立てブロックの適切な導電性クリップに挿入される。
【０００７】
本発明のある局面において、前記組み立てブロックは、その本体部に開口した少なくとも２つの窪んだ穴を有している。それぞれの穴の中には、電子部品の電極をしっかりと保持できる導電性クリップがあり、その結果、それらの間の良好な電気的接触を実現する。組み立てブロック内の隣接するクリップは、組み立てブロックの内側において、導電部を介して接続されている。
【０００８】
２つの電子部品を接続するためには、組み立てブロックがまず基板に取り付けられる。次に、第１の電子部品の電極が、組み立てブロックのクリップの１つに挿入され、その後同じ組み立てブロックの別のクリップに第２の電子部品の電極が挿入される。
【０００９】
上記のプロセスを繰り返すことによって電子回路全体が組み立てられる。すなわち、組み立てブロックを所望の回路図に従って基板上の適切な位置に取り付け、適切な電子部品の電極を適切な組み立てブロックに挿入する。
【００１０】
本発明の他のある局面において、前記組み立てブロックは、基板および組み立てブロックの、磁石−磁石（magnetic-magnetic）、または磁石−強磁性（magnetic-ferromagnetic）の材料間の相互作用に由来する磁力によって、前記基板に一時的に取り付けられる。
【００１１】
ある例では、基板は、強磁性または磁石の物体が磁力によってその表面上にしっかりと取り付けられるように、磁石材料または強磁性材料のいずれかから作られる。必要ならば、組み立ておよび試験の中で電気的短絡（electric shortage）が起こらないことを確実にするために、電気絶縁材料の層が基板の上部に追加されてもよい。
【００１２】
あるいは、基板は、例えばプラスチックなど、非磁石（non-magnetic）および非強磁性の材料から作られていていてもよい。そして、磁石のもしくは強磁性の、シートまたは層が、基板の表面上に取り付けられる。必要ならば絶縁層が追加されてもよい。
【００１３】
したがって、組み立てブロックは、例えばプラスチックなど、非磁石、非強磁性の材料から作られていていてもよい。基板が強磁性材料から作られるかもしくはその上部に強磁性層が取り付けられている場合には、磁石のブロックもしくはシートが、または、基板が磁石材料から作られるかもしくはその上部に取り付けられた磁石の層を有している場合には、強磁性のブロックもしくはシートが、組み立てブロックの底部上に取り付けられることにより、組み立てブロックが磁力によって基板にしっかりと取り付けられるようにする。
【００１４】
あるいは、組み立てブロックは、組み立てブロックが磁力によって基板に直接取り付けられるように、基板の磁石または強磁性の性質に応じて、磁石材料または強磁性材料のいずれかから作れられていてもよい。磁石材料または強磁性材料が導電性を有する場合、絶縁層が磁石材料または強磁性材料の表面上に追加されてもよい。
【００１５】
本発明のさらに他のある局面において、前記組み立てブロックは、機械的連結機構によって前記基板に取り付けられる。
【００１６】
ある例では、基板は、その表面上に、均等に距離が置かれた突出した突起（studs）を有する。突起のサイズおよび距離は、組み立てブロックが突起の間でしっかりと留められ、それによって基板に取り付けられるように設計される。
【００１７】
他のある例では、基板は、その表面上に、均等に距離が置かれた窪んだ穴を有し、組み立てブロックは、それらの底部上に、突出した突起を有する。穴および突起の形状、サイズおよび距離は、これらがしっかりとはめ合わせられ、それによって組み立てブロックおよび基板を組み合わせて取り付けるように設計される。
【００１８】
一般に、基板および組み立てブロックは、それらの表面上に、突出しているかまたは窪んでいるかのいずれかの、どんな対応する構造も有し得る。基板上および組み立てブロック上の構造の形状およびサイズは、それらがはめ合わされるようにそれぞれ設計され、それによって、組み立てブロックおよび基板を組み合わせてしっかりと保持する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下の詳細な説明および添付の図面を参照すれば、本発明は、より完全に理解され、さらなる有利な点が明らかになるであろう。
【図１ａ】図１ａは、磁力によって基板１に組み立てブロック２が取り付けられた、本発明による電子回路の組み立ておよび試験システムの例を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、機械的連結機構によって基板１に組み立てブロック２が取り付けられた、本発明による電子回路の組み立ておよび試験システムの例を示す。
【図２】図２は、電気的に接続された２つの組み立てクリップを有する組み立てブロックの例を示す。
【図３】図３は、組み立てブロックを用いて２つの別個の電子部品を接続する方法を示す。
【図４】図４ａおよび４ｂは、磁力によって組み立てブロックを基板に取り付ける２つの例を示す。
【図５】図５は、基板上の機械的連結の構造の例を示し、均等に距離が置かれた突起であって、その上に、図７に示すような構造を有する組み立てブロックが機械的に連結できる突起を示す。
【図６】図６ａおよび６ｂは、基板上の窪んだ穴（hollow holes）および組み立てブロックの底部上の対応する突起、あるいはその逆を用いた機械的連結機構によって、組み立てブロックを基板に取り付ける他の例を示す。
【図７】図７ａ、７ｂおよび７ｃは、図５に示す基板上の突起と互いに連結できる、典型的なまたは専用の組み立てブロックの底部上の構造の例を示す。
【図８】図８は、多数の（少なくとも３つの）電極を有する電子部品を組み立てるための例であって、４つのリード線を有するＩＣ部品を接続するために２クリップ（two-clip）の組み立てブロックが用いられた例を示す。
【図９】図９は、専用の組み立てブロックを用いた、多数の（少なくとも３つの）電極またはありふれていない形状を有する電子部品の組み立ての例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、電子回路の組み立ておよび試験のためのシステムおよびそのシステムの使用方法を提供する。組み立てシステムの構成部品、および回路を構成するために用いられる個々の電子部品は、組み立ておよび試験のプロセス全体を通して損なわれず、したがって再使用が可能である。
【００２１】
図面の図１を参照する。この発明によって提供される組み立てシステムは、少なくとも１つの基板１と、１個または数個の組み立てブロック２とを備える。組み立てブロック２は、図１ａに例として示されるように磁力によってかまたは図１ｂに示されるように機械的連結機構によってかのいずれかにより、基板に取り付けられる。基板への組み立てブロック２の取り付けは、他の手段によって達成されてもよく、図１ａおよび１ｂに示された手段は、本発明の範囲を限定するものではなく、例示と解釈されるべきである。
【００２２】
図２を参照する。組み立てブロック２は、組み立てブロック２上の穴５の内側に、分離して設置された少なくとも２つの導電性クリップ４を有している。隣接するクリップは、導電部６によって接続されている。
【００２３】
２つの電子部品３Ａおよび３Ｂを接続するために、図３に示されるように、第１の部品３Ａの電極（リード線）７Ａは、組み立てブロック２の穴５Ａの内側に設置されたクリップ４Ａに挿入される。そして、第２の部品３Ｂの電極７Ｂは、同じ組み立てブロックの穴５Ｂの内側において、別のクリップ４Ｂに挿入される。２つのクリップ４Ａおよび４Ｂは導電部６によって接続されているので、その結果、電極７Ａおよび７Ｂは、相互に接続される。導電性クリップは、図示された２ピース（two-piece）のクリップに限定されない。より正確に言えば、導電性クリップ４Ａおよび４Ｂは、電子部品の電極を必要に応じてしっかりと保持できまたそれらを解放できれば、どのようなクリッピング機構に基づくどのような種類の導電性クリップであってもよい。組み立てブロックの内側のクリップの数は２つに限定されない。
【００２４】
本発明のある実施形態において、前述の組み立てブロックは、基板および組み立てブロックにおける、磁石材料または強磁性材料間の磁気相互作用によって、前述の基板に一時的に取り付けられる。
【００２５】
図４ａを参照する。図４ａには、組み立てブロックが磁気相互作用によって基板に取り付けられた実施形態の例が示されている。図示された実施形態では、基板１の本体部８は、これらには限定されないが、鋼鉄（steal）、鉄、コバルト、ニッケル、またはその合金などの強磁性材料から作られる。電気絶縁シート９が、基板の表面上に取り付けられている。
【００２６】
あるいは、図４ｂに示されるように、基板の本体部８は、プラスチック、ゴム、磁器、ガラス、高分子複合材料、銅、またはアルミニウムなど、非磁石、非強磁性の材料から作られる。強磁性シート１２が、本体部８の上部に取り付けられている。強磁性シート１２が導電性を有する場合、強磁性シート１２は、絶縁層９によって覆われる。
【００２７】
したがって、プラスチック、ゴム、磁器、または高分子複合材料などの電気絶縁材料から作られた組み立てブロック１０は、その底部に取り付けられた磁石または磁石シート１１を有する。したがって、組み立てブロックは、磁力によって基板に一時的に取り付けられることができる。磁石または磁石シート１１用の材料は、セラミックもしくはフェライト磁石、アルニコ磁石、希土類磁石（rear-earth magnets）、またはこれらの材料の合金を含む。
【００２８】
基板と組み立てブロックとの間の磁気的構成は、上述のこれらに限定されない。例えば、基板の本体部８またはシート１２は、磁石材料から作られ得る。それに応じて、組み立てブロックの、ブロック１０またはシート１１は、強磁性材料から作られ得る。
【００２９】
本発明の他の実施形態では、前述の組み立てブロックは、基板および組み立てブロックのそれぞれ上の連結の構造により得られる機械的機構によって、前述の基板に一時的に取り付けられる。
【００３０】
図１ｂおよび図５は、組み立てブロックが機械的機構によって基板に一時的に取り付けられる実施形態の例を示す。図に示された実施形態では、基板１は、その表面上に、均等に距離が置かれた突出した突起１５を有する。隣接する突起の間の距離およびサイズは、組み立てブロックが基板上の突起の間でしっかりと留められるように設計され、その結果、連結するようにこれらを組み合わせて保持する。突起の形状は、図１ｂおよび図５に示されるような正方形に限定されない。
【００３１】
図６ａおよび図６ｂは、前述の機械的連結の実施形態のさらに他の例を示す。図６ａに示されるように、基板１は、窪んだ穴１６を有する。そして、図６ｂを参照すると、組み立てブロック２は、その底部上に、突出した突起１７を有する。穴１６および突起１７の形状、サイズおよび距離は、これらがしっかりとはめ合わせられ、その結果、組み立てブロックを基板と連結するように設計される。穴１６および突起１７の形状は、図６ａおよび図６ｂに示されるような円に限定されない。
【００３２】
これらの構造の形状およびサイズが、それらが嵌め合わせられるように設計される限り、他の種類の構造も組み立てブロックを基板に取り付けるために用い得る。例えば、図５に示した突起と連結するために、図７ａ、７ｂおよび７ｃに示されるような構造を用い得る。
【００３３】
図８では、本発明のさらに他の実施形態の例が示されている。具体的に言えば、図８は、例えばＩＣチップなど、多数の（少なくとも３つの）電極またはありふれていない形状を有する電子部品を接続する方法を示している。４つのリード線を有するＩＣチップを接続するこの例では、２クリップ（two-clip）の組み立てブロックが４つ用いられている。それぞれの組み立てブロックのクリップの１つは、ＩＣチップのリード線の１つと接続されている。組み立てブロックの残りのクリップは、ＩＣチップと他の電子部品を接続するために用いられる。
【００３４】
あるいは、図９に示されるように、特別に設計された組み立てブロック（専用のブロック（specialty blocks））が用いられ得る。この例では、専用のブロック１３は、２クリップ（two-clip）からなる組を合計で４つ有している。それぞれの組の１つのクリップは、ＩＣチップのリード線の接続のために設けられており、他の４つのクリップは、ＩＣチップを他の電子部品に接続するために用いられる。
【００３５】
示した実施形態において、基板の形状に対する制限はない。しかしながら、基板の形状は規則的な（regular）ものであることが好ましい。最も好ましくは、基板は、正方形の、長方形のまたは円形の形状を有する。
【００３６】
前述のシステムを使用する１つの方法では、まず所望の回路の線図を基板上に描くかまたは貼り付ける。次に、組み立てブロックが、線図中の接続線として基板に取り付けられる。使用者は、その結果、容易に基板上の線図を追いながら、適切な電子部品を適切な組み立てブロックに加えることができる。
【００３７】
本発明をかなり詳しく説明してきたが、そのような詳細は、厳密に実行される必要はなく、また、当業者に対して示唆され得る付加的な変更や改変は、添付された特許請求の範囲によって規定されるようにすべて本発明の範囲に含まれると理解されるであろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2015503111.tif 000017