一种电子电路手写系统、电子电路的手写方法及电子电路

摘要

本发明公开了一种电子电路手写系统、电子电路的手写方法及电子电路，该电子电路手写系统，包括电路手写板和液态金属手写笔，所述电路手写板包括底板、手写衬底以及设置在所述底板上的控制电路，所述控制电路包括正极电极和负极电极，并且所述正极电极连接到外部电源的正极，所述负极电极连接到所述外部电源的负极；所述液态金属手写笔中装有在预设温度下为液态的金属，用于在所述手写衬底上书写形成预设形状的电路；所述书写形成预设形状的电路的一端连接到所述控制电路的正极电极，另一端连接到所述控制电路的负极电极。本发明通过使用具有不同功能笔头的液体金属手写笔在手写板上绘制电子电路，能够节省材料，并提高电子电路的制作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种电子电路手写系统、电子电路的手写方法及电子电路。

背景技术

电子电路制作，目前常用的手段是刻蚀以及沉积形成电路板，此种方法在制作过程中需要将电路图案意外的部分刻蚀掉，因此会造成材料的损耗。电路手写技术是今年来随着导电墨水的应用而发展起来的一项技术，其基本特点是使用电路手写笔能够直接在某种基底材料上画出可以实际使用的功能电路。但是，现有的电路手写技术由于手写板的结构以及导电墨水的粘着性问题，并不能有效地制作电子电路。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种电子电路手写系统、电子电路的手写方法及电子电路，通过使用具有不同功能笔头的液体金属手写笔在手写板上绘制电子电路，能够节省材料，并提高电子电路的制作效率。

为解决上述问题，本发明提供了一种电子电路手写系统，包括电路手写板和液态金属手写笔，其特征在于，

所述电路手写板包括底板、手写衬底以及设置在所述底板上的控制电路，所述控制电路包括正极电极和负极电极，并且所述正极电极连接到外部电源的正极，所述负极电极连接到所述外部电源的负极；

所述液态金属手写笔中装有在预设温度下为液态的金属，用于在所述手写衬底上书写形成预设形状的电路；所述书写形成预设形状的电路的一端连接到所述控制电路的正极电极，另一端连接到所述控制电路的负极电极。

其中，所述控制电路还包括温度控制装置，用于控制所述手写衬底的温度。

其中，所述底板使用高分子材料、陶瓷、玻璃和木材的一种制成。

其中，所述手写衬底使用具有粘附性的非导电材料制成，所述手写衬底材料为聚氯乙烯PVC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP中的任一种。

其中，所述手写衬底与所述底板之间通过螺钉、卡扣、紧固、磁吸中任一种方式固定在一起。

其中，所述液态金属手写笔中装有，所述熔点在300℃以下的金属为镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、铜、银、金、汞、钠、钾、镁、铝、铁、钴、镍、锰、钛、钒中一种或多种的组合。

其中，所述液态金属手写笔中装有导电纳米流体，所述导电纳米流体由流体分散剂和具有特定熔点的金属混合形成。

其中，所述液态金属手写笔包括可转换的电子墨水手写笔头、封装笔头和电致发光笔头，所述电子墨水手写笔头用于在所述手写衬底上书写电路的导电图形，所述电致发光笔头用于绘制所述电路的电致发光层，所述封装笔头用于对所述导电图形和电致发光层进行封装。

本发明的另一个方面，提供一种电子电路的手写方法，使用上述的电子电路手写系统，其特征在于，所述方法包括：

使用所述液态金属手写笔在所述手写衬底上书写导电图形；

在所述导电图形上放置电路元器件；

对所述导电图形和电路元器件进行封装形成电路；

将所述电路的两端分别连接到所述控制电路的正极电极和负极电极，对所述电路进行测试。

本发明的又一个方面，提供一种电子电路，其特征在于，使用上述的电子电路的手写的方法制成。

本发明的电子电路手写系统、电子电路的手写方法及电子电路，由液态金属手写笔和手写板两部分组成，通过使用几种不同类型的液态金属手写笔。在硬质手写底板上绘制电子电路，有着成本低廉，结构简单可靠，自带电源开关及电极，能够方便地对所书写的电路进行供电测试等优点。同时还可以通过控制电路拓展温度控制功能，使得手写板的温度升高或者降低，分别提高书写过程的流畅度以及电路的可靠性。通过使用具有不同功能笔头的液体金属手写笔在手写板上绘制电子电路，能够节省材料，并提高电子电路的制作效率。

附图说明

图1A示出了本发明的电子电路手写系统的结构示意图。

图1B示出了本发明的电子电路手写系统的手写衬底与地板的磁吸式固定的结构示意图。

图2A-2D示出了本发明的电子电路的手写方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1A示出了本发明的电子电路手写系统的结构示意图。

本发明的一个实施例提供了一种电子电路手写系统，如图1A所示，该电子电路手写系统包括电路手写板和液态金属手写笔1。

具体地，电路手写板包括底板23、手写衬底25以及设置在底板2-3上的控制电路24，并且通过连接件26将底板23和手写衬底25固定连接。

在图1A中，控制电路24嵌入到底板23中，从而在连接件26将底板23与手写衬底25固定后，控制电路也固定在底板23和手写衬底25之间。

此外，在一个实施例中，控制电路24包括正极电极241和负极电极242，并且正极电极241连接到外部电源(未示出)的正极，负极电极242连接到外部电源的负极。

次外，控制电路24上也可以设置温度控制装置，如温度控制电路，能够通过电热丝实现手写板的加热或使用半导体制冷片实现制冷功能，进而升高或者降低手写衬底的温度。

另外，控制电路24还可以包括启动开关以及指示灯，启动开关用于连通或关闭外部电源与控制电路，指示灯用于提示控制开关是否与外部电源联通。此外，控制电路24上可以设置电源接口，用于与外部电源连接。

另外，在书写形成预设形状的电路后，为了测试电路的性能，将电路的一端连接到控制电路24的正极电极，另一端连接到控制电路24的负极电极，并打开启动开关，接通外部电源，可以对制作的电路进行测试。

本实施例的底板23设置为硬质底板，可以是单层材料制成，也可以是多层材料制成，材料可以使用有机高分子材料、陶瓷、玻璃和木材等其中的一种制成。

手写衬底使用具有粘附性的非导电材料制成，如可以是PVC(聚氯乙烯)，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PE(聚乙烯)，PS(聚苯乙烯)，PP(聚丙烯)等材料，也可以是其他与液态金属墨水具有较好粘附性的非导电性塑料薄膜。

连接件26可以是多个固定螺钉，将手写衬底25和底板23以及控制电路24固定连接在一起。

此外，手写衬底25与底板23之间也可以通过卡扣、紧固、磁吸等方式进行固定。

本发明的另一个实施例中，如图1B所示，连接件26是圆柱形钕铁硼磁铁和T形头磁铁的组合，T形头磁铁位于手写衬底25的上方，而圆柱形钕铁硼磁铁嵌入在底板23内部，通过磁铁吸引的方式将手写衬底压紧并固定，这样使得手写衬底25与地板23易于拆卸，从而便于更换新的手写衬底或更换其他材料的手写衬底。

液态金属手写笔1中装有在预设温度下为液态的金属，用于在手写衬底25上书写形成预设形状的电路。

本实施例的液态金属手写笔中装有的金属可以是熔点在300℃以下的金属，如可以使用镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、铜、银、金、汞、钠、钾、镁、铝、铁、钴、镍、锰、钛、钒等金属中的一种或多种，其形式可以是金属单质、合金，也可以是金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体，可根据手写电路的需求以及环境适应性要求来进行选取，能够将导电墨水书写在衬底材料上，形成能够放置元器件的电子电路。

在另一个实施例中，液态金属手写笔1可以包括不同的笔头，如电子墨水手写笔头、电致发光笔头、加热3D笔头以及封装笔头等，在使用时，可以通过转换的方式使用不同的笔头来实现不同类型和功能的电路的制作。如电子墨水手写笔头用于在手写衬底上书写电路的导电图形。如电致发光笔头能够书写电致发光材料，用于绘制电路的电致发光层，在施加一定的电压时电致发光层会发光，组成手写电路的一部分。加热3D手写笔，是利用塑料加热冷却形成固体结构的3D打印笔，3D手写笔用于在手写衬底上形成立体结构，辅助元器件的固定或形成其他功能结构。封装笔头能够用于对所述导电图形和电致发光层进行封装，及使用涂覆液体光敏树脂在打印出的电路上，同时使用蓝紫外光对液态树脂进行照射，使得光敏树脂固化，形成对电路及电子元器件的保护。

图2A-2D示出了本发明的电子电路的手写方法的流程示意图。

在本发明的另一个实施例中，提供一种电子电路的手写方法，如他2A-2D所示，使用上述的电子电路手写系统，该方法具体包括：

S1、使用液态金属手写笔1在手写衬底25上书写导电图形。

如图2D所示，使用电子墨水手写笔头将导电图形书写在手写衬底25的上方。

在又一个实施例中，可以在导电图形的部分位置上绘制电致发光层，从而使得部分电路在通电后可以发光。

S2、在导电图形上放置电路元器件。

如图2B所示，可以将功能元器件如LED，电容、电阻等放置在导电图形上，并使用电子墨水手写笔进行连接。

在步骤S1和S2中，使用电子墨水手写笔时，可以根据电子墨水的熔点实时地调节控制电路24，使得在书写时加热实现温度的升高，便于书写，并在书写完成后降低手写衬底的温度，加快凝固液态金属电子墨水。

S3、对导电图形和电路元器件进行封装形成电路。

如图2C所示，电路绘制完成后，将液态金属手写笔转换成封装笔头，将光敏树脂封装在已经形成功能电路的结构上，形成对电路的保护。

S4、将电路的两端分别连接到控制电路24的正极电极和负极电极，对制作的电路进行测试。

测试完成后，将连接件26松开，取下手写衬底25，如图2D所示，在手写衬底25上得到完整的电路。

另外，电子电路的制作过程中，可以随时擦除电子墨水进行电路图形的修改，同时也可以更换手写衬底重新进行制作，操作方便，并且制作效率高

本发明的又一个实施例中，提供一种电子电路，该电子电路使用上述的电子电路的手写的方法制成，如图2D所示。

本发明的电子电路手写系统、电子电路的手写方法及电子电路，由液态金属手写笔和手写板两部分组成，通过使用几种不同类型的液态金属手写笔。在硬质手写底板上绘制电子电路，有着成本低廉，结构简单可靠，自带电源开关及电极，能够方便地对所书写的电路进行供电测试等优点。同时还可以通过控制电路拓展温度控制功能，使得手写板的温度升高或者降低，分别提高书写过程的流畅度以及电路的可靠性。通过使用具有不同功能笔头的液体金属手写笔在手写板上绘制电子电路，能够节省材料，并提高电子电路的制作效率。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。