JPWO2016125275A1 - データ変換装置及び積層造形システム - Google Patents

データ変換装置及び積層造形システム Download PDF

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Abstract

三次元データから積層造形法を用いて電装装置を製造するのに必要なデータを生成することができるデータ変換装置、及び変換後のデータを用いて積層造形を行う積層造形システムを提供すること。レイヤ情報生成部３１は、電子デバイスの三次元データＤ１に対し、当該三次元データＤ１に含まれる部材を検出し、検出した部材ごとのレイヤ情報Ｄ２を生成する（Ｓ１３）。層データ分割部３２は、レイヤ情報Ｄ２に含まれる部材を、積層造形法により造形可能な層の厚さごとに分割した層データＤ３を生成する（Ｓ１５）。ユニット決定部３３は、層データＤ３に基づいて造形するユニットに係わるユニット情報Ｄ５を生成する（Ｓ１５）。制御内容決定部３４は、ユニット情報Ｄ５と、層データＤ３とに基づいて、造形を行うユニットの制御情報である制御データＤ６を生成する（Ｓ１７）。

Description

本発明は、電子部品が実装された多層配線基板などの電装装置の三次元データを、積層造形法による造形に使用できるデータに変換するデータ変換装置、及び変換後のデータに基づいて積層造形法により造形を行う積層造形システムに関する。
従来、電子部品等が実装される多層配線基板を製造する製造設備では、大量生産などの必要性から多層配線基板の材質や形状等の製造条件が固定化しており、近年のウェアラブル機器などに要求される小型且つ立体的な基板を製造する場合には、この製造条件による制約を受ける場合がある。また、多層配線基板の製造工程は、配線をプリントする工程、ピラーのための穴を空ける工程、絶縁層を積層する工程、電子部品等を実装する工程など、多種多様な工程を含んでいる。この複数の製造工程の順番は、製造期間や製造コストなどに多大な影響を与えるため、工程を個別にカスタマイズ等することは容易でない。このため、使用者の要求に合わせたカスタマイズ性に富んだ多層配線基板等を、短期間で製造することは難しい。
これに対し、ＣＡＤ（Computer Aided Design）で設計した立体形状を、ラピッドプロトタイピング（Rapid Prototyping）システムにより実体化することが、様々な分野で行われている。特に、積層造形方法を使用したラピッドプロトタイピングシステムでは、簡単な装置構成でありながら、小型でカスタマイズ性に富んだ立体造形物を製造することが可能となっている。積層造形法としては、例えば、光造形法（ＳＬ：Stereo Lithography）、粉末焼結法（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）、熱溶解積層法（ＦＤＭ：Fused Deposition Molding）などが知られている。例えば、特許文献１に開示される製造装置では、設計者が、３次元ＣＡＤプログラムを実行させた計算機システムを使用して、目的とする立体造形物を設計している。そして、設計した立体造形物のデータをスライスした断面形状の層データを用いて目的となる立体造形物を積層造形している。
特開２０１１−２４１４５０号公報
しかしながら、上記した特許文献には、ＣＡＤデータからどのようにして積層造形法に用いる層データを作成しているのかは開示されていない。また、例えば、多層配線基板は、樹脂材料からなる絶縁層や、金属材料からなる配線パターンなどが同一の層に含まれており、単純に、ＣＡＤデータのような三次元データを層ごとに分割しただけでは所望の層データを得ることは難しい。
本発明は、上記した課題を鑑みてなされたものであり、三次元データから積層造形法を用いて電装装置を製造するのに必要なデータを生成することができるデータ変換装置、及び変換後のデータを用いて積層造形を行う積層造形システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載のデータ変換装置は、電装装置の三次元データに対し、当該三次元データに含まれる部材を検出し、検出した部材ごとのレイヤ情報を生成するレイヤ情報生成部と、レイヤ情報に含まれる部材を、三次元データに含まれる部材の材料の情報に基づいて、積層造形法により材料を用いて造形可能な層の厚さごとに分割した層データを生成する層データ分割部と、層データに基づいて、部材を造形するユニットを決定するユニット決定部と、ユニット決定部が決定したユニットを、層データの形状に合わせて動作させるための制御データを生成する制御内容決定部と、を備えることを特徴とする。なお、ここでいう電装装置とは、例えば、電子部品が実装された多層配線基板、コネクタなどの電子部品が内蔵された電気機器、あるいは人が身体に装着するメガネなどに電子部品が内蔵された、いわゆるウェアラブル機器など、電子部品を備える様々な機器を含む。
また、請求項２に記載のデータ変換装置では、請求項１に記載のデータ変換装置において、三次元データに含まれる部材の形状に基づいて、当該部材を積層造形法により造形できるか否かを判定し、製造できない場合には、造形可能な形状に修正する第１修正部を備えることを特徴とする。
また、請求項３に記載のデータ変換装置では、請求項１又は請求項２に記載のデータ変換装置において、三次元データに基づいて、電装装置の電気的な特性を試算し、試算した結果に基づいて電気的な特性を向上させるように三次元データを修正する第２修正部を備えることを特徴とする。
また、請求項４に記載のデータ変換装置では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のデータ変換装置において、ユニット決定部は、ユニットとして、造形された層状のワークをステージに載置して移動するステージユニットと、ステージ上に導電性材料及び絶縁性材料のいずれかを吐出して層状のワークを造形する吐出ユニットと、吐出ユニットによりステージ上に吐出された導電性材料を焼成して配線パターンを造形する焼成ユニットと、吐出ユニットによりステージ上に吐出された絶縁性材料を硬化させて絶縁層を造形する硬化ユニットと、造形された層状のワークに対して電子部品を実装する実装ユニットと、の各ユニットを対象として部材を造形するのに必要なユニットを決定することを特徴とする。
また、請求項５に記載のデータ変換装置では、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のデータ変換装置において、三次元データに基づいて電装装置の外形を検出し、当該電装装置の外形に合わせたサポート材を造形する必要があるか否かを判定するサポート材造形判定部を備えることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本願の請求項６に記載の積層造形システムは、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のデータ変換装置により変換されたデータに基づいて、電装装置を積層造形法により造形することを特徴とする。
本願の請求項１に記載のデータ変換装置において、レイヤ情報生成部は、電装装置の三次元データに対し、当該三次元データに含まれる部材を検出し、検出した部材ごとのレイヤ情報を生成する。例えば、レイヤ情報生成部は、電装装置（例えば、多層配線基板）が備える配線パターン、絶縁層、ピラーなどの部材ごとの形状や位置等のデータをレイヤ情報として三次元データから生成する。層データ分割部は、レイヤ情報に含まれる部材を、三次元データに含まれる部材の材料の情報に基づいて、積層造形法により当該材料を用いて造形可能な層の厚さごとに分割した層データを生成する。例えば、多層配線基板の絶縁層を、インクジェット法により絶縁性材料の液滴を吐出して造形する場合、使用する絶縁性材料の液滴の大きさに応じて１度に造形可能な層の厚みが決定される。このため、層データ分割部は、例えば、造形可能な最大の層の厚みに応じてレイヤ情報を層データに分割する。ユニット決定部は、層データに基づいて部材を造形するユニット、例えば、絶縁層のレイヤ情報や層データに対し、絶縁性材料を吐出する吐出ユニットを、造形を行うユニットとして対応づける処理を行う。制御内容決定部は、ユニット決定部が決定したユニットを、層データの形状に合わせて動作させるための制御データを生成する。
当該データ変換装置では、例えば、電装装置の三次元データに基づいて、積層造形法による造形を行う製造装置が備えるユニットを制御するのに必要な制御データ等を生成することが可能となる。このため、使用者は、電装装置の三次元データを設計してデータ変換装置に入力等するだけで、積層造形に必要なデータを取得することが可能となる。そして、電装装置の製造工程で必要な人員の削減や製造に必要な時間の短縮を図ることが可能となる。なお、ここでいう積層造形法としては、例えば、光造形法、粉末焼結法、熱溶解積層法、ＵＶ硬化インクジェット法、インクジェットバインダ法などが適用可能である。より具体的には、金属や樹脂の粉末を層状に敷き詰めてレーザで焼結する手法、バインダ（結合材）を添加して固める手法、紫外線硬化樹脂をインクジェット法で吐出した後に紫外線を照射して硬化させる手法、熱可塑性樹脂を高温で溶かし積層させる手法などである。
また、本願の請求項２に記載のデータ変換装置では、第１修正部は、電装装置に含まれる部材を、積層造形法により造形できるか否かを判定し、製造できない場合には、造形可能な形状に修正する。例えば、三次元データ上では曲線として作図されているデータであっても線が極端に細い場合には、インクジェット法により液滴を吐出して造形しようとしても、吐出する位置の精度の限界などから隣り合う液滴の距離が離れて曲線が繋がらない虞がある。この曲線を配線パターンとした場合、断線によって電気的な接続不良の原因となり、造形された電装装置が所望の機能を実現できなくなる虞がある。このような場合に、第１修正部は、三次元データに定義された線の太さや曲率等が所定の条件を満たさない場合に、自動で造形可能な形状に変更することによって、接続不良等を未然に防止することが可能となる。
また、例えば、各層の配線パターンを相互に接続するピラーが、回路基板の基板平面の垂直方向に対して傾いているような場合には、造形が困難となる虞がある。例えば、絶縁性材料により平坦な絶縁層を一度造形した後に、レーザ照射によりピラーの造形に必要な穴を絶縁層に開ける製造方法では、レーザの照射方向の制御が複雑化する、あるいは形成する穴の形状の精度が担保できないなどの理由から、絶縁層の上面に対して垂直方向からレーザを照射し穴を開けることが好ましい。即ち、ピラーは、製造工程の簡易化等を図る上で、傾いていないことが好ましい。このため、第１修正部は、例えば、三次元データに傾いた形状のピラーが含まれている場合、ピラーの傾きを修正し、それに合わせて配線パターンの位置を修正する処理等を実行し、製造可能な形状に変更する。これにより、三次元データを作成した電装装置に対して、製造の可否が判定され三次元データの修正が行われるため、設計工程への後戻りを少なくして、全工程の実行に必要な期間を短縮することが可能となる。
また、本願の請求項３に記載のデータ変換装置では、第２修正部は、電装装置の電気的な特性を試算し、試算した結果に基づいて電気的な特性を向上させるように三次元データを修正する。ここでいう電気的な特性とは、例えば、配線パターンや絶縁層の形状、実装される電子部品の位置等に応じて決定される特性である。例えば、第２修正部は、電子部品間を接続する配線パターンの引き回しが最短距離でない場合には、配線パターンの形状や位置、電子部品の位置等を修正する。これにより、配線パターンを短くして抵抗（電気的なロス）を小さくする、あるいは外部からのノイズの影響を小さくする等が可能となる。また、第２修正部は、例えば、配線パターンの厚みとして、電気的な信号を伝達するのに必要な範囲内の厚みが設定されていない場合には、厚みの修正を行って信号が正常に伝達されるようにする。また、例えば、第２修正部は、実装する電子部品から発生する熱量と、当該電子部品を接続する配線パターン、当該電子部品を取り囲む絶縁層の形状等に基づいて、許容される動作温度の範囲内で電子部品が動作できるか判定する。即ち、第２修正部は、電装装置における熱設計の可否を判定してもよい。そして、第２修正部は、熱設計上において変更する必要がある場合には、電子部品の位置や絶縁層の形状等を変更する。これにより、電子回路などを設計する技術が不十分な使用者が設計した三次元データであっても、データ変換装置によって所望の電気的な特性を満たす三次元データに修正することが可能となる。換言すれば、設計者の対象範囲を広げることが可能となる。
また、本願の請求項４に記載のデータ変換装置では、ユニット決定部は、ステージユニット、吐出ユニット、焼成ユニット、硬化ユニット、及び実装ユニットの各ユニットを対象として、電装装置の部材を造形するユニットを決定する。このような積層造形法による造形を行うシステムで一般的に使用されるユニットを対象とすることで、データ変換装置の変換後のデータを広く活用でき、変換後のデータの汎用性を高めることが可能となる。
また、本願の請求項５に記載のデータ変換装置では、サポート材造形判定部は、電装装置の外形に合わせたサポート材を造形する必要があるか否かを判定する。ここでいうサポート材とは、例えば、所望の形状の電装装置を造形するために用いられる型枠であり、電装装置を造形した後に除去されるものである。サポート材を除去する方法は、例えば、切削する方法、熱によって溶融させる方法、又は水や薬品等の特定の液体を用いて溶融させる方法などがある。例えば、電装装置が外側に向かって突出する部位を備えた形状や、底部が丸くなっている形状等である場合には、単純に下層から積み上げて造形することは困難となる。この場合、サポート材の型枠内に必要な部位を造形しておき、後からサポート材を除去する方法が必要となってくる。このため、サポート材造形判定部は、電装装置の外形を、三次元データに基づいて検出し、サポート材を造形する必要があるか否かを判定する。これにより、電装装置の三次元データに基づいて、サポート材を造形する工程を追加等する必要があるか否かを自動で判定することが可能となる。
さらに、本願に係る発明は、データ変換装置に限定されることなく、データ変換装置により変換されたデータに基づいて、電装装置を積層造形法により造形する積層造形システムの発明としても実施し得るものである。
本実施例の積層造形システムの構成を示す図である。 データ変換装置の構成を示すブロック図である。 電子デバイス製造装置の構成を示す模式図である。 電子デバイス製造装置の構成を示すブロック図である。 積層造形システムによる電子デバイスの自動製造の工程を示すフローチャートである。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 電子デバイスの製造工程を説明するための模式図である。 造形する際にサポート材が必要となる電子デバイスの構造を説明するための図である。
以下、本発明の積層造形システムの一実施例について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施例の積層造形システム（以下、「システム」と略する場合がある）１０の構成を示している。システム１０は、サーバ１１と、データ変換装置１３と、電子デバイス製造装置（以下、「製造装置」と略する場合がある）１５とを備えている。システム１０は、サーバ１１に格納された三次元データＤ１をデータ変換装置１３によって変換し、変換後の制御データＤ６に基づいて製造装置１５が積層造形法により電子デバイスを製造するシステムである。
サーバ１１は、製造装置１５で造形する電子デバイスの三次元データＤ１として、例えば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）を用いて設計されたデータが保存されている。三次元データＤ１には、例えば、電子デバイスが備える部材（配線パターンなど）の形状や位置等の作図データに加えて、各部材がどのような材料で形成されているかなどの材料に係わるデータが定義されている。サーバ１１は、データ変換装置１３からの要求に応じて、保存された三次元データＤ１をデータ変換装置１３に送信する。なお、データ変換装置１３が変換に用いる三次元データＤ１の入力源は、特に限定されない。例えば、データ変換装置１３は、サーバ１１以外にも、他のパーソナルコンピュータから三次元データＤ１を受信してもよく、ＵＳＢメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ等の外部記憶媒体から三次元データＤ１を入力してもよい。あるいは、データ変換装置１３は、当該データ変換装置１３が備えるキーボード等の入力装置を使用して、使用者が設計した三次元データＤ１を変換してもよい。
次に、データ変換装置１３について説明する。図２に示すように、データ変換装置１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１を主体として構成されたパーソナルコンピュータであり、入出力部２３、記憶部２５等を備える。入出力部２３は、サーバ１１と接続されており、サーバ１１から三次元データＤ１を入力する。ＣＰＵ２１は、入出力部２３が入力した三次元データＤ１を記憶部２５に一時的に保存する。記憶部２５は、メモリやハードディスク等を備えており、三次元データＤ１の他に、ＣＰＵ２１上で実行される制御プログラムＤ７等が保存されている。
ＣＰＵ２１は、記憶部２５に格納された制御プログラムＤ７を読み出して実行することにより、レイヤ情報生成部３１、層データ分割部３２、ユニット決定部３３、制御内容決定部３４、第１修正部３７、第２修正部３８、サポート材造形判定部３９の各種の処理モジュールを実現する。なお、本実施例では、レイヤ情報生成部３１等は、ＣＰＵ２１で制御プログラムＤ７が実行されることによって実現されるソフトウェアとして構成されているが、専用のハードウェアとして構成してもよい。
以下の説明では、一例として、三次元データＤ１として、図１３に示す配線パターン１０５、絶縁層１１５、ピラー１２１等を備えた電子デバイス２００のデータが入力された場合の処理について説明する。なお、データ変換装置１３は、電子デバイス２００に限らず、他の積層造形法により造形が可能なもの（電子部品が内蔵されたコネクタなどの電気機器、電子部品が内蔵されたメガネなどのウェアラブル機器など）についても、同様の処理を実行することで、三次元データＤ１の変換が実行可能である。
レイヤ情報生成部３１は、電子デバイス２００の三次元データＤ１に対し、当該三次元データＤ１に含まれる部材を検出し、検出した部材ごとのレイヤ情報Ｄ２を生成する。例えば、レイヤ情報生成部３１は、電子デバイス２００に内蔵される配線パターン１０５などの部材ごとのデータをレイヤ情報Ｄ２として三次元データＤ１から生成する。レイヤ情報生成部３１は、生成したレイヤ情報Ｄ２を記憶部２５に保存する。
層データ分割部３２は、記憶部２５に保存されたレイヤ情報Ｄ２を読み出し、レイヤ情報Ｄ２に含まれる部材を、積層造形法により造形可能な層の厚さごとに分割した層データＤ３を生成する。ここで、上記したようにサーバ１１に記憶された三次元データＤ１には、配線パターン１０５などの部材が、どのような材料で製造することが可能なのかなどの材料に係わるデータが定義されている。例えば、電子デバイス２００の配線パターン１０５の材料として、導電性を有する金属が定義されていたとする。また、記憶部２５には、後述する製造装置１５に係わる製造装置情報Ｄ４が保存されている。ここでいう製造装置情報Ｄ４とは、例えば、製造装置１５が備える第１造形ユニット４３が吐出可能な材料の情報、その材料を吐出した場合の液滴に応じて形成される層の厚さの情報等である。積層造形法としてインクジェット法により導電性材料の液滴を吐出して造形する場合、使用する導電性材料、例えば、金属ナノ粒子（例えば銀）を含むインクの液滴の大きさに応じて１度に造形可能な層の厚みが決定される。このため、層データ分割部３２は、例えば、三次元データＤ１に定義された材料に係わるデータと、製造装置情報Ｄ４に設定された造形可能な材料の情報との対応関係を判定する。層データ分割部３２は、製造装置情報Ｄ４に設定された造形可能な材料のうち、三次元データＤ１に定義された材料に係わるデータに対してより適切な材料を判定することが好ましい。層データ分割部３２は、例えば、金属ナノ粒子を含むインクで造形可能な最大の層の厚みによって、レイヤ情報Ｄ２の配線パターン１０５を分割して層データＤ３を生成する。層データ分割部３２は、生成した層データＤ３を、レイヤ情報Ｄ２や材料に係わるデータなどと関連付けて記憶部２５に保存する。
ユニット決定部３３は、例えば、記憶部２５に保存された層データＤ３に関連付けた材料に係わるデータ等に基づいて、部材を造形するユニットを決定する。ユニット決定部３３は、例えば、電子デバイス２００が有する配線パターン１０５を造形するユニットとして、導電性材料を吐出する吐出ユニット（図３に示す第１造形ユニット４３）を対応づける処理を行う。ユニット決定部３３は、決定したユニットに係わるユニット情報Ｄ５を、層データＤ３に関連付けて記憶部２５に保存する。
制御内容決定部３４は、記憶部２５に保存されたユニット情報Ｄ５と、そのユニット情報Ｄ５に関連付けられた層データＤ３などに基づいて、決定されたユニットを、どのように動作させるのかを設定した制御データＤ６を生成する。例えば、層データＤ３に基づいて、電子デバイス２００の配線パターン１０５の形状を検出し、検出した配線パターン１０５の形状に合わせて、後述するステージユニット４１や第１造形ユニット４３（図３参照）を協働して動作させるための制御データＤ６を生成する。制御内容決定部３４は、生成した制御データＤ６を、ユニット情報Ｄ５や層データＤ３と関連付けて記憶部２５に保存する。
第１修正部３７は、電子デバイス２００に含まれる部材を、積層造形法により造形できるか否かを判定し、製造できない場合には、造形可能な形状に修正する処理を行う。例えば、三次元データＤ１上では曲線として作図されている配線パターン１０５であっても、インクジェット法により導電性材料の液滴を吐出して造形する際に、液滴の距離が離れて繋がらない配線となる場合がある。このような配線パターン１０５が三次元データＤ１内に作図されている場合には、電気的な接続不良の原因となり、造形された電子デバイス２００が所望の機能を実現できなくなる。これに対し、第１修正部３７は、例えば、レイヤ情報Ｄ２として検出した配線パターン１０５の配線の太さや曲率が所定の条件を満たしているか否かを判定する。第１修正部３７は、配線パターン１０５の形状等が条件を満たさない場合には、造形可能な形状に修正した上で、記憶部２５に記憶する。層データ分割部３２が修正後のレイヤ情報Ｄ２を用いることで、製造される電子デバイス２００の接続不良等を未然に防止することが可能となる。なお、第１修正部３７は、電子デバイス２００に含まれる部材の形状等に基づいて造形可能か否かを判断できればよく、例えば、三次元データＤ１から直接部材を検出して判断、及び修正等をしてもよい。
第２修正部３８は、電子デバイス２００の電気的な特性を試算し、試算した結果に基づいて電気的な特性を向上させるように修正する処理を行う。例えば、第２修正部３８は、三次元データＤ１に基づいて、電子部品１２５（図１３参照）間を接続する配線パターン１０５の引き回しが最短距離であるか否かを判定し、最短距離でない場合には、配線パターン１０５の形状や位置等を修正し、修正後の三次元データＤ１を記憶部２５に保存する。レイヤ情報生成部３１が修正後の三次元データＤ１を用いることで、製造される電子デバイス２００の配線パターン１０５を短くして抵抗（電気的なロス）を小さくする、あるいは外部からのノイズの影響を小さくする等が可能となる。
サポート材造形判定部３９は、造形する電子デバイス２１０（図１４参照）の外形に合わせたサポート材を造形する必要があるか否かを判定する。例えば、図１４に示す電子デバイス２１０のように、外側に向かって突出する部分、所謂、オーバーハング部等を造形する場合には、サポート材を用いて当該部分を造形する必要が生じる。図１４に示す電子デバイス２１０は、半球状に形成された下部２１１が下方に向かって突出した形状となっている。下部２１１の上部には、外側に向かって突出した円板形状の突出部２１３が形成されている。電子デバイス２１０には、各種の電子部品や回路基板が内蔵されている。
この電子デバイス２１０を造形する場合には、図１４に示すように、下部２１１及び突出部２１３の形状に合わせて形成したサポート材２１５を準備する必要がある。このため、サポート材造形判定部３９は、三次元データＤ１に基づいて、造形する電子デバイス２１０の外形を検出し、下部２１１や突出部２１３のように、サポート材２１５を必要とする形状を検出した場合には、サポート材２１５を造形するためのユニットと、そのユニットの動作を制御してサポート材２１５を造形するための情報を、制御データＤ６に追加する処理を行う。
そして、データ変換装置１３は、入出力部２３を介して製造装置１５に接続されている。データ変換装置１３は、上記したレイヤ情報生成部３１等により、三次元データＤ１を変換した制御データＤ６を記憶部２５から読み出して、入出力部２３を介してデータ変換装置１３に出力する。製造装置１５は、データ変換装置１３から入力された制御データＤ６に基づいて、電子デバイス２００を積層造形する。
次に、製造装置１５について詳細に説明する。図３は、製造装置１５の構成を示している。製造装置１５は、ステージユニット４１と、第１造形ユニット４３と、第２造形ユニット４５と、部品実装ユニット４７とを備える。製造装置１５は、ユニット４３〜４７等がベース４９の上方に配置されている。ベース４９は、平面視における形状が略長方形状をなしている。なお、以下の説明では、ベース４９の長手方向をＸ軸方向、ベース４９の短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に沿った直線を中心に回転する方向をθ軸方向と称して説明する。
ステージユニット４１は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸スライド機構５１と、Ｙ軸方向に延びるＹ軸スライド機構５３とを有している。Ｘ軸スライド機構５１は、ベース４９によって保持されており、Ｘ軸スライダ５５がＸ軸方向に移動可能に設けられている。Ｘ軸スライド機構５１は、電磁モータ９１（図４参照）の駆動に応じて、Ｘ軸スライダ５５がＸ軸方向における任意の位置に移動する。また、Ｙ軸スライド機構５３は、Ｙ軸方向の一方の端部がＸ軸スライダ５５に保持されており、ステージ５７がＹ軸方向に移動可能に設けられている。Ｙ軸スライド機構５３は、電磁モータ９３（図４参照）の駆動に応じて、ステージ５７がＹ軸方向における任意の位置に移動する。従って、ステージ５７は、Ｘ軸スライド機構５１及びＹ軸スライド機構５３が駆動することによって、ベース４９上の任意の位置に移動可能となっている。
ステージ５７は、基台６１と、保持装置６３とを有している。基台６１は、平板状に形成され、上面に造形プレートＰ（図６参照）が載置される。保持装置６３は、基台６１におけるＸ軸方向の両側に設けられている。ステージ５７は、基台６１上に載置された造形プレートＰのＸ軸方向の端部を、基台６１と保持装置６３との間に挟み込むことにより、造形プレートＰを所定の位置で固定的に保持する。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、基台６１の造形プレートＰを載置する面に対して平行で互いに直交する方向となっている。
また、ステージユニット４１は、造形プレートＰとともに基台６１をＺ軸方向に昇降する昇降装置６５を有している。昇降装置６５は、駆動部９５（図４参照）の駆動に応じて、基台６１を上昇させ、あるいは下降させて、造形プレートＰのＺ軸方向における位置を変更する。駆動部９５は、基台６１を昇降させる駆動源として、例えば、エアシリンダを備えている。また、昇降装置６５は、駆動部９５の駆動に応じて、基台６１をθ軸方向に回転させる。駆動部９５は、基台６１をθ軸方向に回転させる駆動源として、例えば、電磁モータを備えている。昇降装置６５は、ステージ５７とともに一体となって、ベース４９上の任意の位置に移動する。
また、第１造形ユニット４３、第２造形ユニット４５、及び部品実装ユニット４７の３つのユニット４３〜４７は、ベース４９の上方（図３のＺ軸方向における手前側）に設けられている。製造装置１５は、装置上部に設けられた接続部（図示略）に対して各ユニット４３〜４７が着脱可能に構成されている。例えば、製造装置１５は、接続部として、各ユニット４３〜４７が接続可能な共通の複数のコネクタと、当該コネクタに接続された各ユニット４３〜４７を保持する保持機構とを備えている。このため、製造装置１５は、製造する電子デバイス２００（図１３参照）の種類などに応じて、各種ユニットの増設、あるいは撤去が可能となっている。ユニット４３〜４７は、ステージ５７及び造形プレートＰの上方から造形プレートＰ上に立体造形物の造形や電子部品１２５（図１１参照）の実装などの各種作業を行う。
第１造形ユニット４３は、例えば、電子デバイス２００（図１３参照）の配線パターン１０５やピラー１２１，１２９を造形するユニットであり、第１印刷部７１と、焼成部７３とを備えている。第１印刷部７１は、例えば、インクジェットヘッド１０１（図６参照）を駆動して、導電性材料を造形プレートＰ上に吐出する。導電性材料は、例えば、金属ナノ粒子（例えば銀）を含むインクである。インクジェットヘッド１０１は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって、Ｙ軸方向に並設された複数のノズルから導電性材料を吐出する。このような第１印刷部７１の機能、使用する材料、液滴の大きさ等の情報は、製造装置情報Ｄ４として記憶部２５に保存されている（図２参照）。
焼成部７３は、造形プレートＰ上に吐出された導電性材料に対し、照射部１０３（図７参照）からレーザ光を照射して焼成する。そして、第１造形ユニット４３は、例えば、ステージ５７の移動にともなって、第１印刷部７１の下方の位置に造形プレートＰが移動してくると、インクジェットヘッド１０１によって造形プレートＰ上に導電性材料を吐出しつつ、吐出された導電性材料を照射部１０３によって焼成して配線パターン１０５やピラー１２１，１２９を形成する。
第２造形ユニット４５は、例えば、電子デバイス２００の絶縁層１１５（図１３参照）や、図１４に示すサポート材２１５を造形するユニットであり、第２印刷部７５と、硬化部７７とを備えている。第２印刷部７５は、例えば、インクジェットヘッド１０７（図８参照）を駆動して、造形プレートＰ上に紫外線硬化樹脂を吐出する。この紫外線硬化樹脂には、例えば、絶縁層１１５を造形する絶縁性樹脂やサポート材２１５を造形する樹脂（特定の溶液で溶融する樹脂など）が含まれる。第２造形ユニット４５は、例えば、使用する樹脂の種類に応じてインクジェットヘッド１０７のノズルを切替て絶縁層１１５やサポート材２１５を造形する。なお、インクジェットヘッド１０７は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させノズル口から吐出するサーマル方式でもよい。
硬化部７７は、インクジェットヘッド１０７によって造形プレートＰ上に吐出された１層又は所定の複数層の紫外線硬化樹脂の上面を平滑化する平滑化ローラ部１０９（図９参照）を備える。平滑化ローラ部１０９は、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂をローラもしくはブレード（図示略）で掻き取って回収することによって、各層の厚みを均一に維持する。
また、硬化部７７は、紫外線を下方に向けて照射する発光部１１１（図９参照）を備える。発光部１１１は、例えば、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備える。硬化部７７は、発光部１１１を駆動して、造形プレートＰ上に吐出された紫外線硬化性樹脂に対し紫外線を照射し硬化させる。そして、第２造形ユニット４５は、例えば、ステージ５７の移動にともなって、第２印刷部７５の下方の位置に造形プレートＰが移動してくると、インクジェットヘッド１０７によって造形プレートＰ上に紫外線硬化性樹脂を吐出しつつ、吐出された紫外線硬化性樹脂を硬化部７７によって硬化させて絶縁層１１５を造形する。
部品実装ユニット４７は、第１造形ユニット４３が造形する配線パターン１０５やピラー１２１，１２９に接続される各種の電子部品１２５（図１１参照）を実装するユニットであり、実装部７８と、供給部７９とを備えている。実装部７８は、電子部品１２５を吸着ノズル１２３（図１１参照）によって保持する実装ヘッドを有する。また、実装部７８は、吸着ノズル１２３を昇降させるノズル昇降装置や軸心回りに自転させるノズル自転装置を有しており、吸着ノズル１２３が保持する電子部品１２５のＺ軸方向の位置及び電子部品１２５の保持姿勢を変更することが可能とされている。また、実装部７８は、配線パターン１０５やピラー１２１などを撮像して実装位置を確認するためのカメラや電子部品１２５を撮像し部品の位置を確認するためのカメラを備えてもよい。
供給部７９は、例えば、テーピング化された電子部品１２５を１つずつ送り出すテープフィーダを複数有しており、実装部７８へ電子部品１２５を供給する。なお、供給部７９は、テープフィーダに限らず、トレイから電子部品１２５をピックアップして供給するトレイ型の供給装置でもよい。また、供給部７９は、テープ型とトレイ型との両方、あるいはそれ以外の供給装置を備えた構成でもよい。部品実装ユニット４７は、例えば、ステージ５７の移動にともなって、実装部７８の下方の位置に造形プレートＰが移動してくると、実装部７８の実装ヘッドを供給部７９の部品供給位置まで移動させるとともに、供給部７９を駆動させて必要な部品を供給させる。そして、実装部７８は、実装ヘッドの吸着ノズル１２３が供給部７９の供給位置から吸着保持した電子部品１２５を、例えば、造形プレートＰ上に造形されたワークのピラー１２１が造形された位置、あるいは造形する予定の位置に応じた場所に実装する。
上記した３つのユニット４３〜４７は、各ユニット４３〜４７の作業位置が、Ｚ軸方向において固定され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な同一平面状に位置している。詳述すると、例えば、第１造形ユニット４３のインクジェットヘッド１０１のノズル口と、第２造形ユニット４５のインクジェットヘッド１０７のノズル口とは、Ｚ軸方向における位置が同位置であり、且つ固定されている。換言すれば、インクジェットヘッド１０１，１０７は、ステージ５７がＺ軸方向に移動しない状態では、ステージ５７（造形する立体造形物）とのＺ軸方向における距離が同一となる。同様に、例えば、インクジェットヘッド１０１から吐出された導電性材料の液滴がステージ５７上に造形中のワークに当たる時の位置（作業位置）と、実装部７８の実装ヘッドが吸着ノズル１２３で吸着した電子部品１２５をワーク上に実装する時の位置（作業位置）とは、Ｚ軸方向において同位置となっている。これにより、本実施例の製造装置１５では、各ユニット４３〜４７間をステージ５７が移動する場合に、ステージ５７をＺ軸方向に対して位置調整する調整量が極めて少ない、あるいは不要となる。
製造装置１５は、図４に示すように、当該製造装置１５の全体を統括制御する制御装置８１を備えている。制御装置８１は、コントローラ８３と、複数の駆動回路８５とを備えている。コントローラ８３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路８５に接続されている。また、制御装置８１は、図１に示すデータ変換装置１３から受信した制御データＤ６を保存するための記憶装置８７を有する。記憶装置８７は、例えば、ハードディスク装置などの光学ドライブ装置である。制御データＤ６は、例えば、製造する電子デバイス２００の作業工程に応じてステージユニット４１や各ユニット４３〜４７を制御するための制御データである。より具体的には、制御データＤ６は、例えば、電子デバイス２００の絶縁層１１５を、所定の厚みでスライスした複数層の断面形状の造形データや、造形した絶縁層１１５に電子部品１２５を実装するための位置情報（レシピなど）を含むデータである。複数の駆動回路８５の各々は、上記した保持装置６３、電磁モータ９１，９３、駆動部９５、ユニット４３〜４７などに接続されている。コントローラ８３は、例えば、制御データＤ６に基づいて、駆動回路８５を介して、保持装置６３などの動作を制御する。そして、コントローラ８３は、制御データＤ６に基づいた作業工程に従って、ステージ５７を第１造形ユニット４３、第２造形ユニット４５、及び部品実装ユニット４７のいずれかの作業位置に順次移動させて造形プレートＰ上に電子デバイス２００を製造する。
次に、図５のフローチャートに従って、三次元データＤ１から電子デバイスを製造するまでの工程の一例について説明する。本実施例のシステム１０は、上述した構成によって、例えば、図１３に示す電子デバイス２００の三次元データＤ１をデータ変換装置１３が制御データＤ６に変換し、変換後の制御データＤ６に基づいて製造装置１５が電子デバイス２００を複数の層に分けて造形プレートＰの上に層を順次積み重ねて造形する。
詳述すると、まず、図５のステップ（以下、単位「Ｓ」と表記する）１１において、サーバ１１からデータ変換装置１３へ電子デバイス２００の三次元データＤ１が入力される。例えば、使用者が、データ変換装置１３のキーボード等を操作して画面上からサーバ１１に格納された複数の三次元データＤ１のうち、所望のデータを選択することで、サーバ１１からデータ変換装置１３へ三次元データＤ１が転送される。
次に、Ｓ１３において、データ変換装置１３のレイヤ情報生成部３１（図２参照）は、入力された三次元データＤ１からレイヤ情報Ｄ２を生成する。例えば、レイヤ情報生成部３１は、三次元データＤ１に対し、図１３に示す電子デバイス２００の下側（造形プレートＰ側）から複数の層に分けながら各層に含まれる部材（配線パターン１０５など）を検出する。レイヤ情報生成部３１は、例えば、三次元データＤ１に基づいて、電子デバイス２００の最も下側の部材として、配線パターン１０５、絶縁層１１５、電子部品１２５を検出する。同様に、レイヤ情報生成部３１は、図１３における下側から上側に向かって順番に電子デバイス２００をスライスしながら部材を検出する。
レイヤ情報生成部３１には、例えば、スライスした同一層で検出した部材のうち、どちらの部材を優先して造形するのかなどの設定がなされている。レイヤ情報生成部３１は、例えば、同一層内に配線パターン１０５と絶縁層１１５を検出した場合に、絶縁層１１５よりも先に配線パターン１０５を造形することを決定する。また、レイヤ情報生成部３１は、例えば、図１３に示すように、電子部品１２５に接続されたピラー１２９が、電子部品１２５の上部の端子に接続されていることを検出すると、電子部品１２５の実装を行う前に絶縁層１１５を造形しておき、造形した絶縁層１１５内に電子部品１２５を埋設することを決定する。即ち、レイヤ情報生成部３１は、電子部品１２５の実装よりも先に絶縁層１１５を造形することを決定する。このようにしてレイヤ情報生成部３１は、電子デバイス２００に含まれる部材を検出しながら、その構造等に基づいて、造形すべき順番を決定し、レイヤ情報生成部３１に造形する順番を設定する。
次に、Ｓ１５において、層データ分割部３２は、製造装置１５の製造装置情報Ｄ４に基づいて、第１造形ユニット４３等の造形能力の条件を踏まえて、レイヤ情報Ｄ２から部材を複数の層に分割した層データＤ３を生成する。また、ユニット決定部３３は、層データＤ３や層データＤ３に関連付けられた情報に基づいて、部材を造形するユニットを判定しユニット情報Ｄ５を生成する。
次に、Ｓ１７において、制御内容決定部３４は、層データＤ３及びユニット情報Ｄ５に基づいて、造形に使用するユニット（第１造形ユニット４３など）を動作させるための制御データＤ６を生成する。そして、データ変換装置１３は、制御内容決定部３４が生成した制御データＤ６を製造装置１５へ転送する（Ｓ１９）。なお、第１修正部３７、第２修正部３８及びサポート材造形判定部３９は、例えば、上記したＳ１３の処理前、あるいはＳ１３〜Ｓ１７の各工程と並行しながら動作し、三次元データＤ１の修正の有無やサポート材造形判定部３９の必要性を判定する。
次に、Ｓ２１において、製造装置１５は、データ変換装置１３から入力した制御データＤ６に基づいて電子デバイス２００の造形を行う。製造装置１５の具体的な造形処理について、図６〜図１３を参照しつつ説明する。製造装置１５のコントローラ８３（図４参照）は、データ変換装置１３から受信した制御データＤ６を記憶装置８７に保存する。コントローラ８３は、制御データＤ６に基づいて、まず最下層の部材のうち、最も優先度が高く設定された配線パターン１０５の造形を行う。コントローラ８３は、ステージユニット４１のＸ軸スライド機構５１及びＹ軸スライド機構５３を制御し、図６に示す造形プレートＰがセットされたステージ５７（図３参照）を、第１造形ユニット４３に搬入し、第１印刷部７１の作業位置となるインクジェットヘッド１０１の下部まで移動させる。コントローラ８３は、制御データＤ６に設定された１層目のデータに基づいて、第１造形ユニット４３を制御し、インクジェットヘッド１０１から造形プレートＰ上に導電性材料を吐出する。造形プレートＰ上には、複数の液滴で形成された導電性材料の膜が形成される。この第１造形ユニット４３及びステージユニット４１をどのように動作させるか、例えば、造形プレートＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置等は、制御内容決定部３４によって決定される。
また、コントローラ８３は、焼成部７３を制御して、図７に示すように、インクジェットヘッド１０１が吐出した導電性材料の膜に照射部１０３からレーザ光を照射して局所的に加熱して焼成する。これにより、造形プレートＰ上には、１層目の断面形状が造形される。焼成部７３のレーザ光源は、例えば、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等である。コントローラ８３は、図６及び図７に示す作業を１回又は複数回実施して造形プレートＰ上に所望の配線パターン１０５を造形する。
なお、制御内容決定部３４は、インクジェットヘッド１０１や照射部１０３の能力に応じて、例えば、インクジェットヘッド１０１によって先に複数の層を印刷しておき、照射部１０３によって複数の層をまとめて焼成する制御データＤ６を生成してもよい。また、制御内容決定部３４は、例えば、インクジェットヘッド１０１による吐出と並行して、照射部１０３による加熱処理が実行可能であれば、並行処理する制御データＤ６を生成してもよい。
コントローラ８３は、造形プレートＰとともにステージ５７を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させつつ、第１造形ユニット４３の作業を実施する。本実施例の製造装置１５では、ステージ５７を主体として移動させるため、第１造形ユニット４３のインクジェットヘッド１０１や照射部１０３の位置（Ｘ軸方向など）が固定されている。この製造装置１５に係わる情報は、製造装置情報Ｄ４としてデータ変換装置１３の記憶部２５に保存されている。このため、制御内容決定部３４は、例えば、製造装置情報Ｄ４に基づいて、ステージユニット４１によって造形プレートＰを、インクジェットヘッド１０１、照射部１０３等に対して相対的に移動させる位置を決定し制御データＤ６に設定する。
次に、図８に示すように、コントローラ８３は、Ｘ軸スライド機構５１及びＹ軸スライド機構５３を制御し、造形プレートＰ及びステージ５７を、第２造形ユニット４５に搬入し、第２印刷部７５の作業位置となるインクジェットヘッド１０７の下部まで移動させる。コントローラ８３は、制御データＤ６に基づいて、第２造形ユニット４５を制御し、インクジェットヘッド１０７から造形プレートＰ上に絶縁性を有する紫外線硬化材料を吐出させる。
また、コントローラ８３は、硬化部７７を制御して、図９に示すように、平滑化ローラ部１０９によって、造形プレートＰ上に形成された層状の紫外線硬化樹脂の膜の表面を平滑化する。平滑化ローラ部１０９は、例えば、層状のワーク（立体造形物）の表面に押し当てられた状態で、ステージ５７がＸ軸方向に移動することで、ワークの表面の平滑化や余剰分の紫外線硬化樹脂の回収を行う。このため、制御内容決定部３４は、例えば、どの段階まで層状のワークを造形した時点で平滑化ローラ部１０９を動作させるのか、即ち、平滑化ローラ部１０９の動作タイミングを決定し制御データＤ６に設定する。また、制御内容決定部３４は、例えば、層データＤ３に基づいて、動作する平滑化ローラ部１０９に対して造形プレートＰを移動させる位置や向きを決定し、ステージユニット４１を制御するデータとして制御データＤ６に設定する。
また、コントローラ８３は、硬化部７７を制御して、インクジェットヘッド１０７が吐出した紫外線硬化樹脂に発光部１１１から紫外線を照射して硬化する。第２造形ユニット４５は、インクジェットヘッド１０７による吐出、平滑化ローラ部１０９による平滑化、及び発光部１１１による硬化の一連の工程を繰り返し実行し、配線パターン１０５の上に絶縁層１１５を造形する。絶縁層１１５には、ピラー１２１（図１０参照）を形成するための貫通孔１１７が、配線パターン１０５の位置に合わせて造形されている。また、絶縁層１１５には、電子部品１２５を埋設するための凹設部１１９が、略中央部に造形されている。このため、制御内容決定部３４は、例えば、第１造形ユニット４３が吐出、平滑化、及び硬化の一連の工程を何回繰り返すかなどのデータを制御データＤ６に設定する。また、制御内容決定部３４は、例えば、貫通孔１１７の位置に合わせて、紫外線硬化樹脂を吐出しない位置等を決定し、制御データＤ６に設定する。
次に、図１０に示すように、コントローラ８３は、再度、ステージ５７を第１造形ユニット４３に搬入する。コントローラ８３は、第１造形ユニット４３を制御し、インクジェットヘッド１０１から貫通孔１１７内に導電性材料を吐出する。また、コントローラ８３は、焼成部７３を制御して、貫通孔１１７内の導電性材料に照射部１０３からレーザ光を照射して焼成する。コントローラ８３は、例えば、インクジェットヘッド１０７による吐出と並行して、照射部１０３による加熱処理を実施する。コントローラ８３は、インクジェットヘッド１０１による吐出と、照射部１０３による焼成とを繰り返し実行する。絶縁層１１５には、配線パターン１０５に接続されＺ軸方向に貫通するピラー１２１が造形される。そして、コントローラ８３は、第１造形ユニット４３及び第２造形ユニット４５を制御して、上記した図６〜図１０までの処理を繰り返し実行し、例えば、図１１に示す配線パターン１０５やピラー１２１が形成された絶縁層１１５が積層された多層配線基板１１６を造形する。
次に、コントローラ８３は、ステージ５７を部品実装ユニット４７に搬入する。図１１に示すように、コントローラ８３は、部品実装ユニット４７を制御して、実装部７８の供給部７９から実装ヘッドの吸着ノズル１２３に供給された電子部品１２５を、凹設部１１９内に実装する。吸着ノズル１２３は、例えば、正負圧供給装置（図示略）から負圧エア又は正圧エアが供給される。吸着ノズル１２３は、負圧にて電子部品１２５を吸着保持し、僅かな正圧が供給されることで保持した電子部品１２５を離脱する構造とされている。コントローラ８３は、部品実装ユニット４７を制御して、吸着ノズル１２３の位置や電子部品１２５の向きなどを調整し、電子部品１２５を凹設部１１９内に実装する。このため、制御内容決定部３４は、吸着ノズル１２３が電子部品１２５を取得する供給部７９の情報、吸着した電子部品１２５を実装する位置の情報、実装する電子部品１２５の向きなどを、制御データＤ６に設定する。
なお、本実施例では、図３に示すステージ５７は、基台６１をθ軸方向に回転させる昇降装置６５を備えている。このため、製造装置１５は、昇降装置６５によりステージ５７（造形プレートＰ）を回転させ、電子部品１２５の多層配線基板１１６に対する向きなど調整する場合には、吸着ノズル１２３にノズル自転装置などを設けなくともよい。この場合、例えば、ステージ５７を回転させることで電子部品１２５の向きを調整できる機能を製造装置１５が有する情報を、記憶部２５（図２参照）の製造装置情報Ｄ４に設定しておく。これにより、制御内容決定部３４は、製造装置情報Ｄ４の情報に基づいて、昇降装置６５の回転方向や回転位置などを制御データＤ６に設定することが可能となる。
次に、コントローラ８３は、再度、ステージ５７を第２造形ユニット４５に搬入する。コントローラ８３は、制御データＤ６に基づいて第２造形ユニット４５を制御して、インクジェットヘッド１０７による紫外線硬化樹脂の吐出、平滑化ローラ部１０９による平滑化、及びに発光部１１１による紫外線硬化樹脂の硬化の一連の工程を繰り返し実行し、凹設部１１９内の電子部品１２５を埋設する。図１２に示すように、多層配線基板１１６には、電子部品１２５の接続端子の位置に合わせて貫通孔１２７が形成される。
次に、コントローラ８３は、再度、ステージ５７を第１造形ユニット４３に搬入する。コントローラ８３は、第１造形ユニット４３を制御し、インクジェットヘッド１０１から貫通孔１２７内に導電性材料を吐出する。また、コントローラ８３は、焼成部７３を制御して、貫通孔１２７内の導電性材料に照射部１０３からレーザ光を照射して焼成する。コントローラ８３は、インクジェットヘッド１０１による吐出と、照射部１０３による焼成とを繰り返し実行する。図１３に示すように、多層配線基板１１６には、電子部品１２５の接続端子に接続されＺ軸方向に貫通するピラー１２９が造形される。このようにして、製造装置１５は、データ変換装置１３から入力された制御データＤ６に基づいて、各ユニット４１，４３，４５，４７を制御し、造形プレートＰ上に電子デバイス２００を製造することが可能となる。
因みに、上記実施例において、電子デバイス２００，２１０は、電装装置の一例である。配線パターン１０５、絶縁層１１５、ピラー１２１，１２９等は、三次元データに含まれる部材の一例である。第１造形ユニット４３は、吐出ユニット及び焼成ユニットの一例である。第２造形ユニット４５は、吐出ユニット及び硬化ユニットの一例である。部品実装ユニット４７は、実装ユニットの一例である。
以上、上記した本実施例によれば以下の効果を奏する。
＜効果１＞データ変換装置１３は、電子デバイス２００の三次元データＤ１が入力されると、レイヤ情報生成部３１等によって、製造装置１５が電子デバイス２００を造形するのに必要な制御データＤ６を自動的に生成する。このため、例えば、使用者は、三次元データＤ１を設計してデータ変換装置１３に入力するだけで、積層造形に必要なデータ（制御データＤ６）を取得することが可能となる。これにより、電子デバイス２００の製造工程で必要な人員の削減や製造に必要な時間の短縮を図ることが可能となる。
＜効果２＞第１修正部３７は、電子デバイス２００に含まれる部材を、積層造形法により造形できるか否かを判定し、製造できない場合には、造形可能な形状に修正する。第１修正部３７は、例えば、レイヤ情報Ｄ２として検出した配線パターン１０５の配線の太さや曲率が所定の条件を満たさない場合には、造形可能な形状に修正する。これにより、製造される電子デバイス２００の接続不良等を未然に防止することが可能となる。
＜効果３＞第２修正部３８は、三次元データＤ１に基づいて、電子部品１２５間を接続する配線パターン１０５の引き回しが最短距離であるか否かを判定し、最短距離でない場合には、配線パターン１０５の形状等を修正する。これにより、製造される電子デバイス２００の配線パターン１０５を短くして抵抗（電気的なロス）を小さくする等が可能となる。
＜効果４＞サポート材造形判定部３９は、図１４に示す電子デバイス２１０を造形する場合、三次元データＤ１に基づいて電子デバイス２１０の外形を検出し、下部２１１や突出部２１３のように、サポート材２１５を必要とする形状を検出した場合には、サポート材２１５を造形するためのユニットと、そのユニットの動作を制御してサポート材２１５を造形するための情報を、制御データＤ６に追加する処理を行う。従って、データ変換装置１３は、電子デバイス２１０の三次元データＤ１に基づいて、サポート材２１５を造形する工程を追加等する必要があるか否か自動的に判定することが可能となっている。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。
例えば、上記実施例において、三次元データＤ１は、ＣＡＤにより設計したデータに限らず、他の立体物を設計できるツールによって設計したデータでもよい。
また、上記実施例では、製造装置１５は、データ変換装置１３が変換した制御データＤ６に基づいて電子デバイス２００の造形を実行したが、他の中間データを用いて造形を実行する構成でもよい。
また、上記実施例において、製造装置１５は、３つのユニット４３〜４７とは異なる機能のユニットを備える構成でもよい。例えば、上記実施例における凹設部１１９のような比較的大きな穴などを紫外線硬化樹脂で埋めるためのユニット、より具体的には、第２印刷部７５のインクジェットヘッド１０７に比べて吐出量が大きいディスペンサなどを備える構成でもよい。あるいは、電子部品１２５などを絶縁層１１５に接着して固定するためのユニットを備えてもよい。
また、上記実施例において、多層配線基板１１６を積層造形する方法は、インクジェット法などの液滴吐出法に限らず、粉末材料を層状に敷き詰めて、バインダーにより粉末材料を結合して造形する方法でもよい。あるいは、粉末材料を層状に敷き詰めて、レーザ光を照射して焼結して造形する方法でもよい。
また、上記実施例における各ユニット４３〜４７の配置は一例であり、適宜変更可能である。例えば、各ユニット４３〜４７をＸ軸方向に沿って一直線上に配置する構成でもよい。
１０ 積層造形システム、１３ データ変換装置、１５ 製造装置、３１ レイヤ情報生成部、３２ 層データ分割部、３３ ユニット決定部、３４ 制御内容決定部、３７ 第１修正部、３８ 第２修正部、３９ サポート材造形判定部、４１〜４７ ユニット、２００，２１０ 電子デバイス、２１５ サポート材、Ｄ１ 三次元データ、Ｄ２ レイヤ情報、Ｄ３ 層データ、Ｄ４ 製造装置情報、Ｄ５ ユニット情報、Ｄ６ 制御データ。

Claims (6)

  1. 電装装置の三次元データに対し、当該三次元データに含まれる部材を検出し、検出した前記部材ごとのレイヤ情報を生成するレイヤ情報生成部と、
    前記レイヤ情報に含まれる前記部材を、前記三次元データに含まれる前記部材の材料の情報に基づいて、積層造形法により前記材料を用いて造形可能な層の厚さごとに分割した層データを生成する層データ分割部と、
    前記層データに基づいて、前記部材を造形するユニットを決定するユニット決定部と、
    前記ユニット決定部が決定した前記ユニットを、前記層データの形状に合わせて動作させるための制御データを生成する制御内容決定部と、
    を備えることを特徴とするデータ変換装置。
  2. 前記三次元データに含まれる部材の形状に基づいて、当該部材を積層造形法により造形できるか否かを判定し、製造できない場合には、造形可能な形状に修正する第１修正部を備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ変換装置。
  3. 前記三次元データに基づいて、前記電装装置の電気的な特性を試算し、試算した結果に基づいて電気的な特性を向上させるように前記三次元データを修正する第２修正部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデータ変換装置。
  4. 前記ユニット決定部は、前記ユニットとして、造形された層状のワークをステージに載置して移動するステージユニットと、前記ステージ上に導電性材料及び絶縁性材料のいずれかを吐出して層状のワークを造形する吐出ユニットと、前記吐出ユニットにより前記ステージ上に吐出された前記導電性材料を焼成して配線パターンを造形する焼成ユニットと、前記吐出ユニットにより前記ステージ上に吐出された前記絶縁性材料を硬化させて絶縁層を造形する硬化ユニットと、造形された層状のワークに対して電子部品を実装する実装ユニットと、の各ユニットを対象として前記部材を造形するのに必要なユニットを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のデータ変換装置。
  5. 前記三次元データに基づいて前記電装装置の外形を検出し、当該電装装置の外形に合わせたサポート材を造形する必要があるか否かを判定するサポート材造形判定部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のデータ変換装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のデータ変換装置により変換されたデータに基づいて、前記電装装置を積層造形法により造形することを特徴とする積層造形システム。
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