WO2022107307A1 - ３次元造形物の製造方法、及び製造装置 - Google Patents

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    • H05K3/4664—Adding a circuit layer by thick film methods, e.g. printing techniques or by other techniques for making conductive patterns by using pastes, inks or powders

Definitions

  • the present disclosure relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional model using a layered manufacturing method.
  • a technique for manufacturing a three-dimensional model having a conductor by a layered manufacturing method has been developed.
  • a UV curable composition is ejected from an inkjet printer, and then the ejected UV curable composition is irradiated with UV to be cured.
  • a conductive metal ink composition is ejected from an inkjet printer onto the surface of the cured UV curable composition, and the ejected conductive metal ink composition is heated to form a conductive trace.
  • Patent Document 1 manufactures a three-dimensional model having a conductor.
  • a conductor such as a conductive trace
  • the physical properties of the UV curable composition for example, the ultraviolet curable resin are limited in consideration of the influence on the electrical characteristics of the conductive trace.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a product.
  • the present disclosure is a method for manufacturing a three-dimensional model in which an electronic device is attached to an object to be attached, and the attached object having an attachment portion for attaching the electronic device is laminated.
  • a resin layer is formed of a second curable resin by using a first molding step of molding with a first curable resin and a laminated molding method, a conductor is formed of a fluid containing metal particles, and the resin is formed.
  • a method for manufacturing a three-dimensional model including a second modeling step of modeling the electronic device having the conductor in a layer and a mounting step of mounting the electronic device to the mounting portion of the object to be mounted.
  • the content of the present disclosure is not limited to the implementation as a method for manufacturing a three-dimensional model, and can be implemented in various forms.
  • the content of the present disclosure is useful even if it is implemented as a manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional model.
  • the electronic device is modeled in the second modeling process, and the object to be attached is modeled in another first modeling process. Attach to.
  • the attached object to which the electronic device is attached can be manufactured in a process different from that of the electronic device. Therefore, the first curable resin used in the first manufacturing process is not limited in the physical properties required for the second curable resin used in the second modeling step. The restrictions on the physical properties required for the first curable resin can be relaxed, and the degree of freedom in selecting the first curable resin is improved. Further, since the degree of freedom in selecting the first curable resin is improved, it is possible to suppress the manufacturing cost for manufacturing the three-dimensional model.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a state in which the electronic device manufacturing apparatus 10 of the present embodiment is viewed in a plan view.
  • the electronic device manufacturing apparatus 10 includes a transport device 20, a first modeling unit 22, a second modeling unit 23, a mounting unit 24, an assembly unit 25, a scan unit 26, and a control device. 27 (see FIGS. 2 and 3).
  • the transport device 20, the first modeling unit 22, the second modeling unit 23, the mounting unit 24, the assembly unit 25, and the scan unit 26 are arranged on the base 28 of the electronic device manufacturing apparatus 10.
  • the base 28 is generally rectangular in plan view.
  • the longitudinal direction of the base 28 will be referred to as the X-axis direction
  • the lateral direction of the base 28 will be referred to as the Y-axis direction
  • the direction orthogonal to both the X-axis direction and the Y-axis direction will be referred to as the Z-axis direction.
  • the electronic device manufacturing device 10 manufactures a modeled object in which the electronic device manufactured by the second modeling unit 23 and the mounting unit 24 is attached to the object to be modeled by the first modeling unit 22. It is a device to do.
  • the manufacturing apparatus 10 manufactures a modeled object 13 in which an electronic device 12 is built in a humanoid object to be attached 11.
  • the model 13 shown in FIG. 4 is manufactured as a model will be described.
  • the transport device 20 shown in FIG. 1 includes an X-axis slide mechanism 30 and a Y-axis slide mechanism 32.
  • the X-axis slide mechanism 30 has an X-axis slide rail 34 and an X-axis slider 36.
  • the X-axis slide rail 34 is arranged on the base 28 so as to extend in the X-axis direction.
  • the X-axis slider 36 is slidably held in the X-axis direction by the X-axis slide rail 34.
  • the X-axis slide mechanism 30 has an electromagnetic motor 38 (see FIG. 2), and the X-axis slider 36 is moved to an arbitrary position in the X-axis direction by driving the electromagnetic motor 38.
  • the Y-axis slide mechanism 32 has a Y-axis slide rail 41 and a stage 43.
  • the Y-axis slide rail 41 is arranged on the base 28 so as to extend in the Y-axis direction.
  • One end of the Y-axis slide rail 41 is connected to the X-axis slider 36. Therefore, the Y-axis slide rail 41 is movable in the X-axis direction.
  • the stage 43 is slidably held in the Y-axis direction by the Y-axis slide rail 41.
  • the Y-axis slide mechanism 32 has an electromagnetic motor 39 (see FIG. 2), and the stage 43 is moved to an arbitrary position in the Y-axis direction by driving the electromagnetic motor 39. As a result, the stage 43 moves to an arbitrary position on the base 28 by driving the X-axis slide mechanism 30 and the Y-axis slide mechanism 32.
  • the stage 43 has a base 51, a holding device 52, and an elevating device 53.
  • the base 51 is formed in a flat plate shape, and the base member 55 is placed on the upper surface.
  • the holding device 52 is provided on both sides of the base 51 in the X-axis direction.
  • the holding device 52 holds the base member 55 fixedly to the base 51 by sandwiching both edges of the base member 55 mounted on the base 51 in the X-axis direction.
  • the elevating device 53 is arranged below the base 51, and raises and lowers the base 51 in the Z-axis direction.
  • the first modeling unit 22 is a unit for modeling the attached object 11 (see FIG. 4) on the base member 55 mounted on the base 51, and includes the first printing unit 61, the curing unit 62, and the first. 2 It has a printing unit 63 and a removing unit 64.
  • the first printing unit 61 is, for example, a unit that performs modeling by an inkjet method, and ejects an ultraviolet curable resin from an inkjet head onto a base member 55 mounted on a base 51.
  • the ultraviolet curable resin is a resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays.
  • the method in which the first printing unit 61 discharges the ultraviolet curable resin may be, for example, a piezo method using a piezoelectric element, or a thermal method in which the resin is heated to generate bubbles and discharged from a plurality of nozzles.
  • the cured portion 62 has a flattening device 67 (see FIG. 2) and an irradiation device 68 (see FIG. 2).
  • the flattening device 67 flattens the upper surface of the ultraviolet curable resin discharged onto the base member 55 by the first printing unit 61.
  • the flattening device 67 makes the thickness of the UV curable resin uniform, for example, by scraping off the excess resin with a roller or a blade while leveling the surface of the UV curable resin.
  • the irradiation device 68 includes a mercury lamp or an LED as a light source, and irradiates the ultraviolet curable resin discharged on the base member 55 with ultraviolet rays. As a result, the ultraviolet curable resin discharged onto the base member 55 is cured, and a resin layer can be formed.
  • the second printing unit 63 is, for example, a device that ejects the support material onto the base member 55 by an inkjet method to form the support material 15 (see FIG. 4) that forms the object to be attached 11.
  • a material that dissolves in a specific liquid such as water or a chemical (wax-based material, resin-based material, or the like) can be used.
  • a material that melts by heat can be used.
  • a material that cures by irradiating light such as ultraviolet rays, a material that cures by applying heat, a material that cures naturally with the passage of time after ejection, and the like can be used.
  • the ultraviolet curable resin for example, by ejecting and curing the ultraviolet curable resin along a part of the support material 15 obtained by curing the support material, it is possible to form the attached object 11 along the shape of the support material 15 (FIG. 4). reference). Then, by removing the support material 15 from the integral body of the support material 15 and the object to be attached 11 using a chemical or the like, the object to be attached 11 having an overhang portion (for example, the arm portion in FIG. 4) is formed. It is possible to do.
  • the second printing unit 63 may be configured to discharge the support material by a piezo method using a piezoelectric element, or may be configured to discharge the support material by a thermal method.
  • the printing device for ejecting the ultraviolet curable resin, the support material, the metal ink described later, the conductive resin paste and the like is not limited to the inkjet head provided with a plurality of nozzles, and may be, for example, a dispenser provided with one nozzle.
  • the same inkjet head may be used as the inkjet head for ejecting the ultraviolet curable resin and the inkjet head for ejecting the support material, and the curable viscous fluid to be ejected may be switched.
  • the metal ink and the conductive resin paste described later may be used as the inkjet head for ejecting the ultraviolet curable resin and the inkjet head for ejecting the support material, and the curable viscous fluid to be ejected may be switched.
  • the metal ink and the conductive resin paste described later may be used as the inkjet head for ejecting the ultraviolet curable resin and the inkjet head for ejecting the support material, and the curable viscous fluid to be ejected may be switched.
  • the metal ink and the conductive resin paste described later may be used as the inkjet head for ejecting the ultraviolet curable resin and the inkjet head for ejecting the support material
  • the removing unit 64 is a unit that removes the support material 15 formed by the second printing unit 63.
  • the removing unit 64 supplies water to the robot arm or the support material 15 for immersing the model 13 with the support material 15 formed on the stage 43 in a water tank. It has a nozzle device to wipe.
  • the removal unit 64 may be provided with a heater or a microwave generator that applies heat to the support material 15. Therefore, the configuration of the removing unit 64 is appropriately changed according to the type of the support material.
  • FIG. 5 shows an electronic device 12 manufactured on the base member 55.
  • a release film 85 that can be peeled off by heat is attached to the upper surface of the base member 55, and the electronic device 12 is placed on the release film 85.
  • the release film 85 is a member that is separated from the base member 55 by being heated to, for example, a predetermined temperature or higher. By peeling the release film 85 from the base member 55, the electronic device 12 can be separated from the base member 55.
  • the method of separating the base member 55 and the electronic device 12 is not limited to the method of using the release film 85.
  • the support material 15 as shown in FIG. 4 may be arranged between the base member 55 and the electronic device 12, and the support material 15 may be melted and separated. Further, the electronic device 12 may be manufactured directly on the base member 55 without using a separating member such as the release film 85.
  • the second modeling unit 23 shown in FIG. 1 is a unit for modeling the circuit board 83, and has a third printing unit 71, a curing unit 72, a fourth printing unit 73, and a firing unit 74.
  • the same description as that of the first modeling unit 22 will be omitted as appropriate.
  • the wiring 89 arranged in each layer of the insulating layer 87 and the insulating layer 87, the through hole 91 connecting the wiring 89 of each layer to each other, and the electronic component 81 are connected to the wiring 89. It is equipped with a connection terminal 93 or the like for connection.
  • the third printing unit 71 is, for example, a device that ejects an ultraviolet curable resin onto the base member 55 by an inkjet method.
  • the curing unit 72 irradiates the flattening device 101 (see FIG. 2) for flattening the ultraviolet curable resin ejected from the third printing unit 71 and the ultraviolet curable resin ejected from the third printing unit 71 with ultraviolet rays.
  • the second modeling unit 23 forms an insulating layer 87 on the base member 55 by repeatedly executing ejection by the third printing unit 71, flattening by the flattening device 101, and curing by the irradiation device 103.
  • the fourth printing unit 73 may be formed on the base member 55, on each layer of the insulating layer 87, through-hole holes formed in each layer of the insulating layer 87, on the surface of the insulating layer 87, or the like by an inkjet head method.
  • the metal ink referred to here includes, for example, a nanometer-sized metal (silver or the like) fine particles dispersed in a solvent as a main component, and is cured by being fired by heat.
  • the metal ink contains, for example, metal nanoparticles having a size of several hundred nanometers or less.
  • the surface of the metal nanoparticles is, for example, coated with a dispersant to suppress aggregation in the solvent.
  • the fourth printing unit 73 is a device that discharges the conductive resin paste onto the surface of the insulating layer 87, the wiring 89, and the like by, for example, a dispenser (not shown).
  • the conductive resin paste is, for example, a resin adhesive that is cured by heating, in which micrometer-sized metal particles (silver, etc.) are dispersed.
  • the metal particles are, for example, in the form of flakes.
  • the adhesive contains, for example, an epoxy-based resin as a main component.
  • the conductive resin paste is cured by applying heat, the resin shrinks, and the flake-shaped metal particles dispersed in the resin come into contact with each other. As a result, the conductive resin paste exhibits conductivity.
  • the adhesive (resin, etc.) is cured, and the flake-shaped metals are cured in contact with each other.
  • the metal ink for example, the metal nanoparticles are fused to each other by heating to form an integrated metal, and the conductivity is higher than that in the state where the metal nanoparticles are only in contact with each other.
  • the conductor formed of the conductive resin paste has a lower conductivity than, for example, a conductor formed of a metal ink, but has a strong adhesive force due to the curing of the resin and is excellent in adhesion.
  • the manufacturing apparatus 10 forms a conductor suitable for the intended use, for example, by properly using a metal ink having a high conductivity and a conductive resin paste having a high adhesion.
  • the manufacturing apparatus 10 uses, for example, a conductive resin paste for the connection terminal 93 that requires adhesive strength, and metal ink for the wiring 89 and the through hole 91 that require conductivity.
  • the fourth printing unit 73 may eject and apply the metal ink or the conductive resin paste by a method other than the inkjet head or the dispenser.
  • the type of metal contained in the metal ink or the conductive resin paste is not limited to silver, but may be copper, gold, or the like, or a plurality of types may be used. Further, the third printing unit 71 may be configured to use only one of the metal ink and the conductive resin paste.
  • the firing unit 74 is a device that heats the metal ink or the conductive resin paste ejected from the fourth printing unit 73 by, for example, an infrared heater.
  • the metal ink and the conductive resin paste are fired by applying heat from an infrared heater to form wiring 89 and the like.
  • Baking here means, for example, by applying heat to a metal ink, vaporization of a solvent, a protective film of metal nanoparticles, that is, decomposition of a dispersant, etc. are performed, and the metal nanoparticles are contacted or fused. This is a phenomenon in which the conductivity becomes high.
  • firing is a phenomenon in which the resin is shrunk by applying heat to the conductive resin paste, and the flake-shaped metal particles dispersed in the resin are brought into contact with each other and fixed.
  • the device for heating the metal ink or the conductive resin paste is not limited to the infrared heater.
  • the manufacturing apparatus 10 may include an infrared lamp, a laser irradiation device, or an electric furnace in which the metal ink or the conductive resin paste is placed in the furnace and heated as a device for heating the metal ink or the conductive resin paste. ..
  • the mounting unit 24 is a unit for arranging the electronic component 81 on the base member 55 mounted on the base 51, and has a supply unit 105 and a mounting unit 106.
  • the supply unit 105 has a plurality of tape feeders 107 (see FIG. 3) that feed taped electronic components one by one, and supplies the electronic components 81 at each supply position.
  • the electronic component 81 is, for example, a sensor element such as a temperature sensor.
  • the supply unit 105 is not limited to the device that supplies the electronic component 81 from the tape feeder 107, but may be a tray-type supply device that picks up and supplies the electronic component 81 from the tray.
  • the mounting unit 106 has a mounting head 108 (see FIG. 3) and a moving device 109 (see FIG. 3).
  • the mounting head 108 has a suction nozzle for sucking and holding the electronic component 81.
  • the moving device 109 moves the mounting head 108 between the supply position of the tape feeder 107 and the base member 55 mounted on the base 51.
  • the mounting portion 106 holds the electronic component 81 by the mounting head 108, and arranges the electronic component 81 held by the mounting head 108 on the base member 55.
  • the assembly unit 25 is a device for attaching the electronic device 12 to the attachment portion 11A (see FIG. 4) of the object to be attached 11.
  • the assembly unit 25 includes, for example, a robot arm 111 that grips the electronic device 12.
  • the assembly unit 25, for example, grips the electronic device 12 manufactured on the base member 55 by the second modeling unit 23 or the mounting unit 24 by the robot arm 111 and removes it from the base member 55. Further, the assembly unit 25 grips the electronic device 12 by the robot arm 111 and attaches it to the attached object 11.
  • the scan unit 26 is a device for creating 3D data.
  • the scan unit 26 includes, for example, a movable camera, and images an electronic device 12 or the like from each of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.
  • the manufacturing apparatus 10 creates 3D data 112 of the electronic device 12 based on the image pickup data captured by the scan unit 26, and stores the 3D data 112 in the storage device 119 of the manufacturing apparatus 10 (see FIG. 3).
  • the method for creating the 3D data 112 is not limited to the method of capturing images with a camera, and other methods such as scanning with infrared rays may be used.
  • the target for creating the 3D data 112 is not limited to the electronic device 12, but may be the attached object 11.
  • the manufacturing apparatus 10 may use the image pickup data of the scan unit 26 for a purpose other than the creation of the 3D data 112. For example, the manufacturing apparatus 10 may execute the inspection of the modeled object 13 based on the image pickup data of the
  • the control device 27 includes a controller 117, a plurality of drive circuits 118, and a storage device 119.
  • the plurality of drive circuits 118 are connected to the electromagnetic motors 38 and 39, the holding device 52, the elevating device 53, the first modeling unit 22, the second modeling unit 23, the mounting unit 24, the assembly unit 25, and the scan unit 26. ..
  • the controller 117 includes a CPU, ROM, RAM, etc., and is mainly a computer, and is connected to a plurality of drive circuits 118.
  • the storage device 119 includes a RAM, a ROM, a hard disk, and the like, and is used for storing the above-mentioned 3D data 112. Further, the control program 113 and the design data 114 are stored in the storage device 119.
  • the control program 113 is a program that controls the manufacturing apparatus 10.
  • the controller 117 can control the operations of the transfer device 20, the first modeling unit 22, and the like by executing the control program 113 on the CPU. In the following description, the fact that the controller 117 executes the control program 113 to control each device may be simply described as "the device". For example, "the controller 117 moves the stage 43" means that "the controller 117 executes the control program 113 in the CPU, controls the operation of the transfer device 20 via the drive circuit 118, and operates the transfer device 20.” Move the stage 43 by. "
  • the design data 114 is 3D data of each layer obtained by slicing the finished product 13 (electronic device 12 and attached object 11).
  • the controller 117 determines the ejection position of the ultraviolet curable resin based on the design data 114 of the storage device 119, and models the modeled object 13. Further, the controller 117 determines the layer and the position where the electronic component 81 is arranged based on the design data 114, and mounts the electronic component 81 on the circuit board 83.
  • the circuit board 83 is modeled by the second modeling unit 23, and the attached object 11 to which the electronic device 12 is attached is modeled by the first modeling unit 22.
  • a conductor such as a wiring 89, a through hole 91, and a connection terminal 93, there are restrictions on the modeling.
  • FIG. 6 shows the difference in the modeling method between the first modeling unit 22 and the second modeling unit 23 of each embodiment.
  • the ultraviolet curable resin used by the third printing unit 71 has a lower wettability to the conductor than the ultraviolet curable resin used by the first printing unit 61.
  • the wettability referred to here indicates, for example, the affinity of a liquid on the surface of a solid. The higher the wettability, the better the affinity, and the liquid tends to wet and spread on the surface of the solid. On the other hand, when the wettability becomes low, the affinity becomes poor, and the liquid becomes difficult to wet and spread on the surface of a solid.
  • the UV curable resin has high wettability
  • the UV curable resin discharged onto the wiring 89, the through hole 91, the connection terminal 93, etc. may be spread and spread beyond the position specified in the design data 114. There is. As a result, the continuity of the wiring 89 and the like may decrease, which may lead to a decrease in electrical characteristics. Therefore, as the ultraviolet curable resin used by the third printing unit 71, a resin having a lower wettability is used. As a result, the spread of the ultraviolet curable resin can be suppressed, the shape can be shaped closer to the design data 114, and the electrical characteristics of the conductor can be improved.
  • the linear expansion coefficient of the ultraviolet curable resin used by the third printing unit 71 of the second modeling unit 23 is higher than the linear expansion coefficient of the ultraviolet curable resin used by the first printing unit 61 of the first modeling unit 22. Is getting smaller.
  • heat is also applied to the insulating layer 87 under the metal ink or the like when the metal ink or the conductive resin paste is fired.
  • the insulating layer 87 is heated, it expands according to the coefficient of linear expansion of the ultraviolet curable resin constituting the insulating layer 87.
  • the insulating layer 87 expands, a part of the wiring 89 or the like formed on the insulating layer 87 may expand or crack.
  • the ultraviolet curable resin used by the third printing unit 71 a resin having a smaller coefficient of linear expansion is used.
  • a resin having a higher glass transition point than the heating temperature when firing by the firing unit 74 may be used. As a result, expansion of the insulating layer 87 during firing can be suppressed, and cracking of the wiring 89 can be suppressed.
  • the ultraviolet curable resin used by the third printing unit 71 has higher adhesion to the conductor than the ultraviolet curable resin used by the first printing unit 61.
  • the adhesiveness referred to here indicates, for example, the high adhesion of the ultraviolet curable resin to the conductor.
  • the adhesion is, for example, the degree of adhesion to the conductor immediately after the ejection when the droplet of the ultraviolet curable resin is ejected onto the conductor such as the wiring 89. In this case, for example, the adhesion can be evaluated by the adhesion force for a predetermined time after ejection.
  • the adhesion is the degree of adhesion of the insulating layer 87 to the conductor after the droplets of the ultraviolet curable resin are ejected onto the conductor and cured.
  • the adhesion can be evaluated by the adhesion force for a predetermined time after being cured by ultraviolet rays.
  • the adhesion can also be evaluated by the adhesion of the metal ink or the conductive resin paste to the insulating layer 87. That is, the adhesion of the present disclosure is a high degree of adhesion between the ultraviolet curable resin (insulating layer 87), the metal ink, and the conductive resin paste (conductor).
  • the conductor arranged on the insulating layer 87 or the conductor arranged in the insulating layer 87 may be peeled off from the insulating layer 87.
  • a gap may be formed in a part of the circuit board 83, or a part of the circuit board 83 may be peeled off. Therefore, as the ultraviolet curable resin used by the third printing unit 71, a resin having higher adhesion is used. As a result, the adhesion between the conductor and the insulating layer 87 can be enhanced, and peeling of the conductor and the insulating layer 87 can be suppressed.
  • the ultraviolet curable resin used by the first printing unit 61 various resins can be widely adopted without setting restrictions such as the linear expansion coefficient, the glass transition point, the wettability, and the adhesion as described above. can.
  • an ultraviolet curable resin having a low coefficient of linear expansion or the like is used for the entire modeled object 13, the manufacturing cost of the modeled object 13 increases. Therefore, the manufacturing apparatus 10 of the present embodiment uses ultraviolet curable resins having different physical characteristics as the ultraviolet curable resin used in the first modeling unit 22 and the second modeling unit 23.
  • the ultraviolet curable resin used for the electronic device 12 of the present embodiment is an ultraviolet curable resin used for modeling the attached object 11 (an example of the first curable resin of the present disclosure).
  • the wettability to conductors such as wiring 89 and connection terminal 93 is low, the coefficient of linear expansion is lower than that of the ultraviolet curable resin used for the electronic device 12, and the adhesion is lower than that of the ultraviolet curable resin used for the electronic device 12. It meets the high-quality conditions.
  • the ultraviolet curable resin When the ultraviolet curable resin is ejected onto a conductor formed of metal ink or conductive resin paste, the ultraviolet curable resin may spread and spread, which may deteriorate the conductivity of the conductor. For this reason, the ultraviolet curable resin used for the electronic device 12 is required to have low wettability in order to suppress the spread even when it is applied to a position closer to the design data 114. Further, if the insulating layer 87 expands when the metal ink or the like is heated, the conductor may be cracked or cut. Further, if the adhesion of the ultraviolet curable resin to the conductor is low, the conductor may be peeled off from the insulating layer 87.
  • the ultraviolet curable resin used for the electronic device 12 is required to have a low coefficient of linear expansion and high adhesion. As will be described later, by separating the manufacturing process of the circuit board 83 from the manufacturing process of the attached object 11, the above-mentioned restrictions on the ultraviolet curable resin used for the attached object 11 can be relaxed.
  • the ultraviolet curable resin used for the electronic device 12 may be an ultraviolet curable resin that satisfies at least one of the above three conditions, and may not satisfy all three conditions.
  • the ultraviolet curable resin used for the attached object 11 may be a resin that satisfies the conditions that the color can be easily changed and the molding speed is faster than the ultraviolet curable resin used for the electronic device 12. Therefore, the ultraviolet curable resin used for the attached object 11 has a high degree of freedom of selection because the attached object 11 is a general resin model and does not include a conductor or an electronic component 81.
  • the temperature of the metal ink or the like rises in the firing process by the firing unit 74.
  • the support material 15 may melt.
  • the support material 15 cannot be used in the modeling of the second modeling unit 23. Therefore, in the manufacturing apparatus 10 of the present embodiment, the support material 15 is not used in the modeling in the second modeling unit 23, but the support material 15 is used in the modeling in the first modeling unit 22. As a result, it is possible to manufacture a modeled object 13 in which a conductor is modeled by a layered manufacturing method while modeling an overhang portion or the like using the support material 15.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a manufacturing process of the modeled object 13.
  • the contents, order, and the like of each manufacturing process shown in FIG. 7 are examples.
  • 3D data of each layer obtained by slicing the modeled object 13 at the time of completion is set.
  • the controller 117 executes the control program 113 on the CPU and controls the first modeling unit 22 and the like based on the design data 114 to execute the control shown in FIG. 7.
  • step 11 of FIG. 7 the controller 117 executes the manufacture of the electronic device 12.
  • the controller 117 manufactures the electronic device 12 on the base member 55 while moving the stage 43.
  • the controller 117 controls the transport device 20 to move the stage 43 to the second modeling unit 23 or the mounting unit 24.
  • the second modeling unit 23 discharges the ultraviolet curable resin from the third printing unit 71 under the control of the controller 117, and cures the ultraviolet curable resin at the cured unit 72 to form the insulating layer 87.
  • the second modeling unit 23 discharges metal ink or a conductive resin paste from the fourth printing unit 73 and fires it in the firing unit 74 to form a conductor such as a wiring 89. do.
  • the controller 117 forms the circuit board 83 on the release film 85 attached to the base member 55.
  • the release film 85 may be attached manually by a person, or may be performed by the robot arm 111 of the assembly unit 25.
  • the mounting unit 24 executes mounting of the electronic component 81 in the above-mentioned modeling of the circuit board 83.
  • the controller 117 ejects the conductive resin paste from the fourth printing unit 73 in accordance with the position of the connection terminal 93, and then mounts the electronic component 81 by the mounting unit 24.
  • the controller 117 controls the mounting portion 106 to mount the electronic component 81 so that the terminal 82 of the electronic component 81 is connected to the wiring 89 via the connection terminal 93.
  • the controller 117 forms the connection terminal 93 by firing the conductive resin paste by the firing unit 74, and mounts the electronic component 81 on the circuit board 83.
  • the controller 117 manufactures the electronic device 12 shown in FIG. 5 while appropriately executing each of the above steps.
  • the controller 117 When the controller 117 finishes manufacturing the electronic device 12 in S11, the controller 117 moves the stage 43 to the scan unit 26 and scans the manufactured electronic device 12 (S13). The controller 117 takes an image of the electronic device 12 manufactured on the base member 55 by the scan unit 26. The controller 117 creates the 3D data 112 of the electronic device 12 based on the image pickup data of the scan unit 26, and stores it in the storage device 119 (S13).
  • the size and shape of the modeled object actually modeled may differ from the design data 114 due to the expansion and contraction of the medium used for modeling such as the ultraviolet curable resin.
  • the modeled object that is actually modeled expands or contracts by several tens of ⁇ m as compared with the design data 114. If an error occurs in the size or shape of the electronic device 12, the electronic device 12 interferes with the mounting portion 11A when the electronic device 12 is mounted on the mounting portion 11A of the object to be attached 11, or the electronic device 12 and the mounting portion 11A have an error. Problems such as the formation of a gap with the inner wall occur.
  • the controller 117 After executing S13, the controller 117 corrects the size and shape of the mounting portion 11A of the design data 114 based on the 3D data 112 created in S13 (S15). As a result, it is possible to correct the design data 114 of the mounting portion 11A that matches the size and shape of the actually manufactured electronic device 12, that is, the error in modeling is corrected.
  • the controller 117 corrects, for example, the value of the modeling position of the mounting portion 11A in the design data 114, the discharge amount, and the like so as to be the mounting portion 11A that matches the shape of the 3D data 112 (S15).
  • the controller 117 may correct the design data 114 of the attached object 11 based on the design error of the attached object 11 itself. For example, the controller 117 may correct the design data 114 of the attached object 11 by the amount of expansion or contraction of the electronic device 12, that is, the amount equivalent to the modeling error of the electronic device 12. For example, if the electronic device 12 is expanded by 10 ⁇ m from the design data 114, it is assumed that the mounting portion 11A is also expanded by 10 ⁇ m, and the hole of the mounting portion 11A may be enlarged by 20 ⁇ m. That is, the shape of the mounting portion 11A may be corrected by twice the amount, assuming that the mounting portion 11A also expands like the electronic device 12.
  • the controller 117 may form and scan the attached object 11 once, create 3D data 112 of the attached object 11, and correct the design data 114, similarly to the electronic device 12. Further, the controller 117 may scan the electronic device 12 and correct the design data 114 of the electronic device 12 to be manufactured next. Further, the controller 117 may first model the attached object 11 and scan the attached object 11 without scanning the electronic device 12, and correct the design data 114 of the electronic device 12.
  • the controller 117 moves the stage 43 to the first modeling unit 22 and starts modeling the attached object 11 (S17).
  • the controller 117 moves, for example, the stage 43 in which the electronic device 12 is formed to the firing unit 74, and heat is applied to the release film 85 by the firing unit 74 to release the film 85.
  • the controller 117 moves the stage 43 to the assembly unit 25, removes the electronic device 12 and the release film 85 from the base member 55, and arranges the removed electronic device 12 on a workbench (not shown) of the assembly unit 25.
  • the controller 117 forms the attached object 11 on the base member 55 from which the release film 85 and the electronic device 12 have been removed. Even if the controller 117 is released from the holding device 52, the base member 55 on which the electronic device 12 is mounted is removed from the stage 43, and a new base member 55 is attached to the stage 43 to form the attached object 11. good.
  • FIG. 8 shows the modeling process of the modeled object 13.
  • the controller 117 controls, for example, the second printing unit 63, ejects the support material 122 onto the base member 55 from the inkjet head 121 of the second printing unit 63, and cures the support material 122.
  • the support material 15 is formed.
  • a mold for modeling the object to be attached 11 is formed on the support material 15.
  • the controller 117 ejects the ultraviolet curable resin 126 onto the support material 15 from the inkjet 125 of the first printing unit 61.
  • the ultraviolet curable resin 126 is, for example, a resin having a higher coefficient of linear expansion, a resin having a higher wettability, a resin having a lower adhesiveness, or the like, as compared with the ultraviolet curable resin obtained by modeling the insulating layer 87 of the above-mentioned modeled object 13.
  • the controller 117 repeatedly executes the ejection of the ultraviolet curable resin 126 by the first printing unit 61 and the curing of the ultraviolet curable resin 126 by the cured unit 62 to form the object to be attached 11.
  • the controller 117 executes S17, starts modeling of the object to be mounted 11, and then determines whether or not the modeling of the mounting portion 11A is completed (S19). The controller 117 continues the modeling of the object to be mounted 11 until the modeling of the mounting portion 11A is completed (S19: NO). When the modeling of the mounting portion 11A is completed (S19: YES), the controller 117 interrupts the modeling of the mounted object 11 (S21).
  • the controller 117 scans the electronic device 12 manufactured in S11 and creates the 3D data 112 of the electronic device 12 (S13). Then, the controller 117 corrects the shape of the mounting portion 11A in the design data 114 of the mounted object 11 based on the created 3D data 112, and shapes the mounted object 11 based on the corrected design data 114 (S17). ).
  • the shape of the mounting portion 11A of the design data 114 is corrected based on the 3D data 112 obtained by scanning the actually modeled electronic device 12.
  • the shape of the mounting portion 11A can be matched to the shape of the actually modeled electronic device 12, and the electronic device 12 can be mounted without interfering with the mounting portion 11A.
  • the controller 117 moves the stage 43 to the assembly unit 25 and executes the work of mounting the electronic device 12 on the mounting portion 11A (S23). As shown in FIG. 8, the controller 117 controls the robot arm 111 of the assembly unit 25 to attach the electronic device 12 manufactured in S11 to the attachment portion 11A. For example, the robot arm 111 sucks the electronic device 12 with a suction nozzle and arranges it in the mounting portion 11A, and then pushes the electronic device 12 into the mounting portion 11A by the arm to mount the electronic device 12.
  • the stage 43 is moved to the first modeling unit 22 again, and the modeling of the attached object 11 is resumed (S25).
  • the controller 117 ejects and cures the ultraviolet curable resin 126 from the inkjet 125 of the first printing unit 61 onto the electronic device 12 attached to the attachment unit 11A.
  • the controller 117 executes modeling by the first modeling unit 22 until the modeling of the object to be attached 11 is completed (S25).
  • the controller 117 moves the stage 43 to the removing unit 64 and removes the support material 15 (S27).
  • the removing unit 64 puts the completed model 13 and the support material 15 on the base member 55 into a water tank for water or chemicals to remove the support material 15.
  • the model 13 to which the electronic device 12 is attached can be manufactured.
  • the manufacturing apparatus 10 may include two transporting devices 20 and may manufacture the electronic device 12 and the attached object 11 in parallel. Further, the manufacturing apparatus 10 may scan the electronic device 12 every time the modeled object 13 is manufactured. After correcting the design data 114 once based on the 3D data 112, the design data 114 is used thereafter.
  • the object to be attached 11 (attachment portion 11A) to be formed may be formed.
  • the first modeling unit 22 and the second modeling unit 23 both use the inkjet method as the layered manufacturing method, but the method is not limited to this.
  • a stereolithography method SLA
  • FDM hot melt lamination method
  • SLS powder sintering layered manufacturing method
  • a pull-down stereolithography method is used in the first modeling unit 22 (see FIG. 6).
  • FIG. 9 shows the manufacturing process of the modeled object 13 of the second embodiment.
  • the structure of the model 13 of the second embodiment is the same as that of the model 13 of the first embodiment.
  • modeling of the attached object 11 is performed while lowering the base member 55 in the bathtub 133 in which the liquid ultraviolet curable resin 131 is stored.
  • an elevating device 135 on which a base member 55 is placed and elevated is provided in the bathtub 133.
  • the controller 117 irradiates the ultraviolet curable resin 131 in the bathtub 133 with ultraviolet rays from the exposure apparatus 137 to cure the ultraviolet rays.
  • the exposure apparatus 137 is provided with, for example, a light source, a polygon mirror, a reflecting mirror, and the like, and can irradiate an arbitrary position of the ultraviolet curable resin 131 stored in the bathtub 133 with ultraviolet rays.
  • the controller 117 forms the support material 15 on the base member 55 by the second printing unit 63, and then arranges the base member 55 on which the support material 15 is formed on the elevating device 135.
  • the work of arranging the base member 55 on the elevating device 135 may be manually performed by a person, or may be performed by the controller 117 by a robot arm or the like.
  • the controller 117 controls the exposure device 137 to cure one layer of the ultraviolet curable resin 131, and controls the elevating device 135 to lower the base member 55.
  • the cured ultraviolet curable resin 131 is laminated to form the attached object 11 (S31).
  • the controller 117 continues the curing work by the exposure device 137 and the lowering work by the elevating device 135 until the modeling of the mounting portion 11A is completed.
  • the controller 117 may correct the design data 114 of the mounting portion 11A based on the 3D data 112 obtained by scanning the electronic device 12 that has been modeled in advance, as in the first embodiment described above.
  • the controller 117 interrupts the modeling work of the object to be mounted 11 and mounts the electronic device 12 on the mounting portion 11A (S33).
  • the work of attaching the electronic device 12 may be performed manually by a person, or may be performed by a robot arm 111 or the like as in the first embodiment.
  • the controller 117 restarts the curing work by the exposure apparatus 137 and executes the modeling of the object to be mounted 11 to the end (S35).
  • the modeling in the modeling of the object to be attached 11, the modeling is temporarily suspended at the stage when the attachment portion 11A is formed, the electronic device 12 is attached to the attachment portion 11A, and then the rest of the attachment portion 11 is attached. Resume modeling of the part.
  • the portion (attached object 11) of the modeled object 13 excluding the electronic device 12 can be modeled in one modeling process.
  • the design data 114 of the attached object 11 can be created and the attached object 11 can be modeled relatively easily.
  • the electronic device 12 is covered with the ultraviolet curable resins 126 and 131, and the electronic device 12 is built in and fixed to the attached object 11. According to this, the model 13 for fixing the electronic device 12 to the object 11 can be manufactured by relaxing the restrictions on the ultraviolet curable resin for modeling the object 11.
  • the attached object 11 is formed while the support material 15 supports the formed objects obtained by curing the ultraviolet curable resins 126 and 131 using the support material 15.
  • Some of the support materials 15 melt at the heating temperature at which the metal ink or the like is fired. Therefore, if an attempt is made to directly model the electronic device 12 on the mounting portion 11A of the object to be mounted 11, the support material 15 may melt during firing. As a result, the shape of the attached object 11 that can be formed may be limited.
  • the object to be attached 11 can be formed while using the support material 15, and the degree of freedom in the shape of the object to be attached 11 is improved. can.
  • the electronic device manufacturing apparatus 10 is an example of the manufacturing apparatus.
  • the model 13 is an example of a three-dimensional model.
  • the first modeling unit 22 is an example of the first modeling device.
  • the second modeling unit 23 is an example of the second modeling device.
  • the assembly unit 25 is an example of a mounting device.
  • the insulating layer 87 is an example of a resin layer.
  • the wiring 89, the through hole 91, and the connection terminal 93 are examples of conductors.
  • the ultraviolet curable resins 126 and 131 are examples of the first curable resin.
  • S11 is an example of the second modeling process.
  • S17 and S25 are examples of the first modeling process.
  • S23 is an example of the mounting process.
  • Metal ink and conductive resin paste are examples of fluids containing metal particles.
  • S13 is an example of a 3D data creation process.
  • the controller 117 of the embodiment forms the insulating layer 87 with an ultraviolet curable resin having a physical property different from that of the ultraviolet curable resins 126 and 131, forms wiring 89 and the like with a metal ink or a conductive resin paste, and forms an electronic device 12. (S11). Further, the controller 117 models the attached object 11 having the attachment portion 11A with the ultraviolet curable resins 126 and 131 (S17, S25, S31, S35). Then, the controller 117 attaches the electronic device 12 to the attachment portion 11A of the attached object 11 (S23).
  • the electronic device 12 is modeled in S11 and attached to the object to be attached 11 modeled in another step (S17, S25).
  • the attached object 11 to which the electronic device 12 is attached can be modeled in a process different from that of the electronic device 12. Therefore, the UV curable resins 126 and 131 used in S17 and the like are not limited in the physical properties required for the UV curable resin used in S11. The restrictions on the physical properties required for the UV curable resins 126 and 131 can be relaxed, and the degree of freedom in selecting the UV curable resins 126 and 131 is improved. Further, since the degree of freedom in selecting the ultraviolet curable resins 126 and 131 is improved, the manufacturing cost for manufacturing the model 13 can be suppressed.
  • the present disclosure is not limited to each of the above embodiments, and can be carried out in various embodiments with various changes and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
  • the configuration of the manufacturing apparatus 10 described above is an example.
  • the modeling device for modeling the attached object 11 and the manufacturing device for manufacturing the electronic device 12 may be separate devices.
  • the manufacturing apparatus 10 may include a transporting device for manufacturing the electronic device 12 in addition to the stage 43 (conveying device 20) for modeling the attached object 11. Then, the manufacturing apparatus 10 may execute the work of modeling the attached object 11 and the electronic device 12 in parallel on the separate stages 43. Further, the electronic device 12 may be manually attached to the attached object 11.
  • the structure of the model 13 shown in FIG. 4 is an example.
  • the attached object 11 may have a shape other than the human shape.
  • the model 13 may include two or more electronic devices 12.
  • the electronic device 12 may be configured not to include the electronic component 81.
  • the manufacturing apparatus 10 may be configured to include either the hardened portion 62 or the hardened portion 72. That is, the manufacturing apparatus 10 may be configured to include only one device that can be shared. For example, when the support material 15 is melted by heat, the manufacturing apparatus 10 may melt the support material 15 by the firing unit 74. In this case, the manufacturing apparatus 10 does not have to include the removing unit 64.
  • the ultraviolet curable resin of the first printing unit 61 and the ultraviolet curable resin of the third printing unit 71 may be ultraviolet curable resins having the same physical characteristics.
  • an ultraviolet curable resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays is adopted, but various curable resins such as a thermosetting resin that is cured by heat can be adopted.
  • the method of three-dimensional laminated modeling in the present disclosure is not limited to the inkjet method and the stereolithography method (SL: Stereolithography), and for example, other methods such as the Fused Deposition Modeling (FDM) method are adopted. can.

Abstract

電子デバイスを有する３次元造形物を、積層造形法を用いて製造する場合に、使用する硬化性樹脂の制限を緩和できる３次元造形物の製造方法、及び製造装置を提供すること。　本開示の３次元造形物の製造方法は、電子デバイスを取り付ける取付部を有する被取付物を、積層造形法を用いて、第１硬化性樹脂によって造形する第１造形工程と、積層造形法を用いて、第２硬化性樹脂によって樹脂層を造形し、金属粒子を含む流体によって導体を造形し、樹脂層に導体を有する電子デバイスを造形する第２造形工程と、電子デバイスを被取付物の取付部に取り付ける取付工程と、を含む。

Description

３次元造形物の製造方法、及び製造装置
　本開示は、積層造形法を用いて３次元造形物を製造する製造方法及び製造装置に関する。
　従来、導体を有する３次元造形物を、積層造形法により製造する技術が開発されている。例えば、下記特許文献１の３次元造形物の製造方法では、まず、ＵＶ硬化性組成物をインクジェットプリンタから吐出した後、吐出したＵＶ硬化性組成物にＵＶを照射して硬化させている。次に、硬化させたＵＶ硬化性組成物の表面上に、インクジェットプリンタから導電性金属インク組成物を吐出し、吐出した導電性金属インク組成物を加熱することで導電トレースを造形している。
特開２０２０－０１５３１１号
　上記した特許文献１に記載の技術では、導体を有する３次元造形物を製造する。しかしながら、導電トレースのような導体を造形する場合、一般的な造形とは異なり、造形上の制限が生じる場合がある。具体的には、導電トレースの電気的特性などに与える影響を考慮して、ＵＶ硬化性組成物、例えば、紫外線硬化樹脂の物性が制限される問題がある。
　本開示は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、電子デバイスを有する３次元造形物を、積層造形法を用いて製造する場合に、使用する硬化性樹脂の制限を緩和できる３次元造形物の製造方法、及び製造装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本開示は、被取付物に電子デバイスを取り付けた３次元造形物の製造方法であって、前記電子デバイスを取り付ける取付部を有する前記被取付物を、積層造形法を用いて、第１硬化性樹脂によって造形する第１造形工程と、積層造形法を用いて、第２硬化性樹脂によって樹脂層を造形し、金属粒子を含む流体によって導体を造形し、前記樹脂層に前記導体を有する前記電子デバイスを造形する第２造形工程と、前記電子デバイスを前記被取付物の前記取付部に取り付ける取付工程と、を含む、３次元造形物の製造方法を開示する。
　尚、本開示の内容は、３次元造形物の製造方法としての実施に限らず、種々の形態により実施することができる。例えば、本開示の内容は、３次元造形物を製造する製造装置として実施しても有益である。
　本開示の３次元造形物の製造方法、３次元造形物を製造する製造装置によれば、電子デバイスを、第２造形工程で造形しておき、別の第１造形工程で造形した被取付物に取り付ける。換言すれば、電子デバイスを取り付ける被取付物を、電子デバイスとは別工程で製造することができる。従って、第１製造工程で用いる第１硬化性樹脂は、第２造形工程に用いる第２硬化性樹脂に要求される物性の制限がなくなる。第１硬化性樹脂に要求される物性の制限を緩和でき、第１硬化性樹脂を選択する自由度が向上する。また、第１硬化性樹脂を選択する自由度が向上するため、３次元造形物を製造する製造コストを抑制することができる。
第１実施形態に係る電子デバイス製造装置を平面視した状態を模式的に示す平面図である。 制御装置を示すブロック図である。 制御装置を示すブロック図である。 電子デバイス製造装置で製造する造形物を示す図である。 ベース部材の上に製造した電子デバイスを示す図である。 各実施形態の第１造形ユニットと第２造形ユニットの造形方法の違いを示す図である。 造形物の製造工程を示すフローチャートである。 造形物の製造工程を示す図である。 第２実施形態の製造工程を示す図である。
（１．電子デバイス製造装置の構成）
　以下、本開示の内容を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態の電子デバイス製造装置１０を平面視した状態を模式的に示す平面図である。図１に示すように、電子デバイス製造装置１０は、搬送装置２０と、第１造形ユニット２２と、第２造形ユニット２３と、装着ユニット２４と、組立ユニット２５と、スキャンユニット２６と、制御装置２７（図２、図３参照）を備える。それら搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２３、装着ユニット２４、組立ユニット２５、スキャンユニット２６は、電子デバイス製造装置１０のベース２８の上に配置されている。ベース２８は、平面視において概して長方形状をなしている。以下の説明では、ベース２８の長手方向をＸ軸方向、ベース２８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軸方向と称して説明する。
　電子デバイス製造装置（以下、製造装置と省略する）１０は、第１造形ユニット２２で造形した被取付物に、第２造形ユニット２３及び装着ユニット２４で製造した電子デバイスを取り付けた造形物を製造する装置である。製造装置１０は、例えば、図４に示すように、人型の被取付物１１に電子デバイス１２を内蔵した造形物１３を製造する。以下の説明では、一例として、造形物として図４に示す造形物１３を製造する場合について説明する。
　まず、図１に示す搬送装置２０は、Ｘ軸スライド機構３０と、Ｙ軸スライド機構３２とを備えている。Ｘ軸スライド機構３０は、Ｘ軸スライドレール３４と、Ｘ軸スライダ３６とを有している。Ｘ軸スライドレール３４は、Ｘ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されている。Ｘ軸スライダ３６は、Ｘ軸スライドレール３４によって、Ｘ軸方向にスライド可能に保持されている。Ｘ軸スライド機構３０は、電磁モータ３８（図２参照）を有しており、電磁モータ３８の駆動により、Ｘ軸スライダ３６をＸ軸方向の任意の位置に移動させる。
　また、Ｙ軸スライド機構３２は、Ｙ軸スライドレール４１と、ステージ４３とを有している。Ｙ軸スライドレール４１は、Ｙ軸方向に延びるように、ベース２８の上に配設されている。Ｙ軸スライドレール４１の一端部は、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。そのため、Ｙ軸スライドレール４１は、Ｘ軸方向に移動可能とされている。ステージ４３は、Ｙ軸スライドレール４１によって、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ３９（図２参照）を有しており、電磁モータ３９の駆動により、ステージ４３をＹ軸方向の任意の位置に移動させる。これにより、ステージ４３は、Ｘ軸スライド機構３０及びＹ軸スライド機構３２の駆動により、ベース２８上の任意の位置に移動する。
　ステージ４３は、基台５１と、保持装置５２と、昇降装置５３とを有している。基台５１は、平板状に形成され、上面にベース部材５５が載置される。保持装置５２は、Ｘ軸方向における基台５１の両側部に設けられている。保持装置５２は、基台５１に載置されたベース部材５５のＸ軸方向の両縁部を挟むことで、基台５１に対してベース部材５５を固定的に保持する。また、昇降装置５３は、基台５１の下方に配設されており、基台５１をＺ軸方向で昇降させる。
　第１造形ユニット２２は、基台５１に載置されたベース部材５５の上に被取付物１１（図４参照）を造形するユニットであり、第１印刷部６１と、硬化部６２と、第２印刷部６３と、除去部６４とを有している。第１印刷部６１は、例えば、インクジェット方式により造形を行なうユニットであり、基台５１に載置されたベース部材５５の上に、インクジェットヘッドから紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。尚、第１印刷部６１が紫外線硬化樹脂を吐出する方式は、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複数のノズルから吐出するサーマル方式でも良い。
　硬化部６２は、平坦化装置６７（図２参照）と、照射装置６８（図２参照）とを有している。平坦化装置６７は、第１印刷部６１によってベース部材５５の上に吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものである。平坦化装置６７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によって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一にさせる。また、照射装置６８は、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備えており、ベース部材５５の上に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、ベース部材５５の上に吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、樹脂層を形成することができる。
　第２印刷部６３は、例えば、ベース部材５５の上にサポート材料を、インクジェット方式で吐出し、被取付物１１を造形するサポート材１５（図４参照）を造形する装置である。サポート材料としては、例えば、水、薬品等の特定の液体で溶解する材（ワックス系の材料や樹脂系の材料など）を用いることができる。あるいは、サポート材料としては、熱によって溶融する材料を用いることができる。また、サポート材料としては、紫外線などの光を照射して硬化するもの、熱を加えることで硬化するもの、吐出後に時間の経過にともなって自然と硬化するものなどを用いることができる。例えば、サポート材料を硬化させたサポート材１５の一部に沿って、紫外線硬化樹脂を吐出し硬化させることで、サポート材１５の形状に沿った被取付物１１を造形することができる（図４参照）。そして、サポート材１５と被取付物１１の一体物から薬品等を用いてサポート材１５を除去することで、オーバーハング部（例えば、図４の腕の部分）等を有する被取付物１１を造形することが可能である。
　第２印刷部６３は、上記した第１印刷部６１と同様に、圧電素子を用いたピエゾ方式によってサポート材料を吐出する構成でも良く、サーマル方式によってサポート材料を吐出する構成でも良い。また、紫外線硬化樹脂、サポート材料、後述する金属インク、導電性樹脂ペースト等を吐出する印刷装置としては、複数のノズルを備えるインクジェットヘッドに限らず、例えば、１つのノズルを備えたディスペンサーでも良い。また、第１造形ユニット２２は、紫外線硬化樹脂を吐出するインクジェットヘッドと、サポート材料を吐出するインクジェットヘッドとして同一のものを使用し、吐出する硬化性粘性流体を切り替えても良い。後述する金属インク、導電性樹脂ペーストについても同様である。
　また、除去部６４は、第２印刷部６３によって造形したサポート材１５を除去するユニットである。除去部６４は、例えば、サポート材１５が水に溶解する材料である場合、ステージ４３上に造形したサポート材１５付きの造形物１３を水槽に浸すロボットアームや、サポート材１５に対して水を拭きかけるノズル装置を有する。また、除去部６４は、例えば、サポート材１５が熱により溶融する材料である場合、サポート材１５に対して熱を付加するヒータやマイクロ波発生装置などを備える構成でも良い。このため、除去部６４の構成は、サポート材料の種類に応じて適宜変更される。
　図５は、ベース部材５５の上に製造した電子デバイス１２を示している。図５に示すように、本実施形態の製造装置１０は、ベース部材５５の上面に、例えば、熱によって剥離可能な剥離フィルム８５を貼り付けた状態で、その剥離フィルム８５の上に電子デバイス１２を製造する。剥離フィルム８５は、例えば、所定温度以上まで加熱されることで、ベース部材５５から剥離する部材である。剥離フィルム８５をベース部材５５から剥離させることで、電子デバイス１２をベース部材５５から分離することができる。尚、ベース部材５５と電子デバイス１２を分離する方法は、剥離フィルム８５を用いる方法に限らない。例えば、ベース部材５５と電子デバイス１２の間に、図４に示すようなサポート材１５を配置し、サポート材１５を溶かして分離しても良い。また、剥離フィルム８５などの分離する部材を用いずに、ベース部材５５の上に直接、電子デバイス１２を製造しても良い。
　図５に示すように、電子デバイス１２は、回路基板８３に電子部品８１が実装されている。図１に示す第２造形ユニット２３は、回路基板８３を造形するユニットであり、第３印刷部７１と、硬化部７２と、第４印刷部７３と、焼成部７４とを有している。以下の説明では、第１造形ユニット２２と同様の内容については、その説明を適宜省略する。
　図５に示すように、回路基板８３は、例えば、絶縁層８７、絶縁層８７の各層に配設された配線８９、各層の配線８９を互いに接続するスルーホール９１、電子部品８１を配線８９に接続する接続端子９３などを備えている。第３印刷部７１は、例えば、インクジェット方式によりベース部材５５の上に紫外線硬化樹脂を吐出する装置である。硬化部７２は、第３印刷部７１から吐出された紫外線硬化樹脂を平坦化する平坦化装置１０１（図２参照）と、第３印刷部７１から吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させる照射装置１０３（図２参照）とを有している。第２造形ユニット２３は、第３印刷部７１による吐出、平坦化装置１０１よる平坦化、照射装置１０３による硬化を繰り返し実行することで、ベース部材５５の上に絶縁層８７を造形する。
　第４印刷部７３は、例えば、インクジェットヘッド方式により、ベース部材５５の上、絶縁層８７の各層の上、絶縁層８７の各層に形成されたスルーホール用の穴、絶縁層８７の表面などに、金属インクを吐出する装置である。ここでいう金属インクとは、例えば、主成分としてナノメートルサイズの金属（銀など）の微粒子を溶媒中に分散させたものを含み、熱により焼成されることで硬化するものである。金属インクは、例えば、数百ナノメートル以下のサイズの金属ナノ粒子を含んでいる。金属ナノ粒子の表面は、例えば、分散剤によりコーティングされており、溶媒中での凝集が抑制されている。
　また、第４印刷部７３は、例えば、ディスペンサー（図示略）により、絶縁層８７の表面や配線８９の上等に、導電性樹脂ペーストを吐出する装置である。導電性樹脂ペーストとは、例えば、加熱により硬化する樹脂性の接着材に、マイクロメートルサイズの金属粒子（銀など）が分散されたものである。金属粒子は、例えば、フレーク状とされている。接着剤は、例えば、エポキシ系の樹脂を主成分として含んでいる。導電性樹脂ペーストは、熱を加えられることで硬化して樹脂が収縮し、その樹脂に分散されたフレーク状の金属粒子が互いに接触する。これにより、導電性樹脂ペーストが導電性を発揮する。
　導電性ペーストは、加熱されることで接着剤（樹脂など）が硬化し、フレーク状の金属同士が接触した状態で硬化する。一方、金属インクは、例えば、加熱によって金属ナノ粒子同士が融着することで一体化した金属となり、金属ナノ粒子同士が接触しているだけの状態に比べて導電率が高くなる。また、導電性樹脂ペーストで形成した導体は、例えば、金属インクで形成した導体に比べて導電率が低い一方、樹脂の硬化により接着力が強く、密着性に優れている。従って、製造装置１０は、例えば、導電率の高い金属インクと、密着性の高い導電性樹脂ペーストを使い分けることで用途に合った導体を造形する。製造装置１０は、例えば、接着力が要求される接続端子９３に導電性樹脂ペーストを用い、導電率を要求される配線８９やスルーホール９１に金属インクを用いる。
　尚、第４印刷部７３は、インクジェットヘッドやディスペンサー以外の方法で、金属インクや導電性樹脂ペーストを吐出・塗布等しても良い。金属インクや導電性樹脂ペーストに含まれる金属の種類は、銀に限らず、銅、金等でも良く、複数種類でも良い。また、第３印刷部７１は、金属インク又は導電性樹脂ペーストのどちらか一方のみを使用する構成でも良い。
　焼成部７４は、例えば、赤外線ヒータにより、第４印刷部７３から吐出された金属インクや導電性樹脂ペーストを加熱する装置である。金属インクや導電性樹脂ペーストは、赤外線ヒータから熱を付与されることで焼成され、配線８９等を形成する。ここでいう焼成とは、例えば、金属インクに熱を付与することによって、溶媒の気化や金属ナノ粒子の保護膜、つまり、分散剤の分解等が行われ、金属ナノ粒子が接触又は融着することで、導電率が高くなる現象である。あるいは、焼成とは、導電性樹脂ペーストに熱を加えることで、樹脂を収縮させ、樹脂に分散されたフレーク状の金属粒子を互いに接触して固定させる現象である。尚、金属インクや導電性樹脂ペーストを加熱する装置は、赤外線ヒータに限らない。例えば、製造装置１０は、金属インクや導電性樹脂ペーストを加熱する装置として、赤外線ランプ、レーザ照射装置、あるいは金属インクや導電性樹脂ペーストを炉内に入れて加熱する電気炉を備えても良い。
　また、装着ユニット２４は、基台５１に載置されたベース部材５５の上に、電子部品８１を配置するユニットであり、供給部１０５と、装着部１０６とを有している。供給部１０５は、テーピング化された電子部品を１つずつ送り出すテープフィーダ１０７（図３参照）を複数有しており、各供給位置において、電子部品８１を供給する。電子部品８１は、例えば、温度センサ等のセンサ素子である。尚、供給部１０５は、テープフィーダ１０７から電子部品８１を供給する装置に限らず、トレイから電子部品８１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。
　装着部１０６は、装着ヘッド１０８（図３参照）と、移動装置１０９（図３参照）とを有している。装着ヘッド１０８は、電子部品８１を吸着保持するための吸着ノズルを有している。また、移動装置１０９は、テープフィーダ１０７の供給位置と、基台５１に載置されたベース部材５５との間で、装着ヘッド１０８を移動させる。これにより、装着部１０６は、装着ヘッド１０８により電子部品８１を保持し、装着ヘッド１０８によって保持した電子部品８１を、ベース部材５５の上に配置する。
　組立ユニット２５は、被取付物１１の取付部１１Ａ（図４参照）に電子デバイス１２を取り付ける装置である。組立ユニット２５は、例えば、電子デバイス１２を把持するロボットアーム１１１を備えている。組立ユニット２５は、例えば、第２造形ユニット２３や装着ユニット２４によってベース部材５５の上に製造した電子デバイス１２を、ロボットアーム１１１によって把持してベース部材５５から取り外す。また、組立ユニット２５は、電子デバイス１２をロボットアーム１１１により把持して被取付物１１に取り付ける。
　スキャンユニット２６は、３Ｄデータを作成するための装置である。スキャンユニット２６は、例えば、可動式のカメラを備えており、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各方向から電子デバイス１２等を撮像する。製造装置１０は、スキャンユニット２６で撮像した撮像データに基づいて、電子デバイス１２の３Ｄデータ１１２を作成し、製造装置１０の記憶装置１１９へ記憶する（図３参照）。尚、３Ｄデータ１１２を作成するための方法は、カメラで撮像する方法に限らず、赤外線によるスキャンなど、他の方法を用いても良い。また、３Ｄデータ１１２を作成する対象は、電子デバイス１２に限らず、被取付物１１でも良い。また、製造装置１０は、スキャンユニット２６の撮像データを、３Ｄデータ１１２の作成以外の目的で使用しても良い。例えば、製造装置１０は、スキャンユニット２６の撮像データに基づいて、造形物１３の検査を実行しても良い。
　次に、製造装置１０の制御装置２７の構成について説明する。図２及び図３に示すように、制御装置２７は、コントローラ１１７、複数の駆動回路１１８、記憶装置１１９を備えている。複数の駆動回路１１８は、上記電磁モータ３８，３９、保持装置５２、昇降装置５３、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２３、装着ユニット２４、組立ユニット２５、スキャンユニット２６に接続されている。
　コントローラ１１７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１１８に接続されている。記憶装置１１９は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等を備えており、上記した３Ｄデータ１１２を記憶するのに用いられる。また、記憶装置１１９には、制御プログラム１１３、設計データ１１４が記憶されている。制御プログラム１１３は、製造装置１０の制御を行うプログラムである。コントローラ１１７は、制御プログラム１１３をＣＰＵで実行することで、搬送装置２０、第１造形ユニット２２等の動作を制御可能となっている。以下の説明では、コントローラ１１７が、制御プログラム１１３を実行して各装置を制御することを、単に「装置が」と記載する場合がある。例えば、「コントローラ１１７がステージ４３を移動させる」とは、「コントローラ１１７が、ＣＰＵで制御プログラム１１３を実行し、駆動回路１１８を介して搬送装置２０の動作を制御して、搬送装置２０の動作によってステージ４３を移動させる」ことを意味している。
　設計データ１１４は、完成品の造形物１３（電子デバイス１２や被取付物１１）をスライスした各層の３Ｄデータである。コントローラ１１７は、記憶装置１１９の設計データ１１４に基づいて紫外線硬化樹脂の吐出位置等を判断し、造形物１３を造形する。また、コントローラ１１７は、設計データ１１４に基づいて電子部品８１を配置する層や位置を判断し、電子部品８１を回路基板８３に実装する。
（２．第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２３の造形方法の違い）
　上記したように、本実施形態の製造装置１０は、第２造形ユニット２３で回路基板８３を造形し、第１造形ユニット２２において電子デバイス１２を取り付ける被取付物１１を造形する。配線８９、スルーホール９１、接続端子９３のような導体を造形する場合、造形上の制限が生じる。
　具体的には、図６は、各実施形態の第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２３の造形方法の違いを示している。例えば、第３印刷部７１が使用する紫外線硬化樹脂は、第１印刷部６１が使用する紫外線硬化樹脂に比べて導体に対する濡れ性が低くなっている。ここでいう濡れ性とは、例えば、固体の表面での液体の親和性を示すものである。そして、濡れ性が高くなると親和性が良くなり、液体は固体の表面で濡れ広がり易くなる。一方、濡れ性が低くなると親和性が悪くなり、液体は固体の表面で濡れ広がり難くなる。仮に、紫外線硬化樹脂の濡れ性が高い場合、配線８９、スルーホール９１、接続端子９３等の上に吐出された紫外線硬化樹脂が、設計データ１１４で規定された位置を越えて塗れ広がってしまう虞がある。その結果、配線８９の導通性などが低下し、電気的特性の低下を招く虞がある。このため、第３印刷部７１が使用する紫外線硬化樹脂として、より濡れ性の低い樹脂を使用する。これにより、紫外線硬化樹脂の塗れ広がりを抑え、設計データ１１４により近い形で造形でき、導体の電気的特性を向上できる。
　また、例えば、第２造形ユニット２３の第３印刷部７１が使用する紫外線硬化樹脂の線膨張係数は、第１造形ユニット２２の第１印刷部６１が使用する紫外線硬化樹脂の線膨張係数に比べて小さくなっている。配線８９や接続端子９３の製造では、金属インクや導電性樹脂ペーストを焼成する際に、金属インク等の下の絶縁層８７にも熱が加わる。絶縁層８７は、加熱されることで、絶縁層８７を構成する紫外線硬化樹脂の線膨張係数に応じて膨張する。絶縁層８７が膨張することで、絶縁層８７の上に形成される配線８９等の一部が膨れる、あるいは割れる虞がある。そこで、例えば、第３印刷部７１が使用する紫外線硬化樹脂として、より線膨張係数が小さい樹脂を使用する。あるいは、例えば、第３印刷部７１が使用する紫外線硬化樹脂として、焼成部７４によって焼成する際の加熱温度に比べてガラス転移点がより高い樹脂を使用しても良い。これにより、焼成する際の絶縁層８７の膨張を抑え、配線８９の割れ等を抑制することができる。
　また、例えば、第３印刷部７１が使用する紫外線硬化樹脂は、第１印刷部６１が使用する紫外線硬化樹脂に比べて導体に対する密着性が高くなっている。ここでいう密着性とは、例えば、導体に対する紫外線硬化樹脂の密着力の高さを示すものである。密着性は、例えば、配線８９などの導体の上に紫外線硬化樹脂の液滴を吐出した場合に、吐出直後の導体に対する密着力の程度である。この場合、例えば、吐出後から所定時間の密着力で密着性を評価することができる。あるいは、密着性とは、導体の上に紫外線硬化樹脂の液滴を吐出し硬化した後の導体に対する絶縁層８７の密着力の程度である。この場合、例えば、紫外線で硬化した後から所定時間の密着力で密着性を評価することができる。また、密着性とは、絶縁層８７に対する金属インクや導電性樹脂ペーストの密着力でも評価することができる。即ち、本開示の密着性とは、紫外線硬化樹脂（絶縁層８７）と、金属インク、導電性樹脂ペースト（導体）との密着力の高さである。
　密着力の低い紫外線硬化樹脂を用いると、絶縁層８７の上に配設した導体や、絶縁層８７内に配設した導体が絶縁層８７から剥離する可能性がある。その結果、回路基板８３の一部に隙間が形成される可能性や、回路基板８３の一部が剥離してしまう可能性がある。このため、第３印刷部７１が使用する紫外線硬化樹脂として、より密着性の高い樹脂を使用する。これにより、導体と絶縁層８７との密着性を高め、導体や絶縁層８７の剥離を抑制することができる。
　一方、第１印刷部６１が使用する紫外線硬化樹脂としては、上記したような線膨張係数、ガラス転移点、濡れ性、密着性などの制限を設けることなく、様々な樹脂を広く採用することができる。低い線膨張係数、高いガラス転移点、低い濡れ性、高い密着性などを要求すればするほど、使用できる紫外線硬化樹脂の価格は相対的に高くなる可能性がある。低い線膨張係数等の紫外線硬化樹脂を造形物１３の全体に使用すると、造形物１３の製造コストの増大を招く。そこで、本実施形態の製造装置１０は、第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２３で使用する紫外線硬化樹脂として、物性の異なる紫外線硬化樹脂を用いる。
　従って、本実施形態の電子デバイス１２に用いる紫外線硬化樹脂（本開示の第２硬化性樹脂の一例）は、被取付物１１の造形に用いる紫外線硬化樹脂（本開示の第１硬化性樹脂の一例）に比べて配線８９や接続端子９３といった導体に対する濡れ性が低い条件、電子デバイス１２に用いる紫外線硬化樹脂に比べて線膨張係数が低い条件、及び電子デバイス１２に用いる紫外線硬化樹脂に比べて密着性が高い条件を満たしている。
　金属インクや導電性樹脂ペーストで造形した導体の上に、紫外線硬化樹脂を吐出等した場合、紫外線硬化樹脂が塗れ広がることで、導体の導通性が悪化する虞がある。このため、設計データ１１４により近い位置までで塗れ広がりを抑えるために、電子デバイス１２に用いる紫外線硬化樹脂には、低い濡れ性が要求される。また、金属インク等を加熱する際に絶縁層８７が膨張すると、導体に割れや切断が発生する可能性がある。また、紫外線硬化樹脂の導体に対する密着性が低いと、導体が絶縁層８７から剥離してしまう可能性がある。このため、電子デバイス１２に用いる紫外線硬化樹脂には、低い線膨張係数や高い密着性が要求される。後述するように、回路基板８３の製造工程を、被取付物１１の製造工程と分けることで、被取付物１１に用いる紫外線硬化樹脂に対する上記した制限を緩和することができる。
　尚、電子デバイス１２に用いる紫外線硬化樹脂は、上記した３つの条件のうち、少なくとも一つの条件を満たす紫外線硬化樹脂でも良く、３つの条件とも満たさなくとも良い。例えば、被取付物１１に用いる紫外線硬化樹脂は、電子デバイス１２に用いる紫外線硬化樹脂に比べて、色彩の変更が容易である条件や、造形速度が速い条件などを満たす樹脂でも良い。従って、被取付物１１に用いる紫外線硬化樹脂は、被取付物１１が一般的な樹脂造形物であり、導体や電子部品８１を備えていないため、選択の自由度高い。
　また、上記したように配線８９等の導体の造形では、焼成部７４による焼成処理において金属インク等の温度が上昇する。その結果、仮に、サポート材１５で支持した状態で導体の焼成を実行するとサポート材１５が溶けてしまう虞がある。このような場合、第２造形ユニット２３の造形では、サポート材１５を使用できない制限が発生する。そこで、本実施形態の製造装置１０では、第２造形ユニット２３における造形ではサポート材１５を使用せず、第１造形ユニット２２における造形でサポート材１５を使用する。これにより、サポート材１５を用いてオーバーハング部等を造形しつつ、積層造形法で導体を造形した造形物１３を製造することができる。
（３．製造装置の動作）
　次に、図４に示す電子デバイス１２を取り付けた造形物１３の製造工程について説明する。図７は、造形物１３の製造工程を示すフローチャートである。尚、図７に示す製造工程の各工程の内容、順番等は、一例である。また、記憶装置１１９の設計データ１１４には、例えば、完成時の造形物１３をスライスした各層の３Ｄデータが設定されている。コントローラ１１７は、ＣＰＵで制御プログラム１１３を実行し、設計データ１１４に基づいて第１造形ユニット２２等を制御することで、図７に示す制御を実行する。
　まず、図７のステップ（以下、単にＳと記載する）１１において、コントローラ１１７は、電子デバイス１２の製造を実行する。コントローラ１１７は、ステージ４３の基台５１にベース部材５５がセットされると、ステージ４３を移動させつつ、ベース部材５５の上に電子デバイス１２を製造する。コントローラ１１７は、搬送装置２０を制御して、ステージ４３を第２造形ユニット２３や装着ユニット２４へ移動させる。第２造形ユニット２３は、コントローラ１１７の制御に基づいて第３印刷部７１から紫外線硬化樹脂を吐出し、硬化部７２で硬化することで絶縁層８７を造形する。また、第２造形ユニット２３は、絶縁層８７を造形する過程で、第４印刷部７３から金属インクや導電性樹脂ペーストを吐出し焼成部７４で焼成することで、配線８９等の導体を造形する。図５に示すように、コントローラ１１７は、ベース部材５５に貼り付けられた剥離フィルム８５の上に回路基板８３を造形する。尚、剥離フィルム８５の貼り付けは、人が手作業で実行しても良く、組立ユニット２５のロボットアーム１１１によって実行しても良い。
　また、装着ユニット２４は、上記した回路基板８３の造形において、電子部品８１の装着を実行する。コントローラ１１７は、設計データ１１４に基づいて、例えば、接続端子９３の位置に合せて第４印刷部７３から導電性樹脂ペーストを吐出した後、装着ユニット２４によって電子部品８１を装着する。コントローラ１１７は、図５に示すように、電子部品８１の端子８２が接続端子９３を介して配線８９と接続されるように、装着部１０６を制御して電子部品８１を装着させる。コントローラ１１７は、電子部品８１を装着した後、焼成部７４によって導電性樹脂ペーストを焼成することで接続端子９３を造形し、電子部品８１を回路基板８３に実装する。コントローラ１１７は、上記した各工程を適宜実行しながら図５に示す電子デバイス１２を製造する。
　コントローラ１１７は、Ｓ１１で電子デバイス１２の製造を終了させると、ステージ４３をスキャンユニット２６へ移動させ、製造した電子デバイス１２のスキャンを実行する（Ｓ１３）。コントローラ１１７は、ベース部材５５の上に製造した電子デバイス１２をスキャンユニット２６によって撮像する。コントローラ１１７は、スキャンユニット２６の撮像データに基づいて、電子デバイス１２の３Ｄデータ１１２を作成し、記憶装置１１９へ記憶する（Ｓ１３）。
　ここで、積層造形では、紫外線硬化樹脂などの造形に用いる媒体の膨張や収縮が発生することで、実際に造形される造形物の大きさや形状が、設計データ１１４と異なる可能性がある。例えば、実際に造形される造形物は、設計データ１１４に比べて数十μｍほど膨張又は収縮する。電子デバイス１２の大きさや形状に誤差が生じると、電子デバイス１２を被取付物１１の取付部１１Ａに取り付ける際に、電子デバイス１２が取付部１１Ａと干渉する、あるいは電子デバイス１２と取付部１１Ａの内壁との間に隙間が形成される等の不具合が発生する。
　コントローラ１１７は、Ｓ１３を実行した後、Ｓ１３で作成した３Ｄデータ１１２に基づいて、設計データ１１４の取付部１１Ａの大きさや形状を補正する（Ｓ１５）。これにより、実際に製造された電子デバイス１２の大きさや形状に合った、即ち、造形上の誤差を補正した取付部１１Ａの設計データ１１４に補正することができる。コントローラ１１７は、例えば、３Ｄデータ１１２の形状に合わせた取付部１１Ａとなるように、設計データ１１４における取付部１１Ａの造形位置の値・吐出量等を補正する（Ｓ１５）。
　尚、電子デバイス１２の造形と同様に、被取付物１１の造形においても紫外線硬化樹脂の膨張や収縮が発生する可能性がある。このため、コントローラ１１７は、被取付物１１自体の設計誤差に基づいて、被取付物１１の設計データ１１４を補正しても良い。例えば、コントローラ１１７は、電子デバイス１２の膨張量や収縮量、即ち、電子デバイス１２の造形上の誤差と同等の量だけ、被取付物１１の設計データ１１４を補正しても良い。例えば、電子デバイス１２が設計データ１１４よりも１０μｍだけ膨張していた場合、取付部１１Ａも１０μｍだけ膨張すると想定し、取付部１１Ａの穴を２０μｍだけ大きくしても良い。即ち、電子デバイス１２と同様に取付部１１Ａも膨張すると想定して、２倍の量だけ取付部１１Ａの形状を補正しても良い。
　あるいは、コントローラ１１７は、電子デバイス１２と同様に、被取付物１１を一度造形してスキャンし、被取付物１１の３Ｄデータ１１２を作成して設計データ１１４を補正しても良い。また、コントローラ１１７は、電子デバイス１２をスキャンして、次に製造する電子デバイス１２の設計データ１１４を補正しても良い。また、コントローラ１１７は、電子デバイス１２をスキャンせずに、先に被取付物１１を造形して被取付物１１をスキャンし、電子デバイス１２の設計データ１１４を補正しても良い。
　コントローラ１１７は、Ｓ１５を実行した後、ステージ４３を第１造形ユニット２２に移動させ、被取付物１１の造形を開始する（Ｓ１７）。コントローラ１１７は、例えば、電子デバイス１２を造形したステージ４３を焼成部７４に移動させ、焼成部７４によって剥離フィルム８５に熱を加えて剥離させる。コントローラ１１７は、ステージ４３を組立ユニット２５に移動させ、ベース部材５５から電子デバイス１２や剥離フィルム８５を取り外し、組立ユニット２５の作業台（図示略）等に、取り外した電子デバイス１２を配置する。コントローラ１１７は、剥離フィルム８５及び電子デバイス１２を取り除いたベース部材５５の上に、被取付物１１を造形する。尚、コントローラ１１７は、保持装置５２の固定を解除し、電子デバイス１２を載せたベース部材５５ごとステージ４３から取り外し、新たなベース部材５５をステージ４３に取り付けて被取付物１１を造形しても良い。
　図８は、造形物１３の造形工程を示している。図８に示すように、コントローラ１１７は、例えば、第２印刷部６３を制御し、第２印刷部６３のインクジェットヘッド１２１からベース部材５５の上にサポート材料１２２を吐出し、サポート材料１２２を硬化させてサポート材１５を造形する。サポート材１５には、被取付物１１を造形するための型が造形される。次に、コントローラ１１７は、第１印刷部６１のインクジェット１２５からサポート材１５の上に紫外線硬化樹脂１２６を吐出する。この紫外線硬化樹脂１２６は、例えば、上記した造形物１３の絶縁層８７を造形した紫外線硬化樹脂に比べて線膨張係数が高い樹脂、濡れ性が高い樹脂、あるいは密着性が低い樹脂等である。コントローラ１１７は、第１印刷部６１による紫外線硬化樹脂１２６の吐出と、硬化部６２による紫外線硬化樹脂１２６の硬化を繰り返し実行し、被取付物１１を造形する。
　一方、図７に示すように、コントローラ１１７は、Ｓ１７を実行し、被取付物１１の造形を開始した後、取付部１１Ａの造形が完了したか否かを判断する（Ｓ１９）。コントローラ１１７は、取付部１１Ａの造形が完了するまでの間（Ｓ１９：ＮＯ）、被取付物１１の造形を継続する。コントローラ１１７は、取付部１１Ａの造形が完了すると（Ｓ１９：ＹＥＳ）、被取付物１１の造形を中断する（Ｓ２１）。
　従って、コントローラ１１７は、Ｓ１１で製造した電子デバイス１２をスキャンし、電子デバイス１２の３Ｄデータ１１２を作成する（Ｓ１３）。そして、コントローラ１１７は、作成した３Ｄデータ１１２に基づいて、被取付物１１の設計データ１１４における取付部１１Ａの形状を補正し、補正した設計データ１１４に基づいて被取付物１１を造形する（Ｓ１７）。
　積層造形法で造形する場合、設計データ１１４と、実際に造形される造形物１３との間に、形状や大きさの誤差が生じる。そこで、実際に造形した電子デバイス１２をスキャンした３Ｄデータ１１２に基づいて、設計データ１１４の取付部１１Ａの形状を補正する。これにより、取付部１１Ａの形状を、実際に造形した電子デバイス１２の形状に合わせることができ、電子デバイス１２を取付部１１Ａに干渉等させずに取り付けることができる。
　コントローラ１１７は、ステージ４３を組立ユニット２５に移動させ、取付部１１Ａに電子デバイス１２を取り付ける作業を実行する（Ｓ２３）。図８に示すように、コントローラ１１７は、組立ユニット２５のロボットアーム１１１を制御して、Ｓ１１で製造した電子デバイス１２を取付部１１Ａに取り付ける。例えば、ロボットアーム１１１は、電子デバイス１２を吸着ノズルで吸着して取付部１１Ａ内に配置した後、アームにより電子デバイス１２を取付部１１Ａ内に押し込んで、電子デバイス１２の取付を実行する。
　コントローラ１１７は、Ｓ２３で電子デバイス１２の取付を完了させると、ステージ４３を、再度、第１造形ユニット２２に移動させ、被取付物１１の造形を再開する（Ｓ２５）。図８に示すように、例えば、コントローラ１１７は、第１印刷部６１のインクジェット１２５から、取付部１１Ａに取り付けた電子デバイス１２の上に紫外線硬化樹脂１２６を吐出して硬化させる。コントローラ１１７は、被取付物１１の造形が完了するまで、第１造形ユニット２２による造形を実行する（Ｓ２５）。
　そして、コントローラ１１７は、被取付物１１の造形が全て完了すると、ステージ４３を除去部６４へ移動させ、サポート材１５の除去を実行する（Ｓ２７）。例えば、除去部６４は、ベース部材５５の上に完成した造形物１３及びサポート材１５を、水や薬品の水槽に入れてサポート材１５を除去する。これにより、電子デバイス１２を取り付けた造形物１３を製造することができる。
　尚、上記した製造方法は、一例である。例えば、製造装置１０は、２つの搬送装置２０を備え、電子デバイス１２の製造と、被取付物１１の製造を並行して実施しても良い。また、製造装置１０は、造形物１３を製造するごとに電子デバイス１２をスキャンしても良く、３Ｄデータ１１２に基づいて設計データ１１４を一度補正した後は、その設計データ１１４を用いてその後に造形する被取付物１１（取付部１１Ａ）を造形しても良い。
（４．第２実施形態）
　また、上記第１実施形態では、第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２３とは、積層造形法として、ともにインクジェット方を用いたがこれに限らない。例えば、積層造形法としては、光造形法（ＳＬＡ）、熱溶融積層法（ＦＤＭ）、粉末焼結積層造形法（ＳＬＳ）などを採用することができる。以下の説明では、第２実施形態として、第１造形ユニット２２で引き下げ式の光造形法を用いる場合について説明する（図６参照）。
　図９は、第２実施形態の造形物１３の製造工程を示している。第２実施形態の造形物１３の構造は、第１実施形態の造形物１３と同一である。図９に示すように、第２実施形態では、例えば、液体状の紫外線硬化樹脂１３１を溜めた浴槽１３３内でベース部材５５を下降させながら被取付物１１の造形を実行する。浴槽１３３内には、例えば、ベース部材５５を載せて昇降させる昇降装置１３５が設けられている。コントローラ１１７は、露光装置１３７から浴槽１３３内の紫外線硬化樹脂１３１へ紫外線を照射して硬化させる。露光装置１３７は、例えば、光源、ポリゴンミラー、反射鏡等を備え、浴槽１３３内に貯留した紫外線硬化樹脂１３１の任意の位置に紫外線を照射することができる。
　コントローラ１１７は、第２印刷部６３によりベース部材５５の上にサポート材１５を造形した後、サポート材１５を造形したベース部材５５を昇降装置１３５に配置する。尚、ベース部材５５を昇降装置１３５に配置する作業は、人が手作業で実行しても良く、ロボットアーム等によりコントローラ１１７が実行しても良い。コントローラ１１７は、ベース部材５５を昇降装置１３５にセットすると、露光装置１３７を制御して１層分の紫外線硬化樹脂１３１を硬化するごとに、昇降装置１３５を制御してベース部材５５を下降させ、硬化した紫外線硬化樹脂１３１を積層して被取付物１１を造形する（Ｓ３１）。コントローラ１１７は、取付部１１Ａの造形が完了するまで、露光装置１３７による硬化作業や昇降装置１３５による下降作業を継続する。尚、コントローラ１１７は、上記した第１実施形態と同様に、予め造形した電子デバイス１２をスキャンした３Ｄデータ１１２に基づいて、取付部１１Ａの設計データ１１４を補正しても良い。
　コントローラ１１７は、取付部１１Ａの造形が完了すると、被取付物１１の造形作業を中断し、電子デバイス１２を取付部１１Ａに取り付ける（Ｓ３３）。電子デバイス１２を取り付ける作業は、人が手作業で実施しても良く、第１実施形態と同様に、ロボットアーム１１１等により実行しても良い。そして、コントローラ１１７は、電子デバイス１２の取付作業が完了すると、露光装置１３７による硬化作業を再開し、被取付物１１の造形を最後まで実行する（Ｓ３５）。このような光造形法を用いた場合でも、被取付物１１の造形工程と、電子デバイス１２の造形工程を分けることで、浴槽１３３に貯留させる紫外線硬化樹脂１３１に要求される物性の制限を緩和することができる。
　従って、上記した各実施形態では、被取付物１１の造形において、取付部１１Ａが造形された段階で造形を一時中断し、取付部１１Ａに電子デバイス１２を取り付けた後、被取付物１１の残りの部分の造形を再開する。これによれば、造形物１３のうち、電子デバイス１２を除く部分（被取付物１１）を、１つの造形工程で造形することができる。被取付物１１の設計データ１１４の作成や、被取付物１１の造形を比較的容易に実施することができる。
　また、被取付物１１の造形を全て終了した段階では、電子デバイス１２を紫外線硬化樹脂１２６，１３１で覆い、電子デバイス１２を被取付物１１に内蔵して固定する。これによれば、電子デバイス１２を被取付物１１に固定する造形物１３を、被取付物１１を造形する紫外線硬化樹脂に対する制限を緩和して製造することができる。
　また、被取付物１１の造形では、サポート材１５を用いて、紫外線硬化樹脂１２６，１３１を硬化した造形物をサポート材１５で支持しながら被取付物１１を造形している。サポート材１５の中には、金属インク等を焼成する加熱温度で溶けてしまうものが存在する。このため、被取付物１１の取付部１１Ａに、電子デバイス１２を直接造形しようとすると、焼成時にサポート材１５が溶けてしまう可能性がある。その結果、造形できる被取付物１１の形状が制限される虞がある。これに対し、被取付物１１の造形工程と、電子デバイス１２の造形工程に分けることで、サポート材１５を使用しながら被取付物１１を造形でき、被取付物１１の形状の自由度を向上できる。
　因みに、上記各実施例において、電子デバイス製造装置１０は、製造装置の一例である。造形物１３は、３次元造形物の一例である。第１造形ユニット２２は、第１造形装置の一例である。第２造形ユニット２３は、第２造形装置の一例である。組立ユニット２５は、取付装置の一例である。絶縁層８７は、樹脂層の一例である。配線８９、スルーホール９１、接続端子９３は、導体の一例である。紫外線硬化樹脂１２６，１３１は、第１硬化性樹脂の一例である。Ｓ１１は、第２造形工程の一例である。Ｓ１７、Ｓ２５は、第１造形工程の一例である。Ｓ２３は、取付工程の一例である。金属インク、導電性樹脂ペーストは、金属粒子を含む流体の一例である。Ｓ１３は、３Ｄデータ作成工程の一例である。
　以上、上記した各実施形態によれば以下の効果を奏する。
　実施形態のコントローラ１１７は、紫外線硬化樹脂１２６，１３１とは異なる物性の紫外線硬化樹脂によって絶縁層８７を造形し、金属インクや導電性樹脂ペーストによって配線８９等を造形し、電子デバイス１２を造形する（Ｓ１１）。また、コントローラ１１７は、取付部１１Ａを有する被取付物１１を、紫外線硬化樹脂１２６，１３１によって造形する（Ｓ１７、Ｓ２５、Ｓ３１、Ｓ３５）。そして、コントローラ１１７は、電子デバイス１２を被取付物１１の取付部１１Ａに取り付ける（Ｓ２３）。
　これによれば、電子デバイス１２を、Ｓ１１で造形しておき、別の工程（Ｓ１７、Ｓ２５）で造形した被取付物１１に取り付ける。換言すれば、電子デバイス１２を取り付ける被取付物１１を、電子デバイス１２とは別工程で造形することができる。従って、Ｓ１７等で用いる紫外線硬化樹脂１２６，１３１は、Ｓ１１で用いる紫外線硬化樹脂に要求される物性の制限がなくなる。紫外線硬化樹脂１２６，１３１に要求される物性の制限を緩和でき、紫外線硬化樹脂１２６，１３１を選択する自由度が向上する。また、紫外線硬化樹脂１２６，１３１を選択する自由度が向上するため、造形物１３を製造する製造コストを抑制することができる。
（５．その他）
　尚、本開示は、上記各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、上記した製造装置１０の構成は、一例である。被取付物１１を造形する造形装置と、電子デバイス１２を製造する製造装置とは、別々の装置でも良い。また、製造装置１０は、被取付物１１を造形するステージ４３（搬送装置２０）とは別に、電子デバイス１２を製造するための搬送装置を備えても良い。そして、製造装置１０は、別々のステージ４３に、被取付物１１と電子デバイス１２を造形等する作業を並列に実行しても良い。
　また、被取付物１１に対する電子デバイス１２の取付を、人が手作業で実施しても良い。
　図４に示す造形物１３の構造等は一例である。例えば、被取付物１１は、人型以外の形でも良い。造形物１３は、２以上の複数個の電子デバイス１２を備えても良い。電子デバイス１２は、電子部品８１を備えない構成でも良い。
　また、製造装置１０は、硬化部６２又は硬化部７２の一方を備える構成でも良い。即ち、製造装置１０は、共用できる装置を１つだけ備える構成でも良い。例えば、サポート材１５を熱で溶かす場合、製造装置１０は、焼成部７４によってサポート材１５を溶かしても良い。この場合、製造装置１０は、除去部６４を備えなくとも良い。
　第１印刷部６１の紫外線硬化樹脂と、第３印刷部７１の紫外線硬化樹脂は、同じ物性の紫外線硬化樹脂でも良い。
　また、上記実施例では、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化樹脂が採用されているが、熱により硬化する熱硬化樹脂等の種々の硬化性樹脂を採用することが可能である。
　また、本開示における３次元積層造形の方法としては、インクジェット方式や光造形法（ＳＬ：Ｓｔｅｒｅｏ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に限らず、例えば、熱溶解積層法（ＦＤＭ：Ｆｕｓｅｄ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）などの他の方法を採用できる。
　１０　電子デバイス製造装置（製造装置）、１１　被取付物、１１Ａ　取付部、１２　電子デバイス、１３　造形物（３次元造形物）、１５　サポート材、２２　第１造形ユニット（第１造形装置）、２３　第２造形ユニット（第２造形装置）、２５　組立ユニット（取付装置）、８７　絶縁層（樹脂層）、８９　配線（導体）、９１　スルーホール（導体）、９３　接続端子（導体）、１１２　３Ｄデータ、１１４　設計データ、１２６，１３１　紫外線硬化樹脂（第１硬化性樹脂）。
 

Claims (7)

  1. 　被取付物に電子デバイスを取り付けた３次元造形物の製造方法であって、
    　前記電子デバイスを取り付ける取付部を有する前記被取付物を、積層造形法を用いて、第１硬化性樹脂によって造形する第１造形工程と、
    　積層造形法を用いて、第２硬化性樹脂によって樹脂層を造形し、金属粒子を含む流体によって導体を造形し、前記樹脂層に前記導体を有する前記電子デバイスを造形する第２造形工程と、
    　前記電子デバイスを前記被取付物の前記取付部に取り付ける取付工程と、
    　を含む、３次元造形物の製造方法。
  2. 　前記第１造形工程は、
    　前記取付部が造形された段階で造形を一時中断され、前記取付工程を実行して前記取付部に前記電子デバイスを取り付けた後、前記被取付物の残りの部分の造形を再開する、請求項１に記載の３次元造形物の製造方法。
  3. 　前記第１造形工程は、
    　前記第１造形工程を終了した段階では、前記電子デバイスを前記第１硬化性樹脂で覆い、前記電子デバイスを前記被取付物に固定する、請求項２に記載の３次元造形物の製造方法。
  4. 　前記第２造形工程の前記第２硬化性樹脂は、
    　前記第１造形工程の前記第１硬化性樹脂に比べて前記導体に対する濡れ性が低い条件、前記第１硬化性樹脂に比べて線膨張係数が低い条件、前記第１硬化性樹脂に比べて前記導体に対する密着性が高い条件のうち、少なくとも一つの条件を満たす、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の３次元造形物の製造方法。
  5. 　前記第１造形工程は、
    　サポート材を用いて、前記第１硬化性樹脂を硬化した造形物を前記サポート材で支持しながら前記被取付物を造形する、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の３次元造形物の製造方法。
  6. 　前記第２造形工程で造形した前記電子デバイスをスキャンして、前記電子デバイスの３Ｄデータを作成する３Ｄデータ作成工程を含み、
    　前記第１造形工程は、
    　前記３Ｄデータ作成工程で作成した前記３Ｄデータに基づいて、前記被取付物の設計データにおける前記取付部の形状を補正し、前記設計データに基づいて前記被取付物を造形する、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の３次元造形物の製造方法。
  7. 　被取付物に電子デバイスを取り付けた３次元造形物を製造する製造装置であって、
    　前記電子デバイスを取り付ける取付部を有する前記被取付物を、積層造形法を用いて、第１硬化性樹脂によって造形する第１造形装置と、
    　積層造形法を用いて、第２硬化性樹脂によって樹脂層を造形し、金属粒子を含む流体によって導体を造形し、前記樹脂層に前記導体を有する前記電子デバイスを造形する第２造形装置と、
    　前記電子デバイスを前記被取付物の前記取付部に取り付ける取付装置と、
    　を有する製造装置。
     
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