JP2005305563A - 切削装置 - Google Patents

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一馬 関家
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Abstract

【課題】 切削屑を捨てる際に冷却液を排液する必要がなく,切削屑の廃棄処理に手間のかからない切削屑処理装置を有する切削装置を提供する。
【解決手段】 切削装置の切削屑処理装置80は,チャックテーブル40に隣接して配置され,被加工物の切削によって飛散した切削屑及び冷却液を受け止めて端部に移動させる受止搬送部材68と,受止搬送部材68の端部から落下した切削屑を受け止め,冷却液を流下させる受止水切部材71と,受止水切部材71から流下した冷却液を回収する冷却液回収装置81と,受止水切部材71の一端部に設けられ,受止水切部材71上に残存する切削屑を,受止水切部材71の他端部に設けられた乾燥スペース73まで押し出す押出部材75と,乾燥スペース73から落下する切削屑を収容する切削屑収容器82と,を備えている。
【選択図】 図3

Description

本発明は切削装置に関し,特に,被加工物を切削する際に生じた切削屑を処理する切削屑処理装置を有する切削装置に関する。
昨今,携帯電話及びノートブック型パーソナルコンピュータの如き小型電子装置に使用するのに適した半導体デバイスとして,CSP(Chip Size Package)が実用に供されている。かかるCSPは,通常,合成樹脂基板の如き適宜の基板上に格子状に配列された切削ストリートによって区画された,複数の矩形領域の各々にIC,LSIの如きチップを配設して形成される。この基板上に複数個のCSPが形成されたものを一般にCSP基板と称している。
CSP基板は切削ストリートに沿って切削され,個々のCSPに分離される。CSP基板の切削は,パッケージングされたICやLSIが形成された合成樹脂基板を切削するため,通常の薄いシリコンウェハの切削装置とは異なる装置を用いる。
CSP基板を切削ストリートに沿って切削するための切削装置は,特許文献1に示すように,被加工物(CSP基板)を保持するチャックテーブルと,被加工物を切削する切削手段とを備えている。チャックテーブルは往復動するように設置され,切削手段は例えばダイヤモンド粒子を含有した略リング状の切削ブレードを備えている。また,切削手段には,例えば純水を用いた冷却液を噴射するための冷却液噴射手段が付設されており,切削時には,冷却液の噴射によって,切削ブレード及びCSP基板が冷却される。
CSP基板がチャックテーブル上にセットされると,チャックテーブルが往動及び/又は複動し,CSP基板に切削ブレードが作用して,CSP基板の切削が遂行される。
このときに,切削ブレードの回転方向に起因して,切削屑(端材等)及び冷却液が飛散する。例えば,切削ブレードがチャックテーブルの往動方向に回転する場合には,チャックテーブルの往動方向に切削屑及び冷却液が飛散する。また,冷却液の一部は霧となり,チャックテーブルの往動方向と反対方向にも飛散する。
上記特許文献1に記載の切削装置では,このようにCSP基板の切削に起因して飛散した切削屑及び冷却液を処理する切削屑処理装置が設けられている。この切削屑処理装置は,飛散した切削屑及び冷却液をチャックテーブルの往動方向の両側に設けられた溝形の受止搬送部材によって受け止められて,端部に流下し,切削屑搬送手段である無端ベルト上に落下する。無端ベルト上に落下した切削屑は,無端ベルトの移動によって搬送され,無端ベルトの方向変化部位において切削屑収集容器内に落下し,切削屑収集容器内に導かれる。
特開2002−239888号公報
しかしながら,上記従来の切削装置の切削屑処理装置では,溝形状部から無端ベルト上に落下した切削屑は,無端ベルトの移動によって搬送され,無端ベルトの端部まで到達すると,すぐに切削屑収集容器内に落下することになる。無端ベルトには排液孔を有しているものの,切削屑収集容器内に落下する切削屑は冷却液によって濡れており,切削屑収集容器内には切削屑だけでなく冷却液も溜まってしまう。したがって,使用者が切削屑収集容器に溜まった切削屑を捨てるときには,冷却液を排液してから,切削屑を捨てなければならず,非常に手間がかかってしまうという問題があった。
そこで,本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,切削屑を捨てる際に冷却液を排液する必要がなく,切削屑の廃棄処理に手間のかからない切削屑処理装置を有する切削装置を提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,被加工物を保持するチャックテーブルと,切削ブレードによって被加工物を切削する切削手段と,切削の際に飛散する切削屑及び冷却液を処理する切削屑処理装置とを備えており,その切削屑処理装置は,チャックテーブルに隣接して配置され,被加工物の切削によって飛散した切削屑及び冷却液を受け止めて端部に移動させる受止搬送部材と,受止搬送部材の端部から落下した切削屑を受け止め,冷却液を流下させる受止水切部材と,受止水切部材から流下した冷却液を回収する冷却液回収装置と,受止水切部材の一端部に設けられ,受止水切部材上に残存する切削屑を,受止水切部材の他端部に設けられた乾燥スペースまで押し出す押出部材と,乾燥スペースから落下する切削屑を収容する切削屑収容器と,を備えることを特徴とする切削装置が提供される。
切削装置の切削屑処理装置を上記のような構成とすることにより,切削によって飛散した切削屑及び冷却液は,受止搬送部材に受け止められた後,受止水切部材に落下し,冷却液は流下して冷却液回収装置される。また,切削屑は押出部材によって受止水切部材端部の乾燥スペースまで押し出されて順次堆積し,徐々に切削屑収容器に落下し収容される。切削屑は乾燥スペースに留まって堆積する間に,切削屑とともに残っていた冷却液が冷却液回収装置に流れ落ち,つまり水切りされ,切削屑は,ほぼ乾燥した状態になる。そのため,切削屑収容器に収容された切削屑を廃棄処理する際に冷却液を分離して排液する必要がなく,処理を簡便に行うことができる。
また,上記切削屑が受止水切部材の乾燥スペースに所定時間留まるように,押出部材による切削屑の押出動作が制御されるようにしてもよい。これにより,切削屑が所定時間の間に乾燥スペースで充分に水切りされてから切削屑収容器に落下するため,冷却液が混入していない,より乾燥した状態の切削屑を回収することができる。ここで,上記所定時間は,例えば約1時間であってもよい。
また,上記受止水切部材の底部は,冷却液が流下するのを容易にするために,相互に間隔を空けて並設された複数の板状部材から構成することができる。この場合,板状部材を並設する間隔は,切削屑が落下しない間隔とすることにより,冷却液回収装置に冷却液を効率的に回収するとともに,切削屑が落下しないようにして受止水切部材上に切削屑を残存させることができる。
さらに押出部材は,受止水切部材の底部に対して,切削屑の押出方向にスライド自在に係合する形状を有しているようにしてもよい。これにより,受止水切部材の冷却液の流路となる板状部材間の空間に,押出部材がかみ合うように形成するものであり,切削屑を乾燥スペースに押し出す際に,板状部材上の切削屑を押し出すだけでなく,板状部材間の空間に挟まって動きにくくなった切削屑を掻き出して,乾燥スペースに押し出すことができる。
以上詳述したように本発明の切削装置によれば,受止水切部材によって冷却液は流下され,切削屑は押出部材によって押し出され,乾燥スペースに堆積されて切削屑収容器に落下するまで水切りされる。このため,乾燥した状態の切削屑を切削屑収容器内に収容することができるので,使用者は,冷却液を排液する必要がなく,簡単に切削屑を捨てることができる。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
まず,以下に切削装置及び切削動作の概要について簡単に説明する。本実施の形態による切削装置の概略斜視図を図1に示す。切削装置10は,ハウジング2上に待機域3,チャッキング域4,アライメント域5,切削域6,洗浄及び乾燥域7,及び本実施形態にかかる特徴である切削屑処理域8を備えている。切断される被加工物は,まず搬入手段(図示せず。)によって待機域3上に搬入される。
ここで,被加工物の一例であるCSP基板について図2を用いて簡単に説明する。CSP基板は,複数個のCSP(Chip Size Package)が,例えば合成樹脂基板上に形成されている。CSP基板50は矩形形状であり,切断ストリート51が格子状に配列されており,複数の矩形領域52が区画されている。この矩形領域52の各々にCSPが形成されており,CSP基板50の端部にはCSPが形成されていない周縁部53を有している。
CSP基板50は,切削装置にセットするための装着治具60に載置されて待機域3に搬入される。装着治具60は,例えば金属板からなり,CSP基板50より幾分大きい矩形状である。装着治具60の上面の中央部には,溝61が格子状に配列されており,溝61によって複数の矩形領域62が区画されている。矩形領域62は,CSP基板50の矩形領域52に各々対応しており,平面図における矩形領域62の寸法は,矩形領域52の寸法と同一となっている。
また,矩形領域62の各々には,貫通した吸引孔63が形成されており,装着治具60の裏面には全ての吸引孔63を接続している吸引溝(図示せず)が形成されている。CSP基板50は,装着治具60に各矩形領域を整合するように載置され,このようにCSP基板50が載置された装着治具60は切削装置10の待機域3上に搬入される。
待機域3上に搬入された装着治具60は,搬送手段31によってチャッキング域4に搬送され,チャックテーブル40上に載置される。チャックテーブル40は装着治具60より大きな矩形の吸引盤41を有しており,吸引盤41の中央部に形成された吸引管の開口42から真空吸引してCSP基板50が載置された装着治具60は真空吸着される。
チャックテーブル40上に装着治具60が真空吸着されると,チャックテーブル40がX軸方向に往動し,CSP基板50が載置された装着治具60は,アライメント域5に位置される。アライメント域5には,撮像手段55が備えられており,CSP基板50の表面が撮像され,解析されることにより,CSP基板50の配置状態や切断ストリート51の位置が確認でき,チャックテーブル40のX方向またはY方向の位置や傾斜が認識される。撮像手段55の画像はモニタ56にも表示される。
次に,チャックテーブル40が切削域6に移動され,CSP基板50が切削手段65によって切削される。このとき切削は,例えば,切削手段65が移動して行われるのではなく,チャックテーブル40が往復動して行われる。切削手段65は回転軸の先端部に固定された切削ブレード(回転切断刃)から構成されており,切削ブレードはダイヤモンド砥粒等を含んだ薄肉リング形状の切断刃を用いることができる。また,切削手段65は,例えば純水を用いた冷却液(切削液)を噴射するための冷却液噴射手段(図示せず。)を備えており,切削加工時時に,かかる冷却液噴射手段によってCSP基板50及び切削ブレードに向けて冷却液を噴射して,加工点及び切削ブレードが冷却される。
CSP基板の切削の際には,先に述べたCSP基板の周縁部53(図2参照)などの大きな切削屑及び冷却液が飛散するので,これを収集し,処理するために切削屑処理域8が設けられる。本実施の形態の切削装置10は,切削屑処理域8に設けられる切削屑処理装置80について特徴を有しており,かかる切削屑の処理については後に詳しく述べる。
チャックテーブル40は,図3に示すように,一端位置(チャックテーブル40がアライメント域5よりX軸正方向にある位置)と他端位置(チャックテーブル40が切削手段65よりX軸負方向にある位置)との間を往復動自在に装着されている。そして,チャックテーブル40には,これを往復動せしめるための往復動機構(図示せず)が配設されている。また,この往復動機構は,切削域6において生成される切削屑,および切削域6において噴射される冷却液から防護するため,蛇腹部材66で覆われている。
この蛇腹部材66を更に保護するために,図3に示すように,蛇腹部材66の複数の山部にそれぞれ装着された複数のプレート部材67を設けてもよい(未公開の先願である特願2002−350771号公報参照)。プレート部材67は,蛇腹部材66の幅(蛇腹部材の伸縮方向に直交する方向の幅)以上の長さと,蛇腹部材66が伸長された状態において隣接する山部と山部との間隔より大きい幅を有し,一側が山部に装着され,他側が隣接するプレート部材67の表面に摺動可能に重合されている。この蛇腹部材66上のプレート部材67の構成によって,蛇腹部材66が切削屑Pによって破損することを防止している。
これら蛇腹部材66及び往復動機構の両側には,例えば,断面略L字形の樋のような形状を有する受止搬送部材(ウォータケース)68が配置される。この受止搬送部材68は,例えば,往復動機構の底部側方から略水平方向に張り出した底壁68aと,この底壁68aの両側縁から上方に延びる側壁68bを有している。かかる受止搬送部材68を設けることにより,蛇腹部材66の両側に溝が形成されるようになっている。
このように,受止搬送部材68は,往復動するチャックテーブル40の両側をカバーするように配設されており,切削加工により飛散した冷却液及び切削屑を受け止めることができる。この受止搬送部材68は,かかる冷却液及び切削屑を切削屑処理装置80に流動させるため,つまり,例えばチャックテーブル40の往動方向(X軸負方向)に流動させるために,X軸負方向に向かって若干下方に傾斜していることが好ましい。加えて,冷却液及び切削屑の流動を確実にするため,液体(例えば水)が受止搬送部材68内をX軸負方向に流れるようにする液体噴射手段(図示せず。)を配設することもできる。
また,上記のような切削装置10では,CSP基板50が切断されると,チャックテーブル40はチャッキング域4に戻される(図1参照)。その後,搬送手段32がチャックテーブル40上の装着治具60を吸引保持して,洗浄及び乾燥域7に配設されている洗浄及び乾燥手段(図示せず。)によって,装着治具60及び切断されたCSP基板50が洗浄,乾燥され,搬送手段32によって待機域3に搬送される。その後,図示していない搬出手段によって,各CSPを装着治具60から収容ケースに移送するための移送装置(図示せず。)に搬送され,一連の切削工程が終了する。
次に,図3〜図5に基づいて,本実施形態にかかる特徴である切削屑処理装置80について詳細に説明する。
本実施形態にかかる切削装置10の切削屑処理装置80は,例えば,図3の概略斜視図に示すように,チャックテーブル40の側面及び下面を囲むように隣接して配置され,飛散した切削屑及び冷却液を受け止める受止搬送部材68と,例えば樋のような形状を有し,受止搬送部材68の端部から落下した切削屑を受け止め,冷却液を流下させる受止水切部材71と,受止水切部材71の下方に配設され受止水切部材71から流下した冷却液を回収する冷却液回収装置81と,受止水切部材71の一端部に設けられ,受止水切部材71上に残存する切削屑を,受止水切部材71の他端部に設けられた乾燥スペース73まで押し出す押出部材75と,乾燥スペース73から落下する切削屑を収容する切削屑収容器82とを備えている。
受止搬送部材68は,先にも述べたように,例えばX軸負方向に向かって若干下方に傾斜して配置されているので,受止搬送部材68に受け止められた冷却液および切削屑は,受止搬送部材68の端部に流動し,受止水切部材71に落下する。受止水切部材71は,例えば,チャックテーブルの往復動方向に対して略垂直な方向(Y軸方向)を長手方向とするように設置される。
受止水切部材71は,受止搬送部材68から落下した冷却液を流下させるため,例えば,その底部が通液可能に構成されている。具体的には,図4(b)の受止水切部材71の底面の説明図に示すように,受止水切部材71の底部は,例えば,相互に間隔Tを空けて並設された複数の板状部材72から構成することが望ましい。板状部材72は,例として細長い金属製の板を用いることができる。これら板状部材72は,上記受止水切部材71の長手方向に延長している。また,板状部材72の間隔Tは,切削屑が下に落下しない間隔である。
このように構成された受止水切部材71によって,切削屑は受止水切部材71上に残存し,冷却液は受止水切部材71を通過して,冷却液回収装置81に回収される。この冷却液回収装置81は,例えば,排水ポンプ(図示せず。)等を備えており,回収した冷却水を,配水管81aを介して外部に排出する。
受止水切部材71の一端部(受止搬送部材68から切削屑および冷却液が落下する位置よりもY軸負方向側のスペース)には,図3および図4(a)の説明図に示すように,シリンダ77と接続された押出部材75が配設されている。シリンダ77により,押出部材75は,受止水切部材71内を往復動することができる。受止水切部材71の一端部からシリンダ77によって押出部材75が移動すると,受止水切部材71内に残存している切削屑は,受止水切部材71の他端部に設けられた乾燥スペース73まで押し出される。
ここで,押出部材75は,図4(a),(c)に示すように,押出部材75の押し出し方向の上面が傾斜している。これはシリンダ77のストロークの制限によるものであり,押し出す効果については傾斜していない場合とさほど変わらないが,押出部材75の重量を軽くできるという利点がある。ストロークの問題がなければ,押出部材75は,例えば略直方体の形状であってもよい。
押出部材75が切削屑を押し出す時,押出部材75は受止水切部材71の他端まで移動して,切削屑を切削屑収容器82にすぐに落としてしまうのではなく,切削屑を乾燥スペース73まで押し出し,乾燥スペース73に留めて,冷却液を含んだ切削屑を乾燥させることを特徴としている。そのため,切削屑が受止水切部材71の乾燥スペース73に所定時間留まるように,押出部材75による切削屑の押出動作が制御されることがより好ましい。
切削工程中には,切削屑の押し出し動作が,たとえば所定の時間毎に複数回行われ,乾燥スペース73には切削屑が堆積していく。乾燥スペース73に切削屑が堆積している様子を図5の説明図に示す。図5に示すように,乾燥スペース73には切削屑が所定時間(例えば1時間)堆積する。したがって,押出部材75の往復動の範囲は,図5に示す押出部材移動範囲となり,切削屑が一定時間堆積するように調整される。また,押出部材75が押出動作を行う時間間隔を調整することによっても,乾燥スペース73に切削屑が堆積する時間を制御できる。
さらに押出部材75は,受止水切部材71の底部に対して,切削屑の押出方向にスライド自在に係合する形状を有していることが望ましい。このため,押出部材75は,受止水切部材71と同様に,板状部材76を所定の間隔で並列に並べたものとすることが好ましい。この板状部材76は例えば,細長い金属製の板を用いることができる。図4(c)に板状部材76から構成された押出部材75の底部と受止水切部材71の底部が係合している一例を示す。受止水切部材71の底部の板状部材72間に,押出部材75の板状部材76の底部が挟み込まれるようにして係合している。
図4(c)のように,押出部材75の板状部材76が,受止水切部材71の冷却液の流路となる板状部材72間の空間に挟みこまれるように形成することによって,切削屑を乾燥スペース73に押し出す際に,板状部材72上の切削屑を押し出すだけでなく,板状部材72間の空間に挟まってしまった切削屑を掻き出して,排除し易くし,乾燥スペース73に押し出すことができる。
乾燥スペース73に堆積した切削屑は,後続の切削屑が押出部材75によって順次押し出されてくるに従って,受止水切部材71の他端部に向けて徐々に押進される。この結果,受止水切部材71の他端部に達した切削屑は,切削屑収容器82に落下し,収容される。乾燥スペース73に堆積されて放置されている間に,切削屑に付着していた冷却液が冷却液回収装置81に流下し,水切りされるので,切削屑収容器82に落下する切削屑は,ほぼ完全に乾燥している。
こうして,切削屑は,乾燥スペース73で所定時間堆積することによって,自然乾燥し,ほぼ完全に乾いた状態となる。このように乾燥した切削屑が,受止水切部材71の端部から落下して,切削屑収容器82に収容されるので,使用者は,切削屑収容器82に収容された切削屑だけを廃棄すればよい。よって,これまでのように切削屑を廃棄する前に,冷却液を排液すると言う手間を必要とせず,切削屑の廃棄処理を簡便なものとすることができる。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば,上記実施形態では,被加工物としてCSP基板50の例を挙げて説明したが,本発明は,かかる例に限定されない。被加工物は,切削加工によって端材等の比較的大きな切削屑が生じるものであれば,例えば,シリコンウェハ等の各種半導体ウェハ,GPS基板,BGA基板等のパッケージ基板,サファイア基板,ガラス材,セラミックス材,金属材,プラスチック等の合成樹脂材などであってもよい。また,被切断物の形状は,略矩形板形状,略円盤形状など任意の形状であってよい。さらに,被切断物20の形状に合わせて,チャックテーブル40等の形状を変更することもできる。
また,上記実施形態では,チャックテーブル40をX軸方向に往復動させ,切削手段65をX軸方向に固定して切削加工を遂行したが,かかる例に限定されず,チャックテーブル40を固定して,切削手段65をX軸方向に往復動させて,切削加工を行ってもよい。この場合には,チャックテーブル40は移動しないので,切削屑等を受け止める受止搬送部材68を,チャックテーブル40の全周囲を囲むように配設することもできる。
また,受止水切部材71の底部は,上記のような複数の板状部材72を組み合わせた構成例に限定されない。受止水切部材71の底部に,切削屑が落下しない程度の大きさの複数の貫通孔を形成して,冷却液のみを流下できるように構成してもよい。
さらに,押出部材75についても,受止水切部材71に対してスライド自在に配設され,受止水切部材71上の切削屑を乾燥スペースに押し出すことのできる構成であれば,上記実施形態における,板状部材76を所定の間隔で並列に並べた構成には限定されない。
本発明は,切削装置に適用可能であり,特にCSP基板を切削した際に生じる切削屑を簡便に処理することのできる切削屑処理装置を有する切削装置に適用可能である。
本発明の第1の実施の形態にかかる切削装置の概略斜視図である。 同実施の形態にかかるCSP基板と切削装置の装着治具とを示す説明図である。 同実施の形態にかかる切削装置の切削屑処理装置の概略斜視図である。 同実施の形態にかかる切削屑処理装置の説明図であり,(a)は,受止水切部材上の押出部材を示し,(b)は受止水切部材の底面の構成を示し,(c)は押出部材と受止水切部材の底面が係合する様子を示す。 同実施の形態にかかる切削装置の切削屑処理装置において,切削屑が堆積している状態を示す説明図である。
符号の説明
40 チャックテーブル
68 受止搬送部材
71 受止水切部材
72 板状部材
73 乾燥スペース
75 押出部材
76 板状部材
77 シリンダ
80 切削屑処理装置
81 冷却液回収装置
82 切削屑収容器
P 切削屑

Claims (4)

  1. 被加工物を保持するチャックテーブルと,切削ブレードによって前記被加工物を切削する切削手段と,切削屑処理装置とを備えた切削装置であって:
    前記切削屑処理装置は,
    前記チャックテーブルに隣接して配設され,前記被加工物の切削によって飛散した切削屑及び切削に用いられる冷却液を受け止め,前記切削屑及び前記冷却液を端部に移動させる受止搬送部材と;
    前記受止搬送部材の前記端部から落下した前記切削屑を受け止め,前記冷却液を流下させる受止水切部材と;
    前記受止水切部材から流下した前記冷却液を回収する冷却液回収装置と;
    前記受止水切部材の一端部に設けられ,前記受止水切部材上に残存する前記切削屑を,前記受止水切部材の他端部に設けられた乾燥スペースまで押し出す押出部材と;
    前記受止水切部材の前記乾燥スペースから落下する切削屑を収容する切削屑収容器と;
    を備えることを特徴とする切削装置。
  2. 前記切削屑が前記受止水切部材の前記乾燥スペースに所定時間留まるように,前記押出部材による前記切削屑の押出動作が制御されることを特徴とする,請求項1に記載の切削装置。
  3. 前記受止水切部材の底部は,相互に間隔を空けて並設された複数の板状部材から構成されることを特徴とする,請求項1または2のいずれかに記載の切削装置。
  4. 前記押出部材は,前記受止水切部材の底部に対して,前記切削屑の押出方向にスライド自在に係合する形状を有することを特徴とする,請求項1,2または3のいずれかに記載の切削装置。
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