JP2009045723A - 総型砥石工具 - Google Patents

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好晴 沖野
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Abstract

【課題】長期にわたって使用することができる総型砥石工具を提供する。
【解決手段】被加工物保持テーブルに保持された被加工物の側面を所定の形状に研削する研削装置を構成する研削ユニットの回転スピンドルに装着される総型砥石工具であって、回転スピンドルに装着される装着穴を中心部に有し外周面が被加工物の側面に対応した形状に形成され径が大きい領域と該径が大きい領域より径が小さい領域とを有する環状の基台71と、環状の基台の外周面に砥粒721が電着されて形成された砥石部とからなり、環状の基台の外周面における径が大きい領域712aには軸方向に延びる複数の細溝713が周方向に連続して形成されており、砥石部は環状の基台の径の大きい領域に形成された複数の細溝の溝壁面を含む環状の基台の外周面に砥粒が電着によって形成されている。
【選択図】図7

Description

本発明は、被加工物である例えば電子機器のカードスロットに挿入して用いるメモリーカード等のチップの側面を成形加工する研削装置に用いる総型砥石工具に関する。
電子機器のカードスロットに挿入して用いるメモリーカードは、配線基板にメモリー素子が実装され、モールド樹脂によって被覆されて形成されている(例えば特許文献1参照)。このようなメモリーカードは、1枚の配線基板に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にメモリー素子を実装し、全体をモールド樹脂によって被覆してパッケージ基板を形成した後に、パッケージ基板を複数の分割予定ラインに沿って切断することによって製作される。
特許第3408805号公報
上述したメモリーカードの形状は規格化されており、電子機器のカードスロットに挿入する際に表裏および挿入方向を特定するため、側面に異形部が形成される。また、異形部が形成されない角部には、面取り加工が施される。
上述したパッケージ基板は、一般に切削装置によって複数の分割予定ラインに沿って切断される。しかるに、メモリーカードの側面に異形部が形成されたり角部に面取り加工が施される場合には、曲線加工することができない切削装置のみで切断することができない。このため個々の分割されたメモリーカード毎にレーザー加工やルーター加工等によって異形部および面取り加工を施しているが、生産性が悪いという問題がある。
このような問題を解消するために本出願人は、外周面がメモリーカードの第1の側面と対応する形状に形成された第1の総型砥石工具を備えた第1の研削手段と、外周面がメモリーカードの第1の側面と反対側の第2の側面と対応する形状に形成された第2の総型砥石工具を備えた第2の総型研削手段とを具備するメモリーカードの成形装置を特願2006−69450号として提案した。
而して、総型砥石工具の外周面はメモリーカードの異形部が形成された側面に対応する形状にされているので、径の大きい領域はメモリーカードの側面を多量に研削することになり径が小さい領域より磨耗量が多い。このため、磨耗量が多い径の大きい領域に依存して総型砥石工具の寿命が決まるので、不経済であるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、長期にわたって使用することができる総型砥石工具を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物保持テーブルに保持された被加工物の側面を所定の形状に研削する研削装置を構成する研削ユニットの回転スピンドルに装着される総型砥石工具であって、
該回転スピンドルに装着される装着穴を中心部に有し外周面が被加工物の側面に対応した形状に形成され径が大きい領域と該径が大きい領域より径が小さい領域とを有する環状の基台と、該環状の基台の外周面に砥粒が電着されて形成された砥石部とからなり、
該環状の基台の外周面における該径が大きい領域には軸方向に延びる複数の細溝が周方向に連続して形成されており、該砥石部は該環状の基台の該径の大きい領域に形成された該複数の細溝の溝壁面を含む該環状の基台の外周面に砥粒が電着によって形成されている、
ことを特徴とする総型砥石工具が提供される。
上記複数の細溝の深さは、上記砥石部を形成する砥粒の平均粒径の2〜3倍に設定されていることが望ましい。
また、上記砥石部を形成する砥粒の平均粒径は、30〜70μmに設定されている。
本発明による総型砥石工具は、環状の基台の外周面における径が大きい領域には軸方向に延びる複数の細溝が周方向に連続して形成されており、砥石部は環状の基台の径の大きい領域に形成された複数の細溝の溝壁面を含む環状の基台の外周面に砥粒が電着によって形成されているので、最外周側の砥粒が磨耗しても細溝の溝壁面に電着された砥粒が露出して研削が可能となる。従って、総型砥石工具の径が大きい領域の使用可能範囲が増大するので、砥石部全体の寿命が略均一となる。また、第2の総型砥石工具の径が大きい領域の砥石部は、軸方向に延びる複数の細溝の溝壁面に形成されるので、砥石部自体も軸方向に延びる溝が形成されることになり、この溝に研削水が導入されるので砥石部の冷却効果が向上する。
以下、本発明によって構成された総型砥石工具の好適な実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
先ず、本発明によって構成された総型砥石工具を装着した研削装置によって加工される被加工物としてのチップの一例について、図14および図15を参照して説明する。
図14には複数のメモリーカード10が形成されたカード基板11の斜視図が示されている。図14に示すパッケージ基板11は矩形状に形成されており、表面が第1の方向に形成された複数の第1の分割予定ライン111と該第1の分割予定ライン111と直交する方向に形成された第2の分割予定ライン112によって区画され、この区画された領域にメモリーカード10が形成されている。なお、メモリーカード10は、図示の実施形態においては第1の側面10aは平面に形成されており、第1の側面10aと平行な反対側の第2の側面10bは異形に形成されている。この第2の側面10bは段差が設けられており、高さが低い領域101bと該高さが低い領域101bより高さが高い領域102bを備えている。そして、メモリーカード10の角部には面取り部103が形成されている。このように形成されたパッケージ基板11を個々のメモリーカード10に分割するには、切削装置によって第1の分割予定ライン111および第2の分割予定ライン112に沿って切断することにより、図14に示すように矩形のチップ100に分割する。このように分割された矩形のチップ100は、上記第1の側面10aと第2の側面10bおよび面取り部104が未加工である。また、図15に示すチップ100は、一端部表面に段部103が突出して形成されている。以下、上記チップ100の第1の側面10aと第2の側面10bおよび面取り部103を加工するための研削装置について説明する。
図1には、本発明に従って構成された総型砥石工具を装着した研削装置の斜視図が示されている。
図1に示す研削装置は、略直方体状の装置ハウジング2を具備している。この装置ハウジング2内には、被加工物保持テーブル3が加工送り方向である矢印Xで示す方向に移動可能に配設されている。この被加工物保持テーブル3は、中央部に静電チャック(図示せず)が設けられている。また、移動テーブル3は、図示しない切削送り手段によって矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない回動機構によって回動せしめられるようになっている。このように構成された被加工物保持テーブル3に上記チップ100を複数保持するチップ保持冶具4が着脱可能に載置され保持される。なお、チップ保持冶具4については、後で説明する。
図示の実施形態における研削装置は、チップ保持冶具4に保持されたチップ100におけるメモリーカード10の第1の側面10aを研削する第1の研削ユニット5aと、チップ100におけるメモリーカード10の第2の側面10bを研削する第2の研削ユニット5bを具備している。第1の研削ユニット5aおよび第2の研削ユニット5bは、それぞれ図示しない割り出し送り手段によって図1において矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない研削送り手段によって図1において矢印Zで示す研削送り方向に移動せしめられるようになっている。第1の研削ユニット5aは、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Yで示す方向および研削送り方向である矢印Zで示す方向に移動調整される第1のスピンドルハウジング51aと、該第1のスピンドルハウジング51aに回転自在に支持された第1の回転スピンドル52aと、該第1の回転スピンドル52aの前端部に装着された第1の総型砥石工具6とを具備している。
第1の総型砥石工具6は、図2に示すように環状の基台61と、該環状の基台61の外周面に形成された砥石部62とからなっている。環状の基台61は例えばアルミニウムによって形成されており、その中心部には第1の回転スピンドル52aの前端部に嵌合するための装着穴611が形成されている。また、環状の基台61の外周面612は、上記メモリーカード10の第1の側面10aおよび面取り部103に対応した形状に形成されている。砥石部62は、環状の基台61の外周面612にダイヤモンド砥粒が電着によって形成されている。この砥石部62を形成するには、環状の基台61の外周面612以外の表面をマスキングし、平均粒径が例えば30〜70μmのダイヤモンド砥粒を混入したメッキ液を収容したメッキ槽にて電気メッキを施すことによって、環状の基台61の外周面612に一層だけ形成される。このように構成された第1の総型砥石工具6は、図3に示すように第1の回転スピンドル52aの前端部に装着される。即ち、第1の回転スピンドル52aの前端部に設けられた装着部521aに第1の総型砥石工具6を構成する環状の基台61の装着穴611を嵌合し、第1の回転スピンドル52aの前端に形成されたネジ部522aに締め付けナット53aを螺合することにより、第1の総型砥石工具6は第1の回転スピンドル52aに装着される。
図1に戻って説明を続けると、第1の研削ユニット5aは、上記第1の総型砥石工具6による研削加工部に研削水を供給するための第1の研削水供給手段55aを具備している。この第1の研削水供給手段55aは、図示しない研削水供給源に接続された研削水供給パイプ551aと、該研削水供給パイプ551aの先端に装着され第1の総型砥石工具6による研削加工部に向けて研削水を噴出するノズル552aとを具備している。
図1を参照して説明を続けると、上記チップ100におけるメモリーカード10の第2の側面10bを研削する第2の研削ユニット5bは、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Yで示す方向および研削送り方向である矢印Zで示す方向に移動調整される第2のスピンドルハウジング51bと、該第2のスピンドルハウジング51bに回転自在に支持された第1の回転スピンドル52bと、該第1の回転スピンドル52bの前端部に装着された本発明に従って構成された第2の総型砥石工具7とを具備している。
第2の総型砥石工具7は、図4に示すように環状の基台71と、該環状の基台71の外周面に形成された砥石部72とからなっている。環状の基台71は例えばアルミニウムによって形成されており、その中心部には第2の回転スピンドル52bの前端部に嵌合するための装着穴711が形成されている。また、環状の基台71の外周面712は、上記メモリーカード10の第2の側面10bおよび面取り部102に対応した形状に形成されている。この環状の基台71の外周面712は、メモリーカード10の第2の側面10bにおける高さが低い領域101bを研削する径が大きい領域712aと、メモリーカード10の第2の側面10bにおける高さが高い領域102bを研削する径が小さい領域712bとを備えている。そして、環状の基台71の外周面712における径が大きい領域712aには、図5および図6に示すように軸方向に伸びる複数の細溝713が周方向に連続して形成されている。なお、細溝713の深さは後述する砥石部72を形成する砥粒の平均粒径の2〜3倍であることが望ましい。なお、複数の細溝713は、ローレット加工、放電加工、レーザー加工等の適宜の加工手段によって形成することができる。
上記砥石部72は、環状の基台71の径が大きい領域712aに形成された複数の細溝713の溝壁面713aを含む外周面712にダイヤモンド砥粒が電着によって形成されている。この砥石部72は、上記第1の総型砥石工具6と同様に環状の基台71の外周面712以外の表面をマスキングし、平均粒径が30〜70μmのダイヤモンド砥粒を混入したメッキ液を収容したメッキ槽にて電気メッキを施すことによって、図4に示すように環状の基台71の外周面712に一層だけ形成される。このように環状の基台71の外周面712にダイヤモンド砥粒を電気メッキによって電着すると、図7に示すように環状の基台71の径が大きい領域712aに形成された複数の細溝713の溝壁面713aにもダイヤモンド砥粒721が電着される。従って、複数の細溝713の溝壁面713aは、図示の実施形態においてはダイヤモンド砥粒721が径方向に実質的に2〜3層形成された状態となる。
以上のように構成された第2の総型砥石工具7は、図8に示すように第2の回転スピンドル52bの前端部に装着される。即ち、第2の回転スピンドル52bの前端部に設けられた装着部521bに第2の総型砥石工具7を構成する環状の基台71の装着穴711を嵌合し、第2の回転スピンドル52bの前端に形成されたネジ部522bに締め付けナット53bを螺合することにより、第2の総型砥石工具7は第2の回転スピンドル52bに装着される。
図1に戻って説明を続けると、第2の研削ユニット5aは、上記第2の総型砥石工具7による研削加工部に研削水を供給するための第2の研削水供給手段55bを具備している。この第2の研削水供給手段55bは、図示しない研削水供給源に接続された研削水供給パイプ551bと、該研削水供給パイプ551bの先端に装着され第2の総型砥石工具7による研削加工部に向けて研削水を噴出するノズル552bとを具備している。
図1を参照して説明を続けると、図示の実施形態における成形装置は、上記被加工物保持テーブル3上に保持されたチップ保持冶具4に保持されているチップ100の被加工面を撮像し、上記第1の総型砥石工具6および第2の総型砥石工具7によって切削すべき領域を検出するための撮像手段8を具備している。この撮像手段8は、顕微鏡やCCDカメラ等の光学手段からなっており、その撮像画像を図示しない制御手段に送る。
次に、チップ保持冶具4について、図9を参照して説明する。
図示の実施形態におけるチップ保持冶具4は、矩形状の治具本体40を具備している。この治具本体40には上記チップ100が挿入されるチップ挿入穴411aが複数個一列に整列して形成された第1の挿入穴列41aと、該第1の挿入穴列41aと平行に併設されチップ100が挿入されるチップ挿入穴411bが複数個一列に整列して形成された第2の挿入穴列41bを備えている。なお、第1の挿入穴列41aのチップ挿入穴411aと第2の挿入穴列41bのチップ挿入穴411bは、挿入できるチップ100の向きが異なる形状に形成されている。図示の実施形態においては、第1の挿入穴列41aのチップ挿入穴411aは、チップ100におけるメモリーカード10の第1の側面10aが上側に露出するように挿入されるように形成されている。また、第2の挿入穴列41bのチップ挿入穴411bは、チップ100におけるメモリーカード10の第2の側面10bが上側に露出するように挿入されるように形成されている。第1の挿入穴列41aのチップ挿入穴411aと第2の挿入穴列41bのチップ挿入穴411bに挿入された各チップ100は、図示しない固定機構によって治具本体40に固定されるようになっている。なお、第1の挿入穴列41aのチップ挿入穴411aと第2の挿入穴列41bのチップ挿入穴411bに挿入されたチップ100を固定する図示しない固定機構については、本出願人が既に提案した特願2006−158322号の明細書および図面に詳細に説明されているのでかかる記載に委ね、本明細書においては説明を省略する。
上述した、チップ保持冶具4の第1の挿入穴列41aおよび第2の挿入穴列41bにチップ100をセットした状態で図1に示すように被加工物保持テーブル3上の所定位置に載置する。そして、図示しない静電チャックを作動することにより被加工物保持テーブル3にチップ保持冶具4を静電吸着する。
上述したようにチップ100がセットされたチップ保持冶具4を静電吸着した被加工物保持テーブル3は、撮像手段8の直下まで移動せしめられる。被加工物保持テーブル3が撮像手段8の直下に位置付けられると、撮像手段8によってチップ保持冶具4にセットされたチップ100が撮像され、この撮像された画像に基づいて被加工物保持テーブル3の角度を調整するとともに、第1の研削ユニット5aおよび第2の研削ユニット5bを割り出し方向である矢印Y方向に移動調節してチップ保持冶具4の第1の挿入穴列41aおよび第2の挿入穴列41bにセットされたチップ100の切削すべき位置と第1の総型砥石工具6および第2の総型砥石工具7との位置合わせ作業が行われる。即ち、図10に示すように、第1の挿入穴列41aのチップ挿入穴411aにセットされたチップ100の移動経路の直上に第1の総型砥石工具6を位置付けるとともに、第2の挿入穴列41bのチップ挿入穴411bにセットされたチップ100の移動経路の直上に第2の総型砥石工具7を位置付ける(アライメント工程)。
その後、第1の総型砥石工具6および第2の総型砥石工具7を所定の方向に回転させつつ第1の研削ユニット5aおよび第2の研削ユニット5bを下降して、図11に示すように所定量切り込み送りし、被加工物保持テーブル3を加工送り方向(図11において紙面に垂直な方向、図1において矢印Xで示す方向)に所定の加工送り速度で移動する。このとき、第1の研削水供給手段55aのノズル552aから第1の総型砥石工具6による研削加工部に向けて研削水が供給されるとともに、第2の研削水供給手段55bのノズル552bから第2の総型砥石工具7による研削加工部に向けて研削水が供給される。この結果、第1の挿入穴列41aにセットされたチップ100におけるメモリーカード10の第1の側面10aは第1の総型砥石工具6を構成する砥石部62に倣って研削され、第2の挿入穴列41bにセットされたチップ100におけるメモリーカード10の第2の側面10bは第2の総型砥石工具7の砥石部72に倣って研削される(第1の成形工程)。
上述した第1の成形工程を実施したならば、チップ保持冶具4を被加工物保持テーブル3から取り外し、上下を反転して再度被加工物保持テーブル3上の所定位置に載置する。そして、図示しない静電チャックを作動することにより被加工物保持テーブル3にチップ保持冶具4を静電吸着する。次に、上述したアライメント工程を実施して、図12に示すように第1の挿入穴列41aにセットされたチップ100の移動経路の直上に第2の総型砥石工具7を位置付けるとともに、第2の挿入穴列41bにセットされたチップ100の移動経路の直上に第1の総型砥石工具6を位置付ける。そして、上記第1の成形工程と同様に第1の総型砥石工具6および第2の総型砥石工具7を所定の方向に回転させつつ第1の研削ユニット5aおよび第2の研削ニット5bを下降して、所定量研削送りし、移動テーブル3を加工送り方向に所定の加工送り速度で移動する。この結果、第1の挿入穴列41aにセットされたチップ100におけるメモリーカード10の第2の側面10bは第2の総型砥石工具7の砥石部72に倣って研削され、第2の挿入穴列41aにセットされたチップ100におけるメモリーカード10の第1の側面10aは第1の総型砥石工具6の砥石部62に倣って研削される(第2の成形工程)。
以上のようにして上記第1の成形工程および第2の成形工程を実施することにより、チップ保持冶具4にセットされた図14に示すチップは、図13に示す形状のメモリーカード10に加工される。なお、上述した第1の成形工程および第2の成形工程においては、上述したように第1の総型砥石工具6および第2の総型砥石工具7による研削加工部に向けて研削水が供給される。
上述した第1の成形工程および第2の成形工程において研削されるメモリーカード10の第1の側面10aは平面に形成されているので研削加工量が全領域に渡って均一であるため、第1の側面10aを研削する第1の総型砥石工具6の砥石部62は全領域に渡って略均一に磨耗する。一方、メモリーカード10の第2の側面10bは高さが低い領域101bと高さが高い領域102bを備えているので、高さが低い領域101bの研削加工量は高さが高い領域102bの研削加工量より多い。従って、メモリーカード10の第2の側面10bを研削する第2の総型砥石工具7は、メモリーカード10の第2の側面10bの高さが低い領域101bを研削する径が大きい領域712aの磨耗量が、メモリーカード10の第2の側面10bの高さが高い領域102bを研削する径が小さい領域712bの磨耗量より多くなる。しかるに、第2の総型砥石工具7を構成する環状の基台71の径が大きい領域712aには軸方向に延びる複数の細溝713が形成され、この複数の細溝713の溝壁面713aにもダイヤモンド砥粒721が電着によって形成されているので、最外周側のダイヤモンド砥粒721が磨耗しても細溝713の溝壁面713aに電着されたダイヤモンド砥粒721が露出して研削が可能となる。このように、第2の総型砥石工具7の径が大きい領域712aの使用可能範囲が増大するので、砥石部72全体の寿命が略均一となる。なお、第2の総型砥石工具7の径が大きい領域712aの砥石部72が磨耗すると径が小さい領域712bとの寸法関係が崩れるので、径が大きい領域712aの使用可能範囲を許容範囲(例えば100μm)内にする必要がある。従って、ダイヤモンド砥粒の平均粒径が30〜70μmの場合、環状の基台71の径が大きい領域712aに形成する複数の細溝713の深さは、ダイヤモンド砥粒の平均粒径の2〜3倍であることが望ましい。また、第2の総型砥石工具7の径が大きい領域712aの砥石部72は、軸方向に延びる複数の細溝713の溝壁面713aに形成されるので、砥石部72自体も軸方向に延びる溝が形成されることになり、この溝に研削水が導入されるので砥石部72の冷却効果が向上する。
本発明に従って構成された総型砥石工具を装着した研削装置の斜視図。 図1に示す研削装置に装着される第1の総型砥石工具の縦断面図。 図2に示す第1の総型砥石工具を第1の回転スピンドルに装着した状態を示す断面図。 図1に示す研削装置に装着される第2の総型砥石工具の縦断面図。 図4に示す第2の総型砥石工具を構成する環状の基台の要部側面図。 図5に示す第2の総型砥石工具を構成する環状の基台の径が大きい領域を拡大して示す断面図。 図6に示す第2の総型砥石工具を構成する環状の基台の径が大きい領域に砥粒が電着された状態を示す説明図。 図4に示す第2の総型砥石工具を第2の回転スピンドルに装着した状態を示す断面図。 図1に示す研削装置に装備されるチップ保持冶具の斜視図。 図1に示す研削装置によって実施するアライメント工程の説明図。 図1に示す研削装置によって実施する第1の成形工程の説明図。 図1に示す研削装置によって実施する第2の成形工程の説明図。 被加工物としてのチップがメモリーカードに加工された状態を示す斜視図。 被加工物としてのパッケージ基板の斜視図。 被加工物としてのパッケージ基板を個々のチップに分割した状態を示す斜視図。
符号の説明
2:装置ハウジング
3:被加工物保持テーブル
4:チップ保持冶具
5a:第1の研削ユニット
5b:第2の研削ユニット
51a:第1のスピンドルハウジング
51b:第2のスピンドルハウジング
52a:第1の回転スピンドル
52b:第2の回転スピンドル
55a:第1の研削水供給手段
55b:第2の研削水供給手段
6:第1の総型砥石工具
61:環状の基台
612:環状の基台の外周面
7:第2の総型砥石工具
71:環状の基台
712:環状の基台の外周面
712a:径が大きい領域
712b:径が小さい領域
721:ダイヤモンド砥粒
8:撮像手段

Claims (3)

  1. 被加工物保持テーブルに保持された被加工物の側面を所定の形状に研削する研削装置を構成する研削ユニットの回転スピンドルに装着される総型砥石工具であって、
    該回転スピンドルに装着される装着穴を中心部に有し外周面が被加工物の側面に対応した形状に形成され径が大きい領域と該径が大きい領域より径が小さい領域とを有する環状の基台と、該環状の基台の外周面に砥粒が電着されて形成された砥石部とからなり、
    該環状の基台の外周面における該径が大きい領域には軸方向に延びる複数の細溝が周方向に連続して形成されており、該砥石部は該環状の基台の該径の大きい領域に形成された該複数の細溝の溝壁面を含む該環状の基台の外周面に砥粒が電着によって形成されている、
    ことを特徴とする総型砥石工具。
  2. 該複数の細溝の深さは、該砥石部を形成する砥粒の平均粒径の2〜3倍に設定されている、請求項1記載の総型砥石工具。
  3. 該砥石部を形成する砥粒の平均粒径は、30〜70μmに設定されている、請求項1又は記載の総型砥石工具。
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