JP2022014182A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】角度の制限なくチャックテーブルが回転可能であっても、配線の捻じれに起因する検出回路の機能不全を防止する。【解決手段】被加工物を保持する保持面を有するポーラス板と、ポーラス板の外周部を囲繞する金属製の枠体と、を含むチャックテーブルと、チャックテーブルを支持し、チャックテーブルを回転させる回転駆動源を有する回転機構と、スピンドルと、スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、を含み、導電性を有する切削ブレードがスピンドルの先端部に装着された切削ユニットと、枠体の外側に配置され、枠体に固定されておらず、且つ、枠体に対して電気的に接続可能な接触端子を有し、接触端子が枠体に電気的に接続した状態で枠体に切削ブレードの下端部を接触させることで、枠体及び切削ブレードの電気的導通を検出する検出回路と、を備える切削装置を提供する。【選択図】図4

Description

本発明は、切削ブレードとチャックテーブルの枠体とを接触させて切削ブレードのセットアップを行う際に利用される検出回路を備える切削装置に関する。
携帯電話、パソコン等の電子機器には、デバイスチップが搭載されている。デバイスチップは、例えば、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)等のデバイスが表面側に複数個形成されたウェーハの裏面側を研削して薄化した後、ウェーハを切削装置で切削して個々のデバイスに分割することにより製造される。
切削装置は、ウェーハを切削する切削ユニットを備える。切削ユニットは、筒状のスピンドルハウジングを有し、スピンドルハウジングには、円柱状のスピンドルの一部が回転可能な態様で収容されている。スピンドルの一端部には、モータ等の回転駆動源が連結されている。
スピンドルの他端部には、切削ブレードが装着されている。切削ブレードとしては、例えば、金属で形成された円環状の基台と、砥粒と電鋳ボンドとで構成され基台の一面側に固定された切り刃と、を有するハブ型の切削ブレードが用いられる(例えば、特許文献1参照)。
スピンドルハウジングには、切削装置のZ軸方向(高さ方向、切り込み送り方向)に沿って切削ユニットを移動させる切り込み送りユニットが連結されている。また、切削ユニットの下方には、ウェーハを吸引保持するチャックテーブルが配置されている。
チャックテーブルは、金属で形成された円盤状の枠体を有する。枠体の上部には、円盤状の凹部が形成されており、この凹部には、多孔質セラミックスで形成されたポーラス板が固定されている。枠体の上面と、ポーラス板の上面と、は面一となっており、略平坦な保持面を構成している。
この切削装置において、ウェーハに対する切削ブレードの切り込み量を設定する場合には、まず、切削ブレードの基準位置(原点位置)を特定する(即ち、セットアップを行う)。そのために、切削ブレードの下端が枠体の上面に接触したときに閉回路を構成する検出回路が用いられる(例えば、特許文献2参照)。
検出回路は、直流電源を含む。直流電源の一端には、切削ブレードに電気的に接続された第1配線が接続されており、直流電源の他端には、チャックテーブルの内部に配置され、且つ、枠体に電気的に接続された第2配線が接続されている。また、第2配線には直流電流計が接続されている。
切削ブレードの原点位置を特定する際には、まず、回転している切削ブレードを切り込み送りユニットにより所定速度で下降させる。切削ブレードの下端が枠体の上面に達すると、検出回路には電流が流れる。検出回路に電流が流れたタイミングにおける切削ブレードの高さが、保持面に対する切削ブレードの原点位置として特定される。
ところで、チャックテーブルの底部には、回転駆動源の出力軸が連結されており、例えば、切削ブレードに対する保持面の向きを変更する場合に、チャックテーブルは90°程度回転させられる。通常、回転角度は、最大でも90°から100°の範囲に制限されている。回転角度が上限を超えると、チャックテーブル内部に配置されているエアチューブが捻じれにより抜けたり、擦れたりして、不具合が生じる恐れがある。
しかし、加工の態様によっては、チャックテーブルを一回転(即ち、360°回転)させることが望ましい場合がある。例えば、ウェーハの外周部に形成されている面取り部(ベベル部)を除去する場合、チャックテーブルで保持されたウェーハの外周部に切削ブレードを切り込んだ状態でチャックテーブルを一回転させる(例えば、特許文献3参照)。
この様に面取り部を除去する場合に、チャックテーブルの回転角度が制限されていると、作業効率が低下する。そこで、エアチューブに代えてロータリージョイントを有し、角度の制限なくチャックテーブルを回転させることができる回転機構が開発された。
特開2000-87282号公報 特開2010-82709号公報 特開2006-93333号公報
しかし、上述の回転機構を採用する場合、枠体に電気的に接続された配線(上述の検出回路の第2配線)をチャックテーブルの内部に配置して枠体に固定すると、チャックテーブルの回転と共に配線が捻じれて断線が生じ、検出回路が機能しなくなる問題がある。
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、角度の制限なくチャックテーブルが回転可能であっても、配線の捻じれに起因する検出回路の機能不全を防止することを目的とする。
本発明の一態様によれば、切削装置であって、被加工物を保持する保持面を有するポーラス板と、該ポーラス板の外周部を囲繞する金属製の枠体と、を含むチャックテーブルと、該チャックテーブルを支持し、該チャックテーブルを回転させる回転駆動源を有する回転機構と、スピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、を含み、該チャックテーブルで保持された該被加工物を切削する切削ブレードであって、導電性を有する該切削ブレードが該スピンドルの先端部に装着された切削ユニットと、該枠体の外側に配置され、該枠体に固定されておらず、且つ、該枠体に対して電気的に接続可能な接触端子を有し、該接触端子が該枠体に電気的に接続した状態で該枠体に該切削ブレードの下端部を接触させることで、該枠体及び該切削ブレードの電気的導通を検出する検出回路と、を備える切削装置が提供される。
好ましくは、該接触端子は、該枠体に対して進退自在に配置されている。
本発明の一態様に係る切削装置は、枠体及び切削ブレードの電気的導通を検出する検出回路を備える。当該検出回路は、枠体の外側に配置された接触端子を有する。接触端子は、枠体に固定されておらず、且つ、枠体に対して電気的に接続可能である。枠体及び切削ブレードの電気的導通を検出する際には、枠体の外側から枠体に接触端子を電気的に接続した状態で、導電性を有する切削ブレードの下端部を枠体に接触させる。
この様に、チャックテーブルの枠体に配線を固定する必要が無いので、チャックテーブルを一回転させても、検出回路の配線が捻じれて断線が生じることがない。従って、チャックテーブルを角度制限なく回転可能としつつ、且つ、検出回路の電気的導通を確保できる。
切削装置の斜視図である。 チャックテーブルの拡大斜視図である。 回転機構等の一部断面側面図である。 検出回路を説明する図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図1は、切削装置2の斜視図である。以下の説明で用いられるX軸方向(加工送り方向)、Y軸方向(割り出し送り方向)及びZ軸方向(高さ方向、切り込み送り方向)は、互いに直交する。
切削装置2は、各構造を支持する基台4を備える。基台4の上面の一部には、X軸移動ユニット6が設けられている。X軸移動ユニット6は、X軸方向に平行な一対のX軸ガイドレール8を有する。各X軸ガイドレール8は、基台4の上面に固定されている。
X軸ガイドレール8上には、X軸移動テーブル10がスライド可能に取り付けられている。X軸移動テーブル10の裏面側(下面側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、X軸ガイドレール8と略平行に配置されたX軸ボールネジ12が回転可能な態様で結合されている。
X軸ボールネジ12の一端部には、X軸パルスモータ14が連結されている。X軸パルスモータ14でX軸ボールネジ12を回転させれば、X軸移動テーブル10は、X軸ガイドレール8に沿ってX軸方向に移動する。
X軸移動テーブル10の上面側の略中央には、円柱状の回転機構16が設けられている。回転機構16の上方には、金属で形成された円盤状のテーブルベース18が配置されており、テーブルベース18の周囲には、矩形形状のテーブルカバー20が配置されている。
テーブルベース18の上面側には、チャックテーブル22が配置されている。チャックテーブル22は、テーブルベース18を介して、回転機構16により支持されている。図2は、チャックテーブル22の拡大斜視図である。
チャックテーブル22は、ステンレス等の金属材料で形成された(即ち、金属製の)円盤状の枠体24を有する。枠体24の上部側には、略円盤形状の凹部が形成されている。枠体24の下部側には、凹部と吸引源34(図3参照)とを接続する流路(不図示)が形成されている。
枠体24の凹部には、多孔質セラミックスで形成された円盤状のポーラス板26が固定されている。凹部にポーラス板26を固定すると、ポーラス板26の外周部は、枠体24の円環状の上面により囲繞され、ポーラス板26の底部は、枠体24により支持される。
吸引源34を動作させると、ポーラス板26の上面には負圧が伝達される。ポーラス板26の上面と、枠体24の円環状の上面とは、被加工物11を吸引して保持する保持面22aとして機能する。なお、枠体24の側部には、複数のクランプ28が配置されている。
ここで、被加工物11について説明する。被加工物11は、例えば、Si(シリコン)、SiC(炭化シリコン)、GaN(窒化ガリウム)、GaAs(ヒ化ガリウム)等の半導体材料で形成されている円盤状のウェーハである。
被加工物11の表面11aには、複数の分割予定ライン13が格子状に設定されている。複数の分割予定ライン13で区画された表面11a側の複数の領域の各々には、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)等のデバイス15が形成されている。
なお、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、被加工物11は、他の半導体、LiNbO、LiTaO等の複酸化物、サファイア、ガラス、セラミックス等の材料で形成されていてもよい。
被加工物11の裏面11b側には、被加工物11の径よりも大きな径を有する樹脂製のダイシングテープ17が貼り付けられている。ダイシングテープ17の外周部には、被加工物11の径よりも大きな径の開口を有する金属製の環状フレーム19の一面側が貼り付けられている。
被加工物11は、ダイシングテープ17を介して環状フレーム19に支持された被加工物ユニット21の態様で、保持面22aで吸引保持される。この状態で、環状フレーム19は、複数のクランプ28により挟持される。
次に、チャックテーブル22を回転させる回転機構16について説明する。図3は、回転機構16等の一部断面側面図である。本例の回転機構16は、いわゆるアウターローター型のブラシレスモータを有する。
回転機構16は、X軸移動テーブル10に固定された略円筒状のステータ30を有する。ステータ30の内側には、貫通孔32が形成されている。貫通孔32の下端部には、エアチューブ等の所定の流路を介して、エジェクタ等の吸引源34が接続されている。
ステータ30の下部側の外周部には、周方向に沿って略等間隔に複数のコイル30aが配置されている。各コイル30aは、電磁石として機能する。各コイル30aへ供給される電流は、不図示のドライバ回路により制御される。
ステータ30の上部側の外周部には、環状の軸受36の内輪が固定されている。軸受36の外輪には、円筒状のロータ38の内周部が固定されている。ロータ38の下部側の内周部のうち、コイル30aに対応する高さ位置には、ロータ38の周方向に沿って複数の永久磁石38aが配置されている。
ステータ30には、永久磁石38aからの磁気を検出する磁気センサ(不図示)が設けられている。磁気センサを利用して永久磁石38aの位置を検出しつつ、ドライバ回路(不図示)でコイル30aへの電流を調整することで、Z軸方向に概ね平行な回転軸の周りにロータ38は回転する。
この様に、ステータ30及びロータ38は、モータ40(回転駆動源)を構成している。なお、電流の向き、大きさ等を制御することで、ロータ38の回転角度は、任意の角度に調整できる。ロータ38の上部側の内側には、内筒部42の上部に位置するフランジ部44が固定されている。
内筒部42は、ロータ38と共に回転する。内筒部42の下部側の外周部と、ステータ30の上部側の内周部と、の間には、シールリング46が設けられている。内筒部42の貫通孔は、ステータ30の貫通孔32に接続されている。
吸引源34で発生させた負圧は、ステータ30の貫通孔32、内筒部42の貫通孔、テーブルベース18の貫通孔18a等を経て、チャックテーブル22のポーラス板26へ作用する。モータ40を動作させると、ロータ38、テーブルベース18及びチャックテーブル22は、共に回転する。
本例では、ロータ38、テーブルベース18、チャックテーブル22等にエアチューブを固定しないので、チャックテーブル22を一回転させても、エアチューブが捻じれにより抜けたり、擦れたりする不具合は生じない。
次に、図3を参照し、回転機構16の外側に配置されたブラシアセンブリ48について説明する。ブラシアセンブリ48は、長手方向がZ軸方向と略平行に配置された板状の支持部50を有する。支持部50の下端部は、X軸移動テーブル10に固定されている。
支持部50の上端部には、水平方向に略平行に配置された平板状のブラケット52の一端部が固定されている。ブラケット52の他端部には、エアシリンダを構成するシリンダチューブ54が固定されている。
シリンダチューブ54には、円柱状のロッド56の一部が収容されている。ロッド56の上端部には、導電性のカーボンブラシ(接触端子)58が固定されている。例えば、シリンダチューブ54へエアを供給するとカーボンブラシ58は上昇し、シリンダチューブ54からエアを排出するとカーボンブラシ58は下降する。
カーボンブラシ58は、枠体24の外側に配置されており、枠体24に固定されていない。加えて、カーボンブラシ58は、Z軸方向に沿って枠体24の底面に対して進退自在に配置されている。
カーボンブラシ58が上昇してテーブルベース18の下面に接すると、カーボンブラシ58は、テーブルベース18を介して枠体24と電気的に接続する。なお、テーブルベース18の下面の外周部には、接触抵抗が比較的低い銅製のプレート(不図示)が、テーブルベース18の周方向に沿って環状に設けられてもよい。
ここで、図1に戻り、切削装置2の他の構成要素について説明する。X軸移動ユニット6とは異なる基台4の上面の他の一部には、Y軸移動ユニット60が設けられている。Y軸移動ユニット60は、Y軸方向に平行な一対のY軸ガイドレール62を有する。
各Y軸ガイドレール62は、基台4の上面に固定されている。Y軸ガイドレール62上には、Y軸移動ブロック64が設けられている。Y軸移動ブロック64は、X軸及びY軸方向に平行な板状のY軸移動テーブル64aを有する。
Y軸移動テーブル64aの底面側は、Y軸ガイドレール62にスライド可能に取り付けられている。Y軸移動テーブル64aの下面側には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Y軸ガイドレール62と平行に配置されたY軸ボールネジ66が回転可能な態様で結合されている。
Y軸ボールネジ66の一端には、Y軸パルスモータ68が連結されている。Y軸パルスモータ68でY軸ボールネジ66を回転させれば、Y軸移動テーブル64aは、Y軸ガイドレール62に沿って移動する。
Y軸移動テーブル64aのX軸方向の一端側には、Y軸及びZ軸方向に平行な板状の垂直壁部64bが固定されている。垂直壁部64bのX軸方向の他端側における表面には、Z軸移動ユニット70が設けられている。
Z軸移動ユニット70は、Z軸方向に平行な一対のZ軸ガイドレール72を有する。各Z軸ガイドレール72は、垂直壁部64bの表面に固定されている。Z軸ガイドレール72には、ホルダ74がスライド可能に取り付けられている。
ホルダ74の裏面側(即ち、垂直壁部64b側)には、ナット部(不図示)が設けられており、このナット部には、Z軸ガイドレール72と平行に配置されたZ軸ボールネジ(不図示)が回転可能な態様で結合されている。
Z軸ボールネジの一端には、Z軸パルスモータ76が連結されている。Z軸パルスモータ76でZ軸ボールネジを回転させれば、ホルダ74は、Z軸ガイドレール72に沿ってZ軸方向に移動する。
ホルダ74は、円柱状の空洞部を有する。この空洞部には、長手部がY軸方向に略平行に配置された円筒状のスピンドルハウジング78が固定されている。スピンドルハウジング78内には、円柱状のスピンドル80(図4参照)の一部が、回転可能な態様で支持されている。
スピンドル80の一端部には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。スピンドル80の他端部(先端部)は、スピンドルハウジング78から露出しており、当該他端部には、円環状の切り刃82aを有するハブ型の切削ブレード82が装着されている。
切り刃82aは、例えば、複数の砥粒と、砥粒同士を固定するためのボンドと、で構成されている。砥粒は、例えば、シリカ、cBN(cubic boron nitride)又はダイヤモンドで形成されており、ボンドは、例えば、導電性を有するボンド(メタルボンド又は電鋳ボンド)で形成されている。
それゆえ、切り刃82aは、導電性を有する。但し、ボンドとして、導電性を有しないボンド(例えば、レジンボンド)を使用してもよいが、この場合、レジンボンド中に、銀で形成されたフィラーを分散させる。これにより、切り刃82aに導電性を付与できる。
回転駆動源を駆動させると、切削ブレード82は、スピンドル80を回転軸として回転する。切削ブレード82の近傍には、純水等の切削液を加工点へ供給するためのノズルが配置されている。
ノズルから切削液を供給しながら、保持面22aで保持された被加工物11に対して、回転させた切削ブレード82を切り込ませることで、被加工物11を切削できる。スピンドルハウジング78、スピンドル80等は、被加工物11を切削するための切削ユニット84を構成する。
切削ユニット84は、ブラシアセンブリ48と共に、切削ブレード82の原点位置を検出するための検出回路86を構成する(図4参照)。図4は、検出回路86を説明する図である。検出回路86は、直流電源88を有する。
直流電源88の一端部(本例では、正極端子)には、第1配線88aを介して、切削ブレード82の切り刃82aが電気的に接続されている。なお、第1配線88aには、電流計100が接続されている。直流電源88の他端部(本例では、負極端子)には、第2配線88bを介して、カーボンブラシ58が電気的に接続されている。
カーボンブラシ58が、テーブルベース18を介して枠体24に電気的に接続した状態で、枠体24の上面に切り刃82aの下端部を接触させると、検出回路86に電流が流れる。それゆえ、電流計100の電流値をモニタリングすることにより、枠体24及び切り刃82aの電気的導通を検出できる。
スピンドルハウジング78の側部には、チャックテーブル22で保持された被加工物11等を撮影するためのカメラユニット102が設けられている(図1参照)。カメラユニット102は、対物レンズ、撮像素子等を有し、可視光で被写体を撮像するカメラである。
切削装置2には、X軸移動ユニット6、回転機構16、チャックテーブル22、Y軸移動ユニット60、Z軸移動ユニット70、切削ユニット84、検出回路86、カメラユニット102等の動作を制御する制御ユニット(不図示)が設けられている。
制御ユニットは、例えば、CPU(Central Processing Unit)に代表されるプロセッサ(処理装置)と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等の主記憶装置と、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。
補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニットの機能が実現される。制御ユニットは、例えば、検出回路86を利用して切削ブレード82のセットアップを行う。
次に、図4を参照して、切削ブレード82のセットアップを行う方法について説明する。セットアップを行う際には、まず、切削ブレード82を回転させた状態で、Z軸移動ユニット70を用いてZ軸方向に沿って切削ブレード82を所定速度で下降させる。このとき、テーブルベース18の底面にカーボンブラシ58を接触させた状態とする。
切り刃82aの下端が枠体24の上面に達すると、検出回路86には電流が流れる。制御ユニットは、検出回路86に電流が流れたタイミングにおける切削ブレード82の高さを、保持面22aに対する切削ブレード82の原点位置とする。
本実施形態では、第2配線88bを枠体24に固定する必要が無いので、チャックテーブル22を一回転させても、第2配線88bが捻じれて断線が生じることがない。従って、チャックテーブル22を角度制限なく回転可能としつつ、且つ、検出回路86の電気的導通を確保できる。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。カーボンブラシ58は、クランプ28と干渉しない態様で、枠体24の側面に対して進退自在に配置されてもよく、枠体24の上面に対して進退自在に配置されてもよい。
進退自在とすることで、セットアップが行われない場合に、カーボンブラシ58を枠体24から退避できる。これにより、カーボンブラシ58が枠体24と擦れて磨耗することを防止できる。
なお、カーボンブラシ58は、必ずしも、枠体24に対して進退自在でなくてもよい。例えば、ブラシアセンブリ48は、カーボンブラシ58が枠体24又はテーブルベース18に摺動可能な態様で、X軸移動テーブル10に固定されていてもよい。これにより、ブラシアセンブリ48の構造を簡略化できる。
2:切削装置、4:基台
6:X軸移動ユニット、8:X軸ガイドレール、10:X軸移動テーブル
11:被加工物、11a:表面、11b:裏面
12:X軸ボールネジ、14:X軸パルスモータ
13:分割予定ライン、15:デバイス、17:ダイシングテープ、19:環状フレーム
16:回転機構、18:テーブルベース、18a:貫通孔
20:テーブルカバー
21:被加工物ユニット
22:チャックテーブル、22a:保持面
24:枠体、26:ポーラス板、28:クランプ
30:ステータ、30a:コイル、32:貫通孔
34:吸引源、36:軸受
38:ロータ、38a:永久磁石、40:モータ
42:内筒部、44:フランジ部、46:シールリング
48:ブラシアセンブリ、50:支持部、52:ブラケット、54:シリンダチューブ
56:ロッド、58:カーボンブラシ
60:Y軸移動ユニット、62:Y軸ガイドレール
64:Y軸移動ブロック、64a:Y軸移動テーブル、64b:垂直壁部
66:Y軸ボールネジ、68:Y軸パルスモータ
70:Z軸移動ユニット、72:Z軸ガイドレール、74:ホルダ
76:Z軸パルスモータ、78:スピンドルハウジング、80:スピンドル
82:切削ブレード、82a:切り刃、84:切削ユニット
86:検出回路、88:直流電源、88a:第1配線、88b:第2配線
100:電流計
102:カメラユニット

Claims (2)

  1. 切削装置であって、
    被加工物を保持する保持面を有するポーラス板と、該ポーラス板の外周部を囲繞する金属製の枠体と、を含むチャックテーブルと、
    該チャックテーブルを支持し、該チャックテーブルを回転させる回転駆動源を有する回転機構と、
    スピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、を含み、該チャックテーブルで保持された該被加工物を切削する切削ブレードであって、導電性を有する該切削ブレードが該スピンドルの先端部に装着された切削ユニットと、
    該枠体の外側に配置され、該枠体に固定されておらず、且つ、該枠体に対して電気的に接続可能な接触端子を有し、該接触端子が該枠体に電気的に接続した状態で該枠体に該切削ブレードの下端部を接触させることで、該枠体及び該切削ブレードの電気的導通を検出する検出回路と、
    を備えることを特徴とする切削装置。
  2. 該接触端子は、該枠体に対して進退自在に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の切削装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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