JP6625396B2 - バイト切削装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バイト切削装置に関する。
保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物の表面を切削する切刃を装着したバイトホイールを有する切削ユニットとを備えるバイト切削装置が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。特許文献1、特許文献2に記載された技術は、チャックテーブルを水平方向に移動させながら、回転するバイトホイールの切刃を被加工物の表面に作用させることにより、被加工物の表面側全面を切刃で切削する。特許文献1、特許文献2に記載された技術は、切刃によって表面を切削することができるように、複数のピンが立設されたピンチャックテーブルで被加工物を保持する。
特開2009−012105号公報 特開2010−036321号公報
バイト切削装置は、半導体デバイスの表面に数10μmから数100μmの突起状の電極を形成し、その電極を合成樹脂で形成されたアンダーフィル材に埋設した後、アンダーフィル材と電極とを切削して、電極をアンダーフィル材の表面に露出させる際に使用される。バイト切削装置は、金属材や合成樹脂材で形成された基板の表面を平坦化する際に使用される。
特許文献1、特許文献2に記載された技術は、チャックテーブルとしてピンチャックテーブルが使用されている。半導体デバイスを含む硬質の材料に比べて柔軟性を有する金属材や合成樹脂材を含む軟質の材料で形成された被加工物を、チャックテーブルで保持すると、被加工物は、チャックテーブルの複数のピンに沿って変形するおそれがある。このため、被加工物の表面は、凹凸が生じて平坦にならないおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、被加工物の硬さによらず、被加工物を平坦に切削することができるバイト切削装置を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のバイト切削装置は、被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該保持面と直交し回転するスピンドルの先端に装着され該チャックテーブルに保持された該被加工物を切削する切刃を有するバイトホイールを含むバイト切削手段と、を備え、該チャックテーブルに保持された該被加工物の上面を切削して平坦化するバイト切削装置であって、該チャックテーブルは、外周部に形成された外周保持部と、該外周保持部に囲繞され吸引手段と連通する吸引凹部と、該吸引凹部に形成された複数の支持ピンによって構成され、該外周保持部の上面と該支持ピンの上面とで第一保持面を成し、該被加工物を該第一保持面で吸引保持可能であるチャックテーブル本体と、該第一保持面を覆い該チャックテーブル本体に着脱可能な保持プレートと、から成り、該保持プレートは、該被加工物を保持する第二保持面となる上面と、該第一保持面に装着する下面と、該上面と該下面を貫通する貫通孔とを備え、該チャックテーブル本体の該第一保持面より該保持プレートの該上面の方が、該被加工物を支持する平坦面の面積が大きく、該被加工物を該第二保持面で吸引保持可能であるとともに、該保持プレートを該チャックテーブル本体に着脱して、該被加工物を該第二保持面上で吸引保持したり、又は該被加工物を該第一保持面上で吸引保持することを特徴とする。
また、上記バイト切削装置において、該第一保持面及び該上面は、該切刃で切削可能な材料で形成されている、ことが好ましい。
本願発明のバイト切削装置によれば、チャックテーブルが、チャックテーブル本体とチャックテーブル本体に着脱可能で、被加工物を保持する第二保持面である上面を有する保持プレートとを有する。保持プレートの上面は、チャックテーブル本体の第一保持面より、被加工物を支持する平坦面の面積が大きい。このため、バイト切削装置は、保持プレートで被加工物を平坦に保持することができる。これにより、バイト切削装置は、被加工物の硬さによらず、平坦に切削することができる。
図1は、実施形態に係るバイト切削装置の斜視図である。 図2は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体と保持プレートと被加工物とを分解して示す斜視図である。 図3は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体と保持プレートとを説明する断面図である。 図4は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体と保持プレートと被加工物とを説明する断面図である。 図5は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体を説明する断面図である。
以下、本発明に係る実施形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一端向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向をZ軸方向とする。X軸及びY軸を含むX,Y平面は、水平面と平行である。X,Y平面と直交するZ軸方向は、鉛直方向である。
〔実施形態〕
図1は、実施形態に係るバイト切削装置の斜視図である。図2は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体と保持プレートと被加工物とを分解して示す斜視図である。図3は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体と保持プレートとを説明する断面図である。図4は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体と保持プレートと被加工物とを説明する断面図である。
本実施形態に係るバイト切削装置1は、図1に示すように、装置基台10と、バイト切削手段20と、チャックテーブル30とを備える。バイト切削装置1は、チャックテーブル30をX軸方向に移動させるチャックテーブル移動手段60と、チャックテーブル30をZ軸回りに回転させる回転駆動部(不図示)と、バイト切削手段20をZ軸方向に移動させるバイト切削手段移動手段70とを備える。バイト切削装置1は、バイト切削手段20と被加工物Wを保持したチャックテーブル30とを相対移動させることで、被加工物Wの上面を切削して平坦化する。
ここで、被加工物Wは、バイト切削装置1により加工される加工対象である。被加工物Wは、本実施形態では、図2に示すように、互いに交差する複数の分割予定ラインLで区画された各領域にデバイスDが配置されている。本実施形態では、被加工物Wは、矩形の板状に形成されている。被加工物Wは、約1mm以下の板厚である。被加工物Wは、半導体デバイスを含む硬質の材料に比べて柔軟性を有する合成樹脂材または金属材で構成されている。被加工物Wは、バイト切削装置1がチャックテーブル30とバイト切削手段20とを相対移動させて、被加工物Wの上面に切削加工が施されることで、上面が切削され平坦化される。
装置基台10は、図1に示すように、本体部11と、壁部12とを備える。本体部11は、直方体形状に形成されている。壁部12は、本体部11の後端部から、Z軸方向上側に配置されている。壁部12には、Z軸方向に沿って一対のガイドレール121が配置されている。ガイドレール121は、バイト切削手段移動手段70のZ軸方向への移動をガイドする。
バイト切削手段20は、チャックテーブル30に保持された被加工物Wの上面を切削して平坦化する。バイト切削手段20は、壁部12に配置されている。バイト切削手段20は、バイト切削手段移動手段70によりZ軸方向に移動自在である。バイト切削手段20は、切刃(不図示)と、スピンドル21と、バイトホイール22と、スピンドルハウジング23と、切刃駆動部24とを備える。スピンドル21は、スピンドルハウジング23に回転可能に支持されている。スピンドル21は、切刃駆動部24の出力軸と伝動連結されている。スピンドル21は、チャックテーブル本体40の第一保持面45と直交し回転する。バイトホイール22は、スピンドル21の先端に装着されている。バイトホイール22は、切刃を保持する。スピンドルハウジング23は、円筒形状に形成されている。スピンドルハウジング23は、バイト切削手段移動手段70の支持部74に支持されている。切刃駆動部24は、発生した回転力によりスピンドル21を介して切刃を回転駆動する。
チャックテーブル30は、被加工物Wを保持する。チャックテーブル30は、装置基台10の本体部11の上面に配置されている。チャックテーブル30は、チャックテーブル本体40と、保持プレート50とを備える。
チャックテーブル本体40は、被加工物Wを第一保持面45で吸引保持可能である。チャックテーブル本体40には、保持プレート50を着脱自在である。チャックテーブル本体40は、ピンチャック式のチャックテーブルである。チャックテーブル本体40は、図2、図3に示すように、基台部41と、外周保持部42と、吸引凹部43と、支持ピン44と、第一保持面45と、吸引手段46とを有している。
基台部41は、被加工物Wを載置可能な大きさを有する矩形の平板で形成されている。基台部41は、上面に開口した吸引孔(不図示)が形成されている。吸引孔は、吸引手段46と連通する。基台部41は、チャックテーブル移動手段60上に載置されている。外周保持部42は、第一保持面45上に載置された保持プレート50の外周部を下方から支持する。外周保持部42は、基台部41の周囲を覆う壁状に形成されている。外周保持部42は、基台部41の全周、つまり、矩形の4辺の全てに配置された板状の部材である。外周保持部42は、基台部41の上面(面積が最も大きい面)に直交する向きに延在している。吸引凹部43は、基台部41と外周保持部42とで囲われた領域である。支持ピン44は、吸引凹部43に複数、立設されている。第一保持面45は、外周保持部42の先端面と複数の支持ピン44の先端面とによって形成されている。第一保持面45は、保持プレート50を載置した状態で保持する。第一保持面45は、切刃で切削可能な材料で形成されている。吸引手段46は、真空吸引源である。吸引手段46は、基台部41の吸引孔と接続されている。吸引手段46は、真空吸引源で吸引孔を介して吸引することで、第一保持面45に負圧を作用させる。吸引手段46は、第一保持面45に載置された保持プレート50の第二保持面53に載置された被加工物Wの被保持面(裏面)を吸引保持する。
保持プレート50は、図2、図3、図4に示すように、チャックテーブル本体40に着脱可能に載置される。保持プレート50は、チャックテーブル本体40に嵌合される構成であってもよい。保持プレート50は、チャックテーブル本体40に取り付けられた状態で、第一保持面45を覆い、第一保持面45からのリークが規制される。保持プレート50は、平坦部51と、枠状部52と、第二保持面53とを備える。保持プレート50は、合成樹脂材または、例えば銅又はニッケルを含む金属材で構成されている。
平坦部51は、矩形の平板で形成される。平坦部51は、その下面51bが第一保持面45上に重ねられる。枠状部52は、平坦部51の周囲を覆う枠状に形成されている。枠状部52は、被加工物Wの端材Eが載置される。本実施形態において、枠状部52は、平坦部51側から外側に向かうにしたがって、Z軸方向上側からZ軸方向下側に傾斜した傾斜面に形成されている。第二保持面53は、平坦部51の上面51aである。第二保持面53は、被加工物Wを載置した状態で吸引保持する。第二保持面53には、被加工物Wが被加工面(表面)を上にした状態で載置される。第二保持面53は、切刃で切削可能な材料で形成されている。貫通孔54は、平坦部51を板厚方向に貫通している。貫通孔54は、第二保持面53上に載置される被加工物Wの分割予定ラインLと対応する領域に整列して形成されている。貫通孔54は、第二保持面53上に載置される被加工物WのデバイスDと対応する領域には配置されていない。貫通孔154は、第二保持面153上に載置される被加工物WのデバイスDと対応する領域において、分割予定ラインLと対応する領域より貫通孔154の配置密度が疎に設定されていてもよい。貫通孔54の第二保持面53における配置密度は、支持ピン44の第一保持面45における配置密度よりも疎である。このため、第二保持面53は、第一保持面45より、被加工物Wを支持する平坦面の面積が大きい。貫通孔54は、吸引手段46と連通する。連通溝55は、第二保持面53上に載置される被加工物Wの分割予定ラインLに対応する領域または被加工物Wの端材Eと対応する領域に形成されており、デバイスDと対応する領域には配置されていないのが望ましい。連通溝55は、貫通孔54同士を連結するように形成されている。連通溝55は、貫通孔54より吸引面積が広い。このため、第二保持面53は、十分な吸引力が得られる。本実施形態において、連通溝55は、第一連通溝56と第二連通溝57とを有する。第一連通溝56は、第二保持面53上に載置される被加工物Wの端材Eと対応する領域に形成されている。第一連通溝56は、枠状部52を一周する溝状に形成されている。第二連通溝57は、第二保持面53上に載置される被加工物Wの分割予定ラインLの中で、被加工物WのX軸方向中央とY軸方向中央に位置する分割予定ラインLに対応する領域に形成されている。第二連通溝57は、平坦部51を貫通して形成されている。
図1に戻って、チャックテーブル移動手段60は、チャックテーブル30をX軸方向に移動させる。チャックテーブル移動手段60は、加工動作の開始指示があった場合、チャックテーブル30を矢印A1で示すようにバイト切削手段20の下方に進入させる。チャックテーブル移動手段60は、加工動作の終了指示があった場合、チャックテーブル30を矢印A2で示すようにバイト切削手段20の下方から退避させる。
バイト切削手段移動手段70は、バイト切削手段20を一対のガイドレール121に沿ってZ軸方向に移動させる。バイト切削手段移動手段70は、雄ねじロッド71と、パルスモータ72と、移動基台73と、支持部74とを備える。雄ねじロッド71は、壁部12の前面に配置され、Z軸方向に延在する。雄ねじロッド71は、その上端部及び下端部が壁部12に取り付けられた軸受部材75、76によって回転自在に支持されている。雄ねじロッド71は、パルスモータ72の出力軸と伝動連結されている。パルスモータ72は、雄ねじロッド71を回転駆動するための駆動源である。パルスモータ72は、上側の軸受部材75に配置されている。移動基台73は、一対のガイドレール121に沿ってZ軸方向に移動する。移動基台73は、後面両側にZ軸方向に延びる一対の脚部731が配置されている。一対の脚部731には、一対のガイドレール121と摺動可能に係合する被案内溝が形成されている。支持部74は、移動基台73の前面に突設されている。支持部74には、スピンドルハウジング23が配置されている。
制御手段は、バイト切削装置1を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御する。制御手段は、被加工物Wに対する切削動作をバイト切削装置1に行わせる。なお、制御手段は、例えばCPU等で構成された演算処理装置やROM、RAM等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されている。制御手段は、各種の情報を表示する表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段などと接続されている。
次に、本実施形態に係るバイト切削装置1の加工動作を図面に基づいて説明する。バイト切削装置1は、加工動作として、平坦化工程、保持工程、加工工程を行う。
まず、バイト切削装置1は、平坦化工程を行う。制御手段は、チャックテーブル移動手段60の動作を制御して、チャックテーブル移動手段60で、保持プレート50を取り付ける前のチャックテーブル30を加工開始位置まで矢印A1方向に移動する。制御手段は、チャックテーブル移動手段60、回転駆動部、バイト切削手段移動手段70、切刃駆動部24などの動作を制御する。制御手段は、切削水を供給しながら切刃で第一保持面45を切削して平坦化する。第一保持面45の平坦化の終了後、制御手段は、チャックテーブル移動手段60、バイト切削手段移動手段70の動作を制御して、チャックテーブル移動手段60、バイト切削手段移動手段70でチャックテーブル30をバイト切削手段20の下方から退避して、搬入・搬出位置まで矢印A2方向に移動する。そして、図3に示すように、保持プレート50がチャックテーブル本体40上に位置付けられる。より詳しくは、平坦部51の下面51bが第一保持面45上に重ねられるとともに、枠状部52が外周保持部42に嵌合される。制御手段は、チャックテーブル移動手段60の動作を制御して、チャックテーブル移動手段60で、保持プレート50を取り付けたチャックテーブル30を加工開始位置まで矢印A1方向に移動する。制御手段は、チャックテーブル移動手段60、回転駆動部、バイト切削手段移動手段70、切刃駆動部24などの動作を制御する。制御手段は、切削水を供給しながら切刃で第二保持面53を切削して平坦化する。第二保持面53の平坦化の終了後、制御手段は、チャックテーブル移動手段60、切削手段移動手段70の動作を制御して、チャックテーブル移動手段60、バイト切削手段移動手段70でチャックテーブル30をバイト切削手段20の下方から退避して、搬入・搬出位置まで矢印A2方向に移動する。
つぎに、バイト切削装置1は、保持工程を行う。ここで、保持工程に先立ち、図4に示すように、被加工物Wが保持プレート50の第二保持面53上に重ねられる。このとき、被加工物Wの分割予定ラインLや端材Eが貫通孔54及び連通溝55上に位置した状態で、被加工物Wが第二保持面53上に載置される。そして、保持工程では、バイト切削装置1は、加工動作の開始指示があった場合、加工動作を開始する。制御手段は、加工動作の開始指示があった場合、吸引手段46の動作を制御して、吸引手段46で基台部41の吸引孔から吸引して、第一保持面45に負圧を作用させる。平坦部51の下面51bが第一保持面45上に重ねられているため、貫通孔54と連通溝55とは、吸引孔を介して吸引手段46と連通する。これにより、制御手段は、吸引手段46で貫通孔54及び連通溝55から吸引して、第二保持面53に負圧を作用させる。バイト切削装置1は、第二保持面53で被加工物Wを吸引保持する。被加工物Wは、平坦化された第二保持面53で吸引保持されているので、その被加工面が平坦である。
つぎに、バイト切削装置1は、加工工程を行う。制御手段は、チャックテーブル移動手段60の動作を制御して、チャックテーブル移動手段60で、第二保持面53上に被加工物Wが載置されたチャックテーブル30を加工開始位置まで矢印A1方向に移動する。そして、制御手段は、登録されている加工内容情報に基づいて、チャックテーブル移動手段60、回転駆動部、バイト切削手段移動手段70、切刃駆動部24などの動作を制御する。制御手段は、切削水を供給しながら切刃で、被加工物Wを切削して平坦化する。そして、制御手段は、被加工物Wの平坦化の終了後、チャックテーブル移動手段60、切削手段移動手段70の動作を制御して、チャックテーブル移動手段60、バイト切削手段移動手段70でチャックテーブル30をバイト切削手段20の下方から退避して、搬入・搬出位置まで矢印A2方向に移動する。そして、制御手段は、吸引手段46の動作を制御して、吸引手段46によるチャックテーブル30の吸引保持を解除する。このようにして、被加工物Wは、第二保持面53から取り除くことができる。
以上のように、本実施形態に係るバイト切削装置1は、チャックテーブル本体40上に保持プレート50を嵌合する。被加工物Wは、平坦化された第二保持面53で吸引保持される。このため、バイト切削装置1は、被加工物Wの硬さによらず、被加工物Wの被加工面を平坦にすることができる。
ここで、比較のために、従来のバイト切削装置で加工する場合について説明する。従来のバイト切削装置は、保持プレートを備えていない。このため、被加工物Wは、チャックテーブル本体40の第一保持面45で吸引保持される。この第一保持面45は、外周保持部42の先端面と複数の支持ピン44の先端面とによって形成されている。このため、半導体デバイスを含む硬質の材料に比べて柔軟性を有する金属材や合成樹脂材を含む軟質の材料で形成された被加工物Wを、第一保持面45上で吸引保持すると、被加工物Wは、複数の支持ピン44の先端面に沿って変形するおそれがある。これにより、被加工物Wは、被加工面が平坦ではなくなるおそれがある。このため、従来のバイト切削装置は、被加工物Wを平坦に切削することが困難である。
これに対して、本実施形態に係るバイト切削装置1は、被加工物Wの硬さによらず、被加工物Wを平坦に切削することができる。
しかも、貫通孔54は、第二保持面53上に載置される被加工物Wの分割予定ラインLと対応する領域に整列して形成されている。連通溝55は、第二保持面53上に載置される被加工物Wの分割予定ラインLに対応する領域または第二保持面53上に載置される被加工物Wの端材Eと対応する領域に整列して形成されている。貫通孔54は、第二保持面53上に載置される被加工物WのデバイスDと対応する領域には配置されていない。貫通孔54は、第二保持面53上に載置される被加工物WのデバイスDと対応する領域において、分割予定ラインLと対応する領域より貫通孔54の配置密度が疎に設定されていてもよい。連通溝55は、デバイスDと対応する領域には配置されていない。このような貫通孔54及び連通溝55の構成により、バイト切削装置1は、被加工物Wをより確実に平坦に保持することができる。このため、バイト切削装置1は、被加工物Wをより平坦に切削することができる。
保持プレート50は、チャックテーブル本体40に着脱可能であるので、被加工物Wの硬さに応じて、保持プレート50をチャックテーブル本体40に着脱して、被加工物Wを第二保持面53上で吸引保持したり、被加工物Wを第一保持面45上で吸引保持したりすることができる。図5は、実施形態に係るバイト切削装置のチャックテーブル本体を説明する断面図である。このように、被加工物Wが半導体デバイスを含む硬質の材料で形成されている場合、チャックテーブル本体40に保持プレート50を取り付けず、被加工物Wを第一保持面45上で吸引保持すればよい。チャックテーブル本体40は、保持プレート50よりも吸引面積が大きいため、より大きな吸引力を得ることができる。
保持プレート50は、チャックテーブル本体40に着脱可能であるので、既存のバイト切削装置にも、改修することなく使用することができる。
保持プレート50は、枠状部52が、平坦部51に対して外側に向かうにしたがって、Z軸方向上側からZ軸方向下側に傾斜した傾斜面に形成されている。これにより、例えば、被加工物Wを押さえ部材で枠状部52に位置決めする場合でも、押さえ部材は、切刃から逃がした位置に配置することができる。このように、バイト切削装置1は、切削時に押さえ部材が切刃に接触して損傷することを防ぐことができる。
バイト切削装置1は、被加工物Wの端材Eの板厚がデバイスDの板厚より厚くなっていたとしても、上記のように保持プレート50の枠状部52が傾斜しているため、端材Eを切刃25から逃がした位置に配置することができる。このため、バイト切削装置1は、端材Eを余計に切削することを抑制することができる。これにより、バイト切削装置1は、切刃の消耗を抑制することができる。しかも、バイト切削装置1は、端材Eが切刃に接触して損傷することを抑制することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
貫通孔54及び連通溝55の配置は、上記に限定されず、貫通孔54及び連通溝55により、第二保持面53上に載置される被加工物Wを確実に吸引保持することができるものであればよい。このため、例えば、貫通孔54は、被加工物Wのすべての分割予定ラインLと対応する領域に形成されていなくてもよい。連通溝55は、枠状部52の一部に形成されていてもよい。
1 バイト切削装置
20 バイト切削手段
21 スピンドル
22 バイトホイール
30 チャックテーブル
40 チャックテーブル本体
42 外周保持部
43 吸引凹部
44 支持ピン
45 第一保持面
46 吸引手段
50 保持プレート
51 平坦部
51a 上面
51b 下面
52 枠状部
53 第二保持面
54 貫通孔
55 連通溝
D デバイス
E 端材
L 分割予定ライン
W 被加工物

Claims (2)

  1. 被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該保持面と直交し回転するスピンドルの先端に装着され該チャックテーブルに保持された該被加工物を切削する切刃を有するバイトホイールを含むバイト切削手段と、を備え、該チャックテーブルに保持された該被加工物の上面を切削して平坦化するバイト切削装置であって、
    該チャックテーブルは、
    外周部に形成された外周保持部と、該外周保持部に囲繞され吸引手段と連通する吸引凹部と、該吸引凹部に形成された複数の支持ピンによって構成され、該外周保持部の上面と該支持ピンの上面とで第一保持面を成し、該被加工物を該第一保持面で吸引保持可能であるチャックテーブル本体と、
    該第一保持面を覆い該チャックテーブル本体に着脱可能な保持プレートと、から成り、
    該保持プレートは、
    該被加工物を保持する第二保持面となる上面と、該第一保持面に装着する下面と、該上面と該下面を貫通する貫通孔とを備え、
    該チャックテーブル本体の該第一保持面より該保持プレートの該上面の方が、該被加工物を支持する平坦面の面積が大きく、該被加工物を該第二保持面で吸引保持可能であるとともに、
    該保持プレートを該チャックテーブル本体に着脱して、該被加工物を該第二保持面上で吸引保持したり、又は該被加工物を該第一保持面上で吸引保持する
    ことを特徴とするバイト切削装置。
  2. 該第一保持面及び該上面は、該切刃で切削可能な材料で形成されている、
    請求項1に記載のバイト切削装置。
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