JP7706227B2 - 切断用ブレード及び切断用ブレード製造方法 - Google Patents
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Description
このような基板を個片化する切断用ブレードとして、例えば、樹脂材料(レジン)からなるボンド相に砥粒を分散、配置したレジンブレード(切断用ブレード)やCu-Snを主成分とするメタルボンド相に砥粒を分散、配置したメタルブレードが広く使用されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
また、このようなハブ型切断用ブレードを効率的に製造するために、ハブ部材とブレード本体とを接着剤により接続することにより効率的に製造するための技術が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。
このようなブレード本体に生じた歪は、例えば、ブレード本体に大きな負荷がかかる切断をする際に、ブレード本体の先端側(外周縁)に大きな振れ等が生じる場合がある。
(1)この発明の第1態様は、軸線周りに回転して被加工材を切断する切断用ブレードであって、軸線を中心とする円環状に形成され、内周側に前記軸線を中心とする円形穴が形成されたボンド相に砥粒が分散、配置され、前記ボンド相の外周面に切れ刃が形成されたブレード本体と、前記軸線を中心とする円環状に形成され、内周側に前記軸線を中心とする円形穴が形成された第1ブレード取付面を有し、前記ブレード本体の前記軸線方向における一方側に配置される第1ハブ部材と、前記ブレード本体と前記第1ブレード取付面の間に配置される第1接着樹脂部と、前記軸線を中心とする円環状に形成され、内周側に前記軸線を中心とする円形穴が形成された第2ブレード取付面を有し、前記ブレード本体の前記軸線方向における他方側に配置される第2ハブ部材と、前記ブレード本体と前記第2ブレード取付面の間に配置される第2接着樹脂部と、を備え、前記第1ハブ部材は前記ブレード本体と前記第1接着樹脂部により接続され、前記第2ハブ部材は前記ブレード本体と前記第2接着樹脂部により接続されていることを特徴とする。
したがって、接着剤が硬化して収縮が生じたとしても、第1ブレード取付面側と第2ブレード取付面側の収縮が互いに打ち消しあう(相殺される)ので、収縮によって生じるブレード本体に生じる歪を小さくすることができる。
その結果、ブレード本体に生じる歪を抑制して高精度に切断加工することができる。
また、高速回転や高い負荷で切断加工する場合であっても、被加工材を高精度に切断することができる。
また、接着剤としては、嫌気性接着剤、紫外線により硬化する紫外線硬化性樹脂等が含まれる。また、流動性を有する接着樹脂、シート状に形成されたシート状接着樹脂、常温では流動性がなく温度等物理的条件によって流動性を有し硬化することで接着剤として機能するものを含む。
また、接着樹脂部(接着剤)は、導電性物質等の混合物が分散される等、複数の物質により構成されていてもよい。
また、例えば、嫌気性接着剤が紫外線と反応して硬化する性質を備えていてもよく、複数の性質を備えている場合には、主たる性質に基づいて、当業者が認識している範囲で、嫌気性、紫外線硬化接着剤のいずれに分類してもよい。
その結果、ブレード本体とハブ部材とを安定して接着、接続することができる。
その結果、ブレード本体とハブ部材とを安定して接着、接続することができる。
その結果、ブレード本体に生じる歪を抑制して高精度に切断加工することが可能な切断用ブレードを効率的に製造することができる。
その結果、ブレード本体と、第1ハブ部材及び第2ハブ部材を効率的に接続することができる。
この発明に係る切断用ブレード製造方法によれば、ブレード本体に生じる歪を抑制して高精度に切断加工することが可能な切断用ブレードを効率的に製造することができる。
以下、図1~図5を参照し、本発明の第1実施形態に係る切断用ブレードについて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る切断用ブレードの概略構成を説明する斜視図であり、図2は、接着樹脂部を除いた分解した状態を示す斜視図であり、図3は、軸線を含む縦断面図である。また、図4は、ブレード本体の概略構成を説明する軸線に沿って見た図であり、図5は、図4において矢視V-Vで示す断面図である。
また、ブレード本体10と第1ハブ部材110は、第1接着樹脂部118により接続され、ブレード本体10と第2ハブ部材120は第2接着樹脂部128により接続されている。
具体的には、切断用ブレード100は、例えば、半導体デバイス(電子材料部品)に用いられる例えばガラス、セラミックス、石英等の脆性材料(硬脆材料)等の被加工材の精密切断加工(切断加工)に使用される。
また、図1~図5においては説明の便宜のため、ブレード本体10の厚さが実際より厚く示されている。
ここで、本明細書でいう「円形板状をなすブレード本体10」には、円環板状であることも含まれる趣旨である。また、明細書中に「~」で示す数値範囲は、下限値及び上限値を含む(すなわち、以上、及び、以下を示す)ものとする。
また、ブレード本体10の内周側には、例えば、軸線O1と同軸に直径42.00mmの円形穴13が形成されている。
切断用ブレード100の寸法については任意に設定することが可能であるが、この実施形態において、例えば、外径φ55.05mm、内径(取付孔の直径)φ40mm、厚さt20μm(10~40μmに設定されている。
電鋳ニッケル(Ni)ボンド相15を構成するニッケルを主成分とする合金としては、例えば、ニッケル-リン(Ni-P)、ニッケル-コバルト(Ni-Co)、ニッケル-ボロン(Ni-B)を適用することが好適である。
また、ダイヤモンド超砥粒16は、例えば、ブレード本体10の軸線O方向における両側の側面12A、12B(12)において、電鋳ニッケル(Ni)ボンド相15の表面から約2μm程度露出している。
第1ハブ部材110を形成する材料については任意に設定することが可能であるが、この実施形態においては、例えば、アルミニウム(Al)合金により形成されている。
第1ブレード取付面112の表面粗さを、表面粗さRmax5~50μmに形成するために、例えば、サンドブラストやショットブラスト等が施されている。
また、円筒状ボス部(ボス部)113は、軸線Oに沿って見たときに、内周側に軸線Oを中心とする円形穴110Hが形成されている。
円形穴110Hは、例えば、軸線Oに沿って第1ハブ部材110の一方側Aから他方側Bまで貫通して形成されている。
円筒状ボス部(ボス部)113の外径は任意に設定することが可能であるが、この実施形態では、ブレード本体10の円形穴13、及び後述する第2ハブ部材120の円形穴120Hに嵌挿可能に形成されている。
そして、円形穴110Hに、切断装置の主軸を挿入して取り付けることにより、切断装置から切断用ブレード100に回転が伝達されるように構成されている。
第1接着樹脂部118については任意に設定することが可能であるが、例えば、硬化する際の収縮率が小さいことが好適である。
なお、嫌気性接着剤に代えて、紫外線硬化接着剤や、エポキシ樹脂やシアノアクリレート樹脂を主成分とする接着剤が硬化することにより形成されてもよい。
なお、エポキシ樹脂やシアノアクリレート樹脂に代えて、アクリル樹脂系接着剤等によって第1接着樹脂部118を形成してもよい。
また、例えば、第1ハブ部材110とブレード本体10との間にタッチセンサとして機能する程度の導電性を有していることが好適であるが、接着樹脂部118が導電性を有するかどうかは任意に設定することが可能である。
すなわち、第2ハブ部材120は、例えば、軸線O方向に沿って見たときに、円環状に形成されたリング状平板とされている。
第2ハブ部材120を形成する材料については任意に設定することが可能であるが、この実施形態においては、例えば、アルミニウム(Al)合金により形成されている。
また、第2ブレード取付面122は、軸線Oに沿って見たときに、内周側に軸線Oを中心とする円形穴120Hが形成された円環状に形成されている。
第2ブレード取付面122の表面粗さを、表面粗さRmax5~50μmに形成するために、例えば、サンドブラストやショットブラスト等が施されている。
また、円形穴120Hには、図3に示すように、第1ハブ部材110の円筒状ボス部(ボス部)113が嵌挿可能とされている。
第2接着樹脂部128は、この実施形態において、例えば、嫌気性接着剤が硬化することにより形成されている。
第2接着樹脂部128については任意に設定することが可能であるが、例えば、硬化する際の収縮率が小さいことが好適である。
また、第1接着樹脂部118と同じ材質であることが好適である。
その他は、第1接着樹脂部118と同様であるので、説明を省略する。
図6は、第1実施形態に係る切断用ブレード製造工程の概略を説明するフローチャートである。切断用ブレード製造工程は、図6に示すように、例えば、ハブ部材準備工程(S101)と、ブレード本体準備工程(S102)と、ブレード本体装着工程(S103)と、ダイサードレス工程(S104)と、を備えている。
そして、ハブ部材準備工程(S101)、ブレード本体準備工程(S102)、ブレード本体装着工程(S103)、ダイサードレス工程(S104)を経ることにより、切断用ブレード100が完成する。
まず、第1ハブ部材110、第2ハブ部材120を準備する。
ハブ部材準備工程は、例えば、以下に示す(1-1)~(1-2)に酔うに行う。
サンドブラストやショットブラストによって表面処理する場合には、例えば、♯120(約90~108μm)のアルミナ(Al2O3)を用いる。
ブレード取付面11、ブレード取付面122に表面処理を施して凹凸を形成する場合には、例えば、表面粗さRmax5~50μmのとすることが、第1ハブ部材110、第2ハブ部材120に接着剤を安定して定着させるために好適である。なお、ブレード取付面11、ブレード取付面122を形成するかどうかは任意に設定することができる。
また、処理する場合における表面粗さの範囲については任意に設定することができる。
ブレード本体(電鋳ニッケル(Ni)ブレード本体)は、以下に示す(2-1)~(2-5)を行う。
まず、例えば、SUS台金(ステンレス鋼製台金)を準備する。
SUS台金は、鏡面処理されていることが好適である。また、SUS台金は、ブレード本体10の形状に合わせてニッケルめっきが不要とされる部分にマスキングを施すことが好適である。
次に、ダイヤモンド超砥粒16を分散させたニッケルめっき液を分散めっき装置(不図示)に貯留して、ニッケルめっき液にSUS台金を浸漬する。
ニッケルをアノードとして、ニッケルめっき液を撹拌しながら、電解めっき法によりSUS台金にニッケルめっきを成長させる。その結果、ブレード本体を構成するブレード本体原板(分散ニッケルめっき層(ダイヤモンド超砥粒16が分散されたニッケル層))を形成させる。
なお、ボンド相15にフィラーを分散配置させる場合は、このめっき液に分散させる。
なお、電解めっき法に代えて、無電解めっき法によりめっき層を形成してもよい。
次いで、ブレード本体原板をエッチング処理することにより、電鋳ニッケル(Ni)(ボンド相)15の両側の側面12A、12B(12)表面からダイヤモンド超砥粒16を露出させて目立てをする。
なお、電鋳ニッケル(Ni)(ボンド相)15の両側の側面12A、12B(12)表面からダイヤモンド超砥粒16を露出させるかどうかは任意に設定することができる。
(2-5)外径加工
(2-4)内径加工、(2-5)外径加工は、周知の機械加工を用いて実施する。
また、(2-5)外径加工については、ブレード本体装着工程の後に実施してもよい。
上記(2-1)~(2-5)を実施することにより、ブレード本体が完成する。
なお、上記(2-1)~(2-5)は、一例を示すものであり適宜変更又は省略することが可能である。
ブレード本体10をハブ部材110、120に装着する。
ブレード本体10のハブ部材110、120との装着は、例えば、以下(3-1)~(3-2)により行う。
次いで、第1、第2ハブ部材110の第1ブレード取付面112、第2ハブ部材120の第2ブレード取付面122に、第1接着樹脂部118、第2接着樹脂部128を形成する接着剤を塗布する。
ハブ部材110、120のブレード取付面112、122に第1接着樹脂部118をなす接着剤を塗布する際には、例えば、ドクターブレードやスピンコートにより均一な厚さに塗布することが好適である。
なお、接着剤の塗布については、ドクターブレードやスピンコートに限定されることなく、接着剤の物性(例えば、粘度等)に応じて周知の種々の塗布手段(例えば、スプレーノズル等)を適用することが可能である。
また、第1接着樹脂部118、第2接着樹脂部128を形成する接着剤については任意に設定することが可能であるが、同じ材質の嫌気性接着を用いることが好適である。
次に、ブレード本体と第1ハブ部材、第2ハブ部材を接着する。
第1ハブ部材110、第2ハブ部材120にブレード本体10を装着(接着)する際には、例えば、第1ブレード取付面112及び円柱状ボス部113を上側に向けて第1ハブ部材110を平坦な定盤上に配置する。
そして、第1ハブ部材110の軸線O1とブレード本体10の軸線Oを合わせながら、具体的には第1ハブ部材110の円柱状ボス113をブレード本体10の円形穴13に挿入して、ブレード本体10を第1ブレード取付面112に載置、押圧して接着する。
その後、第2取付面122を下側に向けた第2ハブ部材120を、軸線Oに沿って、上記第1ハブ部材110と接着したブレード本体10に載置、押圧して、接着する。
その後、接着剤を硬化させて第1接着樹脂部118、第2接着部128を形成する。
次に、ブレード本体をダイサードレスして目立てする。
ダイサードレス工程におけるブレード本体10の目立ては、例えば、ダイシングマシンにセットしてドレスボードを切断することにより行う。
ダイサードレスすることにより、ブレード本体10の外周部11が目立てされて切れ刃11Aが形成される。
したがって、接着剤が硬化して収縮が生じたとしても、第1ブレード取付面側と第2ブレード取付面側の収縮が互いに打ち消しあうので、収縮によって生じるブレード本体に生じる歪を小さくすることができる。
その結果、切断用ブレードをブレード本体に歪が生じるのを抑制して高精度かつ効率的に製造することができる。
また、高速回転や高い負荷で切断加工する場合であっても、被加工材を高精度に切断することができる。
その結果、ブレード本体とハブ部材とを安定して接着、接続することができる。
その結果、ブレード本体10と第1、第2ハブ部材110、120とを安定して接着、接続することができる。
以下、図7、図8を参照し、本発明の第2実施形態に係る切断用ブレードについて説明する。
図7は、第2実施形態に係る切断用ブレードの概略構成を説明する接着樹脂部を除いた分解した状態を示す斜視図であり、図8は、軸線を含む縦断面図である。
図7、図8において、符号200は切断用ブレードを、符号10はブレード本体を、符号210は第1ハブ部材を、符号212は第1ブレード取付面を、符号218は第1接着樹脂部を、符号220は第2ハブ部材を、符号222は第2ブレード取付面を、符号228は第2接着樹脂部を示している。
また、ブレード本体10と第1ハブ部材210は、第1接着樹脂部228により接続され、ブレード本体10と第2ハブ部材220は第2接着樹脂部218により接続されている。
第1ハブ部材210を形成する材料については任意に設定することが可能であるが、この実施形態においては、例えば、アルミニウム(Al)合金により形成されている。
また、第1ブレード取付面212は、軸線O方向に沿って見たときに、外形が円形に形成されていて、内周側には軸線Oを中心とする円筒状ボス部(ボス部)213が配置されている。すなわち、第1ブレード取付面212は、円環状に形成されている。
また、円筒状ボス部(ボス部)213は、軸線Oに沿って見たときに、内周側に軸線Oを中心とする円形穴210Hが形成されている。
円形穴210Hは、例えば、軸線Oに沿って第1ハブ部材210の一方側Aから他方側Bまで貫通して形成されている。
円筒状ボス部(ボス部)213の外径は任意に設定することが可能であるが、この実施形態では、ブレード本体10の円形穴13、及び後述する第2ハブ部材220の円形穴220Hに嵌挿可能に形成されている。
そして、円形穴210Hに、切断装置の主軸を挿入して取り付けることにより、切断装置から切断用ブレード300に回転が伝達されるように構成されている。
第1接着樹脂部218については任意に設定することが可能であるが、例えば、硬化する際の収縮率が小さいことが好適である。
また、第1接着樹脂部218は、この実施形態において、例えば、嫌気性接着剤が硬化することにより形成されている。
第1接着樹脂部218については、第1実施形態の第1接着樹脂部118と同様であるので説明を省略する。
また、第2ブレード取付面222は、軸線O方向に沿って見たときに、外形が円形に形成されていて、内周側には軸線Oを中心とする円形穴220Hが形成されている。すなわち、第2ブレード取付面222は、円環状に形成されている。
第2ブレード取付面222の表面粗さを、表面粗さRmax5~50μmに形成するために、例えば、サンドブラストやショットブラスト等が施されている。
第2接着樹脂部128は、この実施形態において、例えば、嫌気性接着剤が硬化することにより形成されている。
第2接着樹脂部228については、第1実施形態の第2接着樹脂部12と同様であるので説明を省略する。
以下、図9、図10を参照し、本発明の第3実施形態に係る切断用ブレードについて説明する。
図9は、第3実施形態に係る切断用ブレードの概略構成を説明する接着樹脂部を除いた分解した状態を示す斜視図であり、図10は、軸線を含む縦断面図である。
図9、図10において、符号300は切断用ブレードを、符号10はブレード本体を、符号310は第1ハブ部材を、符号312は第1ブレード取付面を、符号318は第1接着樹脂部を、符号320は第2ハブ部材を、符号322は第2ブレード取付面を、符号328は第2接着樹脂部を示している。
また、ブレード本体10と第1ハブ部材310は、第1接着樹脂部318により接続され、ブレード本体10と第2ハブ部材320は第2接着樹脂部328により接続されている。
第1ハブ部材310を形成する材料については任意に設定することが可能であるが、この実施形態においては、例えば、アルミニウム(Al)合金により形成されている。
また、第1ブレード取付面312は、外径がブレード本体10よりも小径に形成されている。
第1接着樹脂部318については、第1接着樹脂部118と同様であるので説明を省略する。
すなわち、第2ハブ部材320は、例えば、軸線O方向に沿って見たときに、円環状に形成されたリング状平板とされている。
第2ハブ部材320を形成する材料については任意に設定することが可能であるが、この実施形態においては、例えば、アルミニウム(Al)合金により形成されている。
また、第2ブレード取付面322は、軸線Oに沿って見たときに、内周側に軸線Oを中心とする円形穴320Hが形成された円環状に形成されている。
また、第2ブレード取付面322は、外径がブレード本体10よりも小径に形成されている。
円形穴320Hは、例えば、軸線Oに沿って見たときに、ブレード本体10の円形穴13と、同軸かつ略同径に形成され、第2ハブ部材320を厚さ方向に一方側Aから他方側Bに貫通している。
第2接着樹脂部328については、第2接着樹脂部128と同様であるので、説明を省略する。
また、構造が簡単であるので、製造コストを低減することができる。
また、第1ハブ部材110、210、310、第2ハブ部材120、220、320を、ポリカーボネードをはじめとするエンジニアリングプラスチック、繊維強化プラスチック、アクリル樹脂等の汎用プラスチック等、実用可能な種々の樹脂材料によって形成してもよい。
(1)まず、例えば、材料となる粉末の混合粉を、コールドプレスしてレジンブレード原板を成形する。
材料となる粉末の混合粉は、レジンボンド相の原料となる粉末と、ダイヤモンド超砥粒(砥粒)16と、を所定の比率で配合して、均一になるまで混合して作成する。材料粉末の混合には、例えば、ボールミルを用いる。なお、ボールミルに代えて、適用可能な周知の混合装置を用いてもよい。
そして、この混合粉を金型(不図示)に充填して、金型内でコールドプレスして、円板状のレジンブレード原板を成形する。また、必要に応じてフィラーを混合してもよい。
レジンブレード原板のホットプレスは、例えば、熱板200℃、加熱時間30分、圧力10MPaである。ここで、ホットプレスとは、例えば、樹脂素材粉末が流動可能な程度の温度で加圧することをいう。
(1)まず、メタルボンド相を構成する材料粉末と、砥粒と、を所定の比率で配合して、均一になるまで混合することにより作成する。また、必要に応じてフィラーを混合してもよい。
材料粉末の混合には、例えば、ボールミルを用いる。なお、ボールミルに代えて、適用可能な周知の混合装置を用いてもよい。
(2)そして、この混合粉を金型(不図示)に充填して、圧粉成形品を成形する。
(3)次に、この圧粉成形品を焼結炉に投入して、例えば、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気において、800℃で約1時間保持してメタルブレード原板を形成する。
(1)まず、ビトリファイドボンド相をなす材料粉末と砥粒とを混合して材料粉末を形成する。また、必要に応じてフィラーを混合してもよい。材料粉末の混合には、例えば、ボールミルを用いる。なお、ボールミルに代えて、適用可能な周知の混合装置を用いてもよい。
(2)次に、この材料粉末を金型にセットして、ビトリファイドブレード原板を成形する。
(3)次いで、このビトリファイドブレード原板を焼結(例えば、焼結炉に入れて加熱)して、3次元架橋構造とされた多孔質体のビトリファイドブレード原板(切断用ブレード原板)を形成する。
15 電鋳ニッケルボンド相(ボンド相)
16 ダイヤモンド超砥粒(砥粒)
100、200、300 切断用ブレード
110、220、310 第1ハブ部材
112、222、312 第1ブレード取付面
113、223 円筒状ボス部(ボス部)
118、228、318 第1接着樹脂部(接着剤)
120、210、320 第2ハブ部材
122、212、322 第2ブレード取付面
128、218、328 第2接着樹脂部(接着剤)
Claims (6)
- 軸線周りに回転して被加工材を切断する切断用ブレードであって、
軸線を中心とする円環状に形成され、内周側に前記軸線を中心とする円形穴が形成されたボンド相に砥粒が分散、配置され、前記ボンド相の外周面に切れ刃が形成されたブレード本体と、
前記軸線を中心とする円環状に形成され、内周側に前記軸線を中心とする円形穴が形成された第1ブレード取付面を有し、前記ブレード本体の前記軸線方向における一方側に配置される第1ハブ部材と、
前記ブレード本体と前記第1ブレード取付面の間に配置される第1接着樹脂部と、
前記軸線を中心とする円環状に形成され、内周側に前記軸線を中心とする円形穴が形成された第2ブレード取付面を有し、前記ブレード本体の前記軸線方向における他方側に配置される第2ハブ部材と、
前記ブレード本体と前記第2ブレード取付面の間に配置される第2接着樹脂部と、
を備え、
前記第1ハブ部材は前記ブレード本体と前記第1接着樹脂部により接着され、前記第2ハブ部材は前記ブレード本体と前記第2接着樹脂部により接着されており、
前記第1接着樹脂部と前記第2接着樹脂部とが、前記ブレード本体について互いに面対称に塗布されている
ことを特徴とする切断用ブレード。 - 請求項1に記載の切断用ブレードであって、
前記第1ハブ部材は、前記第2ハブ部材に向かって前記軸線方向に沿って延在するボス部を有し、前記第2ハブ部材には前記軸線に沿って前記ボス部が挿入される穴が形成されている
ことを特徴とする切断用ブレード。 - 請求項1又は2項に記載の切断用ブレードであって、
前記第1ブレード取付面と前記第2ブレード取付面の少なくともいずれか一方は、表面粗さRmax5~50μmに形成されている
ことを特徴とする切断用ブレード。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の切断用ブレードであって、
前記ブレード本体の前記軸線方向における少なくともいずれか一方の側面は、前記ボンド相の表面から砥粒が突出していることを特徴とする切断用ブレード。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の切断用ブレードを製造する切断用ブレード製造方法であって、
第1ハブ部材、第2ハブ部材を準備するハブ準備工程と、
ブレード本体を準備するブレード本体準備工程と、
前記第1ブレード取付面に接着剤が塗布された第1ハブ部材及び前記第2ブレード取付面に接着剤が塗布された第2ハブ部材を、前記軸線に沿って前記ブレード本体に接近、当接させて、前記ブレード本体と前記第1ハブ部材及び前記第2ハブ部材とを接着するハブ装着工程と、
を備える
ことを特徴とする切断用ブレード製造方法。 - 請求項5に記載の切断用ブレード製造方法であって、
前記第1ブレード取付面及び前記第2ブレード取付面に嫌気性接着剤を塗布すること
を特徴とする切断用ブレード製造方法。
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