(57)【要約】【課題】スプールの装着および取り外し時は滑らかなまま、スプールホルダーへの装着後は、スプールが確実に保持される金属細線用スプールホルダーを提供する。【解決手段】回転軸（１２）と、移動可能な状態で回転軸（１２）に取り付けられ、カム面を有するカム部（１１）と、カム部（１１）を内蔵可能で、スプール（２）の貫通孔に係合する形状のホルダー本体（３）と、カム面に突合して停止位置と解放位置との間を移動可能な状態でホルダー本体（３）に取り付けられるカムフォロア（５）とからなる。ホルダーフランジ（３ａ）にスプールフランジ（２ａ）を当接させた状態で押すことにより、カムフォロア（５）がカム面の上を摺動して、スプール（２）を保持する第１の安定状態（図１）に達し、かつ、保持されたスプール（２）を押すことにより、カムフォロア（５）がカム面の上を摺動して、スプール（２）を解放する第２の安定状態（図示略）に達する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸に沿う方向に移動可能な状態で該回転軸に取り付けられ、カム面を有するカム部と、該カム部を内蔵可能で、スプールの貫通孔に係合する形状のホルダー本体と、前記カム面に突合して停止位置と解放位置との間を移動可能な状態で前記ホルダー本体に取り付けられるカムフォロアとからなるスプールホルダーであり、前記ホルダー本体のホルダーフランジに前記スプールのスプールフランジを当接させた状態で押すことにより、前記カムフォロアがカム面の上を摺動し、解放位置から停止位置に移動して、スプールを保持する第１の安定状態に達し、かつ、保持された前記スプールを押すことにより、前記カムフォロアがカム面の上を摺動し、停止位置から解放位置に移動して、スプールを解放する第２の安定状態に達することを特徴とする金属細線用スプールホルダー。
【請求項２】
第１の安定状態は、前記カムフォロアとホルダーフランジとにより、スプールのスプールフランジを狭持して、スプールを保持することを特徴とする請求項１に記載の金属細線用スプールホルダー。
【請求項３】
第１の安定状態は、前記カムフォロアがスプールの貫通孔内側より押圧して、スプールを保持することを特徴とする請求項１に記載の金属細線用スプールホルダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の製造において、半導体製造装置または半導体素子用金属極細線製造装置等の回転軸として組み立てられ、金属極細線が巻かれたスプールを固定するスプールホルダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子上のチップ電極と、外部電極との結線（以下、ボンディングという）には、直径１０〜５０μｍの金、アルミニウムあるいは銅といった金属極細線が用いられる。このような金属極細線はスプールに巻かれ、該スプールは半導体製造装置の回転軸として組み立てられるスプールホルダーに挿嵌される。
【０００３】
近年、半導体製造装置の組立てスピードの高速化により、金属極細線を供給する速度が速まり、スプールを回転させる速度が高速化している。また、半導体素子製造の生産性向上を目的として、金属極細線の巻き長さが長尺化することにより、スプールの質量が増加している。
【０００４】
従来、スプールとスプールホルダーは、スクリューバネを使用したピンや板バネによって摩擦力で固定されるので、スプールを固定するスプールホルダーの回転数も高速化され、スプールが固定されたスプールホルダーの質量も増加する。
【０００５】
このように、高速化および質量増加したスプールホルダーの回転により、時間の経過とともに、スプールがスプールホルダーから離脱して落下し、半導体素子の製造がストップするという危険が、指摘されている。
【０００６】
そこで、例えば、特許第２９３００１２号公報に記載されているように、バネを強くして摩擦力を高める方法が提案された。しかしながら、バネを強くすると、スプールをスプールホルダーに挿入する際に、スプールの胴部内壁を強く擦り、スプールの胴部内壁のメッキが剥がれたり、削れた金属粉が、半導体素子上に落下するという問題が発生した。このため、このような問題を解消することのできるスプールホルダーが、強く望まれていた。
【０００７】
また、半導体素子用金属極細線製造装置等の巻線機においても同様の問題があった。
【０００８】
【特許公報１】
特許第２９３００１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、スプールの装着時および取り外し時は滑らかなまま、スプールホルダーへの装着後は、スプールが確実に保持される金属細線用スプールホルダーを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属細線用スプールホルダーの一態様では、回転軸と、該回転軸に沿う方向に移動可能な状態で該回転軸に取り付けられ、カム面を有するカム部と、該カム部を内蔵可能で、スプールの貫通孔に係合する形状のホルダー本体と、前記カム面に突合して停止位置と解放位置との間を移動可能な状態で前記ホルダー本体に取り付けられるカムフォロアとからなる。前記ホルダー本体のホルダーフランジに前記スプールのスプールフランジを当接させた状態で押すことにより、前記カムフォロアがカム面の上を摺動し、解放位置から停止位置に移動して、スプールを保持する第１の安定状態に達し、かつ、保持された前記スプールを押すことにより、前記カムフォロアがカム面の上を摺動し、停止位置から解放位置に移動して、スプールを解放する第２の安定状態に達する。
【００１１】
第１の安定状態は、前記カムフォロアとホルダーフランジとにより、スプールのスプールフランジを狭持して、スプールを保持するか、前記カムフォロアがスプールの貫通孔内側より押圧して、スプールを保持するかのいずれかであることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の金属細線用スプールホルダーは、半導体製造装置の回転軸として取り付けられる。
【００１３】
本発明の金属細線用スプールホルダーの一態様では、回転軸と、カム部と、ホルダー本体と、カムフォロアと、任意の方向に加重可能な任意の形状のバネとからなる。
【００１４】
カム部は、回転軸に沿う方向に移動可能な状態で該回転軸に取り付けられ、カム面を有する。ホルダー本体は、カム部を内蔵可能で、スプールの貫通孔に係合する形状である。カムフォロアは、前記カム面に突合して停止位置と解放位置との間を移動可能な状態で前記ホルダー本体に取り付けられる。
【００１５】
スプールホルダーは、スプールを保持する第１の安定状態と、スプールを解放する第２の安定状態との２つ状態で安定し、スプールに加える力で、それらの状態の間である不安定状態を経由する。
【００１６】
第２の安定状態から、第１の安定状態への移行では、前記ホルダー本体のホルダーフランジに前記スプールのスプールフランジを当接させた状態で押すことにより、前記カムフォロアがカム面の上を摺動し、解放位置から停止位置に移動する。第１の安定状態から、第２の安定状態への移行では、保持された前記スプールを押すことにより、前記カムフォロアがカム面の上を摺動し、停止位置から解放位置に移動する。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例を示す一部断面の側面図である。図２は、図１の回転軸を示す平面図および側面図である。図３は、図１のスプールホルダーの一部を示す斜視図である。図４は、図１のカム部を示す斜視図である。図５から図８は、図１の一部を示す斜視図である。
【００１８】
本発明の金属細線用スプールホルダーは、回転軸（１２）と、ホルダー本体（３）と、カムフォロア（５）と、カム部（１１）と、第１のバネ（１８）と、第２のバネ（１７）とからなる。金属極細線（１）が巻回され、断面が環状の円筒部（２ｂ）と、該円筒部（２ｂ）の両端に形成されるスプールフランジ（２ａ）とを有するスプール（２）を、前記回転軸（１２）に固定可能である。
【００１９】
さらに、図２に示すように、前記回転軸（１２）には、先端に係合端部（１２ａ）が設けられ、基部側に軸フランジ（１２ｄ）が設けられ、該軸フランジ（１２ｄ）から係合端部（１２ａ）に向けて、同心円状で等間隔に配置されるｎ個（ｎ≧１、ｎは整数、図示した本実施例では５本）の円筒状の突起（１２ｃ）が設けられ、該突起（１２ｃ）の先端は、回転軸（１２）の一方の円周方向に傾斜する傾斜面が形成される。
【００２０】
前記ホルダー本体（３）は、側面にホルダーフランジ（３ａ）を有し、前記スプール（２）の貫通孔に挿入可能な外径で、かつ、中央に円筒形状の空洞部が空いた円筒形状であり、前記回転軸（１２）が挿入可能となるように寸法付けされ、係合端部（１２ａ）より小さい貫通孔（３ｂ）が、円筒と同軸状に貫通して開けられる。
【００２１】
図３に示すように、軸フランジ（１２ｄ）側のホルダー本体（３）には、円筒の軸を中心とする同心円状に並ぶｎ個の貫通孔（１３ｂ）と、該貫通孔（１３ｂ）の空洞部側の開口部を連ねるように環状に形成される軌道（１３）が形成される。該軌道（１３）には、同心円状で等間隔に配置される２ｎ個（図示した例では１０個）の角部（１３ｃ）、（１３ｅ）と、その間で同一円周方向に傾斜する２ｎ個（図示した例では１０個）の傾斜部（１３ｄ）とからなり、前記貫通孔（１３ｂ）の空洞部側の開口部は、該傾斜部（１３ｄ）の底部で角部（１３ｃ）に隣接する。従って、隣接する角部（１３ｅ）に隣接する傾斜部（１３ｄ）には、開口する孔が無い。
【００２２】
ホルダー本体（３）の側面には、貫通孔（３ｃ）が複数個、開けられ、前記カムフォロア（５）は、該貫通孔（３ｃ）の中に、半径方向内側に向けて牽引されるようにバネ（１８）で摺動可能に挿入され、該カムフォロア（５）の半径方向外側端部は、軸フランジ（１２ｄ）と反対方向に曲げられ、曲げられた端部からホルダー本体の中心方向に伸びる鈎状部分が形成され、該鈎状部分は、前記スプールフランジ（２ａ）を挟むことが可能となるように寸法付けされる。
【００２３】
前記カム部（１１）は、ホルダー本体（３）の空洞部内にあって、第２のバネ（１７）により軸フランジ（１２ｄ）側に押され、一体に形成される３つのカム面（１１ａ）、（１１ｂ）、（１１ｃ）からなり、カム部（１１）の軸フランジ（１２ｄ）側のカム面（１１ｃ）は、外径が最も大きく、軸フランジ（１２ｄ）とは逆側のカム部（１１）のカム面（１１ａ）は、外径が最も小さく、カム部（１１）の中間のカム面（１１ｂ）は、連続的に外径が変化して、両端が接するカム面（１１ａ）、（１１ｃ）の外径と等しくなる円錐台形状であり、カム部（１１）の軸の中心には、前記回転軸（１２）が挿入可能となるように寸法付けされた貫通孔（１１ｆ）が開けられ、カム面（１１ｃ）からは、軸フランジ（１２ｄ）に設けられた突起（１２ｃ）と対向する位置関係のｎ個（図示した例では５個）の第１の突起（１１ｄ）と、該第１の突起（１１ｄ）の間で該第１の突起（１１ｄ）より短いｎ個（図示した例では５個）の第２の突起（１１ｅ）を備え、第１の突起（１１ｄ）および第２の突起（１１ｅ）の先端には、軸フランジ（１２ｄ）に設けられた突起（１２ｃ）の先端に形成された傾斜面と対向して接する形状の傾斜面が形成される。突起（１２ｃ）の先端の傾斜面と、第１の突起（１１ｄ）および第２の突起（１１ｅ）の先端の傾斜面とは、バネ（１８）により常に剪断力の滑りを生じる形状になっている。従って、突合部が、例えば溝内にあったり、貫通孔内にある場合には、剪断力の滑りが、溝の壁面や、貫通孔の内壁面で阻止され、それらの障害が取り除かれる位置で、剪断力の滑りがカム部の回転を生じることになり、新たな障害が表れる位置で、カム部の回転が停止する。
【００２４】
前記カムフォロア（５）の半径方向内側端部は、前記カム部の３つのカム面（１１ａ）、（１１ｂ）、（１１ｃ）のいずれかに当接するように配置され、この位置関係は、突起（１１ｄ）または突起（１１ｅ）と、突起（１２ｃ）とが突合する位置関係が変化することにより、移行する。
【００２５】
カムフォロア（５）が、カム面（１１ａ）と当接する第１の安定状態では、カムフォロア（５）がスプール（２）のスプールフランジ（２ａ）を係合して保持する。カムフォロア（５）が、カム面（１１ｃ）と当接する第２の安定状態では、カムフォロア（５）がスプール（２）のスプールフランジ（２ａ）を解放する。カムフォロア（５）が、カム面（１１ｂ）と当接する状態は、不安定状態であり、第１の安定状態と第２の安定状態との間の状態である。
【００２６】
カムフォロア（５）の動作メカニズムは、以下の通りであり、図１から図８を参照して説明する。
【００２７】
図５から図８は、本発明の一実施例の一部を示す斜視図であり、各動作段階を示す。ホルダー本体（３）は、内部が見えるように破断させて、空洞内部からの斜視図として示した。
【００２８】
まず、ホルダー本体（３）の内部は、図５に示すような位置関係にある。すなわち、カム部（１１）と、ホルダー本体（３）とは、突起（１１ｄ）が軌道（１３）内の傾斜面（１３ｄ）の底部に当接するように、バネ（１７）が働いている。カムフォロア（５）がカム部（１１）のカム面（１１ｃ）に突合するので、スプール（２）が自由にホルダー本体（３）に抜き差し可能な第２の安定状態にある。
【００２９】
次に、スプール（２）がホルダー本体（３）に差し込まれ、スプールフランジ（２ａ）がホルダーフランジ（３ａ）を押し込むことにより、図６に示した状態に移行する。この状態では、カム部（１１）およびホルダー本体（３）は、軸フランジ（１２ｄ）に近い位置に進み、突起（１２ｃ）が、突起（１１ｅ）に突合する。
【００３０】
さらに、スプール（２）でホルダー本体（３）を押し込むと、カム部（１１）の突起（１１ｄ）は、軌道（１３）内の傾斜面（１３ｄ）から離れ、突起（１１ｄ）が軌道（１３）内の角部（１３ｅ）を越えた位置で、バネ（１７）の伸長する力によって突起（１１ｅ）の先端の傾斜面と突起（１２ｃ）の先端の傾斜面とが剪断力により滑り、カム部（１１）が回転し、突起（１１ｄ）が貫通孔（１３ｂ）に向かう。この時点では、突起（１２ｃ）が貫通孔（１３ｂ）から突出しているが、ホルダー本体（３）が軸フランジ（１２ｄ）から離れる方向に押された時点で、突起（１２ｃ）が貫通孔（１３ｂ）から下がり、突起（１１ｄ）が貫通孔（１３ｂ）に挿入され、突起（１１ｅ）が軌道（１３）内の傾斜面（１３ｄ）に突合する。
【００３１】
この状態を図７に示す。この状態は、カムフォロア（５）がカム部（１１）のカム面（１１ａ）に突合する第１の安定状態であり、カムフォロア（５）の鈎状部分とホルダーフランジ（３ａ）とで、スプールフランジ（２ａ）を狭持し、スプール（２）が確実に保持され、半導体素子の製造が可能となる。
【００３２】
半導体素子の製造後に、保持されたスプール（２）を、軸フランジ（１２ｄ）の方向に再び押し込むことにより、カム部（１１）の突起（１１ｅ）は、軌道（１３）内の傾斜面（１３ｄ）から離れ、突起（１１ｄ）が軌道（１３）内の角部（１３ｃ）を越えた図８の位置で、バネ（１７）の伸長する力によって突起（１１ｄ）の先端の傾斜面と突起（１２ｃ）の先端の傾斜面とが剪断力で滑り、カム部（１１）が回転し、突起（１１ｄ）が軌道（１３）内の傾斜面（１３ｄ）に向かい、図５に示す状態に戻る。この状態は、カムフォロア（５）がカム部（１１）のカム面（１１ｃ）に突合し、スプール（２）が解放される第２の安定状態であり、自由にホルダー本体（３）から抜き取り可能になる。
【００３３】
以上のように、カムフォロア（５）がカム部（１１）のカム面（１１ｃ）に突合した第２の安定状態では、スプール（２）が解放され、カムフォロア（５）がカム部（１１）のカム面（１１ａ）に突合した第１の安定状態では、スプール（２）を確実に保持する。
【００３４】
（実施例２）
図９は、本発明の異なる実施例を示す一部断面の側面図である。
【００３５】
本実施例では、カムフォロア（３５）が、スプール（２）の胴部内壁に当接して、摩擦力でスプール（２）を固定する。また、カム部（３１）の外径の大小は、実施例１の場合と逆である。その他の構成および動作は、実施例１と同様である。
【００３６】
本実施例のように、スプールを内部から保持すると、構造上の複雑さを低減することができ、長寿命化が可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、スプールをスプールホルダーに挿嵌する際に余計な力を必要としないので、スプール胴部内壁への傷の発生やメッキ金属の剥がれ等の不具合が無く、スプールが確実に保持される金属細線用スプールホルダーを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す一部断面の側面図である。
【図２】図１の回転軸を示す平面図および側面図である。
【図３】図１のホルダー本体の一部を示す斜視図である。
【図４】図１のカム部を示す斜視図である。
【図５】図１の一部を示す斜視図である（第２の安定状態）。
【図６】図１の一部を示す斜視図である。
【図７】図１の一部を示す斜視図である（第１の安定状態）。
【図８】図１の一部を示す斜視図である。
【図９】本発明の異なる実施例を示す一部断面の側面図である。
【符号の説明】
１  金属極細線
２  スプール
２ａ  スプールフランジ
２ｂ  円筒部
３、３３  ホルダー本体
３ａ  ホルダーフランジ
３ｂ、３ｃ  貫通孔
５、３５  カムフォロア
１１、３１  カム部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  カム面
１１ｄ、１１ｅ  突起
１１ｆ  貫通孔
１２  軸
１２ａ  係合端部
１２ｂ  軸部
１２ｃ  突起
１２ｄ  軸フランジ
１３  軌道
１３ｂ、３３ｂ、３３ｃ  貫通孔
１３ｃ、１３ｅ  角部
１３ｄ  傾斜面
１７、１８  バネ
【図１】
2004241589.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004241589.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004241589.tif 000008
【図７】
2004241589.tif 000009
【図８】
2004241589.tif 000010
【図９】
2004241589.tif 000011