(57)【要約】【課題】  細線の巻き取り速度や巻き取り量の増加に伴ってターン時の慣性力が大きくなってもスプールがスプールホルダからずれるのを防止して細線を良好に巻き替える。【解決手段】  スプールホルダ１８には、スプールを装着したとき、スプールの外端を軸方向に押圧して係止するスプール保持手段２０が備えられている。スプール保持手段２０は、スプールホルダ１８の外周面に複数設けられ、スプールホルダ１８の外周面にそれぞれ設けられた孔２４内に出没自在として設けられた突部材２１と、突部材２１を孔２４の外方に突出するように付勢させる付勢部材２２とを有している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側にスプールを装着すると共に、前記スプールを支持部により支持するスプールホルダを備え、該スプールホルダを軸回りに回転しながら軸方向に往復移動させつつ、前記スプールの外周に導電性の細線を巻き付けるトラバース式の細線巻取装置において、
前記スプールホルダに、前記スプールを装着したとき、該スプールの先端部を軸方向に押圧して保持する保持手段を備えることを特徴とする細線巻取装置。
【請求項２】
請求項１記載の細線巻取装置において、
前記保持手段は、スプールホルダの外周部に外方に出没自在に設けられた突部材と、該突部材に対して付勢力を付与する付勢部材とからなり、前記軸方向と直交する方向の前記突部材の先端部が前記スプールホルダに装着された前記スプールの前記軸方向の先端部より軸方向外方に位置させられ、前記スプールを前記支持部側に押圧することを特徴とする細線巻取装置。
【請求項３】
請求項２に記載された細線巻取装置において、
前記突部材の前記先端部が球面状に形成された前記保持手段が前記軸方向に沿って複数設けられており、いずれかの前記突部材が前記スプールを前記支持部側に押圧することを特徴とする細線巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、細線巻取装置に係り、特に、半導体製品等の結線に用いられるボンディングワイヤとして使用するのに好適な細線の巻き取り技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品、例えばＬＳＩ等のような大規模集積回路の結線には、ボンディングワイヤが使用されている。このようなボンディングワイヤとして用いられる細線は、近年、線径がより細くなる傾向にある他、半導体製品の結線時に張力が不安定であると、結線不良などが発生しやすくなることから、それを回避するため、張力を低減させて巻き取る細線巻取装置によって製造されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来の細線巻取装置は、細線の巻き取りに際し、図９に示すように、スプールホルダ２の外周に巻取体としてのスプール３が装着されている。スプールホルダ２の外周には、外方に付勢されたピン状のプランジャ４がナット５によって複数設けられている。プランジャ４は、軽金属で形成されたスプール３にキズが付かないようにするため、スプール３との接触部には合成樹脂が設けられている。そして、スプールホルダ２にスプール３が装着されたとき、プランジャ４の付勢力でスプール３を内径側から外径方向に付勢することでスプール３をスプールホルダ２に押さえ付けることで保持している。
【０００４】
この細線巻取装置は、伸線工程ならびにアニール工程によって製造された、長尺の細線を（繰出体としての）ボビンに予め巻き付けておき、スプールホルダ２が図示しない駆動源によって軸回りに回転されることで、ボビンから繰り出された細線が、スプール３に対し所望の低い張力でかつ所望の長さで巻き替えられる。
【０００５】
その際、例えば細線として金線のように酸化しない材質が用いられている場合には、細線が互いに線状に重なると、金属結合により互いに付着してしまうおそれがあることから、スプールホルダ２が回転しながら軸方向に往復移動（トラバース運動）されることにより、細線の線軸が互いに交差するように巻回され、結果的に、図１０に示すように、細線１がスプール３の外周上で、既に巻き取られた細線１とこれから巻き取られる細線１とが互いに交差するように巻き付けられる、トラバース式が採用されている。
スプール３に所望長さの細線１が巻き取られると、そのスプール３はスプールホルダ２から取り外され、その後、半導体メーカ等に出荷されることとなり、細線巻取装置においては、細線１が巻き終える度に、新たな空のスプール３がスプールホルダ２に装着されることが繰り返されている。
【特許文献１】特開２００３−２０５９８９号公報（第３−５頁、図１−図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の細線巻取装置においては、スプールホルダ２の回転数を速めて巻き取り速度を高めると共に、トラバース運動もそれに合わせて速くしているものの、そのときのターン時の慣性力が大きくなり、しかも巻量の増加に応じて重量が大きくなることより、その慣性力がいっそう大きくなってしまう。
そのため、プランジャ４の付勢力によってスプール３がスプールホルダ２に装着されているにも拘わらず、巻線時には、プランジャ４の先端部とスプール３の内面との摩擦抵抗のみでは、スプール３を良好に支持することができずスプール３がスプールホルダ２から軸方向にずれてしまい、細線１を所望の形態で良好に巻き替えることができないという問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、細線の巻き取り速度や巻き取り量の増加に伴ってターン時の慣性力が大きくなっても、スプールがスプールホルダからずれるのを防止して、細線を良好に巻き替えることができる細線巻取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、外周側にスプールを装着すると共に、前記スプールを支持部により支持するスプールホルダを備え、該スプールホルダを軸回りに回転しながら軸方向に往復移動させつつ、前記スプールの外周に導電性の細線を巻き付けるトラバース式の細線巻取装置において、前記スプールホルダに、前記スプールを装着したとき、該スプールの先端部を軸方向に押圧して保持する保持手段を備えることを特徴とする。
これにより、スプールホルダにスプールが装着されたとき、保持手段がスプールの先端を軸方向に押圧し係止することでスプールを保持できるので、例え細線の巻き取り速度や巻き取り重量の増加に伴ってターン動作の慣性力が大きくなっても、スプールがスプールホルダから軸方向にずれるのを確実に防止することができる。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の細線巻取装置において、前記保持手段は、スプールホルダの外周部に外方に出没自在に設けられた突部材と、該突部材に対して付勢力を付与する付勢部材とからなり、前記軸方向と直交する方向の前記突部材の先端部が前記スプールホルダに装着された前記スプールの前記軸方向の先端部より軸方向外方に位置させられ、前記スプールを前記支持部側に押圧することを特徴とする。
これにより、突部材が付勢部材により付勢力を付与されると、突部材のうち、軸方向と直交する方向の端部よりスプール側の部分がスプールを支持部側に押圧することとなり、スプールは、スプールホルダの支持部に向けて押圧されて、支持部において固定されることとなる。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載された細線巻取装置において、前記突部材の前記先端部が球面状に形成された前記保持手段が前記軸方向に沿って複数設けられており、いずれかの前記突部材が前記スプールを前記支持部側に押圧することを特徴とする。
これにより、突部材の先端部が球面状に形成されているため、軸方向外方からスプールの端部を突部材に押圧すると、突部材がスプールホルダ内に変位することにより、容易にスプールがスプールホルダに装着される。
また、スプールホルダには、軸方向に複数の保持手段が設けられているため、種々のサイズのスプールがスプールホルダに装着される場合においても、スプールの端面は、軸方向に複数設けられたいずれかの保持手段の球状の突部材のうち、軸方向と直交する方向の先端部よりスプール側の部分により支持部側に押圧されるため、スプールホルダは、良好にスプールホルダに装着される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、細線の巻き取り速度や巻き取り量の増加に伴ってターン時の慣性力が大きくなっても、スプールがスプールホルダからずれるのを防止して、細線を良好に巻き替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１〜図５はこの発明の第１の実施の形態に係る細線巻取装置を示す図であって、図１は細線巻取装置を示す正面図、図２は同じく細線巻取装置を示す図１の側面図、図３はスプールホルダを示す側面図、図４はスプールホルダに備えられたスプール保持手段を示す拡大断面図、図５はスプールの外周面に設けられたスプール保持手段の各々の取り付け位置を示す説明図である。
図１及び図２において、この実施形態の細線巻取装置１０は、半導体製品の配線に使用されるボンディングワイヤとしての細線に適用したものであって、細線１１が巻き付けられた繰出体としてのボビン１２と、ボビン１２から繰り出された細線１１を巻き取る巻取体としてのスプール１３との間の巻線経路上に、ダンサー１４と、複数のガイドローラとしてのシーブ１５ａ〜１５ｃとが設けられている。
【００１１】
ボビン１２に巻き付けられている細線１１は、例えば金線からなっており、前工程である伸線工程ならびにアニール工程を経て、製造されている。このボビン１２は、繰り出しモータ１６の出力軸に装着され、該モータ１６の駆動により回転することで、細線１１が繰り出される。
【００１２】
ダンサー１４は、いわゆる張力検出機能を果たすものであって、支点１４ａを中心として揺動自在に支持されたアーム１４ｂと、そのアーム１４ｂの先端に回転自在に軸支されたローラ１４ｃとを有し、ローラ１４ｃ上に繰り出された細線１１をローラ１４ｃ上でガイドしている。このダンサー１４は、ボビン１２から繰り出された細線１１の繰り出し量（単位時間当たりの送り量）の変化に応じて揺動する。
【００１３】
このダンサー１４には、図示しない角度検出器が設けられ、細線１１の張力の変動に応じてダンサー１４が揺動したときの角度が検出されると、その角度に基づいてボビン１２（繰り出しモータ１６）の回転速度が制御されることで、ボビン１２から繰り出される細線１１の繰り出し量が調整されるようになっている。
シーブ１５ａ〜１５ｃは、ボビン１２とスプール１３間の巻線経路上にそれぞれ回転自在に軸支されている。
【００１４】
スプール１３は、図２に示すように、駆動源としてのモータ１７の出力軸に取り付けられたスプールホルダ１８の外周に装着され、ボビン１２から繰り出された細線１１を巻き付ける。その際、スプールホルダ１８は、モータ１７の駆動によって回転されると共に、図示しないトラバース手段によって軸方向に往復動作されることにより、スプール１３に細線が互いに線軸方向で付着しないように巻き付けられ、これによってボビン１２からの細線１１がスプール１３に対し所定の張力でかつ所望の長さで巻き替えられるようになっている。
【００１５】
この実施形態において、スプールホルダ１８には、スプール１３を装着したとき、そのスプール１３の外端を軸方向に押圧して係止するスプール保持手段２０が備えられている。
スプール保持手段２０は、図３に示すように、スプールホルダ１８の外周面に複数設けられている。即ち、スプール保持手段２０は、図４に示すように、スプールホルダ１８の外周面にそれぞれ設けられた孔２４内に出没自在として設けられた突部材２１と、この突部材２１を孔２４の外方に突出するように付勢させる付勢部材２２とを有している。突部材２１は、合成樹脂製によって形成された球体からなっており、例えばポリアセタール等の摩擦抵抗の小さい材質により形成されている。付勢部材２２は、スプールホルダ１８の内部に設けられており、先端がそのばね力で突部材２１をスプールホルダ１８の外径方向に付勢させる圧縮コイルバネからなっている。
【００１６】
このようなスプール保持手段２０は、図５に示すように、スプールホルダ外周面の同一円周上に、その中心部Ｏを中心とする１２０度の角度で三個設けられ、しかもそれら三個の組が図３に示すように、スプールホルダ１８おいて、軸方向の先端部側と、略中央部と、基部側との外周面にそれぞれ設けられている。
【００１７】
上記スプール保持手段２０は、スプールホルダ１８にスプール１３が装着されたとき、軸方向先端側（若しくは中央側）の突起部材２１が、付勢部材２２の付勢力によりスプール１３の先端部を軸方向に押圧して係止することにより、スプール１３がスプールホルダ１８から軸方向先端側にずれるのを防ぐようにしている。
【００１８】
なお、スプール保持手段２０を備えたスプールホルダ１８にあっては、筒状をなしており、図３に示すように、スプール１３を装着する本体１８ａと、該本体１８ａの基部に設けてスプール１３と当接する大径をなすフランジ（支持部）１８ｂとを有している。本体１８ａの外周面には、先端部にスプール１３に挿入しやすくするためにテーパ面１８ｃが設けられ、そこからフランジ部１８ｂ方向に至るに従い、縮径された第１〜第３段差部１８ｄ〜１８ｆが間隔を隔てて三カ所設けられ、それぞれの段差部１８ｄ〜１８ｆの円周上にスプール保持手段２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設けられている。
そして、第１段差部１８ｄに設けられたスプール保持手段２０ａの各々と、第３段差部１８ｆに設けられたスプール保持手段２０ｃは各々、図３及び図５に示すように、スプールホルダ１８の外周面において、周方向で共に対応する同一円周上に配設されている。
その一方で、それら第１段差部１８ｄと、第３段差部１８ｆとの間に位置する第２段差部１８ｅに設けられたスプール保持手段２０ｂの各々は、スプール保持手段２０ａ、２０ｃ各々に対して略６０度ずつ周方向に回転した位置に配置されている。
【００１９】
この細線巻取装置１０は、上記のように構成されるので、次に、その動作について以下に説明する。
いま、図１及び図２に示すように、モータ１７の出力軸にはスプールホルダ１８が取り付けられると共に、そのスプールホルダ１８にスプール１３が装着される一方、ボビン１２に巻き付けられている細線１１の先端が、シーブ１５ａ、ダンサー１４、シーブ１５ｂ及び１５ｃを介してスプール１３に引き掛けられた状態にあるとする。
【００２０】
かかる状態にあるとき、繰り出しモータ１６の駆動でボビン１２が繰り出し方向に回転されて細線１１が繰り出されると共に、モータ１７の駆動でスプールホルダ１８が巻き取り方向に回転され、しかもスプールホルダ１８にトラバース動作が付与されると、スプール１３が回転しながら軸方向に往復動作することで、細線１１がスプール１３に対してボビン１２から所望の張力でかつ所望の長さで巻き替えられることとなる。
上記細線１１の巻き替え時、細線の巻き取り速度や巻き取り量の増加に伴ってターン時の慣性力が大きいと、その慣性力の影響により、スプール１３がスプールホルダ１８からずれるおそれがある。
【００２１】
しかしながら、スプールホルダ１８にはスプール保持手段２０が複数設けられているので、以下の図６及び図７に示す作用が得られることとなる。図６はスプールホルダにスプールが装着された状態を示す半断面の説明図、図７はスプール保持手段の突部材の作用を示す拡大説明図であり、これらの図においては、説明の都合上、各スプール保持手段２０のそれぞれの突部材２１のうち、スプールホルダ１８の第１段差部１８ｄに設けられたものを「突部材２１ａ」、第２段差部１８ｅに設けられたものを「突部材２１ｂ」、第３段差部１８ｆに設けられたものを「突部材２１ｃ」と呼ぶ。
即ち、スプールホルダ１８にスプール１３が装着された場合、図６に示すように、スプールホルダ１８においては、第３段差部１８ｆ上の突部材２１ｃと、第２段差部１８ｅ上の突部材２１ｂとがスプール１３の内周部と当接し、スプール１３を内周から径方向に押圧してスプール１３を保持する。
【００２２】
一方、第１段差部１８ｄ上のスプール保持手段２０においては、スプールホルダ１８にスプール１３が挿通されたとき、突部材２１ａが付勢部材２２の付勢力に抗し、一旦スプールホルダ内にしずむものの、スプール１３が図６に示すようにフランジ１８ｃに当接する位置まで移動した時点で、スプール１３の先端が突部材２１ａを通過すると、その突部材２１ａがスプール１３から開放され、付勢部材２２の付勢力Ｆが有効に機能するので、突部材２１ａは、突部材２１ｂ、２１ｃより更に上方に突出した状態となり、この状態のままでスプール１３の先端に接触する。
【００２３】
ずなわち、図７に示されるように、突部材２１ａは、付勢部材２２により付勢力Ｆが及ばされ、これにより、突部材２１ａは、スプール１３に軸方向に対して傾斜する方向に押圧力Ｆ２を及ぼす。
この押圧力Ｆ２は、軸方向のスラスト力Ｆ１と、軸方向に対して直交する方向のラジアル力Ｆ３とに分けられるため、スプール１３は、スラスト力Ｆ１により、スプールホルダ１８のフランジ部１８ｂに押圧固定される。
なお、突部材２１ａは、スプールホルダ１８の周方向に沿って等間隔に設けられているため、スプール１３に働くラジアル力Ｆ３は、互いに打ち消されることになる。
【００２４】
従って、この実施形態によれば、スプールホルダ１８に設けられた保持手段２０により、スプールホルダ１８にスプール１３が装着されたとき、保持手段２０の突部材２１ａがスプール１３の先端を軸方向に押圧し係止することでスプール１３を保持できるように構成したので、例え細線１１の巻き取り速度や巻き取り重量の増加に伴ってターン動作の慣性力が大きくなっても、スプール１３がスプールホルダ１８から軸方向にずれるのを確実に防止することができ、これにより、細線を良好に巻き替えることができる。
【００２５】
また、保持手段２０は、突部材２１ａ〜２１ｃと付勢部材２２とからなっており、これにより、簡単に構成することができると共に、スプール１３の軸方向のずれを確実に防止することができる。
また、突部材２１が球体をなしているので、スプールホルダ１８にスプール１３が装着されるとき、その装着動作に伴って突部材２１がスプール１３と接触することで回転すると共に、スプール１３の取り外し時にも回転し、しかもその回転が新たなスプール１３の着脱時にも起こるが、その際、接触しても、スプール１３に突部材２１がキズを付けるおそれがないばかりでなく、突部材２１自体が摩耗するのを抑制することができ、スプール保持手段２０としての長寿命化を図ることもできる。その上、球体をなす突部材２１は、摩擦抵抗の小さいポリアセタール等により構成されているため、スプールホルダ１８に対する取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、突部材２１のより長寿命化を図ることもできる。
【００２６】
更に、保持手段２０は、スプール１３の先端を保持するのみならず、これと異なる位置に配設された他の保持手段２０、つまり突部材２１ｂ及び２１ｃの各々が、スプール１３を内周部から径方向に沿い外方に押圧しているので、スプール１３に対する保持をいっそう的確に行うことができる。従って、複数の保持手段２０の互いの協働により、スプール１３をより強固に保持することができ、スプールに対する保持の信頼性を高めることができる。
【００２７】
そして、複数の保持手段２０は、スプールホルダ１８の軸方向に沿って、第１段差部、第２段差部、第３段差部と、三箇所に設けられているため、軸方向の長さが異なる種々のスプール１３が装着されたとしても、いずれかの段差部に設けられた保持手段２０がスプール１３の先端部を押圧して、スプールホルダ１８に固定することができる。
即ち、スプールにあっては、細線１１の巻線長さや、ワイヤーボンディング装置への取付け機構に合致させるため、軸方向の長いもの、短いものとが存在するが、そのサイズが異なっても、同一のスプールホルダ１８に装着することができる。
従って、複数の保持手段２０のうち、例えば、第１段差部１８ｄ側の保持手段２０（突部材２１ａ）が長いスプール１３に対応して設けられると共に、第２段差部１８ｅ側の保持手段２０（突部材２１ｂ）が短いスプールのサイズに対応して配設されると、軸方向に長さの異なるスプール１３であっても、そのいずれかのスプール１３がスプールホルダ１８に装着された時点で、そのスプール１３を軸方向に押圧して係止することができる。これにより、スプール１３の種類に拘わることなく、スプール１３を確実に保持させることができる。そのため、突部材２１ａと突部材２１ｂとが、予め、それぞれのスプールの長さに応じて配設されている。
【００２８】
その上、突部材２１ａ〜２１ｃの各々は、スプールホルダ１８の外周面上において、等間隔で三個ずつ設けられているばかりでなく、突部材２１ａ及び２１ｃと、突部材２１ｂとが互いに６０°角度をずらす、各突部材２１ａ間及び各突部材２１ｃ間の中間位置に突部材２１ｂの各々が配置されているので、スプールホルダ１８に対し、スプール１３を軸方向及び周方向に渡り略均等に保持させることができ、これにより、スプール１３に対する細線１１の巻き付けがいっそう良好となる。
また、突部材２１ａ〜２１ｃは、スプールホルダ１８の周方向に対して互いに６０°角度がずれるように配置されているため、突部材２１ａ〜２１ｃが径方向からスプール１３に及ぼす押圧力が分散され、スプール１３が径方向に変形し難くなっている。
【００２９】
図８は、この発明の第２の実施の形態に係る細線巻取装置の要部を示している。
この実施形態において、前記第１の実施形態と異なるのは、保持手段２０が突部材２１と、付勢部材２２との他、突部材２１を回転自在に支持する受け板２５が設けられた点にある。
つまり、受け板２５は、突部材２１と付勢部材２２との間に介設されている。その受け板２５の上面には突部材２１に対応する球状の溝２６が設けられ、この溝２６に突部材２１を当接させることで突部材２１を支持するようにしている。
この場合、受け板２５は、摩擦抵抗の小さいポリアセタール等により構成されていることが好ましい。
【００３０】
この実施形態によれば、突部材２１と付勢部材２２間に受け板２５が介設されているので、付勢部材２２との接触によって突部材２１が摩耗するのをいっそう抑えることができ、突部材２１の寿命をよりいっそう延ばすことができる。
【００３１】
なお、上記実施形態において、細線巻線装置１０の各構成要素は、図示例に限定されるものではなく、要は、所期の機能が得られればよい。また、細線として金線を用いた例を示したが、それ以外の材質、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の導線を用いるものにも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る細線巻取装置を示す概略正面図である。
【図２】同じく細線巻取装置を示す図１の側面図である。
【図３】スプールホルダを示す側面図である。
【図４】スプールホルダに備えられたスプール保持手段を示す拡大断面図である。
【図５】スプールの外周面に設けられたスプール保持手段の各々の取り付け位置を示す説明図である。
【図６】スプールホルダにスプールが装着された状態を示す半断面説明図である。
【図７】スプール保持手段の突部材の作用を示す拡大説明図である。
【図８】この発明の第２の実施の形態に係る細線巻取装置の要部を示している。
【図９】従来の細線巻取装置に設けられたスプールホルダとスプールとを示す説明図である。
【図１０】スプールに巻き替えられた細線の巻線状態を示す拡大説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    細線巻取装置
１１    細線
１３    スプール
１８    スプールホルダ
２０    スプール保持手段
２１、２１ａ〜２１ｃ    突部材
２２    付勢部材
【図１】
2005289587.tif 000003
【図２】
2005289587.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005289587.tif 000007
【図６】
2005289587.tif 000008
【図７】
2005289587.tif 000009
【図８】
2005289587.tif 000010
【図９】
2005289587.tif 000011
【図１０】
2005289587.tif 000012