(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022190204
(43)【公開日】2022-12-26
(54)【発明の名称】複合材の分断方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/364 20140101AFI20221219BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20221219BHJP
【ＦＩ】
B23K26/364
H01L21/78 B
H01L21/78 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021098404
(22)【出願日】2021-06-14
(71)【出願人】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001748
【氏名又は名称】弁理士法人まこと国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】平田 聡
(72)【発明者】
【氏名】菅野 敏広
(72)【発明者】
【氏名】矢野 孝伸
【テーマコード（参考）】
4E168
5F063
【Ｆターム（参考）】
4E168AD02
4E168AD18
4E168AE01
4E168CB04
4E168CB07
4E168CB17
4E168DA02
4E168DA03
4E168DA04
4E168DA06
4E168DA23
4E168DA24
4E168DA25
4E168DA32
4E168DA38
4E168DA40
4E168DA42
4E168DA46
4E168DA47
4E168DA54
4E168EA13
4E168EA15
4E168EA16
4E168FC00
4E168HA01
4E168JA12
4E168JA14
4E168JA17
4E168JA27
4E168JB03
4E168JB05
5F063AA05
5F063AA06
5F063BA11
5F063BA48
5F063CB02
5F063CB06
5F063CB13
5F063CB16
5F063CB28
5F063CC21
5F063DD26
5F063DD78
(57)【要約】
【課題】分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じ難く、且つ分断後の複合材に十分な曲げ強度が得られる方法を提供する
【解決手段】本発明は、脆性材料層１と樹脂層２とが積層された複合材１０を分断する方法であって、超短パルスレーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を脆性材料層側から複合材の分断予定線ＤＬに沿って照射してスクライブ溝１１を形成する脆性材料除去工程と、レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を分断予定線に沿って樹脂層に照射して樹脂層を形成する樹脂を除去する樹脂除去工程と、を含む。脆性材料除去工程において、レーザ光Ｌ１の焦点ＡＦを樹脂層の脆性材料層との界面近傍に設定し、レーザ光Ｌ１の照射位置における樹脂層の厚みが５μｍ以上ある状態でレーザ光Ｌ１を発振し、樹脂層側で開口し且つ脆性材料層を非貫通である前記スクライブ溝を形成する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、脆性材料層１と樹脂層２とが積層された複合材１０を分断する方法であって、超短パルスレーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を脆性材料層側から複合材の分断予定線ＤＬに沿って照射してスクライブ溝１１を形成する脆性材料除去工程と、レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を分断予定線に沿って樹脂層に照射して樹脂層を形成する樹脂を除去する樹脂除去工程と、を含む。脆性材料除去工程において、レーザ光Ｌ１の焦点ＡＦを樹脂層の脆性材料層との界面近傍に設定し、レーザ光Ｌ１の照射位置における樹脂層の厚みが５μｍ以上ある状態でレーザ光Ｌ１を発振し、樹脂層側で開口し且つ脆性材料層を非貫通である前記スクライブ溝を形成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法であって、
超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を前記脆性材料層側から前記複合材の分断予定線に沿って照射して前記脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、前記分断予定線に沿って一体的に繋がったスクライブ溝を形成する脆性材料除去工程と、
レーザ光源から発振したレーザ光を前記分断予定線に沿って前記樹脂層に照射して前記樹脂層を形成する樹脂を除去する樹脂除去工程と、を含み、
前記脆性材料除去工程において、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の焦点を前記樹脂層の前記脆性材料層との界面近傍に設定し、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の照射位置における前記樹脂層の厚みが５μｍ以上ある状態で前記超短パルスレーザ光源からレーザ光を発振し、前記樹脂層側で開口し且つ前記脆性材料層を非貫通である前記スクライブ溝を形成する、
複合材の分断方法。
超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を前記脆性材料層側から前記複合材の分断予定線に沿って照射して前記脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、前記分断予定線に沿って一体的に繋がったスクライブ溝を形成する脆性材料除去工程と、
レーザ光源から発振したレーザ光を前記分断予定線に沿って前記樹脂層に照射して前記樹脂層を形成する樹脂を除去する樹脂除去工程と、を含み、
前記脆性材料除去工程において、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の焦点を前記樹脂層の前記脆性材料層との界面近傍に設定し、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の照射位置における前記樹脂層の厚みが５μｍ以上ある状態で前記超短パルスレーザ光源からレーザ光を発振し、前記樹脂層側で開口し且つ前記脆性材料層を非貫通である前記スクライブ溝を形成する、
複合材の分断方法。
【請求項2】
前記脆性材料除去工程の後に、前記樹脂除去工程を実行する、
請求項１に記載の複合材の分断方法。
請求項１に記載の複合材の分断方法。
【請求項3】
前記脆性材料除去工程及び前記樹脂除去工程の後に、前記分断予定線に沿って外力を加えることで、前記複合材を分断する複合材分断工程を更に含む、
請求項１又は２に記載の複合材の分断方法。
請求項１又は２に記載の複合材の分断方法。
【請求項4】
前記スクライブ溝の深さが、３μｍ以上５０μｍ以下である、
請求項１から３の何れかに記載の複合材の分断方法。
請求項１から３の何れかに記載の複合材の分断方法。
【請求項5】
前記スクライブ溝の深さが、２０μｍ以下である、
請求項４に記載の複合材の分断方法。
請求項４に記載の複合材の分断方法。
【請求項6】
前記スクライブ溝の深さが、前記脆性材料層の厚みの１０％以上５０％以下である、
請求項１から３の何れかに記載の複合材の分断方法。
請求項１から３の何れかに記載の複合材の分断方法。
【請求項7】
前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の波長が、５００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下である、
請求項１から６の何れかに記載の複合材の分断方法。
請求項１から６の何れかに記載の複合材の分断方法。
【請求項8】
前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光のパルス幅が、３５０フェムト秒以上１００００フェムト秒以下である、
請求項１から７の何れかに記載の複合材の分断方法。
請求項１から７の何れかに記載の複合材の分断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法に関する。特に、本発明は、分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じ難く、且つ分断後の複合材（複合材片）に十分な曲げ強度が得られる方法に関する。
【背景技術】
【0002】
テレビやパーソナルコンピュータに用いられる画像表示装置の最表面側には、多くの場合、画像表示装置を保護するための保護材が配置されている。保護材として、代表的には、ガラス板が使用されている。
しかしながら、スマートフォン、スマートウォッチ、車載ディスプレイ等に用いられる画像表示装置のように、画像表示装置の小型化、薄型化、軽量化に伴い、保護機能と光学機能とを兼ね備える薄型の保護材に対する要望が高まっている。このような保護材としては、例えば、保護機能を奏するガラス等の脆性材料層と、光学機能を奏する偏光フィルム等の樹脂層とが積層された複合材が挙げられる。この複合材は、用途に応じた所定形状・所定寸法に分断する必要がある。
しかしながら、スマートフォン、スマートウォッチ、車載ディスプレイ等に用いられる画像表示装置のように、画像表示装置の小型化、薄型化、軽量化に伴い、保護機能と光学機能とを兼ね備える薄型の保護材に対する要望が高まっている。このような保護材としては、例えば、保護機能を奏するガラス等の脆性材料層と、光学機能を奏する偏光フィルム等の樹脂層とが積層された複合材が挙げられる。この複合材は、用途に応じた所定形状・所定寸法に分断する必要がある。
【0003】
従来、脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法として、特許文献１に記載の方法が提案されている。
特許文献１に記載の方法は、ＣＯ２レーザ光源等のレーザ光源から発振したレーザ光を複合材の分断予定線に沿って樹脂層に照射して樹脂層を形成する樹脂を除去することで、分断予定線に沿った加工溝を形成する樹脂除去工程と、樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を分断予定線に沿って脆性材料層に照射して脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線に沿った加工痕を形成する脆性材料除去工程と、を含み、加工痕が脆性材料層を貫通する貫通孔である。
特許文献１に記載の方法によれば、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を用いて脆性材料層を形成する脆性材料を除去するため、分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じ難いという利点が得られる。
特許文献１に記載の方法は、ＣＯ２レーザ光源等のレーザ光源から発振したレーザ光を複合材の分断予定線に沿って樹脂層に照射して樹脂層を形成する樹脂を除去することで、分断予定線に沿った加工溝を形成する樹脂除去工程と、樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を分断予定線に沿って脆性材料層に照射して脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線に沿った加工痕を形成する脆性材料除去工程と、を含み、加工痕が脆性材料層を貫通する貫通孔である。
特許文献１に記載の方法によれば、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を用いて脆性材料層を形成する脆性材料を除去するため、分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じ難いという利点が得られる。
【0004】
また、特許文献１に記載の方法でも、分断後の複合材に所定の曲げ強度が得られる。しかしながら、より一層十分な曲げ強度が得られることが望まれている。
【0005】
なお、非特許文献１には、超短パルスレーザ光を用いた加工技術において、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することが記載されている。
また、非特許文献２には、薄ガラス基板の２点曲げ応力について記載されている。
また、非特許文献２には、薄ガラス基板の２点曲げ応力について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１９－１２２９６６号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】ジョン ロペス（John Lopez）他、“超短パルスベッセルビームを用いたガラス切断（GLASS CUTTING USING ULTRASHORT PULSED BESSEL BEAMS）”、［online］、２０１５年１０月、International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics (ICALEO)、［令和２年７月１７日検索］、インターネット（URL:https://www.researchgate.net/publication/284617626_GLASS_CUTTING_USING_ULTRASHORT_PULSED_BESSEL_BEAMS）
【非特許文献2】Suresh T. Gulati他、“Two Point Bending of Thin Glass Substrate”、２０１１年、SID 11 DIGEST、ｐ．６５２－６５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じ難く、且つ分断後の複合材（複合材片）に十分な曲げ強度が得られる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の照射位置における樹脂層の厚みが所定値以上（５μｍ以上）ある状態で、レーザ光の焦点を樹脂層の脆性材料層との界面近傍に設定し、脆性材料層側から分断予定線に沿ってレーザ光を照射することで、脆性材料層の樹脂層側のみの脆性材料が除去されて、分断予定線に沿って一体的に繋がったスクライブ溝が形成されることを見出した。そして、このスクライブ溝を起点として複合材が分断され、分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じ難く、且つ分断後の複合材に十分な曲げ強度が得られることを見出した。
本発明は、上記本発明者らの知見に基づき、完成したものである。
本発明は、上記本発明者らの知見に基づき、完成したものである。
【0010】
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法であって、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を前記脆性材料層側から前記複合材の分断予定線に沿って照射して前記脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、前記分断予定線に沿って一体的に繋がったスクライブ溝を形成する脆性材料除去工程と、レーザ光源から発振したレーザ光を前記分断予定線に沿って前記樹脂層に照射して前記樹脂層を形成する樹脂を除去する樹脂除去工程と、を含み、前記脆性材料除去工程において、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の焦点を前記樹脂層の前記脆性材料層との界面近傍に設定し、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の照射位置における前記樹脂層の厚みが５μｍ以上ある状態で前記超短パルスレーザ光源からレーザ光を発振し、前記樹脂層側で開口し且つ前記脆性材料層を非貫通である前記スクライブ溝を形成する、複合材の分断方法を提供する。
【0011】
本発明に係る複合材の分断方法によれば、脆性材料除去工程において、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を照射して脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、脆性材料層にスクライブ溝を形成するため、このスクライブ溝を起点として複合材が分断され、分断後の脆性材料層の端面（複合材の厚み方向（脆性材料層と樹脂層との積層方向）に直交する方向の端面）にクラックが生じ難い。
また、本発明に係る複合材の分断方法によれば、脆性材料除去工程で形成するスクライブ溝が、樹脂層側で開口し、且つ、脆性材料層を非貫通である。換言すれば、脆性材料除去工程において、脆性材料層の樹脂層側のみの脆性材料を除去してスクライブ溝を形成する。したがって、このスクライブ溝を起点として複合材が分断され、本発明者らが知見したように、分断後の複合材に十分な曲げ強度を得ることができる。
本発明によってスクライブ溝が形成されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、レーザ光の焦点を樹脂層の脆性材料層との界面近傍に設定することで、レーザ光のエネルギーが樹脂層の脆性材料層との界面近傍に集中的に吸収されて発熱し、その熱が脆性材料層に伝導することで、伝導した箇所の脆性材料が除去されてスクライブ溝が形成される、と本発明者らは推定している。
また、本発明に係る複合材の分断方法によれば、脆性材料除去工程で形成するスクライブ溝が、樹脂層側で開口し、且つ、脆性材料層を非貫通である。換言すれば、脆性材料除去工程において、脆性材料層の樹脂層側のみの脆性材料を除去してスクライブ溝を形成する。したがって、このスクライブ溝を起点として複合材が分断され、本発明者らが知見したように、分断後の複合材に十分な曲げ強度を得ることができる。
本発明によってスクライブ溝が形成されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、レーザ光の焦点を樹脂層の脆性材料層との界面近傍に設定することで、レーザ光のエネルギーが樹脂層の脆性材料層との界面近傍に集中的に吸収されて発熱し、その熱が脆性材料層に伝導することで、伝導した箇所の脆性材料が除去されてスクライブ溝が形成される、と本発明者らは推定している。
【0012】
なお、本発明に係る複合材の分断方法において、「レーザ光を前記脆性材料層側から前記複合材の分断予定線に沿って照射」とは、複合材の厚み方向（脆性材料層と樹脂層との積層方向）から見て、脆性材料層側から分断予定線に沿ってレーザ光を複合材に照射することを意味する。また、本発明に係る複合材の分断方法において、「レーザ光を前記分断予定線に沿って前記樹脂層に照射」とは、複合材の厚み方向から見て、分断予定線に沿ってレーザ光を樹脂層に照射することを意味する。
また、本発明に係る複合材の分断方法において、「前記樹脂層の前記脆性材料層との界面近傍」とは、樹脂層と脆性材料層との界面そのもの、及び、界面に近い樹脂層の部位（例えば、複合材の厚み方向について、界面からの距離が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下の部位）を意味する。「前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の焦点を前記樹脂層の前記脆性材料層との界面近傍に設定」とは、複合材の厚み方向についてのレーザ光の焦点の位置を樹脂層の脆性材料層との界面近傍に設定することを意味する。
さらに、本発明に係る複合材の分断方法において、樹脂除去工程において用いるレーザ光源の種類は、発振したレーザ光で樹脂層を形成する樹脂を除去できるものである限りにおいて、特に限定されるものではない。ただし、複合材に対するレーザ光の相対的な移動速度（加工速度）を高めることが可能である点で、赤外域の波長のレーザ光を発振するＣＯ２レーザ光源やＣＯレーザ光源を用いることが好ましい。
また、本発明に係る複合材の分断方法において、「前記樹脂層の前記脆性材料層との界面近傍」とは、樹脂層と脆性材料層との界面そのもの、及び、界面に近い樹脂層の部位（例えば、複合材の厚み方向について、界面からの距離が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下の部位）を意味する。「前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の焦点を前記樹脂層の前記脆性材料層との界面近傍に設定」とは、複合材の厚み方向についてのレーザ光の焦点の位置を樹脂層の脆性材料層との界面近傍に設定することを意味する。
さらに、本発明に係る複合材の分断方法において、樹脂除去工程において用いるレーザ光源の種類は、発振したレーザ光で樹脂層を形成する樹脂を除去できるものである限りにおいて、特に限定されるものではない。ただし、複合材に対するレーザ光の相対的な移動速度（加工速度）を高めることが可能である点で、赤外域の波長のレーザ光を発振するＣＯ２レーザ光源やＣＯレーザ光源を用いることが好ましい。
【0013】
本発明に係る複合材の分断方法では、樹脂除去工程を先に実行した後、脆性材料除去工程を実行することも可能である。ただし、この場合、樹脂除去工程において、分断予定線に沿って樹脂を完全に除去することができず、５μｍ以上の厚み分だけ、敢えて樹脂を残す必要が生じる。樹脂の残量は、樹脂除去工程でレーザ光源から発振するレーザ光のパワーや複合材に対するレーザ光の相対的な移動速度（加工速度）等に依存して変化し得るため、その調整に手間が掛かる一方、樹脂を過度に残すと、複合材の分断に支障が生じるおそれがある。
このため、本発明に係る複合材の分断方法において、前記脆性材料除去工程の後に、前記樹脂除去工程を実行することが好ましい。
上記の好ましい方法によれば、先に実行する脆性材料除去工程によってスクライブ溝が形成されるため、スクライブ溝が形成された後に実行する樹脂除去工程において、分断予定線に沿って樹脂を完全に除去しても支障がない。このため、レーザ光のパワー等の調整に手間が掛かったり、複合材の分断に支障が生じるおそれを回避可能である。
このため、本発明に係る複合材の分断方法において、前記脆性材料除去工程の後に、前記樹脂除去工程を実行することが好ましい。
上記の好ましい方法によれば、先に実行する脆性材料除去工程によってスクライブ溝が形成されるため、スクライブ溝が形成された後に実行する樹脂除去工程において、分断予定線に沿って樹脂を完全に除去しても支障がない。このため、レーザ光のパワー等の調整に手間が掛かったり、複合材の分断に支障が生じるおそれを回避可能である。
【0014】
好ましくは、本発明に係る複合材の分断方法は、前記脆性材料除去工程及び前記樹脂除去工程の後に、前記分断予定線に沿って外力を加えることで、前記複合材を分断する複合材分断工程を更に含む。
上記の好ましい方法によれば、複合材を確実に分断することが可能である。
上記の好ましい方法によれば、複合材を確実に分断することが可能である。
【0015】
本発明者らの知見によれば、スクライブ溝の深さが小さいほど、分断後の複合材に十分な曲げ強度を得ることができる一方、スクライブ溝の深さが小さすぎると、複合材の分断に支障が生じる。
したがって、本発明に係る複合材の分断方法において、前記スクライブ溝の深さが、３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。下限は５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。上限は３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、１８μｍ以下であることがより好ましく、１６μｍ以下であることがさらに好ましい。
なお、上記の好ましい方法において、「スクライブ溝の深さ」は、スクライブ溝の樹脂層側の端（スクライブ溝の開口端）と、スクライブ溝の脆性材料層側の底部（スクライブ溝の開口端と反対側の端）との距離を意味する。また、上記の好ましい方法において、「前記スクライブ溝の深さが、３μｍ以上５０μｍ以下である」とは、分断予定線に沿ったスクライブ溝の深さの平均値が、３μｍ以上５０μｍ以下であることを意味する。
したがって、本発明に係る複合材の分断方法において、前記スクライブ溝の深さが、３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。下限は５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。上限は３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、１８μｍ以下であることがより好ましく、１６μｍ以下であることがさらに好ましい。
なお、上記の好ましい方法において、「スクライブ溝の深さ」は、スクライブ溝の樹脂層側の端（スクライブ溝の開口端）と、スクライブ溝の脆性材料層側の底部（スクライブ溝の開口端と反対側の端）との距離を意味する。また、上記の好ましい方法において、「前記スクライブ溝の深さが、３μｍ以上５０μｍ以下である」とは、分断予定線に沿ったスクライブ溝の深さの平均値が、３μｍ以上５０μｍ以下であることを意味する。
【0016】
また、本発明に係る複合材の分断方法において、前記スクライブ溝の深さが、前記脆性材料層の厚みの１０％以上５０％以下であることが好ましい。下限は１５％以上であることがより好ましい。上限は３５％以下であることがより好ましい。
【0017】
本発明に係る複合材の分断方法において、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の波長は、例えば、５００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下である。
【0018】
本発明に係る複合材の分断方法において、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光のパルス幅は、例えば、３５０フェムト秒以上１００００フェムト秒以下である。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、分断後の脆性材料層の端面にクラックが生じ難く、且つ分断後の複合材に十分な曲げ強度を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る分断方法の複合材分断工程で分断された後の複合材片の構成を模式的に示す断面図である。
【図5】実施例１に係る試験の概要を模式的に説明する図である。
【図6】実施例１、２及び比較例１、２に係る試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る複合材の分断方法（以下、適宜、単に「分断方法」という）について説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。図１（ａ）は本実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程を示す断面図であり、図１（ｂ）は本実施形態に係る分断方法の樹脂除去工程を示す断面図であり、図１（ｃ）は本実施形態に係る分断方法の複合材分断工程を示す断面図である。図２（ａ）は本実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程後の複合材を示す上平面図（脆性材料層側から見た平面図）であり、図２（ｂ）は本実施形態に係る分断方法の樹脂除去工程後の複合材を示す下平面図（樹脂層側から見た平面図）である。
本実施形態に係る分断方法は、脆性材料層１と樹脂層２とが積層された複合材１０を厚み方向（脆性材料層１と樹脂層２との積層方向、図１の上下方向、Ｚ方向）に分断する方法である。
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。図１（ａ）は本実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程を示す断面図であり、図１（ｂ）は本実施形態に係る分断方法の樹脂除去工程を示す断面図であり、図１（ｃ）は本実施形態に係る分断方法の複合材分断工程を示す断面図である。図２（ａ）は本実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程後の複合材を示す上平面図（脆性材料層側から見た平面図）であり、図２（ｂ）は本実施形態に係る分断方法の樹脂除去工程後の複合材を示す下平面図（樹脂層側から見た平面図）である。
本実施形態に係る分断方法は、脆性材料層１と樹脂層２とが積層された複合材１０を厚み方向（脆性材料層１と樹脂層２との積層方向、図１の上下方向、Ｚ方向）に分断する方法である。
【0022】
脆性材料層１と樹脂層２とは、任意の適切な方法によって積層される。例えば、脆性材料層１と樹脂層２とは、いわゆるロール・ツー・ロール方式によって積層可能である。すなわち、長尺の脆性材料層１と長尺の樹脂層２とを長手方向に搬送しながら、互いの長手方向を揃えるようにして互いに貼り合わせることで、脆性材料層１と樹脂層２とを積層可能である。また、脆性材料層１と樹脂層２とをそれぞれ所定形状に切断した後、積層することも可能である。脆性材料層１と樹脂層２とは、代表的には、任意の適切な粘着剤や接着剤を介して積層される。
【0023】
脆性材料層１を形成する脆性材料としては、ガラス、及び単結晶又は多結晶シリコンを例示できる。
ガラスとしては、組成による分類によれば、ソーダ石灰ガラス、ホウ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス、及びサファイアガラスを例示できる。また、アルカリ成分による分類によれば、無アルカリガラス、低アルカリガラスを例示できる。ガラスのアルカリ金属成分（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）の含有量は、好ましくは１５重量％以下であり、より好ましくは１０重量％以下である。
ガラスとしては、組成による分類によれば、ソーダ石灰ガラス、ホウ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス、及びサファイアガラスを例示できる。また、アルカリ成分による分類によれば、無アルカリガラス、低アルカリガラスを例示できる。ガラスのアルカリ金属成分（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）の含有量は、好ましくは１５重量％以下であり、より好ましくは１０重量％以下である。
【0024】
脆性材料層１の厚みは、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１５０μｍ以下であり、更に好ましくは１２０μｍ以下であり、特に好ましくは１００μｍ以下である。一方、脆性材料層１の厚みは、好ましくは５μｍ以上であり、より好ましくは２０μｍ以上であり、更に好ましくは３０μｍ以上である。脆性材料層１の厚みがこのような範囲であれば、ロール・ツー・ロール方式による樹脂層２との積層が可能になる。
【0025】
脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１の波長５５０ｎｍにおける光透過率は、好ましくは８５％以上である。脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１の波長５５０ｎｍにおける屈折率は、好ましくは１．４～１．６５である。脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１の密度は、好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３～３．０ｇ／ｃｍ３であり、より好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３～２．７ｇ／ｃｍ３である。
【0026】
脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１として、市販のガラス板をそのまま用いてもよく、市販のガラス板を所望の厚みになるように研磨して用いてもよい。市販のガラス板としては、例えば、コーニング社製「７０５９」、「１７３７」又は「ＥＡＧＬＥ２０００」、旭硝子社製「ＡＮ１００」、ＮＨテクノグラス社製「ＮＡ－３５」、日本電気硝子社製「ＯＡ－１０」、ショット社製「Ｄ２６３」又は「ＡＦ４５」が挙げられる。
【0027】
樹脂層２としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エチレン－酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマー、各種樹脂製発泡体などのプラスチック材料で形成された単層フィルム、又は複数の層からなる積層フィルムを例示できる。
【0028】
樹脂層２が複数の層からなる積層フィルムである場合、層間に、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤などの各種粘着剤や、エポキシ系接着剤などの各種接着剤が介在してもよい。また、樹脂層２の表面に、上記のような粘着剤や接着剤からなる粘着剤層や接着剤層が形成されていてもよい。
また、樹脂層２の表面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの導電性の無機膜が形成されていてもよい。
本実施形態に係る分断方法は、特に樹脂層２がディスプレイに用いられる偏光フィルム、表面保護フィルム、位相差フィルム等の各種光学フィルムである場合に好適に用いられる。
樹脂層２の厚みは、好ましくは２０～５００μｍである。
また、樹脂層２の表面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの導電性の無機膜が形成されていてもよい。
本実施形態に係る分断方法は、特に樹脂層２がディスプレイに用いられる偏光フィルム、表面保護フィルム、位相差フィルム等の各種光学フィルムである場合に好適に用いられる。
樹脂層２の厚みは、好ましくは２０～５００μｍである。
【0029】
なお、図１に示す例では、樹脂層２が、ＰＥＴ等で形成された基材フィルム２１と基材フィルム２１の片面に形成された粘着剤層２２とから構成される表面保護フィルムであり、複合材１０が、粘着剤層２２を介して脆性材料層１と樹脂層２とが積層された構成である例を図示している。
【0030】
本実施形態に係る分断方法は、脆性材料除去工程と、樹脂除去工程と、複合材分断工程と、を含んでいる。以下、各工程について順に説明する。
【0031】
＜脆性材料除去工程＞
図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源２０から発振（パルス発振）したレーザ光（超短パルスレーザ光）Ｌ１を脆性材料層１側から複合材１０の分断予定線に沿って照射して脆性材料層１を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線に沿って一体的に繋がったスクライブ溝１１を形成する。
図１及び図２に示す例では、複合材１０の面内（ＸＹ２次元平面内）の直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）のうち、Ｙ方向に延びる直線ＤＬが分断予定線である場合を図示している。分断予定線ＤＬは、視覚的に認識できる表示として実際に複合材１０に描くことも可能であるし、レーザ光Ｌ１と複合材１０とのＸＹ２次元平面上での相対的な位置関係を制御する制御装置（図示せず）にその座標を予め入力しておくことも可能である。図１及び図２に示す分断予定線ＤＬは、制御装置にその座標が予め入力されており、実際には複合材１０に描かれていない仮想線である。なお、分断予定線ＤＬは、直線に限るものではなく、曲線であってもよい。複合材１０の用途に応じて分断予定線ＤＬを決定することで、複合材１０を用途に応じた任意の形状に分断可能である。
図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源２０から発振（パルス発振）したレーザ光（超短パルスレーザ光）Ｌ１を脆性材料層１側から複合材１０の分断予定線に沿って照射して脆性材料層１を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線に沿って一体的に繋がったスクライブ溝１１を形成する。
図１及び図２に示す例では、複合材１０の面内（ＸＹ２次元平面内）の直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）のうち、Ｙ方向に延びる直線ＤＬが分断予定線である場合を図示している。分断予定線ＤＬは、視覚的に認識できる表示として実際に複合材１０に描くことも可能であるし、レーザ光Ｌ１と複合材１０とのＸＹ２次元平面上での相対的な位置関係を制御する制御装置（図示せず）にその座標を予め入力しておくことも可能である。図１及び図２に示す分断予定線ＤＬは、制御装置にその座標が予め入力されており、実際には複合材１０に描かれていない仮想線である。なお、分断予定線ＤＬは、直線に限るものではなく、曲線であってもよい。複合材１０の用途に応じて分断予定線ＤＬを決定することで、複合材１０を用途に応じた任意の形状に分断可能である。
【0032】
レーザ光Ｌ１を複合材１０の分断予定線ＤＬに沿って照射する態様（レーザ光Ｌ１を走査する態様）としては、例えば、枚葉状の複合材１０をＸＹ２軸ステージ（図示せず）に載置して固定（例えば、吸着固定）し、制御装置からの制御信号によってＸＹ２軸ステージを駆動することで、レーザ光Ｌ１に対する複合材１０のＸＹ２次元平面上での相対的な位置を変更することが考えられる。また、複合材１０の位置を固定し、制御装置からの制御信号によって駆動するガルバノミラーやポリゴンミラーを用いて超短パルスレーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を偏向させることで、複合材１０に照射されるレーザ光Ｌ１のＸＹ２次元平面上での位置を変更することも考えられる。更には、上記のＸＹ２軸ステージを用いた複合材１０の走査と、ガルバノミラー等を用いたレーザ光Ｌ１の走査との双方を併用することも可能である。
【0033】
脆性材料層１を形成する脆性材料は、超短パルスレーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１のフィラメンテーション現象を利用して、或いは、超短パルスレーザ光源２０にマルチ焦点光学系（図示せず）又はベッセルビーム光学系（図示せず）を適用することで、除去される。
なお、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては、前述の非特許文献１に記載されている。また、ドイツのTrumpf社から、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系を適用したガラス加工に関する製品が販売されている。このように、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては公知であるため、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
なお、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては、前述の非特許文献１に記載されている。また、ドイツのTrumpf社から、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系を適用したガラス加工に関する製品が販売されている。このように、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては公知であるため、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【0034】
超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の波長は、脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合に高い光透過率を示す５００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下であることが好ましい。非線形光学現象（多光子吸収）を効果的に引き起こすため、レーザ光Ｌ１のパルス幅は、１００ピコ秒以下であることが好ましく、５０ピコ秒以下であることがより好ましい。レーザ光Ｌ１のパルス幅は、例えば、３５０フェムト秒以上１００００フェムト秒以下に設定される。レーザ光Ｌ１の発振形態は、シングルパルス発振でも、バーストモードのマルチパルス発振でもよい。
【0035】
脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の焦点を樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍に設定している。これにより、脆性材料除去工程で形成するスクライブ溝１１は、樹脂層２側で開口し且つ脆性材料層１を非貫通（樹脂層２側と反対側では開口していない）になっている。換言すれば、脆性材料除去工程において、脆性材料層１の樹脂層２側のみの脆性材料を除去してスクライブ溝１１を形成している。
以下、この点について、より具体的に説明する。
以下、この点について、より具体的に説明する。
【0036】
図３は、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の焦点の設定方法の一例を模式的に説明する説明図である。
図３に示す例では、超短パルスレーザ光源２０にマルチ焦点光学系を適用している。具体的には、図３に示すマルチ焦点光学系は、３つのアキシコンレンズ２１ａ、２１ｂ、２１ｃで構成されている。図３に示すように、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の空間強度分布をガウシアン分布と仮定すれば、比較的強度の高い点Ａから点Ｂまでの範囲で発振したレーザ光Ｌ１は、図３において破線で示す光路を辿って、焦点ＡＦで収束する。本実施形態の脆性材料除去工程において、樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍に設定する焦点は、点Ａから点Ｂまでの比較的強度の高い範囲で発振したレーザ光Ｌ１が収束する焦点ＡＦである。点Ａから点Ｂまでの範囲は、例えば、レーザ光Ｌ１の空間強度分布の最大強度の９０％以上の強度となる範囲である。
脆性材料除去工程では、このレーザ光Ｌ１の焦点ＡＦの位置が樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍、具体的には、界面から距離Ｈの位置となるように、焦点ＡＦと複合材１０との位置関係を調整する。この距離Ｈは、好ましくは０μｍ～２０μｍ、より好ましくは０μｍ～１０μｍに設定される。
焦点ＡＦにおけるレーザ光Ｌ１のスポット径は、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下に設定される。
図３に示す例では、超短パルスレーザ光源２０にマルチ焦点光学系を適用している。具体的には、図３に示すマルチ焦点光学系は、３つのアキシコンレンズ２１ａ、２１ｂ、２１ｃで構成されている。図３に示すように、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の空間強度分布をガウシアン分布と仮定すれば、比較的強度の高い点Ａから点Ｂまでの範囲で発振したレーザ光Ｌ１は、図３において破線で示す光路を辿って、焦点ＡＦで収束する。本実施形態の脆性材料除去工程において、樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍に設定する焦点は、点Ａから点Ｂまでの比較的強度の高い範囲で発振したレーザ光Ｌ１が収束する焦点ＡＦである。点Ａから点Ｂまでの範囲は、例えば、レーザ光Ｌ１の空間強度分布の最大強度の９０％以上の強度となる範囲である。
脆性材料除去工程では、このレーザ光Ｌ１の焦点ＡＦの位置が樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍、具体的には、界面から距離Ｈの位置となるように、焦点ＡＦと複合材１０との位置関係を調整する。この距離Ｈは、好ましくは０μｍ～２０μｍ、より好ましくは０μｍ～１０μｍに設定される。
焦点ＡＦにおけるレーザ光Ｌ１のスポット径は、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下に設定される。
【0037】
なお、レーザ光Ｌ１のフィラメンテーション現象を利用する場合には、レーザ光Ｌ１が脆性材料層１を透過する際、カー効果によって自己収束することで、進行するほどスポット径が小さくなる。そして、脆性材料層１にアブレーションが生じるエネルギー閾値までレーザ光Ｌ１が収束したときに、脆性材料層１の脆性材料が除去されてスクライブ溝１１が形成されることになる。上記のように、アブレーションが生じるエネルギー閾値までレーザ光Ｌ１が収束する位置（前述の焦点ＡＦに相当）を樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍に設定することで、樹脂層２側で開口し且つ脆性材料層１を非貫通であるスクライブ溝１１を形成可能である。
【0038】
超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１のパワーを調整することで、スクライブ溝１１を形成する（脆性材料を除去する）のに用いられるエネルギーの強弱（点Ａから点Ｂまでの範囲の強度の大小）を調整することが可能である。これにより、スクライブ溝１１の深さを調整することが可能である。
スクライブ溝１１の深さが小さいほど、分断後の複合材１０に十分な曲げ強度を得ることができる一方、スクライブ溝１１の深さが小さすぎると、後述の複合材分断工程での複合材１０の分断に支障が生じる。
このため、スクライブ溝１１の深さは、好ましくは３μｍ以上５０μｍ以下である。下限は５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。上限は３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、１８μｍ以下であることがより好ましく、１６μｍ以下であることがさらに好ましい。脆性材料層１の厚みが小さい場合（例えば、厚みが５０μｍ以下の場合）、スクライブ溝１１の深さは、３μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
また、スクライブ溝１１の深さは、好ましくは脆性材料層１の厚みの１０％以上５０％以下である。下限は１５％以上であることがより好ましい。上限は３５％以下であることがより好ましい。
スクライブ溝１１の深さが小さいほど、分断後の複合材１０に十分な曲げ強度を得ることができる一方、スクライブ溝１１の深さが小さすぎると、後述の複合材分断工程での複合材１０の分断に支障が生じる。
このため、スクライブ溝１１の深さは、好ましくは３μｍ以上５０μｍ以下である。下限は５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。上限は３０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、１８μｍ以下であることがより好ましく、１６μｍ以下であることがさらに好ましい。脆性材料層１の厚みが小さい場合（例えば、厚みが５０μｍ以下の場合）、スクライブ溝１１の深さは、３μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
また、スクライブ溝１１の深さは、好ましくは脆性材料層１の厚みの１０％以上５０％以下である。下限は１５％以上であることがより好ましい。上限は３５％以下であることがより好ましい。
【0039】
＜樹脂除去工程＞
本実施形態の樹脂除去工程は、脆性材料除去工程の後に実行される。
図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、樹脂除去工程では、レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を複合材１０の分断予定線ＤＬに沿って樹脂層２に照射して樹脂層２を形成する樹脂を除去する。これにより、分断予定線ＤＬに沿った加工溝２３が形成される。
レーザ光Ｌ２を分断予定線ＤＬに沿って照射する態様（レーザ光Ｌ２を走査する態様）としては、前述のレーザ光Ｌ１を分断予定線ＤＬに沿って照射する態様と同じ態様を採用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
本実施形態の樹脂除去工程は、脆性材料除去工程の後に実行される。
図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、樹脂除去工程では、レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を複合材１０の分断予定線ＤＬに沿って樹脂層２に照射して樹脂層２を形成する樹脂を除去する。これにより、分断予定線ＤＬに沿った加工溝２３が形成される。
レーザ光Ｌ２を分断予定線ＤＬに沿って照射する態様（レーザ光Ｌ２を走査する態様）としては、前述のレーザ光Ｌ１を分断予定線ＤＬに沿って照射する態様と同じ態様を採用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0040】
本実施形態では、レーザ光源３０として、発振するレーザ光Ｌ２の波長が赤外域の９～１１μｍであるＣＯ２レーザ光源を用いている。
ただし、本発明はこれに限るものではなく、レーザ光源３０として、発振するレーザ光Ｌ２の波長が５μｍであるＣＯレーザ光源を用いることも可能である。
また、レーザ光源３０として、可視光及び紫外線（ＵＶ）パルスレーザ光源を用いることも可能である。可視光及びＵＶパルスレーザ光源としては、発振するレーザ光Ｌ２の波長が５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、３４９ｎｍ又は２６６ｎｍ（Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、又はＹＶＯ４を媒質とする固体レーザ光源の高次高調波）であるもの、発振するレーザ光Ｌ２の波長が３５１ｎｍ、２４８ｎｍ、２２２ｎｍ、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍであるエキシマレーザ光源、発振するレーザ光Ｌ２の波長が１５７ｎｍであるＦ２レーザ光源を例示できる。
また、レーザ光源３０として、発振するレーザ光Ｌ２の波長が紫外域以外であり、なお且つパルス幅がフェムト秒又はピコ秒オーダーのパルスレーザ光源を用いることも可能である。このパルスレーザ光源から発振するレーザ光Ｌ２を用いれば、多光子吸収過程に基づくアブレーション加工を誘発可能である。
さらに、レーザ光源３０として、発振するレーザ光Ｌ２の波長が赤外域である半導体レーザ光源やファイバーレーザ光源を用いることも可能である。
前述のように、本実施形態では、レーザ光源３０としてＣＯ２レーザ光源を用いているため、以下、レーザ光源３０を「ＣＯ２レーザ光源３０」と称する。
ただし、本発明はこれに限るものではなく、レーザ光源３０として、発振するレーザ光Ｌ２の波長が５μｍであるＣＯレーザ光源を用いることも可能である。
また、レーザ光源３０として、可視光及び紫外線（ＵＶ）パルスレーザ光源を用いることも可能である。可視光及びＵＶパルスレーザ光源としては、発振するレーザ光Ｌ２の波長が５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、３４９ｎｍ又は２６６ｎｍ（Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、又はＹＶＯ４を媒質とする固体レーザ光源の高次高調波）であるもの、発振するレーザ光Ｌ２の波長が３５１ｎｍ、２４８ｎｍ、２２２ｎｍ、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍであるエキシマレーザ光源、発振するレーザ光Ｌ２の波長が１５７ｎｍであるＦ２レーザ光源を例示できる。
また、レーザ光源３０として、発振するレーザ光Ｌ２の波長が紫外域以外であり、なお且つパルス幅がフェムト秒又はピコ秒オーダーのパルスレーザ光源を用いることも可能である。このパルスレーザ光源から発振するレーザ光Ｌ２を用いれば、多光子吸収過程に基づくアブレーション加工を誘発可能である。
さらに、レーザ光源３０として、発振するレーザ光Ｌ２の波長が赤外域である半導体レーザ光源やファイバーレーザ光源を用いることも可能である。
前述のように、本実施形態では、レーザ光源３０としてＣＯ２レーザ光源を用いているため、以下、レーザ光源３０を「ＣＯ２レーザ光源３０」と称する。
【0041】
ＣＯ２レーザ光源３０の発振形態は、パルス発振でも連続発振でもよい。レーザ光Ｌ２の空間強度分布は、ガウシアン分布でもよいし、レーザ光Ｌ２の除去対象外である脆性材料層１のダメージを抑制するため、回折光学素子（図示せず）等を用いて、フラットトップ分布に整形してもよい。レーザ光Ｌ２の偏光状態に制約はなく、直線偏光、円偏光及びランダム偏光の何れであってもよい。
【0042】
レーザ光Ｌ２を複合材１０の分断予定線ＤＬに沿って樹脂層２（基材フィルム２１及び粘着剤層２２）に照射することで、樹脂層２を形成する樹脂のうち、レーザ光Ｌ２が照射された樹脂（基材フィルム２１及び粘着剤層２２のレーザ光Ｌ２が照射された部分）の赤外光吸収に伴う局所的な温度上昇が生じて当該樹脂が飛散することで、当該樹脂が複合材１０から除去され、複合材１０に加工溝２３が形成される。複合材１０から除去される樹脂の飛散物が複合材１０に再付着することを抑制するには、分断予定線ＤＬ近傍に集塵機構を設けることが好ましい。加工溝２３の溝幅が大きくなるのを抑制するには、樹脂層２への照射位置におけるスポット径が３００μｍ以下となるようにレーザ光Ｌ２を集光することが好ましく、スポット径が２００μｍ以下となるようにレーザ光Ｌ２を集光することがより好ましい。
【0043】
なお、レーザ光Ｌ２が照射された樹脂の赤外光吸収に伴う局所的な温度上昇を原理とする樹脂の除去方法の場合、樹脂の種類や樹脂層２の層構造に関わらず、樹脂層２の厚みによって、加工溝２３を形成するのに必要な投入エネルギーを概ね見積もることが可能である。具体的には、加工溝２３を形成するのに必要な以下の式（１）で表わされる投入エネルギーを、樹脂層２の厚みに基づき、以下の式（２）によって見積もることが可能である。
投入エネルギー［ｍＪ／ｍｍ］＝レーザ光Ｌ２の平均パワー［ｍＷ］／加工速度［ｍｍ／ｓｅｃ］ ・・・（１）
投入エネルギー［ｍＪ／ｍｍ］＝０．５×樹脂層２の厚み［μｍ］ ・・・（２）
実際に設定する投入エネルギーは、上記の式（２）で見積もった投入エネルギーの２０％～１８０％に設定することが好ましく、５０％～１５０％に設定することがより好ましい。このように見積もった投入エネルギーに対してマージンを設けるのは、樹脂層２を形成する樹脂の光吸収率（レーザ光Ｌ２の波長における光吸収率）や、樹脂の融点・分解点等の熱物性の違いによって、加工溝２３を形成するのに必要な投入エネルギーに差異が生じることを考慮しているからである。具体的には、例えば、本実施形態に係る分断方法を適用する複合材１０のサンプルを用意し、上記の好ましい範囲内の複数の投入エネルギーでこのサンプルの樹脂層２に加工溝２３を形成する予備試験を行って、適切な投入エネルギーを決定すればよい。
投入エネルギー［ｍＪ／ｍｍ］＝レーザ光Ｌ２の平均パワー［ｍＷ］／加工速度［ｍｍ／ｓｅｃ］ ・・・（１）
投入エネルギー［ｍＪ／ｍｍ］＝０．５×樹脂層２の厚み［μｍ］ ・・・（２）
実際に設定する投入エネルギーは、上記の式（２）で見積もった投入エネルギーの２０％～１８０％に設定することが好ましく、５０％～１５０％に設定することがより好ましい。このように見積もった投入エネルギーに対してマージンを設けるのは、樹脂層２を形成する樹脂の光吸収率（レーザ光Ｌ２の波長における光吸収率）や、樹脂の融点・分解点等の熱物性の違いによって、加工溝２３を形成するのに必要な投入エネルギーに差異が生じることを考慮しているからである。具体的には、例えば、本実施形態に係る分断方法を適用する複合材１０のサンプルを用意し、上記の好ましい範囲内の複数の投入エネルギーでこのサンプルの樹脂層２に加工溝２３を形成する予備試験を行って、適切な投入エネルギーを決定すればよい。
【0044】
本実施形態の樹脂除去工程では、レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を樹脂層２側から樹脂層２に照射している。図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、樹脂層２に対向するように、ＣＯ２レーザ光源３０を複合材１０に対してＺ方向下側に配置し、脆性材料層１に対向するように、超短パルスレーザ光源２０を複合材１０に対してＺ方向上側に配置している。そして、脆性材料除去工程において超短パルスレーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１でスクライブ溝１１を形成した後、レーザ光Ｌ１の発振を停止し、樹脂除去工程においてＣＯ２レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２で加工溝２３を形成している。
しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、超短パルスレーザ光源２０及びＣＯ２レーザ光源３０を複合材１０に対していずれも同じ側（Ｚ方向上側又は下側）に配置し、脆性材料除去工程では脆性材料層１を超短パルスレーザ光源２０に対向させ、樹脂除去工程では樹脂層２がＣＯ２レーザ光源３０に対向するように複合材１０の上下を反転させる方法を採用することも可能である。
しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、超短パルスレーザ光源２０及びＣＯ２レーザ光源３０を複合材１０に対していずれも同じ側（Ｚ方向上側又は下側）に配置し、脆性材料除去工程では脆性材料層１を超短パルスレーザ光源２０に対向させ、樹脂除去工程では樹脂層２がＣＯ２レーザ光源３０に対向するように複合材１０の上下を反転させる方法を採用することも可能である。
【0045】
樹脂除去工程では、後述の複合材分断工程での複合材１０の分断に支障が生じない限り、形成された加工溝２３の底部に樹脂の残渣が生じてもよい。
ただし、複合材１０を確実に分断するには、樹脂除去工程で形成した加工溝２３をクリーニングすることで、樹脂層２を形成する樹脂の残渣を除去するクリーニング工程を更に含むことが好ましい。
クリーニング工程では、各種ウェット方式及びドライ方式のクリーニング方法を適用可能である。ウェット方式のクリーニング方法としては、薬液浸漬、超音波洗浄、ドライアイスブラスト、マイクロ及びナノファインバブル洗浄を例示できる。ドライ方式のクリーニング方法としては、レーザ、プラズマ、紫外線、オゾンなどを用いることが可能である。
ただし、複合材１０を確実に分断するには、樹脂除去工程で形成した加工溝２３をクリーニングすることで、樹脂層２を形成する樹脂の残渣を除去するクリーニング工程を更に含むことが好ましい。
クリーニング工程では、各種ウェット方式及びドライ方式のクリーニング方法を適用可能である。ウェット方式のクリーニング方法としては、薬液浸漬、超音波洗浄、ドライアイスブラスト、マイクロ及びナノファインバブル洗浄を例示できる。ドライ方式のクリーニング方法としては、レーザ、プラズマ、紫外線、オゾンなどを用いることが可能である。
【0046】
＜複合材分断工程＞
図１（ｃ）に示すように、複合材分断工程では、脆性材料除去工程及び樹脂除去工程の後に、分断予定線ＤＬに沿って外力を加えることで、複合材１０を分断する。図１（ｃ）に示す例では、複合材１０は、複合材片１０ａ、１０ｂに分断される。
複合材１０への外力の付加方法としては、機械的なブレイク（山折り）、赤外域レーザ光による切断予定線ＤＬの近傍部位の加熱、超音波ローラによる振動付加、吸盤による吸着及び引き上げ等を例示できる。山折りによって複合材１０を分断する場合には、スクライブ溝１１が形成された脆性材料層１の樹脂層２側を起点として分断されるように、樹脂層２側が凸となる（脆性材料層１側が凹となる）ように外力を加えることが好ましい。
図１（ｃ）に示すように、複合材分断工程では、脆性材料除去工程及び樹脂除去工程の後に、分断予定線ＤＬに沿って外力を加えることで、複合材１０を分断する。図１（ｃ）に示す例では、複合材１０は、複合材片１０ａ、１０ｂに分断される。
複合材１０への外力の付加方法としては、機械的なブレイク（山折り）、赤外域レーザ光による切断予定線ＤＬの近傍部位の加熱、超音波ローラによる振動付加、吸盤による吸着及び引き上げ等を例示できる。山折りによって複合材１０を分断する場合には、スクライブ溝１１が形成された脆性材料層１の樹脂層２側を起点として分断されるように、樹脂層２側が凸となる（脆性材料層１側が凹となる）ように外力を加えることが好ましい。
【0047】
図４は、本実施形態に係る分断方法の複合材分断工程で分断された後の複合材片１０ａ、１０ｂの構成を模式的に示す断面図である。
図４に示すように、複合材片１０ａ、１０ｂは、その脆性材料層１の一の端面（分断した端面）における樹脂層２側の第１部位１２の表面粗さが、前記一の端面における樹脂層２と反対側の第２部位１３の表面粗さよりも大きくなっている。第１部位１２は、スクライブ溝１１の形成された部位に相当し、第２部位１３は、スクライブ溝１１の形成されていない部位に相当する。したがって、第１部位１２の厚み（脆性材料層１の厚み方向（Ｚ方向）に沿った第１部位１２の寸法）は、好ましくは脆性材料層１の厚みの１０％以上４０％以下である。下限は１５％以上であることがより好ましい。上限は３５％以下であることがより好ましい。
複合材片１０ａ、１０ｂの脆性材料層１の一の端面（分断した端面）は、樹脂層２の同じ側の端面（分断した端面）よりも前記一の端面側（図４の紙面左側）に突出している。その突出量１４は、ＣＯ２レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２の樹脂層２への照射位置におけるスポット径に応じて変化するが、例えば、２００μｍ以下や、１００μｍ以下や、５０μｍ以下である。突出量１４の下限は、小さいほど好ましいが、例えば、１μｍ以上や、５μｍ以上である。
図４に示すように、複合材片１０ａ、１０ｂは、その脆性材料層１の一の端面（分断した端面）における樹脂層２側の第１部位１２の表面粗さが、前記一の端面における樹脂層２と反対側の第２部位１３の表面粗さよりも大きくなっている。第１部位１２は、スクライブ溝１１の形成された部位に相当し、第２部位１３は、スクライブ溝１１の形成されていない部位に相当する。したがって、第１部位１２の厚み（脆性材料層１の厚み方向（Ｚ方向）に沿った第１部位１２の寸法）は、好ましくは脆性材料層１の厚みの１０％以上４０％以下である。下限は１５％以上であることがより好ましい。上限は３５％以下であることがより好ましい。
複合材片１０ａ、１０ｂの脆性材料層１の一の端面（分断した端面）は、樹脂層２の同じ側の端面（分断した端面）よりも前記一の端面側（図４の紙面左側）に突出している。その突出量１４は、ＣＯ２レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２の樹脂層２への照射位置におけるスポット径に応じて変化するが、例えば、２００μｍ以下や、１００μｍ以下や、５０μｍ以下である。突出量１４の下限は、小さいほど好ましいが、例えば、１μｍ以上や、５μｍ以上である。
【0048】
以上に説明した本実施形態に係る分断方法によれば、脆性材料除去工程において、超短パルスレーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を照射して脆性材料層１を形成する脆性材料を除去することで、脆性材料層１にスクライブ溝１１を形成するため、複合材分断工程において、このスクライブ溝１１を起点として複合材１０が分断され、分断後の脆性材料層１の端面にクラックが生じ難い。
また、本実施形態に係る分断方法によれば、脆性材料除去工程で形成するスクライブ溝１１が、樹脂層２側で開口し、且つ、脆性材料層１を非貫通である。換言すれば、脆性材料除去工程において、脆性材料層１の樹脂層２側のみの脆性材料を除去してスクライブ溝１１を形成する。したがって、複合材分断工程において、このスクライブ溝１１を起点として複合材１０が分断され、分断後の複合材片１０ａ、１０ｂに十分な曲げ強度を得ることができる。
また、本実施形態に係る分断方法によれば、脆性材料除去工程で形成するスクライブ溝１１が、樹脂層２側で開口し、且つ、脆性材料層１を非貫通である。換言すれば、脆性材料除去工程において、脆性材料層１の樹脂層２側のみの脆性材料を除去してスクライブ溝１１を形成する。したがって、複合材分断工程において、このスクライブ溝１１を起点として複合材１０が分断され、分断後の複合材片１０ａ、１０ｂに十分な曲げ強度を得ることができる。
【0049】
なお、本実施形態では、脆性材料除去工程の後に樹脂除去工程を実行しているが、本発明はこれに限るものではなく、樹脂除去工程の後に脆性材料除去工程を実行することも可能である。換言すれば、加工溝２３を形成した後にスクライブ溝１１を形成することも可能である。
ただし、この場合、脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の焦点ＡＦを樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍に設定するため、脆性材料除去工程を実行する時点で、加工溝２３の底部に樹脂の残渣が生じている必要がある。具体的には、この樹脂の残渣の厚み（すなわち、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の照射位置における樹脂層２の厚み）が５μｍ以上ある状態で、脆性材料除去工程を実行する必要がある。
ただし、この場合、脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の焦点ＡＦを樹脂層２の脆性材料層１との界面近傍に設定するため、脆性材料除去工程を実行する時点で、加工溝２３の底部に樹脂の残渣が生じている必要がある。具体的には、この樹脂の残渣の厚み（すなわち、超短パルスレーザ光源２０から発振するレーザ光Ｌ１の照射位置における樹脂層２の厚み）が５μｍ以上ある状態で、脆性材料除去工程を実行する必要がある。
【0050】
以下、本実施形態に係る分断方法（実施例１、２）及び比較例（比較例１、２）に係る分断方法を用いて複合材１０を分断する試験を行った結果の一例について説明する。
【0051】
＜実施例１＞
図５は、実施例１に係る試験の概要を模式的に説明する図である。以下、図１～図３及び図５を適宜参照しつつ、実施例１に係る試験の概要について説明する。
実施例１で用いた複合材１０において、脆性材料層１は、無アルカリガラスから形成され、厚みが３０μｍである。また、樹脂層２は、表面保護フィルムであり、総厚みが５８μｍである。具体的には、この表面保護フィルムは、厚み３８μｍのＰＥＴフィルムを基材フィルム２１として、その片面にアクリル系粘着剤を塗布して乾燥させ、乾燥後の厚みが２０μｍの粘着剤層（アクリル系粘着剤層）２２を形成したものである。複合材１０は、粘着剤層２２を介して脆性材料層１と樹脂層２とが積層された構成である。図５（ａ）に示すように、複合材１０は、面内（ＸＹ２次元平面内）寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状である。図５（ａ）に破線で示す直線は分断予定線である。
図５は、実施例１に係る試験の概要を模式的に説明する図である。以下、図１～図３及び図５を適宜参照しつつ、実施例１に係る試験の概要について説明する。
実施例１で用いた複合材１０において、脆性材料層１は、無アルカリガラスから形成され、厚みが３０μｍである。また、樹脂層２は、表面保護フィルムであり、総厚みが５８μｍである。具体的には、この表面保護フィルムは、厚み３８μｍのＰＥＴフィルムを基材フィルム２１として、その片面にアクリル系粘着剤を塗布して乾燥させ、乾燥後の厚みが２０μｍの粘着剤層（アクリル系粘着剤層）２２を形成したものである。複合材１０は、粘着剤層２２を介して脆性材料層１と樹脂層２とが積層された構成である。図５（ａ）に示すように、複合材１０は、面内（ＸＹ２次元平面内）寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状である。図５（ａ）に破線で示す直線は分断予定線である。
【0052】
実施例１では、最初に、脆性材料除去工程を実行し、次に、樹脂除去工程を実行し、最後に、複合材分断工程を実行した。
【0053】
脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源２０として、コヒレント社製「Ｍｏｎａｃｏ １０３５－８０－６０」（発振波長１０３５ｎｍ、レーザ光Ｌ１のパルス幅３５０～１００００フェムト秒、パルス発振の繰り返し周波数最大５０ＭＨｚ、平均パワー６０Ｗ）を用い、超短パルスレーザ光源２０から所定の出力で発振したレーザ光Ｌ１をマルチ焦点光学系を介して、脆性材料層１側から複合材１０に照射した。レーザ光Ｌ１の焦点ＡＦ（図３参照）は、樹脂層２の粘着剤層２２の厚み方向中央（脆性材料層１との界面から１０μｍの位置、すなわち、距離Ｈ＝１０μｍ）に設定した。複合材１０に対するレーザ光Ｌ１の相対的な移動速度（加工速度）を１２５ｍｍ／ｓｅｃ、パルス発振の繰り返し周波数を１２５ｋＨｚとし、図５（ａ）に示すように、面内寸法が１１０ｍｍ×６０ｍｍの複合材片１０ｃを分断できるように、分断予定線に沿ってレーザ光Ｌ１を走査したところ、脆性材料層１に、深さ（平均値）が１０μｍで、溝幅が３μｍ程度の、分断予定線に沿って一体的に繋がったスクライブ溝１１（図１（ａ）、図２（ａ）参照）が形成された。
【0054】
次に、樹脂除去工程では、ＣＯ２レーザ光源３０として、コヒレント社製「ＤＩＡＭＯＮＤ Ｊ－３－９．４」（発振波長９．４μｍ、パルス発振の繰り返し周波数１５ｋＨｚ、レーザ光Ｌ２のパワー１３Ｗ、ガウシアンビーム）を用い、ＣＯ２レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を集光レンズを用いてスポット径１２０μｍに集光し、複合材１０の樹脂層２に照射した。複合材１０に対するレーザ光Ｌ２の相対的な移動速度（加工速度）を４００ｍｍ／ｓｅｃとし、分断予定線に沿ってレーザ光Ｌ２を走査したところ、樹脂層２に溝幅１５０μｍの加工溝２３（図１（ｂ）、図２（ｂ）参照）が形成された。
なお、実施例１の樹脂除去工程において、前述の式（２）によって見積もられる投入エネルギーは、２９ｍＪ／ｍｍである。これに対し、実際の投入エネルギーは、前述の式（１）より、３３ｍＪ／ｍｍであり、見積もった投入エネルギーの１１４％である。
なお、実施例１の樹脂除去工程において、前述の式（２）によって見積もられる投入エネルギーは、２９ｍＪ／ｍｍである。これに対し、実際の投入エネルギーは、前述の式（１）より、３３ｍＪ／ｍｍであり、見積もった投入エネルギーの１１４％である。
【0055】
最後に、複合材分断工程では、分断予定線に沿って、樹脂層２側が凸となる（脆性材料層１側が凹となる）ように、人手で複合材１０を山折りすることで、複合材片１０ｃを分断した。
【0056】
＜実施例２＞
実施例２で用いた複合材１０において、脆性材料層１は、無アルカリガラスから形成され、厚みが１００μｍである。また、樹脂層２は、偏光フィルムの片面にエポキシ系接着剤を塗布して乾燥させ、乾燥後の厚みが１μｍの接着剤層（エポキシ系接着剤層）を形成したものである。偏光フィルムとしては、接着剤層が形成される側から順に、ＴＡＣフィルム（厚み４０μｍ）／ＰＶＡ系偏光子（厚み５μｍ）／アクリル系フィルム（厚み４０μｍ）／アクリル系粘着剤層（厚み３０μｍ）／セパレータ（ＰＥＴフィルム、厚み３８μｍ）の構成を有するものを用いた。複合材１０は、接着剤層を介して脆性材料層１と樹脂層２とが積層された構成である。実施例２で用いた複合材１０も、実施例１と同様に、面内（ＸＹ２次元平面内）寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状である。
実施例２で用いた複合材１０において、脆性材料層１は、無アルカリガラスから形成され、厚みが１００μｍである。また、樹脂層２は、偏光フィルムの片面にエポキシ系接着剤を塗布して乾燥させ、乾燥後の厚みが１μｍの接着剤層（エポキシ系接着剤層）を形成したものである。偏光フィルムとしては、接着剤層が形成される側から順に、ＴＡＣフィルム（厚み４０μｍ）／ＰＶＡ系偏光子（厚み５μｍ）／アクリル系フィルム（厚み４０μｍ）／アクリル系粘着剤層（厚み３０μｍ）／セパレータ（ＰＥＴフィルム、厚み３８μｍ）の構成を有するものを用いた。複合材１０は、接着剤層を介して脆性材料層１と樹脂層２とが積層された構成である。実施例２で用いた複合材１０も、実施例１と同様に、面内（ＸＹ２次元平面内）寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状である。
【0057】
実施例２では、脆性材料除去工程において、レーザ光Ｌ１の焦点ＡＦを樹脂層２の接着剤層の厚み方向中央（脆性材料層１との界面から０．５μｍの位置、すなわち、距離Ｈ＝０．５μｍ）に設定した点を除き、実施例１と同様の条件で、スクライブ溝１１を形成した。樹脂除去工程及び複合材分断工程も、実施例１と同様の条件で実行し、複合材片１０ｃを分断した。
【0058】
＜比較例１＞
比較例１で用いた複合材１０において、脆性材料層１は、実施例１と同様に、無アルカリガラスから形成され、厚みが３０μｍである。また、樹脂層２は、ＴＡＣフィルム（厚み４０μｍ）の片面にエポキシ系接着剤を塗布して乾燥させ、乾燥後の厚みが１μｍの接着剤層（エポキシ系接着剤層）を形成したものである。複合材１０は、接着剤層を介して脆性材料層１と樹脂層２とが積層された構成である。比較例１で用いた複合材１０も、実施例１、２と同様に、面内（ＸＹ２次元平面内）寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状である。
比較例１で用いた複合材１０において、脆性材料層１は、実施例１と同様に、無アルカリガラスから形成され、厚みが３０μｍである。また、樹脂層２は、ＴＡＣフィルム（厚み４０μｍ）の片面にエポキシ系接着剤を塗布して乾燥させ、乾燥後の厚みが１μｍの接着剤層（エポキシ系接着剤層）を形成したものである。複合材１０は、接着剤層を介して脆性材料層１と樹脂層２とが積層された構成である。比較例１で用いた複合材１０も、実施例１、２と同様に、面内（ＸＹ２次元平面内）寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状である。
【0059】
比較例１では、最初に、樹脂除去工程を実行し、次に、脆性材料除去工程を実行し、最後に、複合材分断工程を実行した。
【0060】
樹脂除去工程では、ＣＯ２レーザ光源３０として、コヒレント社製「ＤＩＡＭＯＮＤ Ｊ－３－９．４」（発振波長９．４μｍ、パルス発振の繰り返し周波数１５ｋＨｚ、レーザ光Ｌ２のパワー１８Ｗ、ガウシアンビーム）を用い、ＣＯ２レーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を集光レンズを用いてスポット径１２０μｍに集光し、複合材１０の樹脂層２に照射した。複合材１０に対するレーザ光Ｌ２の相対的な移動速度（加工速度）を４００ｍｍ／ｓｅｃとし、分断予定線に沿ってレーザ光Ｌ２を走査したところ、樹脂層２に溝幅１５０μｍの加工溝２３が形成された。加工溝２３の底部に樹脂の残渣は生じていなかった。
なお、比較例１の樹脂除去工程において、前述の式（２）によって見積もられる投入エネルギーは、２１ｍＪ／ｍｍである。これに対し、実際の投入エネルギーは、前述の式（１）より、４５ｍＪ／ｍｍであり、見積もった投入エネルギーの２１４％である。
なお、比較例１の樹脂除去工程において、前述の式（２）によって見積もられる投入エネルギーは、２１ｍＪ／ｍｍである。これに対し、実際の投入エネルギーは、前述の式（１）より、４５ｍＪ／ｍｍであり、見積もった投入エネルギーの２１４％である。
【0061】
次に、脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源２０として、発振波長１０３５ｎｍ、レーザ光Ｌ１のパルス幅８５００フェムト秒、パルス発振の繰り返し周波数１２５ｋＨｚ、平均パワー１３Ｗのものを用い、超短パルスレーザ光源２０から所定の出力で発振したレーザ光Ｌ１をマルチ焦点光学系を介して、加工溝２３と反対側（脆性材料層１側）から複合材１０に照射した。レーザ光Ｌ１の焦点ＡＦは、脆性材料層１と樹脂層２との界面から脆性材料層１側に２５μｍ離れた位置に設定した。複合材１０に対するレーザ光Ｌ１の相対的な移動速度（加工速度）を１２５ｍｍ／ｓｅｃとし、分断予定線に沿ってレーザ光Ｌ１を走査したところ、脆性材料層１に、加工痕として、ピッチが１μｍのミシン目状の貫通孔（直径０．７～０．９μｍ程度）が形成された。
【0062】
最後に、複合材分断工程では、実施例１、２と同様に、分断予定線に沿って、樹脂層２側が凸となる（脆性材料層１側が凹となる）ように、人手で複合材１０を山折りすることで、複合材片１０ｃを分断した。
【0063】
＜比較例２＞
比較例２で用いた複合材１０の構成は、実施例２と同じである。
また、比較例２で実行した樹脂除去工程、脆性材料除去工程及び複合材分断工程の条件は、比較例１と同様である。
比較例２で用いた複合材１０の構成は、実施例２と同じである。
また、比較例２で実行した樹脂除去工程、脆性材料除去工程及び複合材分断工程の条件は、比較例１と同様である。
【0064】
＜評価内容＞
以上に説明した実施例１、２及び比較例１、２で得られた複合材片１０ｃに対して、吸光度、曲げ強度及び分断歩留まりを評価した。以下、これら各評価項目の内容について説明する。
以上に説明した実施例１、２及び比較例１、２で得られた複合材片１０ｃに対して、吸光度、曲げ強度及び分断歩留まりを評価した。以下、これら各評価項目の内容について説明する。
【0065】
［吸光度］
実施例１については、超短パルスレーザ光源２０の発振波長１０３５ｎｍに対する樹脂層２（総厚み５８μｍ）の吸光度を測定した。実施例２、比較例１、２については、超短パルスレーザ光源２０の発振波長１０３５ｎｍに対する樹脂層２の接着剤層（厚み１μｍ）の吸光度を測定した。
具体的には、複合材片１０ｃから上記の測定部位（実施例１については樹脂層２、実施例２、比較例１、２については接着剤層）を取り出し、日立社製分光光度計「Ｕ－４１００」を用いて、波長１０３５ｎｍの光を照射し、透過率（Ｉ／Ｉ０）を測定した。そして、以下の式（３）により、吸光度Ａを算出した。
Ａ＝－ｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ０） ・・・（３）
実施例１については、超短パルスレーザ光源２０の発振波長１０３５ｎｍに対する樹脂層２（総厚み５８μｍ）の吸光度を測定した。実施例２、比較例１、２については、超短パルスレーザ光源２０の発振波長１０３５ｎｍに対する樹脂層２の接着剤層（厚み１μｍ）の吸光度を測定した。
具体的には、複合材片１０ｃから上記の測定部位（実施例１については樹脂層２、実施例２、比較例１、２については接着剤層）を取り出し、日立社製分光光度計「Ｕ－４１００」を用いて、波長１０３５ｎｍの光を照射し、透過率（Ｉ／Ｉ０）を測定した。そして、以下の式（３）により、吸光度Ａを算出した。
Ａ＝－ｌｏｇ１０（Ｉ／Ｉ０） ・・・（３）
【0066】
［曲げ強度］
曲げ強度を算出する際には、複合材片１０ｃに２点曲げ試験を行った。２点曲げ試験においては、まず図５（ｂ）に示すように、固定部４０、可動部５０ａ、５０ｂを具備する一軸ステージの固定部４０に複合材片１０ｃを載置し、可動部５０ａ、５０ｂの間に複合材片１０ｃを挟み込んだ。この際、後述のように、可動部５０ｂを移動させることで、複合材片１０ｃの脆性材料層側が凸となって曲がるように（すなわち、脆性材料層１側が上側になるように）、固定部４０に複合材片１０ｃを載置した。次いで、図５（ｃ）に示すように、可動部５０ａの位置を固定する一方、可動部５０ｂを２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で可動部５０ａに向けて移動させ、複合材片１０ｃに曲げ応力を作用させた。そして、複合材片１０ｃが破壊したときの可動部５０ａと可動部５０ｂとの間隔Ｄの値によって、複合材片１０ｃの曲げ強度を評価した。
曲げ強度を算出する際には、複合材片１０ｃに２点曲げ試験を行った。２点曲げ試験においては、まず図５（ｂ）に示すように、固定部４０、可動部５０ａ、５０ｂを具備する一軸ステージの固定部４０に複合材片１０ｃを載置し、可動部５０ａ、５０ｂの間に複合材片１０ｃを挟み込んだ。この際、後述のように、可動部５０ｂを移動させることで、複合材片１０ｃの脆性材料層側が凸となって曲がるように（すなわち、脆性材料層１側が上側になるように）、固定部４０に複合材片１０ｃを載置した。次いで、図５（ｃ）に示すように、可動部５０ａの位置を固定する一方、可動部５０ｂを２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で可動部５０ａに向けて移動させ、複合材片１０ｃに曲げ応力を作用させた。そして、複合材片１０ｃが破壊したときの可動部５０ａと可動部５０ｂとの間隔Ｄの値によって、複合材片１０ｃの曲げ強度を評価した。
【0067】
具体的には、非特許文献２に記載されている式（３）（以下の式（４）と同一）に上記の間隔Ｄを代入して、最大応力σｍａｘを算出し、これを曲げ強度とした。
上記の式（４）において、Ｅは複合材片１０ｃのヤング率を、ｔは複合材片１０ｃの厚みを、ψは複合材片１０ｃの端の接線と鉛直方向（Ｚ方向）との成す角度を意味する。
複合材片１０ｃのヤング率Ｅとしては、脆性材料層１のヤング率である７０ＧＰａを用いた。樹脂層２のヤング率は脆性材料層１のヤング率に比べて十分に小さいため、複合材片１０ｃのヤング率Ｅとしては脆性材料層１のヤング率が支配的になるからである。
また、角度ψは、２点曲げ試験を実行中に、図５（ｃ）に示すＹ方向から、複合材片１０ｃの一端が視野内に位置するように複合材片１０ｃを撮像して、複合材片１０ｃが破壊する直前の撮像画像に基づき算出した。
【数1】
複合材片１０ｃのヤング率Ｅとしては、脆性材料層１のヤング率である７０ＧＰａを用いた。樹脂層２のヤング率は脆性材料層１のヤング率に比べて十分に小さいため、複合材片１０ｃのヤング率Ｅとしては脆性材料層１のヤング率が支配的になるからである。
また、角度ψは、２点曲げ試験を実行中に、図５（ｃ）に示すＹ方向から、複合材片１０ｃの一端が視野内に位置するように複合材片１０ｃを撮像して、複合材片１０ｃが破壊する直前の撮像画像に基づき算出した。
【0068】
実施例１、２及び比較例１、２について、上記の曲げ強度（最大応力σｍａｘ）をそれぞれ１０個の複合材片１０ｃについて算出し、その平均値を算出した。
【0069】
［分断歩留まり］
複合材片１０ｃの端面の品質を光学顕微鏡で観察し、脆性材料層１の４つの端面の全てにおいて、生じているクラックの長さが５０μｍ以下であれば、「分断可能」と評価し、何れかの端面において、長さが５０μｍよりも大きなクラックが生じている場合には、「分断不可」と評価した。実施例１、２及び比較例１、２について、上記の評価をそれぞれ１０個の複合材片１０ｃについて行ない、以下の式（５）により、分断歩留まりを算出した。
分断歩留まり＝「分断可能」な複合材片１０ｃの個数／１０×１００
＝「分断可能」な複合材片１０ｃの個数×１０［％］ ・・・（５）
複合材片１０ｃの端面の品質を光学顕微鏡で観察し、脆性材料層１の４つの端面の全てにおいて、生じているクラックの長さが５０μｍ以下であれば、「分断可能」と評価し、何れかの端面において、長さが５０μｍよりも大きなクラックが生じている場合には、「分断不可」と評価した。実施例１、２及び比較例１、２について、上記の評価をそれぞれ１０個の複合材片１０ｃについて行ない、以下の式（５）により、分断歩留まりを算出した。
分断歩留まり＝「分断可能」な複合材片１０ｃの個数／１０×１００
＝「分断可能」な複合材片１０ｃの個数×１０［％］ ・・・（５）
【0070】
＜試験結果＞
図６は、実施例１、２及び比較例１、２に係る試験の結果を示す図である。
図６に示すように、実施例１、２によれば、分断歩留まりを比較例１、２と同等の値に維持しつつ（すなわち、比較例１、２と同等に分断後の脆性材料層１の端面にクラックが生じ難く）、分断後の複合材片１０ｃの曲げ強度が比較例１、２よりも高まることが分かった。
図６は、実施例１、２及び比較例１、２に係る試験の結果を示す図である。
図６に示すように、実施例１、２によれば、分断歩留まりを比較例１、２と同等の値に維持しつつ（すなわち、比較例１、２と同等に分断後の脆性材料層１の端面にクラックが生じ難く）、分断後の複合材片１０ｃの曲げ強度が比較例１、２よりも高まることが分かった。
【符号の説明】
【0071】
１・・・脆性材料層
２・・・樹脂層
１０・・・複合材
１１・・・スクライブ溝
２０・・・超短パルスレーザ光源
３０・・・レーザ光源（ＣＯ２レーザ光源）
２３・・・加工溝
ＡＦ・・・焦点
ＤＬ・・・分断予定線
Ｌ１・・・レーザ光
Ｌ２・・・レーザ光
２・・・樹脂層
１０・・・複合材
１１・・・スクライブ溝
２０・・・超短パルスレーザ光源
３０・・・レーザ光源（ＣＯ２レーザ光源）
２３・・・加工溝
ＡＦ・・・焦点
ＤＬ・・・分断予定線
Ｌ１・・・レーザ光
Ｌ２・・・レーザ光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】