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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-08
(45)【発行日】2024-07-17
(54)【発明の名称】切断方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/364 20140101AFI20240709BHJP
B23K 26/00 20140101ALI20240709BHJP
C03B 33/09 20060101ALI20240709BHJP
C03B 33/033 20060101ALI20240709BHJP
【ＦＩ】
B23K26/364
B23K26/00 N
C03B33/09
C03B33/033
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020156389
(22)【出願日】2020-09-17
(65)【公開番号】P2022050031
(43)【公開日】2022-03-30
【審査請求日】2023-07-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100152146
【弁理士】
【氏名又は名称】伏見 俊介
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】奥野 大地
(72)【発明者】
【氏名】釋迦郡 真矢
【審査官】山下 浩平
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２２５５８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－２６８５９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２２３８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０９１９４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２６２１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１１３７８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
Ｃ０３Ｂ ２３／００ － ３５／２６、
４０／００ － ４０／０４
Ｂ３２Ｂ １／００ － ４３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
脆性材料層によって樹脂材料層が挟み込まれた積層体の切断方法であって、前記積層体の切断予定線に沿って前記積層体に一方の前記脆性材料層側からレーザを照射して、前記一方の脆性材料層と前記樹脂材料層とを切断するレーザ切断工程と、
前記レーザ切断工程の後、前記切断予定線に沿って他方の前記脆性材料層にクラックを形成するクラック形成工程と、
前記クラック形成工程の後、前記他方の脆性材料層を前記クラックに沿って割断するスクライブ工程と、
を有し、
前記レーザ切断工程では、前記他方の脆性材料層における前記樹脂材料層側の第１面を基準として、前記樹脂材料層に一定の厚みが残った状態で、前記樹脂材料層に照射される前記レーザの出力を前記一方の脆性材料層に照射される前記レーザの出力未満に低下させる、切断方法。
【請求項2】
前記クラック形成工程では、前記他方の脆性材料層における前記樹脂材料層側の第１面に前記レーザを照射することにより、前記第１面に前記クラックを形成する、請求項１に記載の切断方法。
【請求項3】
前記クラック形成工程では、前記他方の脆性材料層における表層側の第２面に前記クラックを形成する、請求項１に記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、切断方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ガラス板は、対候性、耐薬品性、耐擦傷性に優れ、透明で採光性に優れている。このため、建築物や自動車、農業用温室、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等に使用される。しかしながら、ガラスは脆性材料であるため、物理的衝撃に弱く容易に破損、飛散するという問題がある。
そのため、ガラス板で透明の樹脂材料層（樹脂層）を挟み込む積層体が考案されている。積層体は、ガラス板を透明樹脂層により支持することで、ガラス板が破損、飛散することを抑制している。
そのため、ガラス板で透明の樹脂材料層（樹脂層）を挟み込む積層体が考案されている。積層体は、ガラス板を透明樹脂層により支持することで、ガラス板が破損、飛散することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１２－２５１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上述した積層体の生産性を向上させるために、製造方法として大面積の積層体から小面積の積層体を切り出す方法が考えられている。このような場合には、例えばレーザ照射によって積層体を厚さ方向全体に亘って切断する。より具体的には、表面のガラス板からレーザを照射し、表面のガラス板、樹脂材料層、裏面のガラス板の順に切断する。表面のガラス板及び樹脂材料層を切断した後に、表面のガラス板及び樹脂材料層の切断面の間から、裏面のガラス板にレーザを照射して裏面のガラス板を切断するが、この際、レーザの照射熱が裏面のガラス板に吸収される。裏面のガラス板のうちレーザが照射される側は、樹脂材料層に覆われているため、裏面のガラス板に吸収された照射熱は、外気に向けて殆ど放熱されることなく蓄積される。このため、樹脂材料層は、裏面のガラス板に蓄積された照射熱を伝達され、炭化する可能性があった。また、樹脂材料層が裏面のガラス板から伝達された照射熱により熱膨張し、樹脂材料層とガラス板との間で界面剥離が生じる可能性もあった。このように、従来のレーザ照射による積層体の切断方法には、切断の精度が低いという課題があった。
【0005】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、積層体を高精度に切断できる切断方法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】
【0006】
（１）上記の課題を解決するために、本発明に係る切断方法は、脆性材料層によって樹脂材料層が挟み込まれた積層体の切断方法であって、前記積層体の切断予定線に沿って前記積層体に一方の前記脆性材料層側からレーザを照射して、前記一方の脆性材料層と前記樹脂材料層とを切断するレーザ切断工程と、前記レーザ切断工程の後、前記切断予定線に沿って他方の前記脆性材料層にクラックを形成するクラック形成工程と、前記クラック形成工程の後、前記他方の脆性材料層を前記クラックに沿って割断するスクライブ工程と、を有し、前記レーザ切断工程では、前記他方の脆性材料層における前記樹脂材料層側の第１面を基準として、前記樹脂材料層に一定の厚みが残った状態で、前記樹脂材料層に照射される前記レーザの出力を前記一方の脆性材料層に照射される前記レーザの出力未満に低下させる。
【0008】
（２）上記（１）において、前記クラック形成工程では、前記他方の脆性材料層における前記樹脂材料層側の第１面に前記レーザを照射することにより、前記第１面に前記クラックを形成してもよい。
【0009】
（３）上記（１）において、前記クラック形成工程では、前記他方の脆性材料層における表層側の第２面に前記クラックを形成してもよい。
【発明の効果】
【0010】
上記の切断方法によれば、積層体を高精度に切断できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態の切断方法の切断対象に係る積層体の断面図である。
【図2】実施形態に係る積層体の切断予定線を示す平面図である。
【図3】実施形態に係るレーザ切断工程の第１段階を説明する説明図である。
【図4】実施形態に係るレーザ切断工程の第２段階を説明する説明図である。
【図5】実施形態に係るクラック形成工程を説明する説明図である。
【図6】実施形態に係るスクライブ工程を説明する説明図である。
【図7】実施形態に係る別のクラック形成工程を説明する説明図である。
【図8】実施形態に係る別のスクライブ工程を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図１から図３に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の切断方法の切断対象に係る積層体１の断面図である。
図１に示すように、積層体１は、厚さが一様な矩形板状に形成されている。以下、積層体１の短手方向をＸ軸方向と称し、積層体１の長手方向をＹ軸方向と称し、積層体１の厚さ方向をＺ軸方向と称して説明する場合がある。
積層体１は、例えばホログラム材料である。積層体１は、例えばＡＲグラス（ＡＵＧＭＥＮＴＥＤ ＲＥＡＬＩＴＹ）用の導光板として用いられる。
図１は、本実施形態の切断方法の切断対象に係る積層体１の断面図である。
図１に示すように、積層体１は、厚さが一様な矩形板状に形成されている。以下、積層体１の短手方向をＸ軸方向と称し、積層体１の長手方向をＹ軸方向と称し、積層体１の厚さ方向をＺ軸方向と称して説明する場合がある。
積層体１は、例えばホログラム材料である。積層体１は、例えばＡＲグラス（ＡＵＧＭＥＮＴＥＤ ＲＥＡＬＩＴＹ）用の導光板として用いられる。
【0013】
積層体１は、樹脂材料層３と、樹脂材料層３の厚さ方向両面に配置された脆性材料層２と、からなる。脆性材料層２は、例えばガラス材によって形成されている。ガラスとしては、例えばソーダ石灰ガラスや無アルカリガラス等が挙げられる。ガラスの金属成分の割合は、例えば３０％以上である。脆性材料層２の厚さは、例えば０．４ｍｍである。樹脂材料層３は、例えば重合反応又は架橋反応により結合形成される硬化性ウレタン樹脂組成物である。硬化性ウレタン樹脂組成物としては、例えばイソシアネート基を有する化合物と、イソシアネート反応性官能基として分子内に２つ以上の水酸基を有する化合物等が挙げられる。
イソシアネート反応性官能基として分子内に２つ以上の水酸基を有する化合物の例としては、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類；ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、テトラメチレングリコール等のジオール類；ビスフェノール類、又はこれらの多官能アルコールをポリエチレンオキシ鎖やポリプロピレンオキシ鎖で修飾した化合物；グリセリン、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、ペンタントリオール、ヘキサントリオール、デカントリオール等のトリオール類等のこれらの多官能アルコールをポリエチレンオキシ鎖やポリプロピレンオキシ鎖で修飾した化合物；多官能ポリオキシブチレン；多官能ポリカプロラクトン；多官能ポリエステル；多官能ポリカーボネート；多官能ポリプロピレングリコール等が挙げられる。これらは何れか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。樹脂材料層３の厚さは、例えば０．５ｍｍである。
このような積層体１は、生産性を向上させるために大面積の積層体１を一定の大きさに厚さ方向に切断して分割し、各々分割された小面積の積層体１を各種装置等に使用する。以下、積層体１の接断方法について説明する。
イソシアネート反応性官能基として分子内に２つ以上の水酸基を有する化合物の例としては、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類；ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、テトラメチレングリコール等のジオール類；ビスフェノール類、又はこれらの多官能アルコールをポリエチレンオキシ鎖やポリプロピレンオキシ鎖で修飾した化合物；グリセリン、トリメチロールプロパン、ブタントリオール、ペンタントリオール、ヘキサントリオール、デカントリオール等のトリオール類等のこれらの多官能アルコールをポリエチレンオキシ鎖やポリプロピレンオキシ鎖で修飾した化合物；多官能ポリオキシブチレン；多官能ポリカプロラクトン；多官能ポリエステル；多官能ポリカーボネート；多官能ポリプロピレングリコール等が挙げられる。これらは何れか一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。樹脂材料層３の厚さは、例えば０．５ｍｍである。
このような積層体１は、生産性を向上させるために大面積の積層体１を一定の大きさに厚さ方向に切断して分割し、各々分割された小面積の積層体１を各種装置等に使用する。以下、積層体１の接断方法について説明する。
【0014】
（切断方法）
積層体１の切断方法は、積層体１に対して２枚の脆性材料層２のうち一方の第１脆性材料層２ａ側からレーザＬを照射して、第１脆性材料層２ａと樹脂材料層３とを切断するレーザ切断工程と、レーザ切断工程の後、２枚の脆性材料層２のうち他方の第２脆性材料層２ｂにクラック２１ｂを形成するクラック形成工程と、クラック形成工程の後、第２脆性材料層２ｂをクラック２１ｂに沿って割断するスクライブ工程と、を有している。以下、各工程について詳細に説明する。
積層体１の切断方法は、積層体１に対して２枚の脆性材料層２のうち一方の第１脆性材料層２ａ側からレーザＬを照射して、第１脆性材料層２ａと樹脂材料層３とを切断するレーザ切断工程と、レーザ切断工程の後、２枚の脆性材料層２のうち他方の第２脆性材料層２ｂにクラック２１ｂを形成するクラック形成工程と、クラック形成工程の後、第２脆性材料層２ｂをクラック２１ｂに沿って割断するスクライブ工程と、を有している。以下、各工程について詳細に説明する。
【0015】
（レーザ切断工程）
図２は、積層体１の切断予定線ＤＬを示す平面図である。図２は、Ｚ軸方向から見た積層体１を図示している。
レーザ切断工程では、積層体１の切断予定線ＤＬ（図２参照）に沿ってレーザ光源４から発振した短波長のレーザＬを照射する。切断予定線ＤＬは、積層体１の接断線とするために積層体１に予定される仮想線である。以下では、切断予定線ＤＬがＸ軸方向に沿って設定されている場合について説明する。レーザ光源４は、例えばＵＶ固体レーザであるＡｄｖａｎｃｅｄ・Ｏｐｔｏｗａｖｅ社製ＡＷＡＶＥ－３５５であり、レーザＬのスポット径は、例えば３３μｍである。
また、レーザ光源４は、フェムト秒ＩＲレーザであるＬｉｇｈｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ社製ＰＨ－１であり、レーザＬのスポット径は、例えば３０μｍである。
図２は、積層体１の切断予定線ＤＬを示す平面図である。図２は、Ｚ軸方向から見た積層体１を図示している。
レーザ切断工程では、積層体１の切断予定線ＤＬ（図２参照）に沿ってレーザ光源４から発振した短波長のレーザＬを照射する。切断予定線ＤＬは、積層体１の接断線とするために積層体１に予定される仮想線である。以下では、切断予定線ＤＬがＸ軸方向に沿って設定されている場合について説明する。レーザ光源４は、例えばＵＶ固体レーザであるＡｄｖａｎｃｅｄ・Ｏｐｔｏｗａｖｅ社製ＡＷＡＶＥ－３５５であり、レーザＬのスポット径は、例えば３３μｍである。
また、レーザ光源４は、フェムト秒ＩＲレーザであるＬｉｇｈｔ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ社製ＰＨ－１であり、レーザＬのスポット径は、例えば３０μｍである。
【0016】
図３から図６は、積層体１の切断方法の手順を模式的に説明する説明図である。図３から図６は、Ｘ軸方向断面視で積層体１を示している。
図３は、レーザ切断工程の第１段階を説明する説明図である。
図３に示すように、第１段階として、第１脆性材料層２ａにレーザＬを照射して、切断予定線ＤＬに沿ってレーザＬを走査する。
図３は、レーザ切断工程の第１段階を説明する説明図である。
図３に示すように、第１段階として、第１脆性材料層２ａにレーザＬを照射して、切断予定線ＤＬに沿ってレーザＬを走査する。
【0017】
積層体１の切断予定線ＤＬに沿ってレーザＬを走査する態様として、積層体１に対してレーザＬを移動させる場合と、レーザＬに対して積層体１を移動させる場合と、がある。以下の説明では、ＸＹ２軸ステージ（不図示）を用いてレーザＬに対して積層体１を相対移動させる方法について説明する。この場合、ＸＹ２軸ステージに積層体１を固定して、制御装置（不図示）の制御信号に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向にＸＹ２軸ステージを移動させる。まず、切断予定線ＤＬに沿って積層体１を移動させる。その後、Ｙ軸方向に積層体１をずらして積層体１を切断予定線ＤＬに沿って再度移動させる。この操作を繰り返すことにより、第１脆性材料層２ａに切断予定線ＤＬに沿い、かつＹ軸方向の一定の幅を有する第１溝２１ａを形成する。第１溝２１ａは、第１脆性材料層２ａをＺ軸方向に貫通している。すなわち、第１脆性材料層２ａは、第１溝２１ａによって切断される。第１溝２１ａにおけるＹ軸方向の幅寸法Ｗ１は、例えば０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。
【0018】
図４は、レーザ切断工程の第２段階を説明する説明図である。
図４に示すように、第２段階として、第１溝２１ａを通して樹脂材料層３に、レーザＬを照射、走査して第２溝３１を形成する。第２段階のレーザＬの走査方法は、第１段階と同様である。第２溝３１は、切断予定線ＤＬに沿い、かつＹ方向の一定の幅を有している。第２溝３１は、樹脂材料層３をＺ軸方向に貫通している。すなわち、樹脂材料層３は、第２溝３１によって切断される。
樹脂材料層３へのレーザＬの照射中、第２脆性材料層２ｂにおける樹脂材料層３側の第１面２０ｂを基準として樹脂材料層３に例えば０．０５ｍｍ以上の厚みが残った状態で、第２段階のレーザＬの出力を、第１段階のレーザＬの出力未満に低下させる。第２段階における出力低下後のレーザＬの出力は、例えば第１段階のレーザＬの出力の０．９倍以下である。第２溝３１におけるＹ軸方向の幅寸法Ｗ２は、例えば幅寸法Ｗ１よりも短い。
図４に示すように、第２段階として、第１溝２１ａを通して樹脂材料層３に、レーザＬを照射、走査して第２溝３１を形成する。第２段階のレーザＬの走査方法は、第１段階と同様である。第２溝３１は、切断予定線ＤＬに沿い、かつＹ方向の一定の幅を有している。第２溝３１は、樹脂材料層３をＺ軸方向に貫通している。すなわち、樹脂材料層３は、第２溝３１によって切断される。
樹脂材料層３へのレーザＬの照射中、第２脆性材料層２ｂにおける樹脂材料層３側の第１面２０ｂを基準として樹脂材料層３に例えば０．０５ｍｍ以上の厚みが残った状態で、第２段階のレーザＬの出力を、第１段階のレーザＬの出力未満に低下させる。第２段階における出力低下後のレーザＬの出力は、例えば第１段階のレーザＬの出力の０．９倍以下である。第２溝３１におけるＹ軸方向の幅寸法Ｗ２は、例えば幅寸法Ｗ１よりも短い。
【0019】
（クラック形成工程）
図５は、クラック形成工程を説明する説明図である。
図５に示すように、クラック形成工程では、第１溝２１ａ及び第２溝３１を通して第２脆性材料層２ｂの第１面２０ｂに、レーザＬを照射、走査する。クラック形成工程におけるレーザＬの走査方法は、レーザ切断工程におけるレーザＬの走査方法と同様である。ただし、レーザＬは、切断予定線ＤＬに沿う１本の直線上で往復して走査される。クラック形成工程におけるレーザＬの出力は、例えばレーザ切断工程の第１段階におけるレーザＬの出力以下である。
これにより、第１面２０ｂ上にクラック２１ｂが形成される。クラック２１ｂは、切断予定線ＤＬに沿っている。クラック２１ｂの深さ寸法は、例えば１０μｍ以上かつ、第２脆性材料層２ｂの厚さ寸法の１／３以下である。
ここで、このクラック形成工程の前段階のレーザ切断工程では、レーザ切断工程の第２段階時にレーザＬの出力を例えば第１段階のレーザＬの出力の０．９倍以下に低下させている。このため、レーザＬによって樹脂材料層３が完全に切断されることなく、クラック２１ｂが形成される。
図５は、クラック形成工程を説明する説明図である。
図５に示すように、クラック形成工程では、第１溝２１ａ及び第２溝３１を通して第２脆性材料層２ｂの第１面２０ｂに、レーザＬを照射、走査する。クラック形成工程におけるレーザＬの走査方法は、レーザ切断工程におけるレーザＬの走査方法と同様である。ただし、レーザＬは、切断予定線ＤＬに沿う１本の直線上で往復して走査される。クラック形成工程におけるレーザＬの出力は、例えばレーザ切断工程の第１段階におけるレーザＬの出力以下である。
これにより、第１面２０ｂ上にクラック２１ｂが形成される。クラック２１ｂは、切断予定線ＤＬに沿っている。クラック２１ｂの深さ寸法は、例えば１０μｍ以上かつ、第２脆性材料層２ｂの厚さ寸法の１／３以下である。
ここで、このクラック形成工程の前段階のレーザ切断工程では、レーザ切断工程の第２段階時にレーザＬの出力を例えば第１段階のレーザＬの出力の０．９倍以下に低下させている。このため、レーザＬによって樹脂材料層３が完全に切断されることなく、クラック２１ｂが形成される。
【0020】
（スクライブ工程）
図６は、スクライブ工程を説明する説明図である。
図６に示すように、スクライブ工程では、積層体１のＹ軸方向両端に、第１脆性材料層２ａから第２脆性材料層２ｂに向かう方向に外力を加える。これにより、第２脆性材料層２ｂは、クラック２１ｂに沿って割断される。
このようにして、積層体１は、切断予定線ＤＬに沿って切断される。
図６は、スクライブ工程を説明する説明図である。
図６に示すように、スクライブ工程では、積層体１のＹ軸方向両端に、第１脆性材料層２ａから第２脆性材料層２ｂに向かう方向に外力を加える。これにより、第２脆性材料層２ｂは、クラック２１ｂに沿って割断される。
このようにして、積層体１は、切断予定線ＤＬに沿って切断される。
【0021】
（作用効果）
本実施形態における積層体１の切断方法は、切断予定線ＤＬに沿ったレーザＬの照射によって、第１脆性材料層２ａと樹脂材料層３とを切断するレーザ切断工程を有している。この構成によれば、レーザＬの照射によって第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３を切断できる。これにより、第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３の切断面にバリやカエリ等が発生することを抑制できる。加えて、脆性材料層２よりも切断が困難とされる樹脂材料層３を切断予定線ＤＬに沿って容易に切断できる。
積層体１の切断方法は、第２脆性材料層２ｂを割断するスクライブ工程を有している。この構成によれば、レーザＬの照射によって第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、第２脆性材料層２ｂへのレーザＬの照射時間を低減できる。これにより、第２脆性材料層２ｂにレーザＬの照射熱が蓄積されるのを抑制できるので、第２脆性材料層２ｂから樹脂材料層３へ伝達されるレーザＬの照射熱を低減できる。このため、レーザＬの照射熱により、第２脆性材料層２ｂ近傍で樹脂材料層３の炭化現象が生じることを抑制できる。さらに、樹脂材料層３がレーザＬの照射熱により熱膨張し、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で界面剥離が生じることを抑制できる。よって、レーザＬの照射によって第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、第２脆性材料層２ｂを高精度に切断できる。
クラック形成工程では、第２脆性材料層２ｂに切断予定線ＤＬに沿ってクラック２１ｂを形成する。この構成によれば、第２脆性材料層２ｂにレーザＬを照射してクラック２１ｂを形成する場合、第２脆性材料層２ｂに対するレーザＬの照射は、クラック２１ｂを形成するためだけに行われる。このため、レーザＬの照射によって第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、第２脆性材料層２ｂに照射されるレーザＬの出力を低下できる。このため、レーザＬの照射熱により、第２脆性材料層２ｂ近傍で樹脂材料層３の炭化現象が生じることを抑制できる。さらに、樹脂材料層３がレーザＬの照射熱により熱膨張し、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で界面剥離が生じることを抑制できる。
クラック形成工程の後スクライブ工程を行い、クラック２１ｂに沿って第２脆性材料層２ｂを切断する。この構成によれば、第２脆性材料層２ｂにおけるクラック２１ｂを挟んだ両端部に、クラック２１ｂを拡大する方向に外力を加えるだけで、クラック２１ｂに沿って第２脆性材料層２ｂが割断される。クラック２１ｂは、切断予定線ＤＬに沿っているため、第２脆性材料層２ｂは、切断予定線ＤＬに沿って切断される。したがって、クラック２１ｂを形成せずに第２脆性材料層２ｂを割断する場合と比較して、切断予定線ＤＬに沿って容易かつ高精度に切断できる。
したがって、レーザＬの照射によって積層体１をＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、積層体１を高精度かつ容易に切断できる。よって、大面積の積層体１から小面積の積層体１を高精度かつ容易に切り出せるため、製品レベルの小面積の積層体１を容易かつ大量に生産できる。すなわち、生産性を向上できる。
本実施形態における積層体１の切断方法は、切断予定線ＤＬに沿ったレーザＬの照射によって、第１脆性材料層２ａと樹脂材料層３とを切断するレーザ切断工程を有している。この構成によれば、レーザＬの照射によって第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３を切断できる。これにより、第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３の切断面にバリやカエリ等が発生することを抑制できる。加えて、脆性材料層２よりも切断が困難とされる樹脂材料層３を切断予定線ＤＬに沿って容易に切断できる。
積層体１の切断方法は、第２脆性材料層２ｂを割断するスクライブ工程を有している。この構成によれば、レーザＬの照射によって第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、第２脆性材料層２ｂへのレーザＬの照射時間を低減できる。これにより、第２脆性材料層２ｂにレーザＬの照射熱が蓄積されるのを抑制できるので、第２脆性材料層２ｂから樹脂材料層３へ伝達されるレーザＬの照射熱を低減できる。このため、レーザＬの照射熱により、第２脆性材料層２ｂ近傍で樹脂材料層３の炭化現象が生じることを抑制できる。さらに、樹脂材料層３がレーザＬの照射熱により熱膨張し、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で界面剥離が生じることを抑制できる。よって、レーザＬの照射によって第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、第２脆性材料層２ｂを高精度に切断できる。
クラック形成工程では、第２脆性材料層２ｂに切断予定線ＤＬに沿ってクラック２１ｂを形成する。この構成によれば、第２脆性材料層２ｂにレーザＬを照射してクラック２１ｂを形成する場合、第２脆性材料層２ｂに対するレーザＬの照射は、クラック２１ｂを形成するためだけに行われる。このため、レーザＬの照射によって第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、第２脆性材料層２ｂに照射されるレーザＬの出力を低下できる。このため、レーザＬの照射熱により、第２脆性材料層２ｂ近傍で樹脂材料層３の炭化現象が生じることを抑制できる。さらに、樹脂材料層３がレーザＬの照射熱により熱膨張し、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で界面剥離が生じることを抑制できる。
クラック形成工程の後スクライブ工程を行い、クラック２１ｂに沿って第２脆性材料層２ｂを切断する。この構成によれば、第２脆性材料層２ｂにおけるクラック２１ｂを挟んだ両端部に、クラック２１ｂを拡大する方向に外力を加えるだけで、クラック２１ｂに沿って第２脆性材料層２ｂが割断される。クラック２１ｂは、切断予定線ＤＬに沿っているため、第２脆性材料層２ｂは、切断予定線ＤＬに沿って切断される。したがって、クラック２１ｂを形成せずに第２脆性材料層２ｂを割断する場合と比較して、切断予定線ＤＬに沿って容易かつ高精度に切断できる。
したがって、レーザＬの照射によって積層体１をＺ軸方向全体に亘って切断する場合と比較して、積層体１を高精度かつ容易に切断できる。よって、大面積の積層体１から小面積の積層体１を高精度かつ容易に切り出せるため、製品レベルの小面積の積層体１を容易かつ大量に生産できる。すなわち、生産性を向上できる。
【0022】
レーザ切断工程では、第１面２０ｂを基準として、樹脂材料層３に一定の厚みが残った状態で、樹脂材料層３に照射されるレーザＬの出力を第１脆性材料層２ａに照射されるレーザＬの出力未満に低下させる。
この構成によれば、レーザ切断工程からクラック形成工程に移る前に、確実にレーザＬの出力を、第１脆性材料層２ａに照射されるレーザＬの出力未満に低下できる。これにより、樹脂材料層３の切断中に樹脂材料層３から第２脆性材料層２ｂに伝達されるレーザＬの照射熱を低減できる。このため、第２脆性材料層２ｂにレーザＬの照射熱が蓄積されることをより良好に抑制できるので、第２脆性材料層２ｂから樹脂材料層３へ伝達されるレーザＬの照射熱をより一層低減できる。したがって、レーザＬの照射熱により、樹脂材料層３の炭化現象や、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で生じる界面剥離をより確実に抑制できる。
この構成によれば、レーザ切断工程からクラック形成工程に移る前に、確実にレーザＬの出力を、第１脆性材料層２ａに照射されるレーザＬの出力未満に低下できる。これにより、樹脂材料層３の切断中に樹脂材料層３から第２脆性材料層２ｂに伝達されるレーザＬの照射熱を低減できる。このため、第２脆性材料層２ｂにレーザＬの照射熱が蓄積されることをより良好に抑制できるので、第２脆性材料層２ｂから樹脂材料層３へ伝達されるレーザＬの照射熱をより一層低減できる。したがって、レーザＬの照射熱により、樹脂材料層３の炭化現象や、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で生じる界面剥離をより確実に抑制できる。
【0023】
クラック形成工程では、第２脆性材料層２ｂにおける樹脂材料層３側の第１面２０ｂにレーザＬを照射することにより、第１面２０ｂにクラック２１ｂを形成する。
この構成によれば、第１溝２１ａ及び第２溝３１の形成後、レーザＬに対して積層体１を殆ど移動させることなく、第２脆性材料層２ｂにクラック２１ｂを形成できる。これにより、第１脆性材料層２ａおよび樹脂材料層３の切断線と、第２脆性材料層２ｂの切断線とがずれること抑制できる。したがって、積層体１をより高精度に切断できる。
この構成によれば、第１溝２１ａ及び第２溝３１の形成後、レーザＬに対して積層体１を殆ど移動させることなく、第２脆性材料層２ｂにクラック２１ｂを形成できる。これにより、第１脆性材料層２ａおよび樹脂材料層３の切断線と、第２脆性材料層２ｂの切断線とがずれること抑制できる。したがって、積層体１をより高精度に切断できる。
【0024】
上述の実施形態では、クラック形成工程では、第２脆性材料層２ｂの第１面２０ｂに、レーザＬを照射、走査してクラック２１ｂを形成する場合について説明したが、これに限られない。
図７は、実施形態に係る別のクラック形成工程を説明する説明図である。
図７に示すように、別のクラック形成方法として、第１溝２１ａ及び第２溝３１の切断線を形成した後、第２脆性材料層２ｂにおける第１面２０ｂとはＺ軸方向に反対側（表層側）の第２面２２ｂから切断予定線ＤＬに沿ってクラック２１ｂを形成する方法を取ってもよい。この場合のクラック形成工程では、レーザＬを使用してもよく、またスクライブホールやカッターによってクラック２１ｂを形成することもでき、特に限定されない。
図８は、別のスクライブ工程を説明する説明図である。
第２脆性材料層２ｂの第２面２２ｂにクラック２１ｂを形成する場合、図８に示すように、スクライブ工程では、積層体１のＹ軸方向両端に、第２脆性材料層２ｂから第１脆性材料層２ａに向かう方向に外力を加える。これにより、第２脆性材料層２ｂは、クラック２１ｂに沿って割断される。
このようにして、積層体１は、切断予定線ＤＬに沿って切断される。
本変形例におけるクラック形成工程では、第２脆性材料層２ｂの第２面２２ｂにクラック２１ｂを形成する。
この構成よれば、第１溝２１ａ及び第２溝３１を通してレーザＬを照射することなく、第２脆性材料層２ｂの第２面２２ｂにレーザＬを直接照射して、クラック２１ｂを形成できる。このため、第２脆性材料層２ｂの第１面２０ｂにクラック２１ｂを形成する場合と比較して、第１溝２１ａ及び第２溝３１のＹ軸方向の幅寸法Ｗ１，ｗ２を短くできる。これにより、レーザＬの照射時間を短縮できる。また、レーザＬが照射される第２面２２ｂは、外気に晒されている。このため、レーザＬの照射熱は、第２面２２ｂから外気に放熱される。したがって、レーザＬの照射熱が積層体１に与える影響を抑制できる。よって、レーザＬの照射熱により、樹脂材料層３の炭化現象や、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で生じる界面剥離をより確実に抑制できる。
また、スクライブホールやカッターによってクラック２１ｂを形成することもできる。この場合、レーザＬでクラック２１ｂを形成する場合と比較してレーザＬの照射熱が積層体１に与える影響をより一層抑制できる。
図７は、実施形態に係る別のクラック形成工程を説明する説明図である。
図７に示すように、別のクラック形成方法として、第１溝２１ａ及び第２溝３１の切断線を形成した後、第２脆性材料層２ｂにおける第１面２０ｂとはＺ軸方向に反対側（表層側）の第２面２２ｂから切断予定線ＤＬに沿ってクラック２１ｂを形成する方法を取ってもよい。この場合のクラック形成工程では、レーザＬを使用してもよく、またスクライブホールやカッターによってクラック２１ｂを形成することもでき、特に限定されない。
図８は、別のスクライブ工程を説明する説明図である。
第２脆性材料層２ｂの第２面２２ｂにクラック２１ｂを形成する場合、図８に示すように、スクライブ工程では、積層体１のＹ軸方向両端に、第２脆性材料層２ｂから第１脆性材料層２ａに向かう方向に外力を加える。これにより、第２脆性材料層２ｂは、クラック２１ｂに沿って割断される。
このようにして、積層体１は、切断予定線ＤＬに沿って切断される。
本変形例におけるクラック形成工程では、第２脆性材料層２ｂの第２面２２ｂにクラック２１ｂを形成する。
この構成よれば、第１溝２１ａ及び第２溝３１を通してレーザＬを照射することなく、第２脆性材料層２ｂの第２面２２ｂにレーザＬを直接照射して、クラック２１ｂを形成できる。このため、第２脆性材料層２ｂの第１面２０ｂにクラック２１ｂを形成する場合と比較して、第１溝２１ａ及び第２溝３１のＹ軸方向の幅寸法Ｗ１，ｗ２を短くできる。これにより、レーザＬの照射時間を短縮できる。また、レーザＬが照射される第２面２２ｂは、外気に晒されている。このため、レーザＬの照射熱は、第２面２２ｂから外気に放熱される。したがって、レーザＬの照射熱が積層体１に与える影響を抑制できる。よって、レーザＬの照射熱により、樹脂材料層３の炭化現象や、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で生じる界面剥離をより確実に抑制できる。
また、スクライブホールやカッターによってクラック２１ｂを形成することもできる。この場合、レーザＬでクラック２１ｂを形成する場合と比較してレーザＬの照射熱が積層体１に与える影響をより一層抑制できる。
【0025】
上述の実施形態では、脆性材料層２は、例えばガラス材によって形成されている場合について説明したが、これに限られない。脆性材料層２は、例えばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフトエート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、アモルファスポリオレフィン、ポリスチレン、酢酸セルロース等の有機材料、シリコン、石英等の無機材料等によって形成されてもよい。
【0026】
上述の実施形態では、樹脂材料層３は、例えばウレタン樹脂組成物であるイソシアネート基を有する化合物の場合について説明したが、これに限られない。樹脂材料層３は、例えば水酸基、メルカプト基、エポキシ基、アミノ基およびカルボキシ基からなる群から選ばれる官能基を、少なくとも２つ以上有する化合物を単独で用いてもよいし、複数組み合わせて用いてもよい。
【0027】
上述の実施形態では、切断予定線ＤＬが直線である場合について説明したが、これに限られない。切断予定線ＤＬは、例えば曲線であってもよい。積層体１の用途に応じて切断予定線ＤＬを決定することで、任意の形状に積層体１を切断できる。
【0028】
上述の実施形態では、第２脆性材料層２ｂの第１面２０ｂにクラック２１ｂを形成する場合について説明したが、これに限られない。第２脆性材料層２ｂにおける第１面２０ｂとはＺ軸方向に反対側の第２面２２ｂにクラック２１ｂを形成してもよい。第２面２２ｂにクラック２１ｂを形成する場合、カッター（不図示）を用いてクラック２１ｂを形成してもよい。
【0029】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。
【0030】
以下、レーザＬの照射によってクラック２１ｂを形成する場合に、第２脆性材料層２ｂに対するレーザＬの照射熱の影響を比較的少なくできるクラック２１ｂの深さを調査するために行った実験について説明する。
（実験例１）
実験例１では、表１の上三段に示すパラメータで、ＵＶ固体レーザをレーザ光源４として用いたレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３については、第１脆性材料層２ａ側から順にレーザＬを照射してそれぞれＺ軸方向全体に亘って切断した。第２脆性材料層２ｂについては、第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３に形成された切断面の隙間からレーザＬを照射し、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．０６ｍｍの深さまで切断した。
（実験例１）
実験例１では、表１の上三段に示すパラメータで、ＵＶ固体レーザをレーザ光源４として用いたレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３については、第１脆性材料層２ａ側から順にレーザＬを照射してそれぞれＺ軸方向全体に亘って切断した。第２脆性材料層２ｂについては、第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３に形成された切断面の隙間からレーザＬを照射し、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．０６ｍｍの深さまで切断した。
【0031】
【表1】
【0032】
（実験例２）
実験例２では、表１の下三段に示すパラメータで、実験例１と同様にレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。ただし、第２脆性材料層２ｂについては、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．３３ｍｍの深さまで切断した。
実験例２では、表１の下三段に示すパラメータで、実験例１と同様にレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。ただし、第２脆性材料層２ｂについては、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．３３ｍｍの深さまで切断した。
【0033】
実験例１と実験例２とを比較すると、実験例１の方が実験例２よりも樹脂材料層３の炭化現象や、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で生じる界面剥離が抑制されていた。
【0034】
（実験例３）
実験例３では、表２の上三段に示すパラメータで、フェムト秒ＩＲレーザをレーザ光源４として用いたレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３については、第１脆性材料層２ａ側から順にレーザＬを照射してそれぞれＺ軸方向全体に亘って切断した。第２脆性材料層２ｂについては、第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３に形成された切断面の隙間からレーザＬを照射し、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．１３０ｍｍの深さまで切断した。
実験例３では、表２の上三段に示すパラメータで、フェムト秒ＩＲレーザをレーザ光源４として用いたレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３については、第１脆性材料層２ａ側から順にレーザＬを照射してそれぞれＺ軸方向全体に亘って切断した。第２脆性材料層２ｂについては、第１脆性材料層２ａ及び樹脂材料層３に形成された切断面の隙間からレーザＬを照射し、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．１３０ｍｍの深さまで切断した。
【0035】
【表2】
【0036】
（実験例４）
実験例４では、表２の下三段に示すパラメータで、実験例３と同様にレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。ただし、第２脆性材料層２ｂについては、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．４０ｍｍの深さ、すなわち第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断した。
実験例４では、表２の下三段に示すパラメータで、実験例３と同様にレーザＬの照射によって積層体１の各層を切断した。ただし、第２脆性材料層２ｂについては、第１面２０ｂからＺ軸方向に０．４０ｍｍの深さ、すなわち第２脆性材料層２ｂをＺ軸方向全体に亘って切断した。
【0037】
実験例３と実験例４とを比較すると、実験例３の方が実験例４よりも樹脂材料層３の炭化現象や、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で生じる界面剥離が抑制されていた。
【0038】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明の実施態様に係る切断方法は、積層体１の切断予定線ＤＬに沿って積層体１に第１脆性材料層２ａ側からレーザＬを照射して、第１脆性材料層２ａと樹脂材料層３とを切断するレーザ切断工程と、レーザ切断工程の後、切断予定線ＤＬに沿って第２脆性材料層２ｂにクラック２１ｂを形成し、第２脆性材料層２ｂをクラック２１ｂに沿って割断するスクライブ工程と、を有する。これにより、積層体１の全厚をレーザＬの照射によって切断する場合と比較して、樹脂材料層３の切断面に炭化現象が発生することを抑制でき、樹脂材料層３と脆性材料層２との間で界面剥離が生じることを抑制できる。また、積層体１を高精度かつ容易に切断できる。よって、大面積の積層体１から小面積の積層体１を高精度かつ容易に切り出せるため、製品レベルの小面積の積層体１を容易かつ大量に生産できる。すなわち、生産性を向上できる。
【符号の説明】
【0040】
１ 積層体
２ 脆性材料層
２ａ 第１脆性材料層（一方の脆性材料層）
２ｂ 第２脆性材料層（他方の脆性材料層）
３ 樹脂材料層
２０ｂ 第１面
２１ｂ クラック
Ｌ レーザ
２ 脆性材料層
２ａ 第１脆性材料層（一方の脆性材料層）
２ｂ 第２脆性材料層（他方の脆性材料層）
３ 樹脂材料層
２０ｂ 第１面
２１ｂ クラック
Ｌ レーザ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】