CN116018325A - 复合材料的截断方法及复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够在不引发截断后的脆性材料层端面的裂纹、及截断后的树脂层端面的严重热劣化的情况下将复合材料截断、并且截断后的复合材料可得到充分的弯曲强度的方法等。本发明涉及将由脆性材料层(1)和树脂层(2)层叠而成的复合材料(10)截断的方法，该方法包括：沿着复合材料的截断预定线(DL)对树脂层照射由CO2激光光源(20)振荡出的激光(L1)从而形成沿着截断预定线的加工槽(24)的树脂去除工序；和在树脂去除工序之后沿着截断预定线对脆性材料层照射由超短脉冲激光光源(30)振荡出的激光(L2)从而形成沿着截断预定线的加工痕(11)的脆性材料去除工序。在脆性材料去除工序中形成的加工痕在树脂层侧开口，并且不贯穿脆性材料层。

Description

复合材料的截断方法及复合材料
技术领域
本发明涉及将由脆性材料层和树脂层层叠而成的复合材料截断的方法、以及由此能够得到的复合材料(复合材料片)。特别是，本发明涉及能够在不引发截断后的脆性材料层端面的裂纹、及截断后的树脂层端面的严重热劣化的情况下将复合材料截断、并且截断后的复合材料可得到充分的弯曲强度的方法、以及由此能够得到的复合材料。
背景技术
在多数情况下，在电视、个人计算机所使用的图像显示装置的最表面侧配置有用于保护图像显示装置的保护材料。作为保护材料，代表性地使用了玻璃板。
然而，像在智能电话、智能手表、车载显示器等中使用的图像显示装置那样，伴随着图像显示装置的小型化、薄型化、轻质化，对兼具保护功能和光学功能的薄型的保护材料的要求越来越高。作为这样的保护材料，例如可举出由发挥保护功能的玻璃等脆性材料层和发挥光学功能的偏振膜等树脂层层叠而成的复合材料。对于该复合材料，需要截断成与用途相应的给定形状/给定尺寸。
以往，作为将脆性材料层和树脂层层叠而成的复合材料截断的方法，已提出了专利文献1中记载的方法。
专利文献1中记载的方法包括：沿着复合材料的截断预定线对树脂层照射由CO2激光光源等激光光源振荡出的激光而将形成树脂层的树脂去除，由此形成沿着截断预定线的加工槽的树脂去除工序；以及在树脂去除工序之后，沿着截断预定线对脆性材料层照射由超短脉冲激光光源振荡出的激光而将形成脆性材料层的脆性材料去除，由此形成沿着截断预定线的加工痕的脆性材料去除工序，加工痕是贯穿脆性材料层的贯穿孔。
根据专利文献1中记载的方法，能够在不引发截断后的脆性材料层端面的裂纹、及截断后的树脂层端面的严重的热劣化的情况下将复合材料截断。
在专利文献1中记载的方法中也同样，虽然截断后的复合材料可得到给定的弯曲强度，但是还期望得到更充分的弯曲强度。
需要说明的是，在非专利文献1中，对于使用了超短脉冲激光的加工技术，记载了利用超短脉冲激光的成丝现象、将多焦点光学系统或贝塞尔光束光学系统应用于超短脉冲激光光源。
另外，在非专利文献2中记载了薄玻璃基板的两点弯曲应力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-122966号公报
非专利文献
非专利文献1：JohnLopez等，“使用了超短脉冲贝塞尔光束的玻璃切断(GLASSCUTTING 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日检索]、Internet(URL:https://www.researchgate.net/publication/284617626_GLASS_CUTTING_USING_ULTRASHORT_PULSED_BESSEL_BEAMS)
非专利文献2：Suresh T.Gulati等，“Two Point Bending of Thin GlassSubstrate”、2011年、SID 11DIGEST、p.652-654
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而完成的，课题在于提供能够在不引发截断后的脆性材料层端面的裂纹、及截断后的树脂层端面的严重热劣化的情况下将复合材料截断、并且截断后的复合材料可得到充分的弯曲强度的方法、以及由此能够得到的复合材料。
解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明人等进行了深入研究，结果发现，通过仅在脆性材料层的树脂层侧形成加工痕，可使截断后的复合材料得到充分的弯曲强度，从而完成了本发明。
即，为了解决上述问题，本发明是将脆性材料层和树脂层层叠而成的复合材料截断的方法，该方法包括：沿着上述复合材料的截断预定线对上述树脂层照射由激光光源振荡出的激光而将形成上述树脂层的树脂去除，由此形成沿着上述截断预定线的加工槽的树脂去除工序；和在上述树脂去除工序之后，沿着上述截断预定线对上述脆性材料层照射由超短脉冲激光光源振荡出的激光而将形成上述脆性材料层的脆性材料去除，由此形成沿着上述截断预定线的加工痕的脆性材料去除工序，其中，在上述脆性材料去除工序中形成的上述加工痕在上述树脂层侧开口，并且不贯穿上述脆性材料层。
根据本发明的复合材料的截断方法，在脆性材料去除工序中，对脆性材料层照射由超短脉冲激光光源振荡出的激光而将形成脆性材料层的脆性材料去除，因此，不会在截断后的脆性材料层的端面(与复合材料的厚度方向(脆性材料层与树脂层的层叠方向)正交的方向的端面)产生裂纹。另外，根据本发明的复合材料的截断方法，在脆性材料去除工序之前，在树脂去除工序中对树脂层照射由激光光源振荡出的激光而将形成树脂层的树脂去除，因此，不会在截断后的树脂层的端面(与复合材料的厚度方向(脆性材料层与树脂层的层叠方向)正交的方向的端面)发生严重的热劣化。即，根据本发明的复合材料的截断方法，能够在不引发截断后的脆性材料层端面的裂纹、及截断后的树脂层端面的严重热劣化的情况下将复合材料截断。
另外，根据本发明的复合材料的截断方法，在脆性材料去除工序中形成的加工痕在树脂层侧开口，并且不贯穿脆性材料层。换言之，在脆性材料去除工序中，仅在脆性材料层的树脂层侧形成加工痕。因此，如本发明人等发现的那样，能够使截断后的复合材料获得充分的弯曲强度。
需要说明的是，在本发明的复合材料的截断方法中，“沿着上述复合材料的截断预定线对上述树脂层照射激光”是指，从复合材料的厚度方向(脆性材料层与树脂层的层叠方向)观察，沿着截断预定线对树脂层照射激光。另外，在本发明的复合材料的截断方法中，“沿着上述截断预定线对上述脆性材料层照射激光”是指，从复合材料的厚度方向(脆性材料层与树脂层的层叠方向)观察，沿着截断预定线对脆性材料层照射激光。
另外，在本发明的复合材料的截断方法中，对于在树脂去除工序中使用的激光光源的种类而言，只要能够利用振荡出的激光将形成树脂层的树脂去除就没有特别限定。但从能够提高激光相对于复合材料的相对移动速度(加工速度)的方面考虑，优选使用振荡出红外区的波长的激光的CO2激光光源、CO激光光源。
另外，在本发明的复合材料的截断方法中，在脆性材料层去除工序中形成的加工痕可以是沿着截断预定线的齿孔状的加工痕，也可以是通过将由超短脉冲激光光源振荡出的激光与脆性材料层的沿着截断预定线的相对移动速度设定得较小、或者将超短脉冲激光光源的脉冲振荡的重复频率设定得较大而形成的沿着截断预定线一体地相连的加工痕。
此外，在本发明的复合材料的截断方法中，对于是在脆性材料层的两侧分别层叠有树脂层的复合材料的情况而言，“在树脂层侧开口”是指，在两侧的树脂层中的任一个树脂层侧开口。
在本发明的复合材料的截断方法的上述脆性材料去除工序中，优选例如通过调整由上述超短脉冲激光光源振荡出的激光的功率、以及由上述超短脉冲激光光源振荡出的激光的焦点与上述脆性材料层的位置关系，从而调整上述加工痕的深度。
在上述的优选方法中，“激光的焦点与上述脆性材料层的位置关系”是指在复合材料的厚度方向上的位置关系。另外，在上述的优选方法中，“加工痕的深度”是指加工痕在树脂层侧的端部(加工痕的开口端)与加工痕在脆性材料层侧的底部(与加工痕的开口端相反一侧的端部)的距离。
像上述的优选方法那样，通过调整激光的功率，能够调整用于形成加工痕(将脆性材料去除)的能量的强弱。另外，通过调整激光的焦点与脆性材料层的位置关系，能够对用于沿着截断预定线形成加工痕的能量赋予复合材料的厚度方向上的分布。因此，根据上述的优选方法，能够仅将脆性材料层的树脂层侧的脆性材料去除，从而仅在脆性材料层的树脂层侧形成加工痕，并且能够实现对加工痕的深度的调整。
根据本发明人等的见解，加工痕的深度越小，截断后的复合材料越是能够得到充分的弯曲强度。
因此，在本发明的复合材料的截断方法中，优选上述加工痕的深度为上述脆性材料层的厚度的90％以下、更优选为65％以下。
需要说明的是，如果加工痕的深度过小，则无法将复合材料截断。因此，优选加工痕的深度为脆性材料层的厚度的10％以上。
在上述的优选方法中，“上述加工痕的深度为上述脆性材料层的厚度的90％以下、更优选为65％以下”是指，沿着截断预定线的加工痕的深度的平均值为脆性材料层的厚度的90％以下、更优选为65％以下。
优选本发明的复合材料的截断方法进一步包括通过在上述脆性材料去除工序之后沿着上述截断预定线施加外力，从而将上述复合材料截断的复合材料截断工序。
根据上述的优选方法，能够切实地将复合材料截断。
在本发明的复合材料的截断方法中，上述脆性材料层的厚度例如为5μm以上且200μm以下。
另外，为了解决上述问题，本发明还提供一种复合材料，其是脆性材料层和树脂层层叠而成的复合材料，其中，上述脆性材料层的至少一个端面中的上述树脂层侧的第1部位的表面粗糙度大于上述脆性材料层的上述一个端面中的与上述树脂层相反一侧的第2部位的表面粗糙度。
本发明的复合材料是能够通过上述的本发明的复合材料的截断方法得到的截断后的复合材料(复合材料片)。在通过本发明的复合材料的截断方法得到本发明的复合材料的情况下，本发明的复合材料的脆性材料层的端面中的第1部位相当于形成有加工痕的部位，脆性材料层的端面中的第2部位相当于未形成加工痕的部位。
本发明的复合材料并非脆性材料层的端面整体均为表面粗糙度大的第1部位，而是其一部分的树脂层侧的部位为第1部位、其余部位为表面粗糙度小的第2部位，因此，具有充分的弯曲强度。
具体而言，对于本发明的复合材料而言，可示例出上述第1部位的表面粗糙度以算术平均高度Sa计小于300nm、上述第2部位的表面粗糙度以算术平均高度Sa计小于12nm的情况。
第1部位的表面粗糙度以算术平均高度Sa计优选小于120nm、更优选小于100nm、进一步优选小于80nm、特别优选为50nm。另外，第1部位的表面粗糙度以算术平均高度Sa计优选为12nm以上。
算术平均高度Sa在ISO 25178中有所规定，是将算术平均粗糙度Ra扩展至三维而得到的参数。
根据本发明人等的见解，表面粗糙度大的第1部位的厚度(沿着脆性材料层的厚度方向的第1部位的尺寸)越小，复合材料越能够得到充分的弯曲强度。
因此，在本发明的复合材料中，优选上述第1部位的厚度为上述脆性材料层的厚度的90％以下、更优选为65％以下。
在上述的优选构成中，“上述第1部位的厚度为上述脆性材料层的厚度的90％以下、更优选为65％以下”是指，脆性材料层的端面中的第1部位的厚度的平均值为脆性材料层的厚度的90％以下、更优选为65％以下。
在本发明的复合材料中，上述脆性材料层的厚度例如为5μm以上且200μm以下。
根据本发明的复合材料，能够得到在以使上述脆性材料层侧成为凸侧的方式进行弯曲时上述复合材料的弯曲强度为200MPa以上的材料。
“复合材料的弯曲强度为200MPa以上”是指，第1部位的厚度相对于脆性材料层的厚度的比例同等的多个复合材料的弯曲强度的平均值为200MPa以上。
发明的效果
根据本发明，能够在不引发截断后的脆性材料层端面的裂纹、及截断后的树脂层端面的严重热劣化的情况下将复合材料截断，并且能够使截断后的复合材料得到充分的弯曲强度。
附图说明
图1是示意性地说明本发明的第1实施方式的复合材料的截断方法的顺序的说明图。
图2是示意性地说明本发明的第1实施方式的复合材料的截断方法的顺序的说明图。
图3是示意性地说明本发明的第1实施方式的复合材料的截断方法的脆性材料去除工序中的加工痕的形成方法的一例的说明图。
图4是示意性地示出在本发明的第1实施方式的截断方法的复合材料截断工序中被截断后的复合材料片的构成的剖面图。
图5是示意性地说明本发明的第3实施方式的复合材料的截断方法的顺序的说明图。
图6是示意性地说明实施例1的试验的概要的图。
图7是示出参考例的脆性材料层片的弯曲强度的评价结果的图。
图8是示出实施例1及比较例的复合材料片的弯曲强度的评价结果的图。
符号说明
1···脆性材料层
2···树脂层
10···复合材料
11···加工痕
12···第1部位
13···第2部位
20···激光光源(CO2激光光源)
24···加工槽
30···超短脉冲激光光源
DL···截断预定线
L1···激光
L2···激光
具体实施方式
＜第1实施方式＞
以下，适当参照所附的附图对本发明的第1实施方式的复合材料的截断方法进行说明。
图1及图2是示意性地说明本发明的第1实施方式的复合材料的截断方法的顺序的说明图。图1(a)是示出第1实施方式的截断方法的树脂去除工序的剖面图，图1(b)是示出第1实施方式的截断方法的脆性材料去除工序的剖面图，图1(c)是示出第1实施方式的截断方法的复合材料截断工序的剖面图。图2(a)是示出第1实施方式的截断方法的脆性材料去除工序的俯视图，图2(b)是示出第1实施方式的截断方法的脆性材料去除工序的立体图。需要说明的是，在图2中，省略了超短脉冲激光光源30的图示。
第1实施方式的截断方法是将由脆性材料层1和树脂层2层叠而成的复合材料10沿着厚度方向(脆性材料层1与树脂层2的层叠方向、图1的上下方向、Z方向)截断的方法。
脆性材料层1和树脂层2可通过任意适当的方法层叠。例如，可以通过所谓的卷对卷方式将脆性材料层1和树脂层2层叠。即，一边将长条的脆性材料层1和长条的树脂层2沿长度方向运送，一边将它们以使彼此的长度方向一致的方式相互贴合，由此能够将脆性材料层1和树脂层2层叠。另外，也可以在将脆性材料层1和树脂层2分别切断成给定形状后进行层叠。代表性地，脆性材料层1和树脂层2可经由任意适当的粘合剂、粘接剂(未图示)而层叠。
作为形成脆性材料层1的脆性材料，可示例出玻璃、及单晶或多晶硅。
作为玻璃，根据基于组成的分类，可示例出钠钙玻璃、硼酸玻璃、铝硅酸玻璃、石英玻璃、及蓝宝石玻璃。另外，根据基于碱成分的分类，可示例出无碱玻璃、低碱玻璃。玻璃的碱金属成分(例如Na2O、K2O、Li2O)的含量优选为15重量％以下、进一步优选为10重量％以下。
脆性材料层1的厚度优选为200μm以下、更优选为150μm以下、进一步优选为120μm以下、特别优选为100μm以下。另一方面，脆性材料层1的厚度优选为5μm以上、更优选为20μm以上、进一步优选为30μm以上。如果脆性材料层1的厚度为这样的范围，则能够通过卷对卷而实现与树脂层2的层叠。
在形成脆性材料层1的脆性材料为玻璃的情况下，脆性材料层1在波长550nm下的透光率优选为85％以上。在形成脆性材料层1的脆性材料为玻璃的情况下，脆性材料层1在波长550nm下的折射率优选为1.4～1.65。在形成脆性材料层1的脆性材料为玻璃的情况下，脆性材料层1的密度优选为2.3g/cm3～3.0g/cm3、进一步优选为2.3g/cm3～2.7g/cm3。
在形成脆性材料层1的脆性材料为玻璃的情况下，作为脆性材料层1，可以直接使用市售的玻璃板，也可以将市售的玻璃板研磨成期望的厚度而使用。作为市售的玻璃板，例如可列举：康宁公司制“7059”、“1737”或“EAGLE2000”、旭硝子株式会社制“AN100”、NHTechno Glass株式会社制“NA-35”、日本电气硝子株式会社制“OA-10”、肖特公司制“D263”或“AF45”。
作为树脂层2，可示例出：由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等丙烯酸树脂、环状烯烃聚合物(COP)、环状烯烃共聚物(COC)、聚碳酸酯(PC)、氨基甲酸酯树脂、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、三乙酸纤维素(TAC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚酰胺(PA)、有机硅树脂、环氧树脂、液晶聚合物、各种树脂制发泡体等塑料材料形成的单层膜、或由多层构成的层叠膜。
在树脂层2为由多层构成的层叠膜的情况下，可以在层间夹隔有丙烯酸粘合剂、氨基甲酸酯粘合剂、有机硅粘合剂等各种粘合剂、粘接剂。
另外，也可以在树脂层2的表面形成氧化铟锡(ITO)、Ag、Au、Cu等导电性的无机膜。
第1实施方式的截断方法特别适宜用于树脂层2为用于显示器的偏振膜、相位差膜等各种光学膜的情况。
树脂层2的厚度优选为20～500μm。
需要说明的是，在图1所示的例子中，图示出了树脂层2为偏振膜21和剥离衬23经由粘合剂22层叠而成的层叠膜的例子。
第1实施方式的截断方法包括树脂去除工序、脆性材料去除工序、以及复合材料截断工序。以下，对各工序依次进行说明。
[树脂去除工序]
如图1(a)所示，在树脂去除工序中，沿着复合材料10的截断预定线对树脂层2照射由从激光光源20振荡出的激光L1，将形成树脂层2的树脂去除，由此形成沿着截断预定线的加工槽24。
在图1及图2所示的例子中，图示出了复合材料10的面内(XY二维平面内)正交的两个方向(X方向及Y方向)中、沿着Y方向延伸的直线DL为截断预定线的情况。截断预定线DL可以作为能够在视觉上识别的标识而实际描绘在复合材料10上，也可以预先在控制激光L1与复合材料10在XY二维平面上的相对位置关系的控制装置(未图示)中输入其坐标。图1及图2所示的截断预定线DL是预先在控制装置中输入其坐标、而并未实际描绘在复合材料10上的假想线。需要说明的是，截断预定线DL不限于直线，也可以是曲线。可以根据复合材料10的用途来确定截断预定线DL，由此将复合材料10截断成与用途相应的任意形状。
在第1实施方式中，作为激光光源20，使用的是振荡出的激光L1的波长为红外区的9～11μm的CO2激光光源。
但本发明并不限定于此，作为激光光源20，也可以使用振荡出的激光L1的波长为5μm的CO激光光源。
另外，作为激光光源20，也可以使用可见光及紫外线(UV)脉冲激光光源。作为可见光及UV脉冲激光光源，可示例出振荡出的激光L1的波长为532nm、355nm、349nm或266nm(以Nd:YAG、Nd:YLF、或YVO4为介质的固体激光光源的高次谐波)、振荡出的激光L1的波长为351nm、248nm、222nm、193nm或157nm的准分子激光光源、振荡出的激光L1的波长为157nm的F2激光光源。
另外，作为激光光源20，也可以使用振荡出的激光L1的波长在紫外区以外、且脉冲宽度为飞秒或皮秒级的脉冲激光光源。如果使用由该脉冲激光光源振荡出的激光L1，则可以诱发基于多光子吸收过程的烧蚀加工。
此外，作为激光光源20，也可以使用振荡出的激光L1的波长在红外区的半导体激光光源、纤维激光光源。
如上所述，由于在第1实施方式中使用CO2激光光源作为激光光源20，因此，以下将激光光源20称为“CO2激光光源20”。
作为沿着复合材料10的截断预定线照射激光L1的方式(扫描激光L1的方式)，例如可以考虑：将单片状的复合材料10载置并固定(例如吸附固定)于XY双轴台(未图示)，利用来自控制装置的控制信号驱动XY双轴台，由此变更复合材料10相对于激光L1在XY二维平面上的相对位置。另外，也可以考虑：将复合材料10的位置固定，使用由来自控制装置的控制信号驱动的检流计镜、多面镜而使由CO2激光光源20振荡出的激光L1偏转，由此变更照射至复合材料10的激光L1在XY二维平面上的位置。此外，还可以将上述的使用了XY双轴台的复合材料10的扫描、和使用了检流计镜等的激光L1的扫描这两者组合使用。
CO2激光光源20的振荡方式可以是脉冲振荡，也可以是连续振荡。激光L1的空间强度分布可以是高斯分布，也可以为了抑制作为激光L1的去除对象以外的脆性材料层1的损伤而使用衍射光学元件(未图示)等而整形为平顶分布。激光L1的偏振状态没有限制，可以是直线偏振光、圆偏振光及随机偏振光中的任意偏振状态。
通过沿着复合材料10的截断预定线DL对树脂层2(由偏振膜21、粘合剂22及剥离衬23构成的层叠膜)照射激光L1，形成树脂层2的树脂中被照射了激光L1的树脂(偏振膜21、粘合剂22及剥离衬23的被照射了激光L1的部分)会伴随着红外光吸收而发生局部温度上升，发生该树脂的飞散，由此该树脂被从复合材料10去除，从而在复合材料10形成加工槽24。为了抑制被从复合材料10去除的树脂的飞散物再附着于复合材料10，优选在截断预定线DL附近设置集尘机构。为了抑制加工槽24的槽宽度变大，优选以使得对树脂层2的照射位置处的光斑直径达到300μm以下的方式将激光L1聚光，进一步优选以使得光斑直径达到200μm以下的方式将激光L1聚光。
需要说明的是，对于以被照射了激光L1的树脂伴随着红外光吸收而发生局部温度上升为原理的树脂的去除方法的情况而言，无论树脂的种类、树脂层2的层结构如何，均能够根据树脂层2的厚度大概估算出形成加工槽24所需要的投入能量。具体而言，可以基于树脂层2的厚度并通过以下的式(2)而估算出形成加工槽24所需要的由以下的式(1)表示的投入能量。
投入能量[mJ/mm]＝激光L1的平均功率[mW]/加工速度[mm/sec]···(1)
投入能量[mJ/mm]＝0.5×树脂层2的厚度[μm]···(2)
实际设定的投入能量优选设定为通过上述的式(2)估算出的投入能量的20％～180％、进一步优选设定为0％～150％。这样地对估算出的投入能量设定余量是因为考虑了根据形成树脂层2的树脂的光吸收率(激光L1的波长下的光吸收率)、树脂的熔点/分解点等热物性的不同，形成加工槽24所需的投入能量会产生差异。具体而言，例如，准备采用第1实施方式的截断方法的复合材料10的样品，以上述的优选范围内的多个投入能量进行在该样品的树脂层2形成加工槽24的预备试验而确定适合的投入能量即可。
[脆性材料去除工序]
如图1(b)及图2所示，在脆性材料去除工序中，在树脂去除工序之后沿着截断预定线DL对脆性材料层1照射由超短脉冲激光光源30振荡(脉冲振荡)出的激光(超短脉冲激光)L2，将形成脆性材料层1的脆性材料去除，由此形成沿着截断预定线DL的加工痕11。
作为沿着截断预定线DL照射激光L2的方式(扫描激光L2的方式)，可以采用与沿着截断预定线DL照射上述激光L1的方式相同的方式，因此这里省略详细的说明。
形成脆性材料层1的脆性材料可通过利用由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的成丝现象、或者将多焦点光学系统(未图示)或贝塞尔光束光学系统(未图示)应用于超短脉冲激光光源30而去除。
在第1实施方式的脆性材料去除工序中，通过调整由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的功率以及由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的焦点与脆性材料层1的位置关系，从而调整了加工痕11的深度。进而，由此，在第1实施方式的脆性材料去除工序中形成的加工痕11在树脂层2侧(加工槽24侧)开口，并且不贯穿脆性材料层1(在与树脂层2侧相反的一侧不开口)。换言之，在脆性材料去除工序中，仅在脆性材料层1的树脂层2侧形成加工痕11。
以下，对这一点更具体地进行说明。
图3是示意性地说明第1实施方式的截断方法的脆性材料去除工序中的加工痕11的形成方法的一例的说明图。需要说明的是，在图3中，省略了加工槽24(参照图1、图2)的图示。
在图3所示的例子中，超短脉冲激光光源30采用了多焦点光学系统。具体而言，图3所示的多焦点光学系统是由3个轴锥镜(axicon lens)31a、31b、31c构成的。如图3所示，如果将由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的空间强度分布假定为高斯分布，则由强度较高的点A振荡出的激光L2沿着图3中以实线表示的光路在焦点AF收敛。另一方面，由强度较低的点B振荡出的激光L2沿着图3中以虚线表示的光路在与焦点AF不同的焦点BF收敛。像这样地，由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2通过多焦点光学系统而在多个焦点收敛。
如图3所示，通过以使由强度较低的点B振荡出的激光L2的焦点BF位于复合材料10的脆性材料层1侧、由强度较高的点A振荡出的激光L2的焦点AF位于复合材料10的树脂层2侧的方式调整激光L2的焦点与脆性材料层1的位置关系，从而能够对用于形成加工痕11的能量赋予在复合材料10的厚度方向上的分布，具体而言，能够赋予在树脂层2侧的能量比在脆性材料层1侧的能量大的分布。进而，通过调整激光L2的焦点与脆性材料层1的位置关系，能够使脆性材料层1中的该分布发生变化。另外，通过调整由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的功率，能够调整用于形成加工痕11(将脆性材料去除)的能量的强弱(点A、点B的强度的大小)。由此，能够仅将脆性材料层1的树脂层2侧的脆性材料去除，仅在脆性材料层1的树脂层2侧形成加工痕11，并且能够实现对加工痕11的深度的调整。
需要说明的是，关于利用超短脉冲激光的成丝现象、将多焦点光学系统或贝塞尔光束光学系统应用于超短脉冲激光光源，已记载于上述的非专利文献1中。另外，由德国的Trumpf公司售卖有与将多焦点光学系统应用于超短脉冲激光光源的玻璃加工相关的产品。像这样地，关于利用超短脉冲激光的成丝现象、将多焦点光学系统或贝塞尔光束光学系统应用于超短脉冲激光光源，是公知的，因此这里省略更多的详细说明。
在第1实施方式的脆性材料去除工序中形成的加工痕11是沿着截断预定线DL的齿孔状的加工痕。加工痕11的间距P(参照图2(a))由脉冲振荡的重复频率、和激光L2相对于复合材料10的相对移动速度(加工速度)决定。为了简便且稳定地进行后述的复合材料截断工序，加工痕11的间距P优选设定为10μm以下。更优选将加工痕11的间距P设定为5μm以下。多数情况下以5μm以下的直径形成加工痕11。
另外，优选将加工痕11的深度设定为脆性材料层1的厚度的90％以下、80％以下，更优选设定为脆性材料层1的厚度的70％以下、60％以下，进一步优选设定为脆性材料层1的厚度的50％以下。如果加工痕11的深度过小，则无法通过后述的复合材料截断工序将复合材料10截断。因此，优选将加工痕11的深度设定为脆性材料层1的厚度的10％以上，更优选设定为脆性材料层1的厚度的30％以上。
在形成脆性材料层1的脆性材料为玻璃的情况下，由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的波长优选为显示出高透光率的500nm～2500nm。为了有效地引发非线性光学现象(多光子吸收)，激光L2的脉冲宽度优选为100皮秒以下、进一步优选为50皮秒以下。激光L2的振荡方式可以是单脉冲振荡，也可以是突发模式的多脉冲振荡。
在第1实施方式的脆性材料去除工序中，从与在树脂去除工序中形成的加工槽24相反的一侧对脆性材料层1照射了由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2。在图1(a)、(b)所示的例子中，以与树脂层2相对的方式将CO2激光光源20配置于复合材料10的Z方向上的下侧，并以与脆性材料层1相对的方式将超短脉冲激光光源30配置于复合材料10的Z方向上的上侧。进而，在树脂去除工序中，在利用由CO2激光光源20振荡出的激光L1形成了加工槽24之后，停止激光L1的振荡，在脆性材料去除工序中利用由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2形成了加工痕11。
但本发明并不限定于此，也可以采用如下方法：将CO2激光光源20及超短脉冲激光光源30均配置于相对于复合材料10而言的相同侧(Z方向上的上侧或下侧)，并以在树脂去除工序中使树脂层2与CO2激光光源20相对、在脆性材料去除工序中使脆性材料层1与超短脉冲激光光源30相对的方式将复合材料10上下翻转。
如果从与加工槽24相反的一侧照射由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2，则即使在加工槽24的底部产生了树脂的残渣，也不会受到残渣的影响，而能够在脆性材料层1形成适当的加工痕11。
但本发明不限定于此，也可以进一步包括通过在脆性材料去除工序之前对在树脂去除工序中形成的加工槽24进行清洁，从而将形成树脂层2的树脂的残渣去除的清洁工序。进而，在脆性材料去除工序中，也可以从加工槽24侧对脆性材料层1照射由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2而形成加工痕11。
在清洁工序中，可以应用各种湿法方式及干法方式的清洁方法。作为湿法方式的清洁方法，可示例出药液浸渍、超声波清洗、干冰喷射、小气泡及纳米微泡清洗。作为干法方式的清洁方法，可以使用激光、等离子体、紫外线、臭氧等。
在清洁工序中，将形成树脂层2的树脂的残渣去除，因此，即使在脆性材料去除工序中从加工槽24侧对脆性材料层1照射由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2，激光L2也不会受到树脂的残渣的影响，而能够在脆性材料层1形成适当的加工痕11。
[复合材料截断工序]
如图1(c)所示，在复合材料截断工序中，在脆性材料去除工序之后沿着截断预定线DL施加外力，由此将复合材料10截断。在图1(c)所示的例子中，复合材料10被裁断成复合材料片10a、10b。
作为对复合材料10施加外力的方法，可示例出机械性的断裂(凸折)、利用红外区激光对切断预定线DL的附近部位的加热、利用超声波辊的振动施加、利用吸盘的吸附及提起等。在通过凸折将复合材料10截断的情况下，优选以使以形成有加工痕11的脆性材料层1的树脂层2侧作为起点而进行截断的方式，并且以使树脂层2侧成为凸侧(脆性材料层1侧成为凹侧)的方式施加外力。
图4是示意性地示出在第1实施方式的截断方法的复合材料截断工序中进行了截断后的复合材料片10a、10b的构成的剖面图。图4(a)是示出复合材料片10a、10b的整体构成的剖面图，图4(b)是示出从图4(a)的箭头ZZ的方向观察到的脆性材料层1的端面中的第1部位12的放大图。
如图4所示，对于复合材料片10a、10b而言，其脆性材料层1的一个端面(截断后的端面)中的树脂层2侧的第1部位12的表面粗糙度大于上述一个端面中的与树脂层2相反一侧的第2部位13的表面粗糙度。第1部位12相当于形成有加工痕11的部位，第2部位13相当于未形成加工痕11的部位。因此，第1部位12的厚度(沿着脆性材料层1的厚度方向(Z方向)的第1部位12的尺寸)优选为脆性材料层1的厚度的90％以下、80％以下、更优选为脆性材料层1的厚度的70％以下、60％以下、进一步优选为脆性材料层1的厚度的50％以下。另外，第1部位12的厚度优选为脆性材料层1的厚度的10％以上、更优选为脆性材料层1的厚度的30％以上。
复合材料片10a、10b的脆性材料层1的一个端面(截断后的端面)与树脂层2的相同侧的端面(截断后的端面)相比，向上述一个端面侧(图4(a)的纸面左侧)突出。其突出量14根据由CO2激光光源20振荡出的激光L1对树脂层2的照射位置处的光斑直径而改变，例如为200μm以下、100μm以下、50μm以下。突出量14的下限越小越优选，例如为1μm以上、5μm以上。
根据以上说明的第1实施方式的截断方法，在树脂去除工序中，在通过将形成树脂层2的树脂去除而形成了沿着截断预定线DL的加工槽24之后，在脆性材料去除工序中，将形成脆性材料层1的脆性材料去除，由此形成沿着相同的截断预定线DL的加工痕11。在脆性材料去除工序中形成的加工痕11是沿着截断预定线DL的齿孔状的加工痕，加工痕11的间距P较小、为10μm以下，因此，通过在复合材料截断工序中沿着截断预定线DL施加外力，能够比较容易地将复合材料10截断。
另外，根据第1实施方式的截断方法，在脆性材料去除工序中，对脆性材料层1照射由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2而将形成脆性材料层1的脆性材料去除，因此，不会在截断后的脆性材料层1的端面产生裂纹。另外，根据第1实施方式的截断方法，在脆性材料去除工序之前，在树脂去除工序中对树脂层2照射由CO2激光光源20振荡出的激光L1而将形成树脂层2的树脂去除，因此，不会在截断后的树脂层2的端面发生严重的热劣化。即，根据第1实施方式的截断方法，能够在不引发截断后的脆性材料层1的端面的裂纹、截断后的树脂层2的端面的严重热劣化的情况下将复合材料10截断。
进一步，根据第1实施方式的截断方法，在脆性材料去除工序中形成的加工痕11在树脂层2侧开口，并且不贯穿脆性材料层1。换言之，在脆性材料去除工序中，仅在脆性材料层1的树脂层2侧形成加工痕11。因此，截断后的复合材料片10a、10b能够得到充分的弯曲强度。
＜第2实施方式＞
在上述的第1实施方式的截断方法中，在脆性材料去除工序中形成的加工痕11为齿孔状的加工痕。
与此相对，在第2实施方式的截断方法中，通过在脆性材料去除工序中将由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2与脆性材料层1的沿着截断预定线DL的相对移动速度设定得较小、或者将超短脉冲激光光源30的脉冲振荡的重复频率设定得较大，从而形成沿着截断预定线DL一体地相连的加工痕。在第2实施方式的截断方法中，形成一体地相连的加工痕，因此，具有与第1实施方式的截断方法相比更容易将复合材料10截断的优点。
第2实施方式的截断方法除了形成一体地相连的加工痕这一点以外，与第1实施方式的截断方法相同，因此省略详细的说明。
通过第2实施方式的截断方法，也能够在不引发截断后的脆性材料层1的端面的裂纹、截断后的树脂层2的端面的严重热劣化的情况下将复合材料10截断，并且截断后的复合材料片可得到充分的弯曲强度。
＜第3实施方式＞
在上述的第1实施方式及第2实施方式中，针对将由脆性材料层1和树脂层2一层一层地层叠而成的复合材料10沿着厚度方向截断的方法进行了说明，但本发明并不限定于此，对于将在脆性材料层的两侧分别层叠有树脂层的复合材料沿着厚度方向截断的情况也能够适用。
图5是示意性地说明本发明的第3实施方式的复合材料的截断方法的顺序的说明图(剖面图)。需要说明的是，在图5中，省略了CO2激光光源20及激光L1、以及超短脉冲激光光源30及激光L2的图示。另外，在图5中，省略了复合材料截断工序的图示。
如图5(a)所示，第3实施方式的截断方法是将在脆性材料层1的两侧分别层叠有树脂层2a、2b的复合材料10A沿着厚度方向(Z方向)截断的方法。脆性材料层1与树脂层2a、2b的层叠方法、脆性材料层1、树脂层2a、2b的形成材料等与第1实施方式同样，因此省略详细的说明。
第3实施方式的截断方法也与第1实施方式的截断方法同样地，包括树脂去除工序、脆性材料去除工序、以及复合材料截断工序。以下，对于各工序，以与第1实施方式不同的方面为主进行说明。
[树脂去除工序]
如图5(b)及(c)所示，在树脂去除工序中，与第1实施方式同样，沿着复合材料10A的截断预定线DL对树脂层照射由CO2激光光源20振荡出的激光L1而将形成树脂层的树脂去除，由此形成沿着截断预定线DL的加工槽。其中，由于在第3实施方式中，在脆性材料层1的两侧分别层叠有树脂层2a、2b，因此，如图5(b)所示地，在任一侧的树脂层2a形成加工槽24a，并如图5(c)所示地，在另一侧的树脂层2b形成加工槽24b。在图5(b)及(c)所示的例子中，在先形成了Z方向上的下侧的加工槽24a之后形成了Z方向上的上侧的加工槽24b，当然也可以使形成顺序相反。
例如，可以将一对CO2激光光源20分别配置于与树脂层2a相对的一侧、和与树脂层2b相对的一侧，使用配置于与树脂层2a相对的一侧的CO2激光光源20在树脂层2a形成加工槽24a，使用配置于与树脂层2b相对的一侧的CO2激光光源20在树脂层2b形成加工槽24b。在该情况下，也可以同时形成加工槽24a及加工槽24b、而不是依次形成加工槽24a及加工槽24b。
或者，也可以在与树脂层2a及树脂层2b中的任一者相对的一侧配置单一的CO2激光光源20，使用CO2激光光源20在一侧的树脂层2a形成了加工槽24a(或者在树脂层2b形成了加工槽24b)之后，使复合材料10A上下翻转，使用相同的CO2激光光源20在另一侧的树脂层2b形成加工槽24b(或者在树脂层2a形成加工槽24a)。
[脆性材料去除工序]
如图5(d)所示，在脆性材料去除工序中，与第1实施方式同样地，在树脂去除工序之后沿着截断预定线DL对脆性材料层1照射由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2而将形成脆性材料层1的脆性材料去除，由此形成沿着截断预定线DL的加工痕11。与第1实施方式同样地，在脆性材料去除工序中形成的加工痕11是沿着截断预定线DL的齿孔状的加工痕，加工痕的间距优选设定为10μm以下。其中，与第2实施方式同样地，也可以在脆性材料去除工序中形成沿着截断预定线DL一体地相连的加工痕。
在第3实施方式中，在脆性材料层1的两侧形成有加工槽24a、24b，因此，从加工槽24a、24b中的任一加工槽侧对脆性材料层1照射由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2而形成加工痕11。因此，例如在从加工槽24a侧照射激光L2的情况下，优选进一步包括通过在脆性材料去除工序之前对加工槽24a进行清洁而将形成树脂层2a的树脂的残渣去除的清洁工序。从加工槽24b侧照射激光L2的情况也同样，优选进一步包括通过在脆性材料去除工序之前对加工槽24b进行清洁从而将形成树脂层2b的树脂的残渣去除的清洁工序。
图5(d)所示的例子的加工痕11在树脂层2a侧开口，并且不贯穿脆性材料层1。但本发明并不限定于此，也可以形成在树脂层2b侧开口、并且不贯穿脆性材料层1的加工痕。
[复合材料截断工序]
在复合材料截断工序中，与第1实施方式同样地，在脆性材料去除工序之后沿着截断预定线DL施加外力，由此将复合材料10A截断。在通过凸折将复合材料10A截断的情况下，在图5(d)所示的例子中，优选以将形成有加工痕11的脆性材料层1的树脂层2a侧作为起点进行截断的方式、并且以使树脂层2a侧成为凸侧(脆性材料层1侧成为凹侧)的方式施加外力。
通过第3实施方式的截断方法，也能够在不引发截断后的脆性材料层1的端面的裂纹、截断后的树脂层2a、2b的端面的严重热劣化的情况下将复合材料10A截断，并且截断后的复合材料片可得到充分的弯曲强度。
以下，对利用第1实施方式的截断方法(实施例1～3)及比较例的截断方法进行将复合材料10截断的试验的结果的一例进行说明。另外，作为参考例，对仅使用脆性材料层1而不是复合材料10、通过与第1实施方式的截断方法同样的脆性材料去除工序形成加工痕11、并进行将脆性材料层1截断的试验的结果的一例也进行说明。
＜实施例1＞
图6是示意性地说明实施例1的试验的概要的图。以下，适当参照图1及图6对实施例1的试验的概要及结果进行说明。
实施例1中使用的复合材料10的脆性材料层1由无碱玻璃形成，厚度为100μm。另外，树脂层2由偏振膜(由聚乙烯醇形成)21、粘合剂22及剥离衬23形成，偏振膜21与粘合剂22的总厚度为80μm，剥离衬23的厚度为40μm(树脂层2的总厚度为120μm)。如图6(a)所示，复合材料10是面内(XY二维平面内)尺寸为150mm×150mm的正方形状。图6(a)中以虚线表示的直线为截断预定线。
在实施例1中，在树脂去除工序中，使用Coherent公司制“E-400i”(振荡波长9.4μm、脉冲振荡的重复频率25kHz、激光L1的功率18W、高斯光束)作为CO2激光光源20，并使用聚光透镜将由CO2激光光源20振荡出的激光L1聚光成光斑直径120μm，对复合材料10的树脂层2进行了照射。将激光L1相对于复合材料10的相对移动速度(加工速度)设为400mm/sec，如图6(a)所示地，以能够将面内尺寸为110mm×60mm的复合材料片10c截断的方式沿着截断预定线扫描激光L1，结果形成了槽宽度150μm的加工槽24(参照图1)。
需要说明的是，在实施例1的树脂去除工序中，通过上述式(2)估算出的投入能量为60mJ/mm。与此相对，基于上述的式(1)，实际的投入能量为45mJ/mm，是估算出的投入能量的75％。
接下来，在脆性材料去除工序中，使用Coherent公司制“Monaco1035-80-60”(振荡波长1035nm、激光L2的脉冲宽度350～10000飞秒、脉冲振荡的重复频率最大50MHz、平均功率60W)作为超短脉冲激光光源30，经由多焦点光学系统从与加工槽24相反的一侧(脆性材料层1侧)对复合材料10的脆性材料层1照射了由超短脉冲激光光源30以给定的输出振荡出的激光L2。将激光L2相对于复合材料10的相对移动速度(加工速度)设为1200mm/sec，将重复频率设为1MHz，沿着截断预定线扫描激光L2，结果，作为加工痕11而形成了间距为1.2μm的齿孔状的深度(平均值)为80μm的加工痕(直径1μm左右)。
最后，在复合材料截断工序中，用人手沿着截断预定线将复合材料10凸折，由此将复合材料片10c截断。
利用光学显微镜对通过以上说明的实施例1得到的复合材料片10c的端面的品质进行了观察/评价，结果是，在4个端面中全部未在脆性材料层1产生裂纹。另外，伴随着树脂层2的热劣化的变色区域为从端面起向内侧100μm以下，未发生严重的热劣化。
另外，对复合材料片10c的1个端面中的2个部位(如图6(a)所示，一个为X方向上的一端侧的测定部位P1，另1个为X方向上的另一端侧的测定部位P2)的表面粗糙度进行了测定，结果是，相当于形成有加工痕11的部位的第1部位的算术平均高度Sa在测定部位P1为31nm、在测定部位P2为34nm。另外，相当于未形成加工痕11的部位的第2部位的算术平均高度Sa在测定部位P1及P2这两个部位均为0nm。
需要说明的是，算术平均高度Sa按照ISO 25178中规定的“非接触式(光探针)”的评价方法进行了测定。具体而言，使用OLYMPUS公司制3D测定激光显微镜“LEXT OLS5000”，将端面的面内分辨率设定为100nm，将与端面垂直的高度分辨率设定为12nm，对各测定部位P1、P2的面内130μm×100μm的区域测定了算术平均高度Sa。关于后述的实施例2、3也同样。
进一步对复合材料片10c进行了2点弯曲试验。在2点弯曲试验中，首先，如图6(b)所示，在具备固定部40、可动部50a、50b的单轴台的固定部40载置复合材料片10c，在可动部50a、50b之间夹入复合材料片10c。此时，如后所述，通过使可动部50b移动，从而以使复合材料片10c的脆性材料层侧成为凸侧而弯曲的方式(即，以使脆性材料层1侧成为上侧的方式)在固定部40上载置了复合材料片10c。接下来，如图6(c)所示，将可动部50a的位置固定，另一方面，使可动部50b以20mm/min的速度朝向可动部50a移动，使弯曲应力作用于复合材料片10c。然后，根据复合材料片10c发生破坏时可动部50a与可动部50b的间隔D的值对复合材料片10c的弯曲强度进行了评价。
具体而言，将上述的间隔D代入非专利文献2中记载的式(3)(与以下的式(3)相同)，计算出最大应力σmax，将其作为弯曲强度并进行了评价。
[数学式1]
Figure BDA0004107441310000201
在上述的式(3)中，E是指复合材料片10c的杨氏模量，t是指复合材料片10c的厚度，ψ是指复合材料片10c的端部的切线与铅直方向(Z方向)所成的角度。
作为复合材料片10c的杨氏模量E，使用了脆性材料层1的杨氏模量即70GPa。这是因为树脂层2的杨氏模量与脆性材料层1的杨氏模量相比充分小，因此，作为复合材料片10c的杨氏模量E，脆性材料层1的杨氏模量是支配性的。
另外，对于角度ψ而言，在2点弯曲试验的执行中，从图6(c)所示的Y方向以使复合材料片10c的一端位于视野内的方式对复合材料片10c进行了拍摄，并基于复合材料片10c即将发生破坏之前的拍摄图像进行了计算。
这里，作为参考例，仅使用脆性材料层1，在与实施例1同样的条件下通过脆性材料去除工序形成加工痕11，进行了将脆性材料层1截断的试验。然后，对截断后的脆性材料层1(脆性材料层片)进行与图6所示的情况同样的2点弯曲试验，使用上述的式(3)对其弯曲强度(最大应力σmax)进行了评价。脆性材料层1的杨氏模量E设为70GPa。
在参考例中，通过调整由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的焦点与脆性材料层1的位置关系而调整了加工痕11的深度，制作了加工痕11的深度(平均值)为脆性材料层1的厚度的40％、60％、70％、80％的4种脆性材料层1各10片，对每种截断后的脆性材料层片进行了弯曲强度的评价。
图7是示出参考例的脆性材料层片的弯曲强度的评价结果的图。图7(a)是示出了加工痕11的深度的比例(相对于脆性材料层1的厚度的比例)与脆性材料层片的弯曲强度的关系的图。在图7(a)中，以“○”绘制的数据是10片的平均值，从“○”向上下延伸的纵线表示测定值的偏差。图7(b)示意性地示出了加工痕11的深度的比例(第1部位12的厚度的比例)为40％的脆性材料层片的端面的利用光学显微镜的观察图像。图7(c)示意性地示出了加工痕11的深度的比例(第1部位12的厚度的比例)为60％的脆性材料层片的端面的利用光学显微镜的观察图像。图7(d)示意性地示出了加工痕11的深度的比例(第1部位12的厚度的比例)为70％的脆性材料层片端面的利用光学显微镜的观察图像。图7(e)示意性地示出了加工痕11的深度的比例(第1部位12的厚度的比例)为80％的脆性材料层片的端面的利用光学显微镜的观察图像。
如图7所示，在加工痕11的深度的比例为90％以下的情况(在图7所示的例子中，加工痕11的深度的比例为40～80％)下，截断后的脆性材料层片的弯曲强度的平均值为200MPa以上，能够得到大的弯曲强度。其中，加工痕11的深度的比例越小(加工痕11的深度越小)，截断后的脆性材料层片越能够得到大的弯曲强度。特别是在加工痕11的深度的比例达到65％以下(在图7所示的例子中，加工痕11的深度的比例达到60％以下)时，截断后的脆性材料层片的弯曲强度的平均值为300MPa以上、进而为400MPa以上，能够得到充分大的弯曲强度。图7所示的结果是脆性材料层片的弯曲强度，但是对于实施例1的复合材料片10c而言，也能够期待得到同样的结果。
＜比较例＞
通过脆性材料去除工序形成了贯穿脆性材料层1的加工痕(即，加工痕的深度的比例为100％)，除此以外，在与实施例1相同的条件下进行试验，将复合材料片截断。通过光学显微镜对该复合材料片端面的品质进行了观察/评价，结果与实施例1同样，在4个端面中全部未在脆性材料层1产生裂纹。另外，伴随着树脂层2的热劣化的变色区域为从端面起向内侧100μm以下，未发生严重的热劣化。
然而，对比较例的复合材料片进行了2点弯曲试验的结果是，复合材料片的弯曲强度小于实施例1的复合材料片10c的弯曲强度。
图8是示出实施例1的复合材料片10c及比较例的复合材料片的弯曲强度的评价结果的图。图8(a)是示出了加工痕11的深度的比例(相对于脆性材料层1的厚度的比例)与复合材料片的弯曲强度的关系的图。在图8(a)中，以“○”绘制的数据对于实施例1而言是8片的平均值，对于比较例而言是10片的平均值。从“○”向上下延伸的纵线表示测定值的偏差。图8(b)示意性地示出了加工痕11的深度的比例(第1部位12的厚度的比例)为80％的实施例1的复合材料片10c的端面的利用光学显微镜的观察图像。图8(c)示意性地示出了加工痕11的深度的比例(第1部位12的厚度的比例)为100％的比较例的复合材料片的端面的利用光学显微镜的观察图像。
如图8所示，在加工痕11不贯穿的实施例1的情况下，与加工痕11贯穿脆性材料层1的比较例相比，截断后的复合材料片能够得到以平均值计为200MPa以上、进而为250MPa以上的大的弯曲强度。
＜实施例2＞
作为脆性材料去除工序的条件，将由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的输出设为高于实施例1，除此以外，在与实施例1相同的条件下进行了试验，将复合材料片截断。
对通过实施例2得到的复合材料片的1个端面中的2个部位(与实施例1同样的测定部位P1、P2)的表面粗糙度进行了测定，结果是，相当于形成有加工痕11的部位的第1部位的算术平均高度Sa在2个部位中的较小者为103nm，相当于未形成加工痕11的部位的第2部位的算术平均高度Sa在2个部位均为0nm。
＜实施例3＞
作为脆性材料去除工序的条件，将由超短脉冲激光光源30振荡出的激光L2的输出设为比实施例2更高，除此以外，在与实施例1相同的条件下进行了试验，将复合材料片截断。
对通过实施例3得到的复合材料片的1个端面中的2个部位(与实施例1同样的测定部位P1、P2)的表面粗糙度进行了测定，结果是，相当于形成有加工痕11的部位的第1部位的算术平均高度Sa在2个部位中的较小者为222nm，相当于未形成加工痕11的部位的第2部位的算术平均高度Sa在2个部位均为0nm。

Claims (12)

1.一种复合材料的截断方法，其是将复合材料截断的方法，所述复合材料是脆性材料层和树脂层层叠而成的材料，
该方法包括：
树脂去除工序：沿着所述复合材料的截断预定线对所述树脂层照射由激光光源振荡出的激光而将形成所述树脂层的树脂去除，由此形成沿着所述截断预定线的加工槽；以及
脆性材料去除工序：在所述树脂去除工序之后，沿着所述截断预定线对所述脆性材料层照射由超短脉冲激光光源振荡出的激光而将形成所述脆性材料层的脆性材料去除，由此形成沿着所述截断预定线的加工痕，
其中，在所述脆性材料去除工序中形成的所述加工痕在所述树脂层侧开口，并且不贯穿所述脆性材料层。
2.根据权利要求1所述的复合材料的截断方法，其中，
在所述脆性材料去除工序中，调整由所述超短脉冲激光光源振荡出的激光的功率、以及由所述超短脉冲激光光源振荡出的激光的焦点与所述脆性材料层的位置关系，由此调整所述加工痕的深度。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料的截断方法，其中，
所述加工痕的深度为所述脆性材料层的厚度的90％以下。
4.根据权利要求3所述的复合材料的截断方法，其中，
所述加工痕的深度为所述脆性材料层的厚度的65％以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合材料的截断方法，该方法进一步包括：
复合材料截断工序：在所述脆性材料去除工序之后，沿着所述截断预定线施加外力，由此将所述复合材料截断。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的复合材料的截断方法，其中，
所述脆性材料层的厚度为5μm以上且200μm以下。
7.一种复合材料，其是脆性材料层和树脂层层叠而成的材料，
其中，所述脆性材料层的至少一个端面中的所述树脂层侧的第1部位的表面粗糙度大于所述脆性材料层的所述一个端面中的与所述树脂层相反一侧的第2部位的表面粗糙度。
8.根据权利要求7所述的复合材料，其中，
所述第1部位的表面粗糙度以算术平均高度Sa计小于300nm，
所述第2部位的表面粗糙度以算术平均高度Sa计小于12nm。
9.根据权利要求7或8所述的复合材料，其中，
所述第1部位的厚度为所述脆性材料层的厚度的90％以下。
10.根据权利要求9所述的复合材料，其中，
所述第1部位的厚度为所述脆性材料层的厚度的65％以下。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的复合材料，其中，
所述脆性材料层的厚度为5μm以上且200μm以下。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的复合材料，其中，
以使所述脆性材料层侧成为凸侧的方式进行弯曲时的所述复合材料的弯曲强度为200MPa以上。
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