JP2020530428A

JP2020530428A - 異種素材接合体の製造方法

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Publication number: JP2020530428A
Application number: JP2020506150A
Authority: JP
Inventors: ウォンソン、ブ; スーリー、ジン; ミジュン、ジン; ゴンシン、ブ
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2038-10-12
Also published as: KR20210104005A; US12037281B2; KR20190041306A; EP3695932A4; CN111050983B; EP3695932B1; WO2019074327A1; JP6972475B2; CN111050983A; US20210130227A1; EP3695932A1; KR102309105B1

Abstract

本発明の異種素材接合体の製造方法に関する。

Description

本明細書は、２０１７年１０月１２日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１７−０１３２７３６号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本発明に組み込まれる。

本発明は、異種素材接合体の製造方法に関する。

多様な材料的物性を有する異なる種類（異種）の素材を接合して両素材を固定させるための多様な研究、特に、ガラスとプラスチック素材との接合力を向上させるための研究が続いている。

また、各種機器のカバー部材などに用いられる異種素材接合体の耐久性を確保し、製造工程を単純化して異種素材接合体の製造工程に費やされる時間を減少させることにより、大量生産が容易な異種素材接合体の製造方法に関する研究が続いている。

そこで、従来は、物性が互いに異なる異種素材を接合するために、前記異種素材の間に接着剤を別途に塗布する方法、または前記異種素材のうち融点の低い物質を高温で溶かすことにより、一側に固定させるインサート射出などの方法が利用されていた。

ただし、別途の接着剤を用いて異種素材接合体を製造する方法は、前記接着剤を硬化するのに必要な時間が長くかかることにより、工程効率を減少させる問題点があり、異種素材接合体の総厚さが増加して十分な接着物性を確保することに困難があった。

また、インサート射出などの別途の熱を加える方法は、一側の素材が熱によって変性する問題点があった。

そのため、高い接着物性を確保しながらも、素材の損傷を最小化することができ、比較的簡単な工程を伴うことにより経済性を確保することができる異種素材接合体の製造方法に関する研究が必要なのが現状である。

大韓民国公開特許公報第１０−２０１５−００６４５６７号

本発明は、異種素材接合体の製造方法を提供しようとする。

ただし、本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、言及されていない他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

本発明の一実施態様は、ガラス層の表面に第１レーザを照射して、前記ガラス層の表面に２以上のエッチングラインを形成するステップと、前記エッチングラインが形成されたガラス層上に樹脂層を備えるステップと、前記樹脂層が備えられたガラス層側に第２レーザを照射して、前記樹脂層が前記エッチングラインおよび前記ガラス層の表面に満たされて接合されるようにする接合ステップとを含み、前記ガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、前記エッチングラインが形成されたガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率は、４０％以上９８％以下であり、前記第２レーザは、前記ガラス層から前記樹脂層の方向へ、前記樹脂層と接する前記ガラス層の表面にデフォーカシングして照射されるものである異種素材接合体の製造方法を提供する。

本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の製造方法は、異種素材間の接合力に優れた異種素材接合体を提供することができるという利点がある。

本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の製造方法は、異種素材を接合する過程で発生しうる異種素材それぞれの損傷を最小化することができる。

本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の製造方法は、比較的簡単な工程により材料的物性が異なる素材を接合することができるという利点がある。

本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の製造方法の模式図を示すものである。本発明の一実施態様によりエッチングラインが形成されたガラス層の表面図および側断面図を示すものである。製造例２−１〜製造例２−３および製造例３−１〜製造例３−３によりエッチングラインが形成されたガラス層それぞれの１０６４ｎｍの波長における相対光透過率を示すものである。製造例２−４〜製造例２−５、製造例２−７および製造例３−４〜製造例３−６によりエッチングラインが形成されたガラス層のそれぞれの１０６４ｎｍの波長における相対光透過率を示すものである。製造例２−４〜製造例２−５および製造例２−７および製造例３−４〜製造例３−６によりエッチングラインが形成されたガラス層それぞれの表面および側断面の走査電子顕微鏡撮影イメージを示すものである。比較例１〜比較例３による異種素材接合体の側断面の走査電子顕微鏡撮影イメージを示すものである。実施例２および実施例６による異種素材接合体の側断面の走査電子顕微鏡撮影イメージを示すものである。本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の接合強度の測定方法を示すものである。実施例１〜実施例４、および比較例４による異種素材接合体の接合強度を示すものである。実施例５〜実施例７、および比較例５による異種素材接合体の接合強度を示すものである。比較例１〜比較例３による異種素材接合体の接合強度を測定するための試験片のデジタルカメライメージを示すものである。

本願明細書全体において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、２つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。

本願明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。

本願明細書全体で使われる程度の用語「〜（する）ステップ」または「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味しない。

本発明者らは、別途の接着剤を塗布せず、インサート射出などの加熱工法を使用しないながらも、多様な材料的物性を有する異種の素材を接合するための多様な方法を研究している途中、本発明に至るようになった。

具体的には、本発明者らは、レーザを照射して、ガラス層の表面に１以上のエッチングラインを形成した後、前記ガラス層上に樹脂層を備え、前記樹脂層が備えられたガラス層側にレーザを照射し、前記樹脂層が備えられたガラス層側に照射されるレーザの方向および焦点を具体的に特定することにより、前記エッチングラインおよび前記ガラス層の表面に前記樹脂層が満たされて固定されるようにする異種素材接合体の製造方法に至った。

以下、本発明についてより詳細に説明する。

本発明の一実施態様は、ガラス層の表面に第１レーザを照射して、前記ガラス層の表面に２以上のエッチングラインを形成するステップと、前記エッチングラインが形成されたガラス層上に樹脂層を備えるステップと、前記樹脂層が備えられたガラス層側に第２レーザを照射して、前記樹脂層が前記エッチングラインおよび前記ガラス層の表面に満たされて接合されるようにする接合ステップとを含み、前記ガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、前記エッチングラインが形成されたガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率は、４０％以上９８％以下であり、前記第２レーザは、前記ガラス層から前記樹脂層の方向へ、前記樹脂層と接する前記ガラス層の表面に焦点を合わせて照射されるものである異種素材接合体の製造方法を提供する。

以下、前記製造方法の各ステップごとにより詳細に説明する。

ガラス層の表面にエッチングラインを形成するステップ

本発明の一実施態様によれば、前記異種素材接合体の製造方法は、ガラス層の表面に第１レーザを照射して、前記ガラス層の表面に２以上のエッチングラインを形成するステップを含む。

本発明の一実施態様によれば、前記ガラス層は、ホウケイ酸ガラス、鉛−アルカリガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、溶融シリカガラス、ゲルマニウム酸化物ガラス、ゲルマニウムセレン化物ガラス、熱強化ガラス、およびイオン強化ガラスのうちの少なくとも１つを含むことができる。

具体的には、前記ホウケイ酸ガラスは、コーニング社の登録商標ＰＹＲＥＸであるホウケイ酸ガラス（ケイ酸８０％、ホウ酸分１４％含有）であってもよく、また、前記熱強化ガラスは、板ガラス（ｐｌａｔｅｇｌａｓｓ）を熱圧処理した後、空気で急冷したものであってもよい。

前記ガラス層がソーダライムガラスの場合、第１レーザの照射によってガラス層の表面に割れ（ｃｒａｃｋ）が激しく形成される問題点が発生することがあり、これによって、製造された異種素材接合体は、引張時、ガラス層自体が破断する問題点が発生することがある。

ただし、本発明の一実施態様に係るガラス層は、前述のように、ホウケイ酸ガラスおよび強化ガラスのうちの少なくとも１つを含むことにより、第１レーザの照射によるガラス層表面の割れ発生を最小化することができ、これによって、製造された異種素材接合体は、引張時、ガラス層自体が破断する問題点を解決することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記エッチングラインは、前記ガラス層の表面に２以上形成される。また、前記エッチングラインは、前記第１レーザの照射によってエッチングされた前記ガラス層の一領域を意味するものであってもよい。

図１は、本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の製造方法の模式図を示すものである。具体的には、前記ガラス層の表面にエッチングラインを形成するステップの模式図を図１（ａ）に示した。

図１（ａ）によれば、前記ガラス層の表面にエッチングラインを形成するステップは、前記ガラス層１０側に第１レーザ１００を照射して、前記ガラス層１０の表面に２以上のエッチングライン１１を形成することができる。さらに、前記第１レーザ１００の照射によって形成された２以上のエッチングライン１１は、図１（ａ）のガラス層１０の表面に相当する領域のうち実線で表した。

また、本発明の一実施態様によれば、前記２以上のエッチングラインは、進行方向が異なる２以上の第１レーザの照射によって形成されるものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記２以上のエッチングラインは、離隔および／または交差するものであってもよい。具体的には、前記２以上の第１レーザの進行方向が平行な場合、前記２以上のエッチングラインは、互いに離隔して形成されるものであってもよく、前記２以上の第１レーザの進行方向が平行でない場合、前記２以上のエッチングラインは、互いに交差して形成されるものであってもよい。

前記第１レーザの照射によって前記２以上のエッチングラインが前記ガラス層上に形成されることにより、この後、前記ガラス層の前記ガラス層上に備えられる樹脂層との接合力を向上させることができる。また、前記２以上のエッチングラインが交差する場合、前記ガラス層の表面には前記エッチングラインで取り囲まれた網パターンが形成される。

本発明の一実施態様によれば、前記エッチングラインは、規則的な網パターンを形成することができる。例えば、前記網パターンは、円形、曲線形、三角形、四角形、またはハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）状のパターンであってもよい。前記ガラス層側に前述のような多様な形態の網パターンが形成されることにより、前記ガラス層上に備えられる樹脂層との接合力を向上させることができる。

図２は、本発明の一実施態様によりエッチングラインが形成されたガラス層の表面図および側断面図を示すものである。具体的には、本発明の一実施態様によりエッチングラインが形成されたガラス層の表面図を図２（ａ）に示した。

図２（ａ）によれば、前記２以上のエッチングライン１１が交差、具体的には、直交する場合、前記エッチングラインに沿って取り囲まれた網パターン１２が前記ガラス層の表面に形成される。

本発明の一実施態様によれば、下記の接合ステップで説明するように、前記ガラス層の表面に形成された網パターンおよび前記エッチングラインに樹脂層が満たされて接合される。

本発明の一実施態様によれば、前記ガラス層の厚さは、１．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、または２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。前記範囲の厚さを有するガラス層に第１レーザを照射する場合、前記第２レーザの照射によるガラス層の強度の減少幅が少なく、この後、第２レーザを照射して樹脂層と接合する過程で樹脂層との接合力を向上させることができるという利点がある。

本発明の一実施態様によれば、前記エッチングラインの前記ガラス層の表面からの深さは、１０μｍ以上３００μｍ以下、１０μｍ以上２６０μｍ以下、３０μｍ以上３００μｍ以下、または３０μｍ以上２６０μｍ以下であってもよい。前記エッチングラインの前記ガラス層の表面からの深さが前述した範囲内の場合、前記樹脂層が前記ガラス層の表面および前記ガラス層上のエッチングラインに十分に満たされ、これによって、前記異種素材の接合力を最大化することができる。具体的には、前記エッチングラインの前記ガラス層の表面からの深さを前述した範囲に調節することにより、前記ガラス層と樹脂層との円滑な接合が行われない問題、および前記ガラス層が破断して前記ガラス層と樹脂層との接合力が減少する問題を効果的に抑制することができる。

ただし、前記エッチングラインの前記ガラス層の表面からの深さは、前記第１レーザの照射条件に応じて適宜調節可能である。

本明細書において、用語「接合力」は、前記接合されたガラス層と樹脂層とを引き離すために必要な力を意味することができる。

本発明の一実施態様によりエッチングラインが形成されたガラス層のエッチングラインに沿った側断面図を図２（ｂ）に示した。図２（ｂ）によれば、前記第１レーザの照射によって前記ガラス層１０の表面に２以上のエッチング溝１３が離隔して形成される。

本明細書において、用語「エッチングラインのガラス層の表面からの深さ」は、前記エッチング溝１３の一側末端から前記ガラス層１０の表面までの垂直線の長さを意味するものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記２以上のエッチングラインのピッチ（ｐｉｔｃｈ）は、５０μｍ以上１，２００μｍ以下、５０μｍ以上１，０００μｍ以下、５０μｍ以上６００μｍ以下、７０μｍ以上１，２００μｍ以下、７０μｍ以上１，０００μｍ以下、７０μｍ以上６００μｍ以下、１００μｍ以上１，２００μｍ以下、１００μｍ以上１，０００μｍ以下、または１００μｍ以上６００μｍ以下であってもよい。

前記範囲で後の樹脂層の接合時、前記樹脂層が前記ガラス層の表面および前記ガラス層上のエッチングラインに十分に満たされ、これによって、前記樹脂層が前記ガラス層から容易に剥離されず、前記樹脂層と前記ガラス層との間の高い接合力を維持することができる。具体的には、前記２以上のエッチングラインのピッチを前述した範囲に調節することにより、第２レーザが重畳照射されて前記ガラス層上に形成された網パターンが損傷する問題、および第２レーザが十分に照射されず前記ガラス層と前記樹脂層との接合力が十分に確保されない問題を抑制することができる。

ただし、前記２以上のエッチングラインのピッチは、前記照射される第１レーザの照射条件、エッチングラインが形成されるガラス層に含まれる成分および前記ガラス層の厚さに応じて適宜調節可能である。

本明細書において、用語「エッチングラインのピッチ（ｐｉｔｃｈ）」は、ガラス層の表面にエッチングラインが形成される場合、前記離隔したエッチングライン間の超短距離を意味することができる。

また、本発明の一実施態様によれば、前記ガラス層の表面に２以上のエッチングラインが形成された後、第１レーザを追加的に照射して、前記ガラス層の表面に２以上の補強エッチングラインをさらに形成することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記２以上の補強エッチングラインのピッチは、１０μｍ以上１００μｍ以下、１０μｍ以上５０μｍ以下、３０μｍ以上１００μｍ以下、または３０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。前記補強エッチングラインをさらに形成し、前記補強エッチングラインのピッチを前記範囲に調節することにより、前記ガラス層の樹脂層との接合力をさらに向上させることができる。

本発明の一実施態様によれば、前記エッチングラインの幅は、２０μｍ以上１００μｍ以下、２０μｍ以上８０μｍ以下、３０μｍ以上１００μｍ以下、または３０μｍ以上８０μｍ以下であってもよい。ただし、これに限定されるものではなく、前記照射される第１レーザの照射条件に応じて異なり、前記ガラス層に含まれる素材および前記ガラス層の厚さに応じて適宜調節されるものであってもよい。

前記範囲で前記ガラス層に前記樹脂層が接合される場合、前記樹脂層が前記ガラス層の表面および前記エッチングラインに十分に満たされ、これによって、前記ガラス層と前記樹脂層との間の接合力を最大化することができる。

本明細書において、用語「エッチングラインの幅」は、前記ガラス層の表面に形成された１つのエッチングラインの厚さ（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）または幅（ｗｉｄｔｈ）を意味することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第１レーザは、ピコ秒パルスレーザであってもよい。

本明細書において、用語「パルスレーザ」は、時間的に発振および停止があるレーザを意味することができる。

本明細書において、用語「パルス幅」は、前記パルスレーザの立ち上がり時間と立ち下がり時間で振幅が半分になる時刻の間隔を意味することができる。

本明細書において、用語「ピコ秒レーザ」は、パルス幅の単位が１０^−１２秒であるレーザを意味することができる。

すなわち、本明細書において、用語「ピコ秒パルスレーザ」は、時間的に発振および停止があるレーザであって、前記レーザの立ち上がり時間と立ち下がり時間で振幅が半分になる時刻の間隔の単位が１０^−１２秒であるレーザを意味することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記ガラス層に前記ピコ秒パルスレーザのような超短波のレーザが照射されることにより、前記ピコ秒パルスレーザの照射による前記ガラス層の損傷を最小化しながらも、前記ガラス層上に規則的な網パターンを形成するエッチングラインを形成することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記ガラス層の表面に照射される第１レーザは、２以上の第１レーザが互いに離隔して前記ガラス層の表面に照射される。

本発明の一実施態様によれば、前記第１レーザの照射間隔は、５０μｍ以上１，２００μｍ以下、５０μｍ以上１，０００μｍ以下、５０μｍ以上６００μｍ以下、７０μｍ以上１，２００μｍ以下、７０μｍ以上１，０００μｍ以下、７０μｍ以上６００μｍ以下、１００μｍ以上１，２００μｍ以下、１００μｍ以上１，０００μｍ以下、または１００μｍ以上６００μｍ以下であってもよい。前記範囲において、前述したピッチを有するエッチングラインを前記ガラス層の表面に形成することができる。

本明細書において、用語「レーザの照射間隔」は、離隔して照射されるレーザ間の最短距離を意味するものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記第１レーザの照射回数は、１回以上５０回以下、または１回以上４０回以下であってもよい。前記第１レーザの照射回数が前述した範囲内の場合、前記ガラス層の損傷を最小化しながらも、前記ガラス層上に規則的な網パターンを形成するエッチングラインを形成することができる。また、前記第１レーザの照射回数は、ガラス層の厚さおよびその物性に応じて適宜調節されるものであってもよい。

本明細書において、用語「レーザの照射回数」は、レーザが同一領域に繰り返し照射される回数を意味することができる。すなわち、前記第１レーザの照射回数は、前記第１レーザが前記ガラス層の表面に形成された１つのエッチングラインに繰り返し照射される回数を意味することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第１レーザの出力は、１０Ｗ以上５０Ｗ以下、１０Ｗ以上４０Ｗ以下、３０Ｗ以上５０Ｗ以下、または３０Ｗ以上４０Ｗ以下であってもよい。前記第１レーザの出力が前述した範囲内の場合、前記ガラス層の損傷を最小化することができ、前記ガラス層および前記樹脂層の間の接合力を最大化することができ、前記ガラス層上に形成される網パターンを規則的に維持することができる。具体的には、前記第１レーザの出力を前述した範囲に調節することにより、前記ガラス層の表面にエッチングラインを形成するのに長い時間が必要で、この後、前記ガラス層表面の損傷の危険が発生する問題、前記第１レーザを照射できる装置の損傷が発生する問題を防止することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第１レーザの照射速度は、５０ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下、５０ｍｍ／ｓ以上１２５ｍｍ／ｓ以下、５０ｍｍ／ｓ以上１００ｍｍ／ｓ以下、７５ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下、７５ｍｍ／ｓ以上１２５ｍｍ／ｓ以下、７５ｍｍ／ｓ以上１００ｍｍ／ｓ以下、１００ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下、１００ｍｍ／ｓ以上１２５ｍｍ／ｓ以下、または１００ｍｍ／ｓであってもよい。前記範囲において、前記ガラス層の損傷を最小化することができ、前記ガラス層および前記樹脂層の間の接合力を最大化することができ、前記ガラス層上に形成される網パターンを規則的に維持することができる。ただし、前記第１レーザの照射速度は、前記ガラス層の物性条件に応じて適宜調節可能である。

本明細書において、レーザの「照射速度」は、照射されるレーザの一側末端から他側末端まで移動した距離を、照射された時間で割った値を意味することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第１レーザの繰り返し率は、１００ｋＨｚ以上３００ｋＨｚ以下であってもよい。前記範囲において、前記ガラス層の損傷を最小化することができ、前記ガラス層上に形成される網パターンを規則的に維持することができる。ただし、前記第１レーザの繰り返し率は、前記ガラス層の物性条件に応じて適宜調節されるものであってもよい。

本明細書において、用語、レーザの「繰り返し率」は、照射されるレーザの単位時間あたりに被着体に繰り返し衝突する回数を意味することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第１レーザの波長は、２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下、２００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下、３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下、３００ｎｍ以上３６０ｎｍ以下、３３０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、３３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下、または３３０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下であってもよい。前記範囲において、前記第１レーザの照射によって前記ガラス層にエッチングラインを形成する時、ガラス層の損傷を最小化することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記ガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、前記エッチングラインが形成されたガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率は、４０％以上９８％以下であってもよい。

具体的には、前記第１レーザが照射されない前記ガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対して、前記第１レーザの照射でエッチングラインが形成されたガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率は、４０％以上９８％以下であってもよい。前記範囲で後の第２レーザの照射時、前記第２レーザが十分に透過して前記樹脂層と前記ガラス層との円滑な接合が可能である。

本明細書において、用語「光透過率」は、特定の波長を有する光（ｌｉｇｈｔ）の被照射体に照射される光量に対する、前記被照射体を透過する光量の百分率を意味することができる。

エッチングラインが形成されたガラス層上に樹脂層を備えるステップ

本発明の一実施態様によれば、前記異種素材接合体の製造方法は、前記エッチングラインが形成されたガラス層上に樹脂層を備えるステップを含む。具体的には、前記樹脂層は、前記エッチングラインが形成されたガラス層の一面上に備えられるものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記樹脂層は、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＰＰ）樹脂、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ；ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅＯｘｉｄｅ；ＰＰＯ）樹脂、ポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）［Ｐｏｌｙ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−ｓｔｙｒｅｎｅ）；Ｐｏｌｙ（ＡＢＳ）］樹脂、ポリブチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＢＴ）樹脂、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）樹脂、ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ／Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−ｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＣ／ＡＢＳ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴ）樹脂、高密度ポリエチレン（Ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（Ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＬＤＰＥ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）樹脂、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＴＦＥ）樹脂、およびこれらの補強材添加物のうちの少なくとも１つを含むことができる。ただし、これに限定されるものではなく、レーザ照射条件に応じて溶融して前記エッチングラインおよび前記ガラス層の表面に満たされて固定できるものであれば、当業界で知られた樹脂の中から適宜選択可能である。

また、本発明の一実施態様によれば、前記補強材は、ガラス繊維（ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ）、タルク（ｔａｌｃ）、および炭素繊維（ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ）のうちの少なくとも１つであってもよい。さらに、前記樹脂層は、２０％タルク含有ポリプロピレン樹脂であってもよい。

ただし、前記補強材の種類は制限されるものではなく、一般的な樹脂の強度を高めるために添加できる補強材であれば、当業界で知られたものから適宜選択されるものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記樹脂層の厚さは、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、または２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。前記範囲において、前記ガラス層と前記樹脂層との十分な接合が可能でありながらも、後の第２レーザの照射によって発生しうる樹脂層の膨れ上がり現象などを防止することができる。

接合ステップ

本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の製造方法は、前記樹脂層が備えられたガラス層側に第２レーザを照射して、前記樹脂層が前記エッチングラインおよび前記ガラス層の表面に満たされて接合されるようにする接合ステップを含む。

従来は、前記樹脂層および前記ガラス層のうちの少なくとも１層に粘着剤を塗布した後、前記樹脂層および前記ガラス層を貼り合わせる方法、または前記樹脂層を加熱することにより、前記ガラス層を前記ガラス層に満たして固定させる方法を用いて異種素材接合体を製造した。

ただし、前記方法の場合、前述のように、異種素材接合体の総厚さを過度に増加させて、異種素材接合体を用いた多様な部材の軽量化および小型化の傾向に符合しない問題点があり、前記樹脂層の熱による損傷が起こる問題点があった。

ただし、本発明の一実施態様に係る異種素材接合体の製造方法は、前記ガラス層と前記樹脂層との間に別途の粘着層が備えられるか、前記樹脂層全体を別途に溶融させて前記ガラス層を接合するのではなく、前記樹脂層が備えられたガラス層側にレーザを照射して、前記樹脂層の部分的溶融を誘導して前記ガラス層と前記樹脂層を接合することにより、異種素材接合体の総厚さおよび前記樹脂層の変性を最小化することができるという利点がある。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザは、前記樹脂層が備えられたガラス層側に照射されるものであってもよい。具体的には、前記第２レーザは、前記樹脂層が前記エッチングラインの形成された前記ガラス層の一面と接するように備えられた場合に、前記ガラス層側に照射されるものであってもよい。

本発明の一実施態様に係る前記接合ステップの模式図を図１（ｂ）に示した。図１（ｂ）にて点線で表す領域は、前記エッチングラインが形成されたガラス層１０の他側面を示すものであり、図１（ｂ）は、前記エッチングラインが形成されたガラス層１０の一面と、前記樹脂層２０とが接することを示すものである。

また、図１（ｂ）によれば、前記接合ステップは、前記ガラス層１０上に前記樹脂層２０を備え、前記樹脂層が形成された前記ガラス層上に第２レーザ２００を照射して行われるものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記接合ステップは、前記第２レーザの照射によって前記樹脂層が前記エッチングラインおよび前記ガラス層の表面に満たされて接合されるものであってもよく、具体的には、前記樹脂層が前記ガラス層表面のエッチングラインおよび網パターンに満たされて接合されるものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザは、前記ガラス層から前記樹脂層の方向に照射されるものであってもよく、具体的には、前記第２レーザは、前記樹脂層が備えられた前記ガラス層側に、前記ガラス層から前記樹脂層の方向に照射されるものであってもよい。また、前記第２レーザは、前記樹脂層に直接照射されるものでなくてもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザが前記ガラス層から前記樹脂層の方向に照射される場合、前記第２レーザが前記樹脂層に直接照射される場合より、樹脂層の熱による損傷を減少させることができる。さらに、前記第２レーザが前記樹脂層と前記ガラス層とを接合するために必要な領域にのみ照射されるので、前記樹脂層と前記ガラス層との接合力を向上させることができるだけでなく、前記樹脂層のエネルギー供給による損傷を減少させることができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザは、前記樹脂層と接する前記ガラス層の表面に焦点を合わせて照射される。また、前記第２レーザは、前記樹脂層と接する前記ガラス層の表面にデフォーカシングして照射されるものであってもよい。

具体的には、前記第２レーザがデフォーカシングして照射される場合、前記第２レーザは、前記樹脂層に接しない前記ガラス層の他面に焦点を合わせて照射されるものであってもよく、前記樹脂層には焦点が離脱して（デフォーカシング、ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ）、前記樹脂層に広範囲に照射されるものであってもよい。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザは、前記ガラス層を透過して照射される。すなわち、前記第２レーザは、前記ガラス層を透過して照射され、前記第２レーザの照射によるエネルギーは前記樹脂層が吸収することができる。これによって、前記吸収された第２レーザのエネルギーは熱に変換されて、前記樹脂層が部分的に溶融して前記エッチングラインが形成された前記ガラス層に接合される。

前記第２レーザが前述した方向、前述した条件で、前記ガラス層を透過して照射されることにより、前記第２レーザが前記樹脂層に直接照射される場合の損傷などの問題点を最小化することができ、同時に、前記樹脂層と前記ガラス層との間の接合力を増大させることができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザは、ファイバパルスレーザであってもよい。

本明細書において、用語「ファイバパルスレーザ」は、当業界で通用する光ファイバパルスレーザ、具体的には、光ファイバ中に能動媒質（例えば、ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｉｕｍＧａｒｎｅｔなど）を有するパルスレーザを意味することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザの出力は、５Ｗ以上１００Ｗ以下、５Ｗ以上６０Ｗ以下、５Ｗ以上５０Ｗ以下、３０Ｗ以上１００Ｗ以下、３０Ｗ以上６０Ｗ以下、３０Ｗ以上５０Ｗ以下、４０Ｗ以上１００Ｗ以下、４０Ｗ以上６０Ｗ以下、または４０Ｗ以上５０Ｗ以下であってもよい。前記範囲において、前記第２レーザが透過するガラス層および前記第２レーザが照射される前記樹脂層の損傷を最小化すると同時に、前記ガラス層および前記樹脂層の接合力を最大化することができる。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザの照射速度は、２０ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下、２０ｍｍ／ｓ以上３００ｍｍ／ｓ以下、２０ｍｍ／ｓ以上２００ｍｍ／ｓ以下、５０ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下、５０ｍｍ／ｓ以上３００ｍｍ／ｓ以下、５０ｍｍ／ｓ以上２００ｍｍ／ｓ以下、１００ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下、１００ｍｍ／ｓ以上３００ｍｍ／ｓ以下、または１００ｍｍ／ｓ以上２００ｍｍ／ｓ以下であってもよい。前記範囲において、前記第２レーザが十分に前記ガラス層を透過して照射されることができ、前記ガラス層および前記ガラス層の表面上に備えられた前記エッチングラインに前記樹脂層が適切に満たされて前記樹脂層が前記ガラス層に強く接合される。ただし、前記第２レーザの照射速度は、前記ガラス層および前記樹脂層の物性に応じて適宜調節可能である。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザの照射回数は、１回以上４０回以下、３回以上４０回以下、１回以上２０回以下、または３回以上２０回以下であってもよい。前記範囲において、前記第２レーザが十分に前記ガラス層を透過して照射され、前記ガラス層および前記ガラス層の表面上に備えられた前記エッチングラインに前記樹脂層が適切に満たされて前記樹脂層が前記ガラス層に強く接合される。ただし、前記第２レーザの照射回数は、前記ガラス層および前記樹脂層の物性に応じて適宜調節可能である。

本発明の一実施態様によれば、前記照射回数に関する説明は、前述した通りである。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザの照射間隔は、１００μｍ以上２，０００μｍ以下、１００μｍ以上１，０００μｍ以下、２００μｍ以上２，０００μｍ以下、または２００μｍ以上１，０００μｍ以下であってもよい。前記範囲は、前記第１レーザの照射間隔より広い範囲であって、前記範囲で前記ガラス層と前記樹脂層との接合が均一に行われるようにできる。これによって、前記ガラス層と前記樹脂層との接合力を最大化することができ、前記第２レーザの照射による前記ガラス層および前記樹脂層の損傷を最小化することができるという利点がある。

本発明の一実施態様によれば、前記第２レーザの波長は、８００ｎｍ以上１，４００ｎｍ以下、８００ｎｍ以上１，２００ｎｍ以下、８００ｎｍ以上１，１００ｎｍ以下、９００ｎｍ以上１，４００ｎｍ以下、９００ｎｍ以上１，２００ｎｍ以下、９００ｎｍ以上１，１００ｎｍ以下、１，０００ｎｍ以上１，４００ｎｍ以下、１，０００ｎｍ以上１，２００ｎｍ以下、または１，０００ｎｍ以上１，１００ｎｍ以下であってもよい。前記第２レーザの波長は、前述した第１レーザ対比長波長であって、前記第２レーザの照射によって前記ガラス層と前記樹脂層との接合が効率的に行われ、前記第２レーザの照射による前記ガラス層および前記樹脂層それぞれの損傷を最小化することができるという利点がある。

本発明の一実施態様によれば、前記異種素材接合体の接合力は、４ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であってもよい。

本明細書において、前記異種素材接合体の接合力は、前記異種素材接合体を接合面積が５ｍｍ×５ｍｍとなるように接合した後、前記異種素材接合体の両側末端を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張した時の最大引張荷重を意味することができる。

すなわち、前記異種素材接合体の最大引張強度、具体的には、前記異種素材接合体の接合部分が破断する最大引張荷重が４ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下のものを意味することができる。前記範囲は、通常のガラスと樹脂とが接合された異種素材接合体が実現できる範囲より、本発明の一実施態様に係る異種素材接合体がはるかに大きい値の範囲を実現可能であることを意味することができる。

以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本発明に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本発明の範囲が以下に述べる実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。

参考例１

厚さ１ｍｍのソーダライムガラスを用意した。

製造例１−１

厚さ１ｍｍのソーダライムガラスに、３５５ｎｍの波長、４５Ｗの出力、１００ｋＨｚの繰り返し率を有するピコ秒レーザを、ＴＲＵＭＰＦ社のＴｒｉｍｉｃｒｏ５０００を用いて、１００ｍｍ／ｓの照射速度、０．２ｍｍの照射間隔で２０回照射して、ガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例１−２

照射間隔を０．６ｍｍとしたことを除けば、製造例１−１と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例１−３

照射間隔を１．０ｍｍとしたことを除けば、製造例１−１と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

参考例２

厚さ２．２ｍｍのホウケイ化（登録商標Ｐｙｒｅｘ、Ｃｏｒｎｉｎｇ社）ガラスを用意した。

製造例２−１

厚さ２．２ｍｍのホウケイ化（登録商標Ｐｙｒｅｘ、Ｃｏｒｎｉｎｇ社）ガラスに、３５５ｎｍの波長、４５Ｗの出力、１００ｋＨｚの繰り返し率を有するピコ秒レーザを、ＴＲＵＭＰＦ社のＴｒｉｍｉｃｒｏ５０００を用いて、１００ｍｍ／ｓの照射速度、０．２ｍｍの照射間隔で２０回照射して、ガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例２−２

照射間隔を０．６ｍｍとしたことを除けば、製造例２−１と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例２−３

照射間隔を１．０ｍｍとしたことを除けば、製造例２−１と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例２−４

厚さ２．２ｍｍのホウケイ化（登録商標Ｐｙｒｅｘ、Ｃｏｒｎｉｎｇ社）ガラスに、３５５ｎｍの波長、４０Ｗの出力、１００ｋＨｚの繰り返し率を有するピコ秒レーザを、ＴＲＵＭＰＦ社のＴｒｉｍｉｃｒｏ５０００を用いて、１００ｍｍ／ｓの照射速度、０．１ｍｍの照射間隔で１０回照射して、ガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例２−５

照射間隔を０．３ｍｍとしたことを除けば、製造例２−４と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例２−６

照射間隔を０．３ｍｍとし、０．０５ｍｍで照射間隔を補強したことを除けば、製造例２−４と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例２−７

照射間隔を０．６ｍｍとしたことを除けば、製造例２−４と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

参考例３

厚さ２ｍｍの強化ガラス（熱圧処理した後、空気で急冷した板ガラス）を用意した。

製造例３−１

厚さ２ｍｍの強化ガラス（熱圧処理した後、空気で急冷した板ガラス）に、４５Ｗの出力、３５５ｎｍの波長、１００ｋＨｚの繰り返し率を有するピコ秒レーザを、ＴＲＵＭＰＦ社のＴｒｉｍｉｃｒｏ５０００を用いて、１００ｍｍ／ｓの照射速度、０．２ｍｍの照射間隔で２０回照射して、ガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例３−２

照射間隔を０．６ｍｍとしたことを除けば、製造例３−１と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例３−３

照射間隔を１．０ｍｍとしたことを除けば、製造例３−１と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例３−４

厚さ２ｍｍの強化ガラスに、３５５ｎｍの波長、３０Ｗの出力、１００ｋＨｚの繰り返し率を有するピコ秒レーザを、ＴＲＵＭＰＦ社のＴｒｉｍｉｃｒｏ５０００を用いて、５００ｍｍ／ｓの照射速度、０．１ｍｍの照射間隔で２０回照射して、ガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例３−５

照射間隔を０．３ｍｍとしたことを除けば、製造例３−４と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

製造例３−６

照射間隔を０．６ｍｍとしたことを除けば、製造例３−４と同様の方法でガラス層の表面にエッチングラインを形成した。

前記製造例１−１〜製造例１−３、製造例２−１〜製造例２−７および製造例３−１〜製造例３−４の製造条件をまとめると、下記表１の通りである。
［表１］

実施例１

製造例２−４により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えた。

前記樹脂層が備えられた前記ガラス層側に、前記ガラス層から前記樹脂層の方向へ、前記樹脂層と接する前記ガラス層の表面に焦点を合わせて照射するか、前記樹脂層と接する前記ガラス層の表面にデフォーカシングして、下記表２のような条件の第２レーザを照射して、異種素材接合体を製造した。
［表２］

実施例２

製造例２−５により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

実施例３

製造例２−６により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

実施例４

製造例２−７により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

実施例５

製造例３−４により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

実施例６

製造例３−５により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

実施例７

製造例３−６により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

比較例１

製造例１−１により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

比較例２

製造例１−２により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

比較例３

製造例１−３により表面にエッチングラインが形成されたガラス層の表面上に、厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層を備えたことを除けば、実施例１と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

比較例４

参考例２によるガラスと厚さ１ｍｍのポリプロピレン（補強材：タルク２０％）樹脂層とを粘着剤（３Ｍ社製）で付着させて、異種素材接合体を製造した。

比較例５

参考例３によるガラスを用いたことを除けば、比較例４と同様の方法で異種素材接合体を製造した。

実施例１〜実施例７および比較例１〜比較例５による異種素材接合体の情報をまとめると、表３の通りである。
［表３］

［実験例１−ガラス層の光透過率の測定］

参考例２〜参考例３の１０６４ｎｍの波長における光透過率を、ＳＨＩＭＡＤＺＵ社のＳｏｌｉｄｓｐｅｃ−３７００装置を用いて測定した。

また、製造例２−１〜製造例２−５、製造例２−７および製造例３−１〜製造例３−６の１０６４ｎｍの波長における光透過率を、ＳＨＩＭＡＤＺＵ社のＳｏｌｉｄｓｐｅｃ−３７００装置を用いて測定した。

そして、参考例２の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、製造例２−１〜製造例２−３の１０６４ｎｍの波長における相対光透過率、および参考例３によるガラス層の１０６４ｎｍの波長における、光透過率に対する製造例３−１〜製造例３−３の相対光透過率を図３に示した。

さらに、参考例２の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、製造例２−４〜製造例２−５および製造例２−７の１０６４ｎｍの波長における相対光透過率、および参考例３によるガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、製造例３−４〜製造例３−６の１０６４ｎｍの波長における相対光透過率を図４に示した。

図３〜図４によれば、第１レーザの照射条件が本発明の一実施態様に含まれる場合、第１レーザが照射されないガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、第１レーザ照射後のガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率は、４０％以上９８％以下であることを確認することができた。

前記範囲で後の第２レーザが照射される場合、第２レーザが十分に前記ガラス層を透過可能になり、これによって、前記第２レーザが前記ガラス層を透過し、前記樹脂層に照射されて樹脂層の部分的な溶融を誘導することができ、これによって、前記樹脂層と前記ガラス層との接合が円滑に行われることを予想することができた。

［実験例２−ガラス層の表面および側断面撮影］

製造例２−４、製造例２−５、製造例２−７および製造例３−４〜製造例３−６それぞれの表面および側断面を、走査電子顕微鏡（ＴＭ−１０００、ＨＩＴＡＣＨＩ社）を用いて撮影したイメージを図５に示した。

図５に示された撮影結果をみれば、第１レーザの照射間隔が増加しても、参考例２および参考例３によるガラス層の表面および内部の損傷がほとんどないことを確認することができ、これによって、前記製造例を用いた異種素材接合体を製造する場合、滑らかな接合面を有する異種素材接合体が得られることを予想することができた。

［実験例３−異種素材接合体の側断面撮影］

実施例２、実施例６および比較例１〜比較例４による異種素材接合体の側断面を、前述した走査電子顕微鏡を用いて撮影した。

比較例１〜比較例３による異種素材接合体の側断面撮影結果を図６に示した。

図６によれば、第１レーザの照射間隔の増加にかかわらず、前記第１レーザの照射によって前記ガラス層の表面に割れが発生したことを確認することができ、前記割れによって前記異種素材接合体に不良が発生したことを確認することができた。

すなわち、比較例１〜比較例３のように、本発明の一実施態様に係るガラス層ではない一般的なソーダライムガラスを用いる場合、本発明の一実施態様に係る第１レーザの照射時、ガラス層に割れが起こり、樹脂層との接合が円滑に行われないことを確認することができた。

実施例２および実施例６による異種素材接合体の側断面撮影結果を図７に示した。

図７によれば、前述した図６の評価結果とは異なり、ガラス層の表面に割れがほとんど発生しないことを確認することができ、樹脂層が前記ガラス層の表面に形成されたエッチングラインに適切に浸透して前記樹脂層と前記ガラス層との接合が円滑に行われたことを確認することができた。

前記内容をまとめてみれば、前述のように、前記ガラス層の種類をホウケイ化ガラスまたは強化ガラスに具体的に特定した本発明の場合、ソーダライムガラスを用いた比較例より、平坦な接合部を有することを確認することができた。

また、前記実施例による異種素材接合体が高い接合力を有し得ることを予想することができた。

［実験例４−異種素材接合体の接合力の測定］

接合部分の面積が５ｍｍ×５ｍｍとなるように接合した実施例１〜実施例６および比較例４〜比較例５による異種素材接合体の接合強度を、引張試験機（ＡＧＳ−Ｘ、ＳＨＩＭＡＤＺＵ社）を用いて測定した。

前記引張試験時に用いられる測定試験片および引張試験機のデジタルカメライメージを図８に示した。

具体的には、図８（ａ）および（ｂ）は、引張試験機のデジタルカメライメージおよびその拡大図を示すものであり、（ｃ）は、前記実験時に用いられる試験片のデジタルカメライメージを示すものである。

図８（ｃ）を説明すれば、前記異種素材接合体の両側末端が別途に固定されたことを確認することができ、図８（ｂ）を説明すれば、前記両側末端が前記引張試験機に固定されて引張試験に用いられることを確認することができる。

前記引張試験機を用いて、前記実施例１〜実施例６および比較例４〜比較例５による異種素材接合体を１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張し、この時の最大引張荷重を接合強度で表現し、前記接合強度を図９および図１０に示した。

さらに、比較例１〜比較例３による異種素材接合体の接合強度を測定するための試験片のデジタルカメライメージを図１１に示した。

実施例１および実施例２の場合、比較例４の場合より高い接合強度を有し、実施例５および６の場合、比較例５の場合より高い接合強度を有することを確認することができた。

図９および図１０によれば、比較例４は、第１レーザの照射によってガラス層上にエッチングラインを形成せず、別途の接着剤を用いて接合したものであって、実施例３〜実施例４より高い接合強度を有しても、前記接着剤を硬化する別途の工程がさらに必要な問題点があった。さらに、前記実施例３〜実施例４の樹脂層とガラス層との間の接合強度が十分に実現されたことを確認することができた。

また、比較例５も、比較例４と同じく、第１レーザの照射によってガラス層上にエッチングラインを形成せず、別途の接着剤を用いて接合したものであって、実施例７より高い接合強度を有しても、前記接着剤を硬化する別途の工程がさらに必要な問題点があった。同じく、前記実施例７の樹脂層とガラス層との間の接合強度も十分に実現されたことを確認することができた。

参照として、比較例１〜比較例３による異種素材接合体について、前述した方法と同様の方法で接合強度を測定しようとしたが、図１１に示されるように、比較例１〜比較例３による異種素材接合体の場合、ガラス層と樹脂層との接合部ではない、ガラス層自体が破断する問題点があることを確認することができた。具体的には、破断したガラス層の両側末端を図１１の矢印で表した。

上記の内容をまとめてみれば、比較的簡単な工程により、前記ガラス層と前記樹脂層とを損傷なく、円滑に接合するためには、本発明の一実施態様に係るガラス層の種類を選択し、本発明の一実施態様に係る照射条件の第１および第２レーザの照射によって前記ガラス層と樹脂層とを接合しなければならないことを確認することができる。

１０：ガラス層
１１：エッチングライン
１２：網パターン
１３：エッチング溝
２０：樹脂層
１００：第１レーザ
２００：第２レーザ

Claims

ガラス層の表面に第１レーザを照射して、前記ガラス層の表面に２以上のエッチングラインを形成するステップと、
前記エッチングラインが形成されたガラス層上に樹脂層を備えるステップと、
前記樹脂層が備えられたガラス層側に第２レーザを照射して、前記樹脂層が前記エッチングラインおよび前記ガラス層の表面に満たされて接合されるようにする接合ステップとを含み、
前記ガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率に対する、前記エッチングラインが形成されたガラス層の１０６４ｎｍの波長における光透過率は、４０％以上９８％以下であり、
前記第２レーザは、前記ガラス層から前記樹脂層の方向へ、前記樹脂層と接する前記ガラス層の表面に焦点を合わせて照射される異種素材接合体の製造方法。
前記ガラス層は、ホウケイ酸ガラス、鉛−アルカリガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、溶融シリカガラス、ゲルマニウム酸化物ガラス、ゲルマニウムセレン化物ガラス、熱強化ガラス、およびイオン強化ガラスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記ガラス層の厚さは、１．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記エッチングラインの前記ガラス層の表面からの深さは、１０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記エッチングラインのピッチは、５０μｍ以上１，２００μｍ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第１レーザは、ピコ秒パルスレーザである、請求項１から５のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第１レーザの照射間隔は、５０μｍ以上１，２００μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第１レーザの照射回数は、１回以上５０回以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第１レーザの出力は、１０Ｗ以上５０Ｗ以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第１レーザの照射速度は、５０ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下である、請求項１から９のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第２レーザは、ファイバパルスレーザである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第２レーザの出力は、５Ｗ以上１００Ｗ以下である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第２レーザの照射速度は、２０ｍｍ／ｓ以上５００ｍｍ／ｓ以下である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第２レーザの照射回数は、１回以上４０回以下である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。
前記第２レーザの照射間隔は、１００μｍ以上２，０００μｍ以下である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の異種素材接合体の製造方法。