JP4918064B2

JP4918064B2 - 積層体の切断方法

Info

Publication number: JP4918064B2
Application number: JP2008134887A
Authority: JP
Inventors: 和哉前川
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2028-05-23
Also published as: JP2009280447A

Description

本発明は、脆性材料基板と樹脂フィルムとが積層された積層体の切断方法に関するものである。

ガラス、セラミックなどの脆性材料基板は機械的に脆い性質を有するため、脆性材料基板の切断は、例えば、カッタホイールを基板上に圧接転動させて基板表面にスクライブラインを形成し、これによって基板表面から垂直方向のクラックを生じさせ（スクライブ工程）、次いで基板に応力を加えてその垂直クラックを基板の裏面まで成長させて（ブレイク工程）、基板を切断していた。

他方、樹脂フィルムは、一般に、可撓性又は延性があるため、樹脂フィルムの切断は、例えば、刃先の鋭い２枚の硬質金属刃を互いに擦りあわせる剪断作用により、又は非常に鋭い切断ナイフもしくは切断ホイールを用いた剪断力により切断していた。

このように、脆性材料基板と樹脂フィルムとは物性が大きく異なっているため、脆性材料基板と樹脂フィルムとを積層した積層体を切断方法としては、例えば、脆性材料基板と樹脂フィルムとの間にスクレイパーを挿入するとともに、樹脂フィルムの表面にカッターを所定圧力で当接し、スクレイパーとカッターとを積層体に対して相対的に移動させて、脆性材料基板から樹脂フィルムを帯状に剥離し、露出した脆性材料基板の表面にカッタホイールを当接させてスクライブラインを形成した後、外部応力を加えて積層体を切断する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
特開2003-335536号公報特開2007-45656号公報

しかしながら、前記提案の切断方法では、樹脂フィルムの剥離片が不可避的に発生する。また、脆性材料基板と樹脂フィルムとの間にスクレイパーを挿入して相対移動させると、スクレイパーによって脆性材料基板の表面が傷つけられるおそれがある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脆性材料基板と樹脂フィルムとが積層された積層体の切断処理において、剥離片や切断片などの廃棄物が生成されず、また脆性材料基板の表面が傷つけられないようにすることにある。

本発明によれば、脆性材料基板の一方面側に１枚又は２枚以上の樹脂フィルムが積層された積層体の切断方法であって、前記脆性材料基板の、前記樹脂フィルム面側と反対面側から、前記脆性材料基板面に対して略垂直方向で且つ前記脆性材料基板の厚みの１０％以上１００％未満の範囲のクラックを形成した後、前記樹脂フィルムのうち、最も外側の樹脂フィルムの表面の、前記クラックを延長した位置又はその近傍にカッターを圧接させ、前記カッターを前記積層体に対して相対的に移動させることによって、最も脆性材料基板側の樹脂フィルムの、厚みに対して９０％以上で且つ前記脆性材料基板に達しない範囲まで切り込みを入れることを特徴とする積層体の切断方法が提供される。

ここで、積層体の切断を確実なものとする観点から、前記クラック及び切り込みを形成した後に、前記積層体に外部から応力を加える工程をさらに有するようにしてもよい。

また、前記脆性材料基板と前記１枚又は２枚以上の樹脂フィルムとが接着剤層を介して積層されている場合には、前記カッターによって、前記樹脂フィルムのすべてを完全に切断し、且つ前記接着剤層の厚みの１０％以上１００％未満まで切り込みを入れるのが好ましい。

そしてまた、前記脆性材料基板の、前記樹脂フィルム面側と反対面側に、保護フィルムが積層されている場合には、保護フィルム及び前記脆性材料基板に、前記クラックを形成するのが好ましい。

さらに、前記脆性材料基板にクラックを形成するには、カッタホイールでスクライブを行う又はレーザ光を照射するのが好ましい。

前記カッターの圧接力が０．０１〜０．４ＭＰａの範囲であるのが好ましい。

また最も脆性材料基板側の樹脂フィルムに切り込みを入れることによって、前記クラックが、前記脆性材料基板の、前記樹脂フィルム面側まで進展し、前記脆性材料基板が切断又はほぼ切断された状態となるようにするのが望ましい。

本発明の切断方法では、脆性材料基板に所定深さのクラックを形成した後、樹脂フィルムの、前記クラックを延長した位置又はその近傍にカッターを圧接させて所定深さまで切り込みを入れることによって積層体を切断するので、切断処理において廃棄物は発生しない。また脆性材料基板の、樹脂フィルムとの接触面に切断用部材が接触することがなく、基板表面が傷つけられることがない。

以下、本発明に係る切断方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る切断方法の一実施形態を示す工程図を示す。この図は、脆性材料基板であるガラス基板３の片側面に樹脂フィルム４１が積層された積層体Ｓ_１を切断する場合の工程図である。なお、同図（ａ），（ｂ）における左側の図はクラック５に対して垂直方向の断面図であり、右側の図は、クラック面における、クラック５に平行な断面図である。同図（ａ）では、まず、所定荷重のかかったカッタホイール１を、ガラス基板３に対して相対的に移動させて、ガラス基板３にスクライブラインを形成する。このときガラス基板３の表面に対して垂直方向のクラック５が形成される。ここで重要なことは、形成されるクラック５の深さＤがガラス基板３の厚さの１０％以上１００％未満の範囲であることにある。クラック５の深さＤが前記範囲よりも浅いと、積層体Ｓ_１を切断することができない。他方、クラック５の深さＤが前記範囲よりも深いと、ガラス基板３の、樹脂フィルム面側の表面に傷がつくおそれがある。

クラック５の深さＤを前記範囲に制御するには、カッタホイール１の材質や刃先形状、カッタホイール１にかける荷重などを調整すればよい。例えば、クラック５の深さＤを深くするには、カッタホイール１として、円盤状のホイールの円周部に断面略Ｖ字形状の刃が形成され、この刃の稜線となる刃先に所定間隔で複数の溝が形成されたものを用いればよい。前記カッタホイールの外径としては１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、前記溝の深さとしては２５μｍ以上、前記溝間の稜線の長さとしては２５μｍ以上のものが推奨される。

また、ガラス基板３に所定深さのクラック５を形成する方法としては、カッタホイール１を用いたスクライブの他、レーザ光を照射してクラック５を形成する方法を用いても構わない。レーザ光としては、例えば、ＣＯ_２ガスレーザ、ＹＡＧレーザやチタンサファイヤレーザなどが挙げられる。

次に、同図（ｂ）に示すように、樹脂フィルム４１の外表面の、前記クラックを延長した位置又はその近傍に、所定荷重をかけてカッター２を圧接させ、カッター２を樹脂フィルム４１に対して相対的に移動させて、樹脂フィルム４１に切り込み６を入れる。ここで重要なことの一つは、樹脂フィルム４１にカッター２を圧接することによって、樹脂フィルム４１に切り込み６を入れることである。これによって、前工程においてガラス基板３に形成されたクラック５が、ガラス基板３の、樹脂フィルム面側まで進展し（同図（ｂ）のＤ’として図示）、ガラス基板３が切断又はほぼ切断された状態となる。カッター２にかける荷重は、樹脂フィルム４１やガラス基板３の材質、カッター２の形状などにより適宜決定すればよいが、通常は、０．１〜０．８ＭＰａの範囲の荷重が好ましい。

もう一つの重要なことは、切り込み６の深さｄを樹脂フィルム４１の厚さの９０％以上で且つガラス基板３に達しない範囲（この場合は１００％未満）とすることである。これによって、ガラス基板３に形成されたクラック５の、樹脂フィルム面側まで進展を確実なものとし、且つ、ガラス基板３の、樹脂フィルム面側を傷つけることなく、樹脂フィルム４１を切断できるようになる。

なお、図１の実施形態ではカッター２として固定式の刃を使用しているが、これに限定されるものではなく、回転式のカッターを用いても構わない。

次に、同図（ｃ）に示すように、ガラス基板側からスクライブラインに沿って、積層体Ｓ_１に押圧力を加えることによって、ガラス基板３及び樹脂フィルム４１がクラック５及び切り込み６の部分で切断される（同図（ｄ））。上記工程（ｂ）において、ガラス基板３のクラック５が、樹脂フィルム面側に未だ達していない場合には、上記押圧力がかかることによって、クラック５は樹脂フィルム面側に達する。また、樹脂フィルム４１は、その厚さの９０％以上に切り込み６が形成されているので、上記押圧力で容易に切断される。

積層体Ｓ_１に対して外部から応力を加える方法として、上記の押圧力を加える方法の他、例えば、スクライブラインに沿って積層体Ｓ_１に温度差を与えて熱応力を発生させる方法を用いてもよい。なお、積層体Ｓ_１の厚みが薄い場合には、スクライブラインにそって自然に割れることがあるので、そのような場合には外部応力は加える工程は必要ない。

前記実施形態では、ガラス基板側から押圧力を加えているが、樹脂フィルム側から押圧力を加えてもよく、あるいはガラス基板側及び樹脂フィルム側の両側から押圧力を加えても構わない。なお、樹脂フィルム４１の材質によっては、樹脂フィルム側から押圧力を加えた場合、樹脂フィルム４１の切断面に繊維状物が生成することがあるので、通常は、ガラス基板側から押圧力を加えることが推奨される。

本発明の切断方法の対象となる脆性材料基板としては、例えばガラス、セラミック、シリコン、サファイヤ等の脆性材料基板が挙げられる。脆性材料基板の厚さに特に限定はないが、通常は、５００〜１０００μｍの範囲である。

また、樹脂フィルム４１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などのセルロースアセテート系樹脂、アクリル系樹脂、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体のようなフッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂もしくはポリアミド系樹脂等の樹脂をフィルム状に成形加工したものが挙げられる。樹脂フィルムの厚さに特に限定はないが、通常は、５００μｍ以下の範囲である。

図２に、本発明に係る切断方法の他の実施形態を示す。図２における切断対象となる積層体Ｓ_２は、ガラス基板３の、樹脂フィルム面側と反対面側に、保護フィルム７を積層したものである。この場合、所定荷重をかけたカッタホイール１を、保護フィルム７の表面に圧接し相対的に移動させて、保護フィルム７をスクライブして、保護フィルム７及びガラス基板３にクラック５を形成する。ここで使用する保護フィルム７としては、例えばＰＥＴフィルムやＴＡＣフィルムなどが挙げられる。

図３に、本発明に係る切断方法のさらに他の実施形態を示す。図３における切断対象となる積層体Ｓ_３は、ガラス基板３の片側面に２枚の樹脂フィルム４１，４２が積層されたものである。この場合、カッター２による切り込み６は、外側の樹脂フィルム４２は完全に分断し、ガラス基板側の樹脂フィルム４１は、樹脂フィルム４１の厚みに対して９０％以上で且つガラス基板３に達しない範囲の深さとする。これによって、前述と同様に、ガラス基板３に形成されたクラック５が樹脂フィルム側まで進展すると共に、ガラス基板３の、樹脂フィルム面側を傷つけることなく、樹脂フィルム４１，４２を切断できるようになる。樹脂フィルム４１と樹脂フィルム４２の材質は同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、ガラス基板３の片側面に積層する樹脂フィルムの枚数に限定はなく、３枚以上であってももちろん構わない。

図４に、本発明に係る切断方法のさらに他の実施形態を示す。図４における切断対象となる積層体Ｓ_４は、ガラス基板３と樹脂フィルム４１との間に接着剤層８１が積層されたものである。このような構造の積層体Ｓ_４を切断する場合、カッター２による切り込み６は、樹脂フィルム４１を完全に分断し、接着剤層８１を、その厚みに対して９０％以上で且つガラス基板３に達しない範囲とする。これによって、前述と同様に、ガラス基板３に形成されたクラック５が樹脂フィルム側まで進展すると共に、ガラス基板３の、樹脂フィルム面側を傷つけることなく、接着剤層８１を切断できるようになる。

接着剤層８１の材質としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂、又は両方の作用で硬化する樹脂などが挙げられる。具体的には、エチレン・酸無水物共重合体（エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤などの熱硬化性接着剤、シリコーン樹脂、シアノアクリレート、アクリル樹脂などの紫外線硬化性接着剤などが例示される。また、接着剤層８１の厚みに特に限定はないが、通常は、０．１μｍ〜５０μｍの範囲である。

図５に、本発明に係る切断方法のさらに他の実施形態を示す。図５における切断対象となる積層体Ｓ_５は、ガラス基板３と樹脂フィルム４１とが、外周部に設けられた接着剤層８２で積層されてなり、両者の中央部に空間が形成されてなるものである。このような構造の積層体Ｓ_５を切断する場合、カッター２による切り込み６は、樹脂フィルム４１を完全に分断するようにしてもよい。ただし、カッター２がガラス基板３に達しないようにすることが必要である。一方、カッター２による切り込み６で、樹脂フィルム４１を完全には分断しない場合、切り込み６の深さは、樹脂フィルム４１の厚みに対して９０％以上とする必要がある。また、接着剤層８２に換えて微粒子などのスペーサ部材を使用して、ガラス基板３と樹脂フィルム４１との間に空間を形成した積層体の場合も、この図に示す方法によって同様に切断できる。

本発明の切断方法は、例えば、液晶パネルのガラス基板の切断等に好適に使用できる。具体的には、ガラス基板に偏光板が積層されたもの等の切断に好適に使用できる。偏光板としては、通常は、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用される。偏光子としては、例えば、ポリビニルアルコール系の樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の偏光子基板に、二色性染料又はヨウ素を吸着配向させたもの、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中に、ポリビニルアルコールの二色性脱水生成物（ポリビニレン）の配向した分子鎖を含有するポリビニルアルコール／ポリビニレンコポリマーなどが挙げられる。偏光子の厚さに特に限定はないが、一般には偏光板の薄型化等を目的に、５０μｍ以下の範囲とされる。一方、偏光子を支持・保護する支持フィルムとしては、例えば、ＴＡＣフィルムやノルボルネン系フィルムなどが挙げられる。支持フィルムの厚さに特に限定はないが、一般には、３００μｍ以下の範囲とされる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。

実施例１
ソーダライムからなる厚さ１．１ｍｍのガラス基板の片側面に、ガラス基板から順に、厚さ０．３ｍｍの第１のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、厚さ０．２ｍｍの第２のＰＥＴフィルムを積層した積層体に対して、まず、ガラス基板にカッタホールを０．１４ＭＰａの荷重をかけて圧接し、スクライブ速度３００ｍｍ／ｓｅｃでガラス基板に対して相対移動させて、ガラス基板にスクライブラインを形成した。このとき形成された垂直クラックの深さは、ガラス基板の厚さの５０％であった。なお、使用したカッタホイールの仕様は次に示す通りである。

カッタホイールの仕様
外径：２ｍｍ
厚み：０．６５ｍｍ
内径：０．８ｍｍ
刃先角度：１１５°
溝の深さ：２５μｍ
溝間の稜線長さ：２５μｍ

次に、第２のＰＥＴフィルムに刃先角度４５°のカッターを０．８ＭＰａの荷重をかけて圧接し、積層体に対してカッターを相対移動させて、第２のＰＥＴフィルムを完全に切断し、第１のＰＥＴフィルムに切り込み入れた。切り込みの深さは第１のＰＥＴフィルムの厚さの９０％であった。
そして、ガラス基板側からスクライブラインに沿って積層体に押圧力を加えると、積層体はクラック及び切り込みの部分で切断された。

実施例２
ガラス基板の厚みを０．５５ｍｍ、第１のＰＥＴフィルムの厚みを０．２ｍｍ、第２のＰＥＴフィルムの厚みを０．０５ｍｍとした以外は同じ構造の積層体に対して、下記に示す仕様のカッタホイールをガラス基板に対して０．１ＭＰａの荷重かけて圧接し、スクライブ速度３００ｍｍ／ｓｅｃでガラス基板に対して相対移動させて、ガラス基板にスクライブラインを形成した。このとき形成された垂直クラックの深さは、ガラス基板の厚さの１０％であった。

カッタホイールの仕様
外径：３ｍｍ
厚み：０．６５ｍｍ
内径：０．８ｍｍ
刃先角度：１３０°
溝の深さ：３μｍ
溝間の稜線長さ：１５μｍ

次に、第２のＰＥＴフィルムに刃先角度３０°のカッターを０．４ＭＰａの荷重をかけて圧接し、積層体に対してカッターを相対移動させて、第２のＰＥＴフィルムを完全に切断し、第１のＰＥＴフィルムに切り込み入れた。切り込みの深さは第１のＰＥＴフィルムの厚さの９０％であった。
そして、ガラス基板側からスクライブラインに沿って積層体に押圧力を加えると、積層体はクラック及び切り込みの部分で切断された。

本発明に係る切断方法の一例を示す工程図である。ガラス基板に保護フィルムが積層されている積層体の切断例を示す概説図である。２枚の樹脂フィルムがガラス基板の片側面に積層されている積層体の切断例を示す概説図である。ガラス基板と樹脂フィルムとが接着剤層で接合されている積層体の切断例を示す概説図である。ガラス基板と樹脂フィルムとが、外周部を接着剤層で接合されている積層体の切断例を示す概説図である。

符号の説明

１カッタホイール
２カッター
３ガラス基板（脆性材料基板）
５クラック
６切り込み
７保護フィルム
Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４，Ｓ_５積層体
４１，４２樹脂フィルム
８１，８２接着剤層

Claims

脆性材料基板の一方面側に１枚又は２枚以上の樹脂フィルムが積層された積層体の切断方法であって、
前記脆性材料基板の、前記樹脂フィルム面側と反対面側から、前記脆性材料基板面に対して略垂直方向で且つ前記脆性材料基板の厚みの１０％以上１００％未満の範囲のクラックを形成した後、
前記樹脂フィルムのうち、最も外側の樹脂フィルムの表面の、前記クラックを延長した位置又はその近傍にカッターを圧接させ、前記カッターを前記積層体に対して相対的に移動させることによって、最も脆性材料基板側の樹脂フィルムの、厚みに対して９０％以上で且つ前記脆性材料基板に達しない範囲まで切り込みを入れることを特徴とする積層体の切断方法。
クラック及び切り込みを形成した後に、前記積層体に外部から応力を加える工程をさらに有する請求項１記載の切断方法。
前記脆性材料基板と前記１枚又は２枚以上の樹脂フィルムとが接着剤層を介して積層され、
前記カッターによって、前記樹脂フィルムのすべてを完全に切断し、且つ前記接着剤層の厚みの１０％以上１００％未満まで切り込みを入れる請求項１又は２記載の切断方法。
前記脆性材料基板の、前記樹脂フィルム面側と反対面側に、保護フィルムが積層され、保護フィルム及び前記脆性材料基板に、前記クラックを形成する請求項１〜３のいずれかに記載の切断方法。
カッタホイールでスクライブを行って、前記脆性材料基板にクラックを形成する請求項１〜４のいずれかに記載の切断方法。
レーザ光を照射して、前記脆性材料基板にクラックを形成する請求項１〜４のいずれかに記載の切断方法。
前記カッターの圧接力が０．０１〜０．４ＭＰａの範囲である請求項１〜６のいずれかに記載の切断方法。
最も脆性材料基板側の樹脂フィルムに切り込みを入れることによって、前記クラックが、前記脆性材料基板の、前記樹脂フィルム面側まで進展し、前記脆性材料基板が切断又はほぼ切断された状態となる請求項１〜７のいずれかに記載の切断方法。