JP6352645B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを分離するためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

従来、第１部材、第２部材、及び、第１部材と第２部材とを接着する樹脂接着剤層を有する物品を剥離液に浸漬させることにより、樹脂接着剤層を溶解させて、第１部材と第２部材とを分離する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１３０３０９号公報

しかしながら、上述したような技術においては、分離した第１部材及び第２部材を洗浄したり、廃液を処理したりする必要がある。

そこで、本発明は、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを効率良く分離することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

本発明のレーザ加工装置は、ガラス又は半導体からなる第１部材、ガラス又は半導体からなる第２部材、及び、第１部材と第２部材とを接着する樹脂接着剤層を有する物品にレーザ光を照射することにより、第１部材と第２部材とを分離するレーザ加工装置であって、物品を支持する支持部と、物品において照射領域の形状が長尺状となるように物品にレーザ光を照射する光照射部と、物品に対して照射領域が照射領域の長手方向と交差する方向に相対的に移動するように支持部及び光照射部の少なくとも１つを制御する制御部と、を備える。

このレーザ加工装置では、物品において照射領域の形状が長尺状となるように物品にレーザ光が照射され、物品に対して照射領域が照射領域の長手方向と交差する方向に相対的に移動させられる。これにより、例えば、樹脂接着剤層に含まれる樹脂の分解が抑制される条件で照射領域の形状が長尺状を含む大径の円形状とされる場合に比べ、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分に生じる熱勾配が大きくなる。一方、例えば、樹脂接着剤層に含まれる樹脂の分解が抑制される条件で照射領域の形状が長尺状に含まれる小径の円形状とされる場合に比べ、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分に生じる熱勾配の範囲が長尺状の照射領域の長手方向に大きくなる。したがって、樹脂接着剤層においては、照射領域の前側の部分に対し、照射領域に対応する部分が局所的に急激に膨張して、照射領域の通過後に、膨張した部分が急激に収縮することになる。しかも、局所的に急激に膨張して収縮する範囲が長尺状の照射領域の長手方向に大きくなる。そのため、樹脂接着剤層に含まれる樹脂の分解が抑制されつつ、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とが分離される。よって、このレーザ加工装置によれば、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを効率良く分離することができる。

本発明のレーザ加工装置では、光照射部は、樹脂接着剤層において照射領域の形状が長尺状となるように、第１部材又は第２部材を介して樹脂接着剤層にレーザ光を照射してもよい。これによれば、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分を直接的に加熱することができる。

本発明のレーザ加工装置では、光照射部は、第１部材又は第２部材において照射領域の形状が長尺状となるように、第１部材又は第２部材にレーザ光を照射してもよい。これによれば、当該１つの部材からの熱伝導を利用して、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分を間接的に加熱することができる。

本発明のレーザ加工装置では、制御部は、物品に対して照射領域が照射領域の長手方向に垂直な方向に相対的に移動するように支持部及び光照射部の少なくとも１つを制御してもよい。これによれば、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とをより効率良く分離することができる。

本発明のレーザ加工装置では、制御部は、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分の温度が、樹脂接着剤層に含まれる樹脂のガラス転移点以上且つ樹脂の分解点未満の温度となるように、支持部及び光照射部の少なくとも１つを制御してもよい。これによれば、樹脂接着剤層に含まれる樹脂の分解を確実に抑制することができる。

本発明のレーザ加工装置では、第１部材における樹脂接着剤層の残存量よりも、第２部材における樹脂接着剤層の残存量が少なくなるように（略０にすることを含む）、第１部材と第２部材とを分離する場合には、光照射部は、第２部材側から物品にレーザ光を照射してもよい。第２部材側から物品にレーザ光を照射することで、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分では、第１部材側の部分よりも第２部材側の部分が急激に膨張して収縮するため、分離された第１部材と第２部材とでは、第１部材における樹脂接着剤層の残存量よりも、第２部材における樹脂接着剤層の残存量を少なくすることができる。

本発明のレーザ加工装置は、レーザ光が照射される前に樹脂接着剤層を冷却する冷却部を更に備えてもよい。これによれば、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分に生じる熱勾配をより大きくして、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とをより確実に分離することができる。特に、常温以下のガラス転移点を有する樹脂が樹脂接着剤層に含まれている場合には、当該ガラス転移点未満の温度に樹脂接着剤層を冷却することが、第１部材と第２部材とをより確実に分離する上で有効である。

本発明のレーザ加工装置では、物品のうち、照射領域の長手方向において隣り合い且つ長手方向と交差する方向に延在する第１部分及び第２部分に順次にレーザ光を照射する場合には、制御部は、物品に対して照射領域が第１部分及び第２部分のそれぞれにおいて同じ向きに相対的に移動するように支持部及び光照射部の少なくとも１つを制御してもよい。物品に対して照射領域が第１部分及び第２部分のそれぞれにおいて異なる向きに相対的に移動させられると、第１部分から第２部分に折り返すようにレーザ光が照射されることになり、第２部分においてレーザ光の照射を開始する端部は予め加熱された状態になり易いため、当該端部に生じる熱勾配が大きくなり難い。それに対し、物品に対して照射領域が第１部分及び第２部分のそれぞれにおいて同じ向きに相対的に移動させられると、第２部分においてレーザ光の照射を開始する端部は冷めた状態になり易いため、当該端部に生じる熱勾配が大きくなり易い。したがって、第１部分及び第２部分のそれぞれにおいて、照射領域に対応する部分に生じる熱勾配をより大きくして、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とをより確実に分離することができる。

本発明のレーザ加工方法は、ガラス又は半導体からなる第１部材、ガラス又は半導体からなる第２部材、及び、第１部材と第２部材とを接着する樹脂接着剤層を有する物品にレーザ光を照射することにより、第１部材と第２部材とを分離するレーザ加工方法であって、物品において照射領域の形状が長尺状となるように物品にレーザ光を照射し、物品に対して照射領域を照射領域の長手方向と交差する方向に相対的に移動させる。

このレーザ加工方法によれば、上述した本発明のレーザ加工装置と同様の理由により、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを効率良く分離することができる。

本発明によれば、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを効率良く分離することができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態のレーザ加工装置の構成図である。 図１のレーザ加工装置のステージに支持された物品の平面図である。 図１のレーザ加工装置のステージに支持された物品の断面図である。 照射領域と樹脂接着剤層の温度との関係を示すグラフである。 実施例２における物品の拡大断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、第１部材５１、第２部材５２、及び、第１部材５１と第２部材５２とを接着する樹脂接着剤層５３を有する物品５０にレーザ光Ｌを照射することにより、第１部材５１と第２部材５２とを分離する装置である。第１部材５１及び第２部材５２のそれぞれは、ガラスからなる板状部材であり、レーザ光Ｌに対して光透過性を有している（例えば、レーザ光Ｌのエネルギーの２０％以上を透過させる）。樹脂接着剤層５３は、樹脂接着剤（例えば、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系又はシリコーン系の接着剤）からなる層であり、レーザ光Ｌに対して光吸収性を有している。

レーザ加工装置１は、ステージ（支持部）２と、レーザヘッド（光照射部）３と、制御部４と、を備えている。ステージ２は、第１部材５１に対して第２部材５２がレーザヘッド３側に位置した状態で物品５０を支持する。レーザヘッド３は、ステージ２に対して移動可能となっており、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒの形状が楕円形状となるように、第２部材５２を介して樹脂接着剤層５３にレーザ光Ｌを照射する。制御部４は、樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが照射領域Ｒの長手方向（すなわち、楕円形状の照射領域Ｒの長軸方向）に垂直な方向（すなわち、楕円形状の照射領域Ｒの短軸方向）に移動するようにレーザヘッド３を制御する。更に、制御部４は、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分の温度が、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂（主成分の樹脂）のガラス転移点以上且つ当該樹脂の分解点未満の温度となるように、レーザヘッド３を制御する。

図２に示されるように、照射領域Ｒの長手方向に配列され且つ当該長手方向に垂直な方向に延在することとなるように樹脂接着剤層５３を複数の部分５３ａに区画した場合に、制御部４は、照射領域Ｒの長手方向において端に配置された部分５３ａの端部（当該長手方向に垂直な方向における端部）からレーザ光Ｌの照射が開始されるようにレーザヘッド３を制御する。そして、制御部４は、照射領域Ｒの長手方向において隣り合う一方の部分（第１部分）５３ａ及び他方の部分（第２部分）５３ａに順次にレーザ光Ｌが照射されるようにレーザヘッド３を制御する。このとき、制御部４は、樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが一方の部分５３ａ及び他方の部分５３ａのそれぞれにおいて同じ向きに移動するようにレーザヘッド３を制御する。

以上のように構成されたレーザ加工装置１では、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とを分離するためのレーザ加工方法であって、物品５０において照射領域Ｒの形状が楕円形状となるように物品５０にレーザ光Ｌを照射し、物品５０に対して照射領域Ｒを照射領域Ｒの長手方向に垂直な方向に移動させるレーザ加工方法が実施される。これにより、図３に示されるように、樹脂接着剤層５３においては、樹脂接着剤層５３に対して移動させられる照射領域Ｒの前側の部分（すなわち、レーザ光Ｌの未照射部分／以下、単に「照射領域Ｒの前側の部分」という）に対し、照射領域Ｒに対応する部分が膨張して、照射領域Ｒの通過後に、膨張した部分が収縮することになる。その結果、第１部材５１と第２部材５２とを分離する力が樹脂接着剤層５３の全体に渡って連続的に生じることになり、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とが分離される。

ここで、想定される分離の原理について説明する。まず、図４に示されるように、楕円形状（例えば、長径７ｍｍ、短径２ｍｍ）の照射領域Ｒを短軸方向（照射領域Ｒの長手方向に垂直な方向）に移動させると、当該楕円形状を含む（すなわち、当該楕円形状の長径以上の直径を有する）円形状（例えば、直径７ｍｍ）の照射領域Ｒを移動させる場合に比べ、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分に生じる熱勾配が大きくなる。したがって、照射領域Ｒのうちの前側の部分での樹脂接着剤層５３の膨張量は、楕円形状の照射領域Ｒを短軸方向に移動させる場合のほうが、当該楕円形状を含む円形状の照射領域Ｒを移動させる場合に比べ、大きくなる。このように、楕円形状の照射領域Ｒを短軸方向に移動させると、当該楕円形状を含む円形状の照射領域Ｒを移動させる場合に比べ、樹脂接着剤層５３においては、照射領域Ｒの前側の部分に対し、照射領域Ｒに対応する部分が局所的に急激に膨張して、照射領域Ｒの通過後に、膨張した部分が急激に収縮することになる。そのため、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂の分解が抑制されつつ、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とが分離される。

上述した楕円形状を含む円形状の照射領域Ｒを移動させると、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分での入熱量が大きくなる。そのため、冷却に時間がかかって、分離に必要な温度差が付き難くなり、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とが分離され難くなる。特に熱伝導率の高い材料が用いられている場合には、熱拡散が大きくなる。そのため、更に熱勾配が小さくなって、温度差が付き難くなり、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とが分離され難くなる。また、冷却に時間がかかると、樹脂接着剤層５３の温度が、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂のガラス転移点以上の温度に維持される時間が長くなり、一度分離された第１部材５１と第２部材５２とが樹脂接着剤層５３によって再接着され易くなる。なお、上述した楕円形状を含む円形状の照射領域Ｒを移動させるに際し、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分に生じる熱勾配が、楕円形状の照射領域Ｒを短軸方向に移動させる場合と同等となるように、レーザパワー等を調整すると、当該部分での入熱量が非常に大きくなり、当該部分での最高温度が非常に高くなるため、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂が分解されてしまう。

一方、楕円形状（例えば、長径７ｍｍ、短径２ｍｍ）の照射領域Ｒを短軸方向（照射領域Ｒの長手方向に垂直な方向）に移動させると、当該楕円形状に含まれる（すなわち、当該楕円形状の短径以下の直径を有する）円形状（例えば、直径２ｍｍ）の照射領域Ｒを移動させる場合に比べ、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分に生じる熱勾配の範囲が楕円形状の照射領域Ｒの長軸方向（照射領域Ｒの長手方向）に大きくなる。したがって、樹脂接着剤層５３において局所的に急激に膨張して収縮する範囲は、楕円形状の照射領域Ｒを短軸方向に移動させる場合のほうが、当該楕円形状に含まれる円形状の照射領域Ｒを移動させる場合に比べ、楕円形状の照射領域Ｒの長軸方向に大きくなる。このように、楕円形状の照射領域Ｒを短軸方向に移動させると、照射領域Ｒの前側の部分に対し、照射領域Ｒに対応する部分が局所的に急激に膨張して、照射領域Ｒの通過後に、膨張した部分が急激に収縮することになる。しかも、当該楕円形状に含まれる円形状の照射領域Ｒを移動させる場合に比べ、局所的に急激に膨張して収縮する範囲が楕円形状の照射領域Ｒの長手方向に大きくなる。そのため、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂の分解が抑制されつつ、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とが分離される。

以上により、レーザ加工装置１、及び、レーザ加工装置１で実施されるレーザ加工方法によれば、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とを効率良く分離することができる。

また、レーザ加工装置１では、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分の温度が、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂（主成分の樹脂）のガラス転移点以上且つ樹脂の分解点未満の温度となるように、制御部４がレーザヘッド３を制御する。これにより、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂の分解を確実に抑制することができ、分解ガスの発生、及び低分子量化した液体による再接着を抑制することが可能となる。また、分解を抑制することで第１部材５１又は第２部材５２における樹脂接着剤層５３の残存量を略０又は少量とすることができ、第１部材５１又は第２部材５２に残存した樹脂接着剤層５３を除去する工程を不要としたり、或いは当該工程に要する時間を短縮化したりすることが可能となる。樹脂接着剤層５３に複数種類の樹脂が含まれる場合、そのうちの最低の分解点未満の温度となるようにすれば、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂の分解をより確実に抑制することができる。なお、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分の温度を、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂の分解点にできるだけ近付けることが、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分の膨張・収縮差が大きくなることから、より好ましい。

ところで、樹脂等の高分子材料においては、ガラス転移点及び分解点は、昇温速度に依存することが知られている。例えば、エポキシ樹脂においては、昇温速度が１５００℃／ｍｉｎである場合のガラス転移点は、昇温速度が１℃／ｍｉｎである場合のガラス転移点よりも約５０℃上昇する。よって、本実施形態におけるガラス転移点及び分解点は、レーザ加工時における値である。

また、レーザ加工装置１では、第２部材５２を介して樹脂接着剤層５３にレーザ光Ｌを照射するため（すなわち、第２部材５２側から物品５０にレーザ光Ｌを照射するため）、第１部材５１における樹脂接着剤層５３の残存量よりも、第２部材５２における樹脂接着剤層５３の残存量が少なくなるように（略０にすることを含む）、第１部材５１と第２部材５２とを分離することができる。第２部材５２を介して樹脂接着剤層５３にレーザ光Ｌを照射することで、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分では、第１部材５１側の部分よりも第２部材５２側の部分が急激に膨張して収縮する。そのため、分離された第１部材５１と第２部材５２とでは、第１部材５１における樹脂接着剤層５３の残存量よりも、第２部材５２における樹脂接着剤層５３の残存量が少なくなる。

また、レーザ加工装置１では、樹脂接着剤層５３のうち、楕円形状の照射領域Ｒの長手方向において隣り合い且つ当該長手方向に垂直な方向に延在する一方の部分５３ａ及び他方の部分５３ａに順次にレーザ光Ｌを照射する場合には、樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが一方の部分５３ａ及び他方の部分５３ａのそれぞれにおいて同じ向きに移動するように、制御部４がレーザヘッド３を制御する。樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが一方の部分５３ａ及び他方の部分５３ａのそれぞれにおいて異なる向きに相対的に移動させられると、一方の部分５３ａから他方の部分５３ａに折り返すようにレーザ光Ｌが照射されることになり、他方の部分５３ａにおいてレーザ光Ｌの照射を開始する端部は予め加熱された状態になり易いため、当該端部に生じる熱勾配が大きくなり難い。それに対し、樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが一方の部分５３ａ及び他方の部分５３ａのそれぞれにおいて同じ向きに相対的に移動させられると、他方の部分５３ａにおいてレーザ光Ｌの照射を開始する端部は冷めた状態になり易いため、当該端部に生じる熱勾配が大きくなり易い。したがって、一方の部分５３ａ及び他方の部分５３ａのそれぞれにおいて、照射領域Ｒに対応する部分に生じる熱勾配をより大きくして、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とをより確実に分離することができる。

次に、実験結果について説明する。

［実施例１］
上述したレーザ加工方法を以下の条件で実施した場合、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを分離することができた。レーザ光を透過させる第２部材の接着面が鏡面である場合に、硬い樹脂接着剤層が用いられていると、樹脂接着剤層では、照射領域に対応する部分が膨張した際に、照射領域の前側の部分に空隙が生じる。そして、照射領域が通り過ぎた後に、第２部材の接着面の再接着が起こらない。したがって、レーザ光を透過させる第２部材の接着面の面粗さが低い場合ほど、樹脂接着剤層の弾性率を高くすることが好ましい。
第１部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：鏡面
第２部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：鏡面
樹脂接着剤層：アクリル系接着剤からなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ（全面接着）、厚さ０．１ｍｍ」の層
照射領域の形状：長径７ｍｍ、短径２ｍｍの楕円形状
レーザパワー：７０Ｗ
走査速度（樹脂接着剤層に対する照射領域の移動速度）：５０ｍｍ／ｓｅｃ
分離に要した時間：約３０秒

［実施例２］
上述したレーザ加工方法を以下の条件で実施した場合、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを分離することができた。図５に示されるように、レーザ光Ｌを透過させる第２部材５２の接着面が粗面である場合に、軟らかい樹脂接着剤層５３が用いられていると、樹脂接着剤層５３では、照射領域Ｒに対応する部分が急激に膨張して収縮した際に、樹脂接着剤層５３が第２部材５２の接着面の凹凸から抜け、当該凹凸から一旦抜けた樹脂接着剤層５３は、当該凹凸に食い込まない。そして、照射領域Ｒが通り過ぎた後に、樹脂接着剤層５３が第２部材５２の接着面の凸部に接触したとしても、軟らかい樹脂接着剤層５３が用いられているため、第２部材５２を容易に分離することができる。したがって、レーザ光を透過させる第２部材の接着面の面粗さが高い場合ほど、樹脂接着剤層の弾性率を低くすることが好ましい。
第１部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：粗面（すりガラス）
第２部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：粗面（すりガラス）
樹脂接着剤層：アクリル系接着剤からなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ（全面接着）、厚さ０．１ｍｍ」の層
照射領域の形状：長径７ｍｍ、短径２ｍｍの楕円形状
レーザパワー：５０Ｗ
走査速度：５０ｍｍ／ｓｅｃ
分離に要した時間：約３０秒

［比較例１］
上述したレーザ加工方法を以下の条件で実施した場合、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを分離することができなかった。その理由は、次のように想定される。すなわち、樹脂接着剤層に含まれる樹脂の分解を抑制することを前提とするレーザ光の照射条件で、実施例１及び実施例２の楕円形状の照射領域の長径に相当する直径を有する円形状の照射領域を移動させると、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分に生じる熱勾配が小さくなり、照射領域のうちの前側の部分での樹脂接着剤層の膨張量が小さくなるためと想定される。
第１部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：鏡面
第２部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：鏡面
樹脂接着剤層：アクリル系接着剤からなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ（全面接着）、厚さ０．１ｍｍ」の層
照射領域の形状：直径６．４ｍｍの円形状
レーザパワー：７０Ｗ
走査速度：３０ｍｍ／ｓｅｃ

［比較例２］
上述したレーザ加工方法を以下の条件で実施した場合、樹脂接着剤層によって互いに接着された第１部材と第２部材とを分離することができなかった。その理由は、次のように想定される。すなわち、樹脂接着剤層に含まれる樹脂の分解を抑制することを前提とするレーザ光の照射条件で、実施例１及び実施例２の楕円形状の照射領域の短径に相当する直径を有する円形状の照射領域を移動させると、樹脂接着剤層において照射領域に対応する部分に生じる熱勾配の範囲が小さくなり、樹脂接着剤層において局所的に急激に膨張して収縮する範囲が小さくなるためと想定される。
第１部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：鏡面
第２部材：ソーダライムガラスからなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ」の板状部材、表面：鏡面
樹脂接着剤層：アクリル系接着剤からなる「縦８０ｍｍ、横８０ｍｍ（全面接着）、厚さ０．１ｍｍ」の層
照射領域の形状：直径１．６ｍｍの円形状
レーザパワー：７Ｗ
走査速度：３０ｍｍ／ｓｅｃ

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１部材５１は、ガラスからなる板状の部材であったが、これに限定されず、ガラス又は半導体からなる部材であればよい。同様に、第２部材５２は、ガラスからなる板状の部材であったが、これに限定されず、ガラス又は半導体からなる部材であればよい。

また、レーザヘッド３は、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒの形状が楕円形状となるように樹脂接着剤層５３にレーザ光Ｌを照射するものであったが、これに限定されず、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒの形状が長尺状となるように樹脂接着剤層５３にレーザ光Ｌを照射するものであればよい。長尺状とは、所定方向における第１幅よりも、当該所定方向に垂直な方向における第２幅が大きくなっている偏平形状であり、楕円形状の他に、長円形状、長方形状等がある。

また、制御部４は、樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが照射領域Ｒの長手方向に垂直な方向に移動するようにレーザヘッド３を制御するものであったが、これに限定されず、樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが照射領域Ｒの長手方向と交差する方向に相対的に移動するようにステージ２及びレーザヘッド３の少なくとも１つを制御するものであればよい。すなわち、制御部４は、ステージ２を固定してレーザヘッド３を移動させるだけでなく、レーザヘッド３を固定してステージ２を移動させてもよいし、レーザヘッド３及びステージ２を移動させてもよい。また、ガルバノミラーを用いて、樹脂接着剤層５３に対して照射領域Ｒが照射領域Ｒの長手方向と交差する方向に相対的に移動するようにしてもよい。

また、第１部材５１及び第２部材５２の少なくとも１つの部材がレーザ光Ｌに対して光透過性を有し且つ樹脂接着剤層５３がレーザ光Ｌに対して光吸収性を有する場合には、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒの形状が長尺状となるように当該１つの部材（すなわち、レーザ光Ｌに対して光透過性を有する第１部材５１又は第２部材５２）を介して樹脂接着剤層５３にレーザ光Ｌを照射すればよい。つまり、レーザヘッド３は、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒの形状が長尺状となるように、第１部材５１又は第２部材５２を介して樹脂接着剤層５３にレーザ光Ｌを照射してもよい。これによれば、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分を直接的に加熱することができる。

また、第１部材５１及び第２部材５２の少なくとも１つの部材がレーザ光Ｌに対して光吸収性を有する場合には、当該１つの部材（すなわち、レーザ光Ｌに対して光吸収性を有する第１部材５１又は第２部材５２）において照射領域Ｒの形状が長尺状となるように当該１つの部材にレーザ光Ｌを照射すればよい。つまり、レーザヘッド３は、第１部材５１又は第２部材５２において照射領域Ｒの形状が長尺状となるように、第１部材５１又は第２部材５２にレーザ光Ｌを照射してもよい。これによれば、当該１つの部材からの熱伝導を利用して、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分を間接的に加熱することができる。なお、この場合には、光透過性を有するレーザ光入射側の部材、及び光透過性を有する樹脂接着剤層５３を介して、光吸収性を有する他方の部材にレーザ光を吸収させる場合と、光吸収性を有するレーザ光入射側の部材にレーザ光を吸収させる場合と、がある。

また、レーザ加工装置１は、レーザ光Ｌが照射される前に樹脂接着剤層５３を冷却する冷却部を更に備えてもよい。これにより、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分に生じる熱勾配をより大きくして、樹脂接着剤層５３によって互いに接着された第１部材５１と第２部材５２とをより確実に分離することができる。特に、常温以下のガラス転移点を有する樹脂が樹脂接着剤層５３に含まれている場合には、当該ガラス転移点未満の温度に樹脂接着剤層５３を冷却することが、第１部材５１と第２部材５２とをより確実に分離する上で有効である。

また、樹脂接着剤層５３においてレーザ光Ｌが照射された部分を急激に収縮させて分離の確実化を図るために、レーザヘッド３に追従する冷却ノズルをレーザ加工装置１に設け、当該冷却ノズルから、樹脂接着剤層５３においてレーザ光Ｌが照射された部分に、冷却風又は冷却水等の冷媒を送るようにしてもよい。また、ステージ２、その他、物品５０に接触する治具を冷却しておき、それらをヒートシンクとして機能させてもよい。また、物品５０を水中で支持する等、物品５０の周囲環境を冷却するようにしてもよい。

また、第１部材５１と第２部材５２との分離の容易化を図るために、第１部材５１と第２部材５２とを分離する方向に力を作用させる部材保持部をレーザ加工装置１に設け、当該力を作用させた状態で、樹脂接着剤層５３に対するレーザ光Ｌの照射を実施してもよい。

また、樹脂接着剤層５３に含まれる樹脂の分解を抑制するために、樹脂接着剤層５３において照射領域Ｒに対応する部分の温度を計測する温度計測部をレーザ加工装置１に設け、少なくとも条件出しの段階で当該温度を計測するようにしてもよい。第１部材５１と第２部材５２とを分離した温度ごとに、ＧＰＣ等の方法を用いて樹脂接着剤層５３について分子量を測定すれば、何度で分解しているかを確認することができる。実際の加工時においても、安定的な分離がなされているかを確認することができる。

また、樹脂接着剤層５３と第２部材５２との剥離がなされているかを確認するために、レーザ光Ｌの照射後に樹脂接着剤層５３と第２部材５２との間に生じる隙間を計測する隙間計測部をレーザ加工装置１に設けてもよい。当該隙間計測部としては、光学的な膜厚測定装置を用いることができる。

また、樹脂接着剤層５３と第２部材５２との剥離がなされているかを確認するために、レーザ光Ｌの照射後に第２部材５２に照射した光の反射光を検出する反射光検出部をレーザ加工装置１に設けてもよい。第２部材５２の接着面が鏡面である場合、樹脂接着剤層５３と第２部材５２との剥離がなされると、当該鏡面での反射が起こる。そのため、第２部材５２に照射した光の反射光を検出することで、当該反射光の強度に基づいて、樹脂接着剤層５３と第２部材５２との剥離がなされているかを確認することができる。

１…レーザ加工装置、２…ステージ（支持部）、３…レーザヘッド（光照射部）、４…制御部、５０…物品、５１…第１部材、５２…第２部材、５３…樹脂接着剤層、５３ａ…部分（第１部分、第２部分）、Ｌ…レーザ光。

Claims (10)

1. ガラス又は半導体からなる第１部材、ガラス又は半導体からなる第２部材、及び、前記第１部材と前記第２部材とを接着する樹脂接着剤層を有する物品にレーザ光を照射することにより、前記第１部材と前記第２部材とを分離するレーザ加工装置であって、
   前記物品を支持する支持部と、
   前記物品において照射領域の形状が長尺状となるように前記第１部材又は前記第２部材側から前記物品に前記レーザ光を照射する光照射部と、
   前記物品に対して前記照射領域が前記照射領域の長手方向と交差する方向に相対的に移動するように前記支持部及び前記光照射部の少なくとも１つを制御する制御部と、を備える、レーザ加工装置。
2. 前記光照射部は、前記樹脂接着剤層において前記照射領域の形状が長尺状となるように、前記第１部材又は前記第２部材を介して前記樹脂接着剤層に前記レーザ光を照射する、請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記光照射部は、前記第１部材又は前記第２部材において前記照射領域の形状が長尺状となるように、前記第１部材又は前記第２部材に前記レーザ光を照射する、請求項１記載のレーザ加工装置。
4. 前記制御部は、前記物品に対して前記照射領域が前記照射領域の前記長手方向に垂直な方向に相対的に移動するように前記支持部及び前記光照射部の少なくとも１つを制御する、請求項１〜３のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
5. 前記制御部は、前記樹脂接着剤層において前記照射領域に対応する部分の温度が、前記樹脂接着剤層に含まれる樹脂のガラス転移点以上且つ前記樹脂の分解点未満の温度となるように、前記支持部及び前記光照射部の少なくとも１つを制御する、請求項１〜４のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
6. 前記第１部材における前記樹脂接着剤層の残存量よりも、前記第２部材における前記樹脂接着剤層の残存量が少なくなるように、前記第１部材と前記第２部材とを分離する場合には、前記光照射部は、前記第２部材側から前記物品に前記レーザ光を照射する、請求項１〜５のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
7. 前記レーザ光が照射される前に前記樹脂接着剤層を冷却する冷却部を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
8. 前記制御部は、前記物品において前記照射領域の前記長手方向に配列され且つ当該長手方向と交差する方向に延在する複数の部分のそれぞれに順次に前記レーザ光が照射されるように前記支持部及び前記光照射部の少なくとも１つを制御する、請求項１〜７のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
9. 前記物品のうち、前記照射領域の前記長手方向において隣り合い且つ前記長手方向と交差する前記方向に延在する第１部分及び第２部分に順次に前記レーザ光を照射する場合には、前記制御部は、前記物品に対して前記照射領域が前記第１部分及び前記第２部分のそれぞれにおいて同じ向きに相対的に移動するように前記支持部及び前記光照射部の少なくとも１つを制御する、請求項１〜８のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
10. ガラス又は半導体からなる第１部材、ガラス又は半導体からなる第２部材、及び、前記第１部材と前記第２部材とを接着する樹脂接着剤層を有する物品にレーザ光を照射することにより、前記第１部材と前記第２部材とを分離するレーザ加工方法であって、
    前記物品において照射領域の形状が長尺状となるように前記第１部材又は前記第２部材側から前記物品に前記レーザ光を照射し、前記物品に対して前記照射領域を前記照射領域の長手方向と交差する方向に相対的に移動させる、レーザ加工方法。

Images