WO2022049824A1 - 複合材の分断方法及び複合材 - Google Patents

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layer
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敏広 菅野
聡 平田
宏太 仲井
毅 村重
淳一 稲垣
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日東電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for dividing a composite material in which a brittle material layer and a resin layer are laminated, and a composite material (composite material piece) obtained by the method.
  • the composite material can be divided without causing cracks in the end face of the brittle material layer after division and serious thermal deterioration of the end surface of the resin layer after division, and the composite material after division can be obtained.
  • the present invention relates to a method for obtaining sufficient bending strength, and a composite material obtained by this method.
  • a protective material for protecting the image display device is arranged on the outermost surface side of the image display device used for a television or a personal computer.
  • a glass plate is typically used.
  • image display devices become smaller, thinner, and lighter, such as image display devices used in smartphones, smart watches, and in-vehicle displays, there is a demand for thin protective materials that have both protective and optical functions. It is increasing.
  • a protective material include a composite material in which a brittle material layer such as glass having a protective function and a resin layer such as a polarizing film having an optical function are laminated. This composite material needs to be divided into predetermined shapes and dimensions according to the intended use.
  • Patent Document 1 has been proposed as a method for dividing a composite material in which a brittle material layer and a resin layer are laminated.
  • the method described in Patent Document 1 is to remove the resin forming the resin layer by irradiating the resin layer with a laser beam oscillated from a laser light source such as a CO 2 laser light source along a scheduled division line of the composite material.
  • a laser light source such as a CO 2 laser light source
  • the brittle material layer is irradiated with the laser beam oscillated from the ultrashort pulse laser light source along the scheduled cutting line to form the brittle material layer.
  • the composite material can be divided without causing cracks in the end face of the brittle material layer after cutting and serious thermal deterioration of the end face of the resin layer after cutting.
  • Non-Patent Document 1 in the processing technique using the ultrashort pulse laser beam, the filtration phenomenon of the ultrashort pulse laser beam is used, and the ultrashort pulse laser light source is a multifocal optical system or vessel beam optics. It is described that the system is applied. Further, Non-Patent Document 2 describes a two-point bending stress of a thin glass substrate.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and causes cracks in the end face of the brittle material layer after fragmentation and serious thermal deterioration of the end face of the resin layer after fragmentation. It is an object of the present invention to provide a method in which a composite material can be divided and a sufficient bending strength can be obtained from the divided composite material, and a composite material that can be obtained by the method.
  • the present invention is a method of dividing a composite material in which a brittle material layer and a resin layer are laminated, and the laser light oscillated from a laser light source is used as a planned division line of the composite material.
  • an ultrashort pulse laser is used.
  • a method for dividing a composite material which comprises a material removing step, in which the processing marks formed in the brittle material removing step are open on the resin layer side and do not penetrate the brittle material layer.
  • the brittle material layer is irradiated with a laser beam oscillated from an ultrashort pulse laser light source to remove the brittle material forming the brittle material layer. No cracks occur on the end face of the brittle material layer after splitting (the end face in the direction orthogonal to the thickness direction of the composite material (the laminating direction of the brittle material layer and the resin layer)).
  • the resin forming the resin layer is removed by irradiating the resin layer with the laser beam oscillated from the laser light source in the resin removing step before the brittle material removing step. Therefore, serious thermal deterioration does not occur on the end face of the resin layer after the split (the end face in the direction orthogonal to the thickness direction of the composite material (the direction in which the brittle material layer and the resin layer are laminated)). That is, according to the method for dividing a composite material according to the present invention, the composite material can be divided without causing cracks in the end face of the brittle material layer after the division and serious thermal deterioration of the end face of the resin layer after the division. Is.
  • the processing marks formed in the brittle material removing step are open on the resin layer side and do not penetrate the brittle material layer.
  • processing marks are formed only on the resin layer side of the brittle material layer. Therefore, as the present inventors have found, sufficient bending strength can be obtained for the composite material after splitting.
  • "irradiating the resin layer with a laser beam along a scheduled division line of the composite material” means the thickness direction of the composite material (the brittle material layer and the resin layer). It means that the resin layer is irradiated with the laser beam along the planned division line when viewed from the stacking direction).
  • "irradiating the brittle material layer with a laser beam along the planned division line” means the thickness direction of the composite material (the laminating direction of the brittle material layer and the resin layer). ), It means that the brittle material layer is irradiated with the laser beam along the planned division line.
  • the type of laser light source used in the resin removing step is not particularly limited as long as the resin forming the resin layer can be removed by the oscillated laser light. do not have.
  • the processing marks formed in the brittle material layer removing step may be perforated processing marks along the scheduled division line, or a laser oscillated from an ultrashort pulse laser light source.
  • Integrated along the planned division line formed by setting a small relative movement speed along the planned division line between the light and the brittle material layer, or setting a large repetition frequency of pulse oscillation of the ultrashort pulse laser light source. It may be a processing mark that is connected to each other.
  • "opening on the resin layer side” means any of the resin layers on both sides. It means that the opening is on the resin layer side of one of them.
  • the brittle material removing step of the method for dividing a composite material according to the present invention for example, the power of the laser beam oscillating from the ultrashort pulse laser light source, the focal point of the laser light oscillating from the ultrashort pulse laser light source, and the above. It is preferable to adjust the depth of the processing mark by adjusting the positional relationship with the brittle material layer.
  • the "positional relationship between the focal point of the laser beam and the brittle material layer" means the positional relationship in the thickness direction of the composite material.
  • the "depth of the processing mark” is the end of the processing mark on the resin layer side (open end of the processing mark) and the bottom portion of the processing mark on the brittle material layer side (opening end of the processing mark). It means the distance from the opposite end).
  • only the brittle material on the resin layer side of the brittle material layer can be removed to form a processing mark only on the resin layer side of the brittle material layer, and the processing mark can be formed. It is possible to adjust the depth.
  • the depth of the processing marks is preferably 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer. If the depth of the processing marks is too small, the composite material cannot be divided. Therefore, the depth of the processing mark is preferably 10% or more of the thickness of the brittle material layer.
  • the depth of the processing mark is 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer
  • the depth of the processing mark is 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer
  • the average depth is 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer.
  • the method for dividing a composite material according to the present invention further includes a composite material dividing step for dividing the composite material by applying an external force along the planned division line after the brittle material removing step.
  • the composite material can be reliably divided.
  • the thickness of the brittle material layer is, for example, 5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the present invention is a composite material in which a brittle material layer and a resin layer are laminated, and the surface of a first portion on the resin layer side of at least one end surface of the brittle material layer. It is also provided as a composite material having a roughness greater than the surface roughness of the second portion of the one end face of the brittle material layer opposite to the resin layer.
  • the composite material according to the present invention is a composite material (composite material piece) after division that can be obtained by the above-mentioned method for dividing the composite material according to the present invention.
  • the first portion on the end face of the brittle material layer of the composite material according to the present invention corresponds to the portion where the processing mark is formed, and the brittle material.
  • the second portion on the end face of the layer corresponds to a portion where no processing marks are formed.
  • the entire end face of the brittle material layer is not the first part having a large surface roughness, but a part of the part on the resin layer side is the first part, and the remaining part is the surface roughness. Since it is a small second part, it has sufficient bending strength.
  • the surface roughness of the first portion is less than 300 nm in the calculated average height Sa
  • the surface roughness of the second portion is the calculated average height Sa.
  • the case where it is less than 12 nm can be exemplified.
  • the surface roughness of the first portion is preferably less than 120 nm, more preferably less than 100 nm, still more preferably less than 80 nm, and particularly preferably 50 nm in the arithmetic mean height Sa.
  • the surface roughness of the first portion is preferably 12 nm or more in the arithmetic average height Sa.
  • the arithmetic mean height Sa is defined in ISO 25178, and is a parameter obtained by extending the arithmetic average roughness Ra in three dimensions.
  • the thickness of the first portion is preferably 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer.
  • the thickness of the first portion is 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer
  • the thickness of the first portion is 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer. It means that the average value of the thickness of the brittle material layer is 90% or less, more preferably 65% or less of the thickness of the brittle material layer.
  • the thickness of the brittle material layer is, for example, 5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the composite material according to the present invention it is possible to obtain a composite material having a bending strength of 200 MPa or more when the brittle material layer side is bent so as to be convex.
  • the bending strength of the composite material is 200 MPa or more
  • the average value of the bending strength of a plurality of composite materials having the same ratio of the thickness of the first portion to the thickness of the brittle material layer is 200 MPa or more. ..
  • the composite material can be divided without causing cracks in the end face of the brittle material layer after division and serious thermal deterioration of the end surface of the resin layer after division, and the composite material after division can be obtained. It is possible to obtain sufficient bending strength.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which schematically explains the procedure of the method of dividing a composite material which concerns on 3rd Embodiment of this invention. It is a figure which schematically explains the outline of the test which concerns on Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the evaluation result of the bending strength of the brittle material layer piece which concerns on a reference example. It is a figure which shows the evaluation result of the bending strength of the composite material piece which concerns on Example 1 and the comparative example.
  • FIG. 1A is a sectional view showing a resin removing step of the dividing method according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a sectional view showing a brittle material removing step of the dividing method according to the first embodiment
  • 1 (c) is a cross-sectional view showing a composite material dividing step of the dividing method according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view showing a brittle material removing step of the dividing method according to the first embodiment
  • FIG. 2B is a perspective view showing a brittle material removing step of the dividing method according to the first embodiment. be.
  • the ultrashort pulse laser light source 30 is not shown.
  • the composite material 10 in which the brittle material layer 1 and the resin layer 2 are laminated is placed in the thickness direction (the direction in which the brittle material layer 1 and the resin layer 2 are laminated, the vertical direction in FIG. 1, Z). It is a method of dividing into directions).
  • the brittle material layer 1 and the resin layer 2 are laminated by any suitable method.
  • the brittle material layer 1 and the resin layer 2 can be laminated by a so-called roll-to-roll method. That is, the brittle material layer 1 and the resin layer 2 are bonded to each other while transporting the long brittle material layer 1 and the long resin layer 2 in the longitudinal direction so as to align the longitudinal directions with each other. It can be stacked. It is also possible to cut the brittle material layer 1 and the resin layer 2 into predetermined shapes and then stack them.
  • the brittle material layer 1 and the resin layer 2 are typically laminated via any suitable adhesive or adhesive (not shown).
  • Examples of the brittle material forming the brittle material layer 1 include glass and single crystal or polycrystalline silicon.
  • the glass include soda-lime glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, quartz glass, and sapphire glass according to the classification according to the composition. Further, according to the classification based on the alkaline component, non-alkali glass and low-alkali glass can be exemplified.
  • the content of the alkali metal component (for example, Na 2 O, K 2 O, Li 2 O) of the glass is preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less.
  • the thickness of the brittle material layer 1 is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less, still more preferably 120 ⁇ m or less, and particularly preferably 100 ⁇ m or less. On the other hand, the thickness of the brittle material layer 1 is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, and further preferably 30 ⁇ m or more. If the thickness of the brittle material layer 1 is within such a range, it can be laminated with the resin layer 2 by roll-to-roll.
  • the light transmittance of the brittle material layer 1 at a wavelength of 550 nm is preferably 85% or more.
  • the refractive index of the brittle material layer 1 at a wavelength of 550 nm is preferably 1.4 to 1.65.
  • the density of the brittle material layer 1 is preferably 2.3 g / cm 3 to 3.0 g / cm 3 , and more preferably 2.3 g / cm 3 . It is ⁇ 2.7 g / cm 3 .
  • a commercially available glass plate may be used as it is as the brittle material layer 1, or a commercially available glass plate may be polished to a desired thickness and used. good.
  • Examples of commercially available glass plates include Corning's "7059”, “1737” or “EAGLE2000”, Asahi Glass's “AN100”, NH Techno Glass's “NA-35”, and Nippon Electric Glass's "OA-”. 10 ”,“ D263 ”or“ AF45 ”manufactured by Schott AG.
  • the resin layer 2 examples include acrylic resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polymethylmethacrylate (PMMA), cyclic olefin polymers (COP), cyclic olefin copolymers (COC), and polycarbonates (PC).
  • acrylic resins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polymethylmethacrylate (PMMA), cyclic olefin polymers (COP), cyclic olefin copolymers (COC), and polycarbonates (PC).
  • Urethane resin polyvinyl alcohol (PVA), polyimide (PI), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), triacetyl cellulose (TAC), polyethylene naphthalate (PEN),
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PI polyimide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PS polystyrene
  • TAC triacetyl cellulose
  • PEN polyethylene naphthalate
  • plastic material such as ethylene-vinyl acetate (EVA), polyamide (PA), silicone resin, epoxy resin, liquid crystal polymer, and various resin foams, or a laminated film composed of a plurality of layers. ..
  • the resin layer 2 is a laminated film composed of a plurality of layers
  • various adhesives such as an acrylic pressure-sensitive adhesive, a urethane pressure-sensitive adhesive, and a silicone pressure-sensitive adhesive, or an adhesive may intervene between the layers.
  • a conductive inorganic film such as indium tin oxide (ITO), Ag, Au, or Cu may be formed on the surface of the resin layer 2.
  • ITO indium tin oxide
  • the dividing method according to the first embodiment is particularly preferably used when the resin layer 2 is various optical films such as a polarizing film and a retardation film used for a display.
  • the thickness of the resin layer 2 is preferably 20 to 500 ⁇ m.
  • the resin layer 2 is a laminated film in which the polarizing film 21 and the release liner 23 are laminated via the adhesive 22.
  • the dividing method according to the first embodiment includes a resin removing step, a brittle material removing step, and a composite material breaking step.
  • a resin removing step a resin removing step
  • a brittle material removing step a brittle material removing step
  • a composite material breaking step a resin removing step
  • the resin layer 2 is irradiated with the laser beam L1 oscillated from the laser light source 20 along the scheduled division line of the composite material 10 to form the resin layer 2.
  • a machined groove 24 along the planned division line is formed.
  • the straight line DL extending in the Y direction is the planned division line among the two orthogonal directions (X direction and Y direction) in the plane (in the XY two-dimensional plane) of the composite material 10. Is illustrated.
  • the planned division line DL can be actually drawn on the composite material 10 as a visually recognizable display, and controls the relative positional relationship between the laser beam L1 and the composite material 10 on the XY two-dimensional plane. It is also possible to input the coordinates in advance in the control device (not shown).
  • the planned division line DL shown in FIGS. 1 and 2 is a virtual line whose coordinates have been input to the control device in advance and which is not actually drawn on the composite material 10.
  • the planned division line DL is not limited to a straight line, but may be a curved line. By determining the planned division line DL according to the application of the composite material 10, the composite material 10 can be divided into any shape according to the application.
  • the laser light source 20 a CO 2 laser light source in which the wavelength of the oscillating laser light L1 is 9 to 11 ⁇ m in the infrared region is used.
  • the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a CO laser light source having a wavelength of 5 ⁇ m of the oscillating laser light L1 as the laser light source 20. It is also possible to use a visible light and an ultraviolet (UV) pulsed laser light source as the laser light source 20.
  • UV ultraviolet
  • the wavelength of the oscillating laser light L1 is 532 nm, 355 nm, 349 nm or 266 nm (high-order harmonics of a solid-state laser light source using Nd: YAG, Nd: YLF, or YVO4 as a medium).
  • Examples thereof include an excima laser light source in which the wavelength of the oscillating laser light L1 is 351 nm, 248 nm, 222 nm, 193 nm or 157 nm, and an F2 laser light source in which the wavelength of the oscillating laser light L1 is 157 nm.
  • the laser light source 20 it is also possible to use a pulsed laser light source in which the wavelength of the oscillating laser light L1 is other than the ultraviolet region and the pulse width is on the order of femtoseconds or picoseconds. By using the laser beam L1 oscillated from this pulsed laser light source, ablation processing based on the multiphoton absorption process can be induced. Further, as the laser light source 20, it is also possible to use a semiconductor laser light source or a fiber laser light source in which the wavelength of the oscillating laser light L1 is in the infrared region. As described above, since the CO 2 laser light source is used as the laser light source 20 in the first embodiment, the laser light source 20 is hereinafter referred to as “CO 2 laser light source 20”.
  • the single-wafer-shaped composite material 10 is placed on an XY 2-axis stage (not shown). It is conceivable to change the relative position of the composite material 10 on the XY two-dimensional plane with respect to the laser beam L1 by fixing (for example, adsorbing and fixing) and driving the XY 2-axis stage by a control signal from the control device. Will be.
  • the composite material 10 is irradiated by fixing the position of the composite material 10 and deflecting the laser beam L1 oscillated from the CO 2 laser light source 20 by using a galvano mirror or a polygon mirror driven by a control signal from the control device. It is also conceivable to change the position of the laser beam L1 to be generated on the XY two-dimensional plane. Further, it is also possible to use both the scanning of the composite material 10 using the above-mentioned XY 2-axis stage and the scanning of the laser beam L1 using a galvano mirror or the like in combination.
  • the oscillation form of the CO 2 laser light source 20 may be pulse oscillation or continuous oscillation.
  • the spatial intensity distribution of the laser beam L1 may be a Gaussian distribution, or a flat top using a diffractive optical element (not shown) or the like in order to suppress damage to the brittle material layer 1 which is not the target of removal of the laser beam L1. It may be shaped into a distribution.
  • the resin is scattered due to a local temperature rise due to infrared light absorption of the resin irradiated with the laser beam L1 (the portion irradiated with the laser beam L1 of the polarizing film 21, the pressure-sensitive adhesive 22 and the release liner 23).
  • the resin is removed from the composite material 10, and a machined groove 24 is formed in the composite material 10.
  • the laser beam L1 In order to prevent the scattered matter of the resin removed from the composite material 10 from reattaching to the composite material 10, it is preferable to provide a dust collecting mechanism in the vicinity of the planned division line DL. In order to suppress the increase in the groove width of the machined groove 24, it is preferable to condense the laser beam L1 so that the spot diameter at the irradiation position of the resin layer 2 is 300 ⁇ m or less, and the spot diameter is 200 ⁇ m or less. It is more preferable to condense the laser beam L1 so as to be.
  • Input energy [mJ / mm] 0.5 ⁇ thickness of resin layer 2 [ ⁇ m] ⁇ ⁇ ⁇ (2)
  • the input energy actually set is preferably 20% to 180% of the input energy estimated by the above formula (2), and more preferably 50% to 150%.
  • a margin is provided for the input energy estimated in this way, such as the light absorption rate of the resin forming the resin layer 2 (light absorption rate at the wavelength of the laser beam L1) and the thermophysical properties such as the melting point and decomposition point of the resin. This is because it is taken into consideration that the input energy required for forming the machined groove 24 differs depending on the difference.
  • a sample of the composite material 10 to which the dividing method according to the first embodiment is applied is prepared, and a machined groove 24 is formed in the resin layer 2 of this sample with a plurality of input energies within the above preferable range. Preliminary tests may be performed to determine the appropriate input energy.
  • the laser beam (ultrashort pulse laser beam) L2 oscillated (pulse oscillation) from the ultrashort pulse laser light source 30 is divided after the resin removing step.
  • a processing mark 11 along the scheduled line DL is formed.
  • a mode of irradiating the laser light L2 along the planned division line DL (a mode of scanning the laser light L2), the same mode as the above-mentioned mode of irradiating the laser light L1 along the planned division line DL can be adopted. A detailed description will be omitted here.
  • the brittle material forming the brittle material layer 1 utilizes the fillerment phenomenon of the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30, or the ultrashort pulse laser light source 30 has a multifocal optical system (not shown). Alternatively, it is removed by applying a Bessel beam optical system (not shown).
  • the depth of the machined mark 11 is adjusted.
  • the processing marks 11 formed in the brittle material removing step of the first embodiment are opened on the resin layer 2 side (machining groove 24 side) and do not penetrate the brittle material layer 1 (resin layer 2 side). It is not open on the opposite side).
  • the processing marks 11 are formed only on the resin layer 2 side of the brittle material layer 1.
  • this point will be described more specifically.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram schematically illustrating an example of a method for forming a processing mark 11 in the brittle material removing step of the dividing method according to the first embodiment.
  • the machined groove 24 (see FIGS. 1 and 2) is not shown.
  • a multifocal optical system is applied to the ultrashort pulse laser light source 30.
  • the multifocal optical system shown in FIG. 3 is composed of three axicon lenses 31a, 31b, and 31c.
  • the laser beam L2 oscillated from the relatively high intensity point A is a solid line in FIG.
  • the laser beam L2 oscillated from the point B having a relatively low intensity follows the optical path shown by the broken line in FIG. 3 and converges at a focal point BF different from the focal point AF.
  • the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 is converged at a plurality of focal points by the multifocal optical system.
  • the focal point BF of the laser beam L2 oscillated from the relatively low intensity point B is located on the brittle material layer 1 side of the composite material 10, and is relatively on the resin layer 2 side of the composite material 10. It is used to form the machining marks 11 by adjusting the positional relationship between the focal point of the laser beam L2 and the brittle material layer 1 so that the focal point AF of the laser beam L2 oscillated from the high-intensity point A is located. It is possible to give the energy a distribution in the thickness direction of the composite material 10, specifically, the energy on the resin layer 2 side is larger than the energy on the brittle material layer 1.
  • the positional relationship between the focal point of the laser beam L2 and the brittle material layer 1 it is possible to change this distribution in the brittle material layer 1.
  • the power of the laser beam L2 oscillating from the ultrashort pulse laser light source 30 the strength of the energy used to form the processing mark 11 (remove the brittle material) (strength of points A and B). It is possible to adjust the size of).
  • the processing marks 11 can be formed only on the resin layer 2 side of the brittle material layer 1, and the processing marks 11 are deep. It is possible to adjust the brittleness.
  • Non-Patent Document 1 describes the use of the filtration phenomenon of the ultrashort pulse laser beam and the application of the multifocal optical system or the Bessel beam optical system to the ultrashort pulse laser light source. ..
  • Trumpf of Germany sells a product related to glass processing that applies a multifocal optical system to an ultrashort pulse laser light source.
  • the processing marks 11 formed in the brittle material removing step of the first embodiment are perforated processing marks along the planned division line DL.
  • the pitch P of the machining marks 11 (see FIG. 2A) is determined by the repetition frequency of pulse oscillation and the relative moving speed (machining speed) of the laser beam L2 with respect to the composite material 10.
  • the pitch P of the processing marks 11 is preferably set to 10 ⁇ m or less in order to easily and stably perform the composite material cutting step described later. More preferably, the pitch P of the machining marks 11 is set to 5 ⁇ m or less.
  • the diameter of the machined mark 11 is often 5 ⁇ m or less.
  • the depth of the processing mark 11 is preferably set to 90% or less or 80% or less of the thickness of the brittle material layer 1, and more preferably set to 70% or less or 60% or less of the thickness of the brittle material layer 1. More preferably, it is set to 50% or less of the thickness of the brittle material layer 1. If the depth of the processing mark 11 is too small, the composite material 10 cannot be divided in the composite material dividing step described later. Therefore, the depth of the processing mark 11 is preferably set to 10% or more of the thickness of the brittle material layer 1, and more preferably 30% or more of the thickness of the brittle material layer 1.
  • the wavelength of the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 is preferably 500 nm to 2500 nm, which exhibits high light transmittance when the brittle material forming the brittle material layer 1 is glass.
  • the pulse width of the laser beam L2 is preferably 100 picoseconds or less, and more preferably 50 picoseconds or less.
  • the oscillation form of the laser beam L2 may be single pulse oscillation or multi-pulse oscillation in burst mode.
  • the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 is irradiated to the brittle material layer 1 from the side opposite to the machined groove 24 formed in the resin removing step.
  • the CO 2 laser light source 20 is arranged on the lower side in the Z direction with respect to the composite material 10 so as to face the resin layer 2, and faces the brittle material layer 1.
  • the ultrashort pulse laser light source 30 is arranged on the upper side in the Z direction with respect to the composite material 10.
  • the present invention is not limited to this, and the CO 2 laser light source 20 and the ultrashort pulse laser light source 30 are both arranged on the same side (upper side or lower side in the Z direction) with respect to the composite material 10 to remove the resin.
  • the resin layer 2 is opposed to the CO 2 laser light source 20 and the composite material 10 is turned upside down so that the brittle material layer 1 faces the ultrashort pulse laser light source 30 in the brittle material removing step.
  • the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 is irradiated from the side opposite to the machined groove 24, even if a resin residue is generated at the bottom of the machined groove 24, it is brittle without being affected by the residue.
  • Appropriate processing marks 11 can be formed on the material layer 1.
  • the present invention is not limited to this, and a cleaning step of removing the resin residue forming the resin layer 2 by cleaning the processed groove 24 formed in the resin removing step before the brittle material removing step. Further may be included. Then, in the brittle material removing step, it is also possible to irradiate the brittle material layer 1 with the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 from the processing groove 24 side to form the processing marks 11.
  • various wet and dry cleaning methods can be applied. Examples of the wet cleaning method include chemical immersion, ultrasonic cleaning, dry ice blasting, and micro and nanofine bubble cleaning.
  • a dry cleaning method laser, plasma, ultraviolet rays, ozone and the like can be used.
  • the brittle material layer 1 is irradiated with the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 from the processing groove 24 side.
  • the laser beam L2 is not affected by the resin residue, and an appropriate processing mark 11 can be formed on the brittle material layer 1.
  • the composite material 10 is divided by applying an external force along the planned division line DL.
  • the composite material 10 is divided into composite material pieces 10a and 10b.
  • mechanical break mountain fold
  • the resin layer 2 side becomes convex (the brittle material layer 1 side becomes convex so as to divide the composite material 10 starting from the resin layer 2 side of the brittle material layer 1 on which the processing marks 11 are formed. It is preferable to apply an external force so that it becomes concave).
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the composite material pieces 10a and 10b after being divided in the composite material dividing step of the dividing method according to the first embodiment.
  • 4 (a) is a cross-sectional view showing the overall configuration of the composite material pieces 10a and 10b
  • FIG. 4 (b) is a cross-sectional view of the brittle material layer 1 at the end face of the brittle material layer 1 as seen from the direction of the arrow ZZ of FIG. 4 (a). It is an enlarged view which shows 1 site 12. As shown in FIG.
  • the surface roughness of the first portion 12 on the resin layer 2 side in one end face (divided end face) of the brittle material layer 1 is the surface roughness of the one end face. It is larger than the surface roughness of the second portion 13 on the opposite side of the resin layer 2.
  • the first site 12 corresponds to the site where the processing mark 11 is formed
  • the second site 13 corresponds to the site where the processing mark 11 is not formed. Therefore, the thickness of the first portion 12 (the dimension of the first portion 12 along the thickness direction (Z direction) of the brittle material layer 1) is preferably 90% or less or 80% or less of the thickness of the brittle material layer 1.
  • the thickness of the first portion 12 is preferably 10% or more of the thickness of the brittle material layer 1, and more preferably 30% or more of the thickness of the brittle material layer 1.
  • One end face (divided end face) of the brittle material layer 1 of the composite material pieces 10a and 10b is the one end face side (paper surface of FIG. 4 (a)) with respect to the end face (divided end face) on the same side of the resin layer 2. It protrudes to the left side).
  • the protrusion amount 14 varies depending on the spot diameter at the irradiation position of the laser beam L1 oscillated from the CO 2 laser light source 20 to the resin layer 2, and is, for example, 200 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, or 50 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the protrusion amount 14 is preferably smaller, but is, for example, 1 ⁇ m or more or 5 ⁇ m or more.
  • the resin removing step the resin forming the resin layer 2 is removed to form the machined groove 24 along the planned division line DL, and then the brittleness is formed.
  • the material removing step the brittle material forming the brittle material layer 1 is removed to form a processing mark 11 along the same planned division line DL.
  • the machining marks 11 formed in the brittle material removing step are perforated machining marks along the planned cutting line DL, and since the pitch P of the machining marks 11 is as small as 10 ⁇ m or less, the planned cutting line in the composite material cutting step.
  • the brittle material layer 1 is formed by irradiating the brittle material layer 1 with the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30. Therefore, cracks do not occur on the end face of the brittle material layer 1 after splitting.
  • the resin layer 2 is irradiated with the laser beam L1 oscillated from the CO 2 laser light source 20 in the resin removing step. Since the resin to be formed is removed, serious thermal deterioration does not occur on the end face of the resin layer 2 after splitting.
  • the composite material 10 is formed without causing cracks in the end face of the brittle material layer 1 after division and serious thermal deterioration of the end surface of the resin layer 2 after division. It can be divided. Further, according to the dividing method according to the first embodiment, the processing marks 11 formed in the brittle material removing step are open on the resin layer 2 side and do not penetrate the brittle material layer 1. In other words, in the brittle material removing step, the processing marks 11 are formed only on the resin layer 2 side of the brittle material layer 1. Therefore, sufficient bending strength can be obtained for the composite material pieces 10a and 10b after the division.
  • the processing marks 11 formed in the brittle material removing step are perforated processing marks.
  • the relative movement speed along the planned fragmentation line DL between the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 and the brittle material layer 1 is determined.
  • the dividing method according to the second embodiment forms integrally connected processing marks, it has an advantage that the composite material 10 can be divided more easily than the dividing method according to the first embodiment. Since the division method according to the second embodiment is the same as the division method according to the first embodiment except that integrally connected processing marks are formed, detailed description thereof will be omitted.
  • the composite material 10 can also be divided by the division method according to the second embodiment without causing cracks in the end face of the brittle material layer 1 after division and serious thermal deterioration of the end surface of the resin layer 2 after division. Moreover, sufficient bending strength can be obtained for the composite material piece after splitting.
  • FIG. 5 is an explanatory view (cross-sectional view) schematically illustrating a procedure of a method for dividing a composite material according to a third embodiment of the present invention.
  • the CO 2 laser light source 20 and the laser light L1 and the ultrashort pulse laser light source 30 and the laser light L2 are not shown. Further, in FIG. 5, the illustration of the composite material dividing step is omitted.
  • the composite material 10A in which the resin layers 2a and 2b are laminated on both sides of the brittle material layer 1 is divided in the thickness direction (Z direction). The method. Since the method of laminating the brittle material layer 1 and the resin layers 2a and 2b, the forming material of the brittle material layer 1 and the resin layers 2a and 2b, and the like are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the division method according to the third embodiment also includes a resin removing step, a brittle material removing step, and a composite material dividing step, similarly to the dividing method according to the first embodiment.
  • a resin removing step a resin removing step
  • a brittle material removing step a composite material dividing step
  • the machined groove 24a on the lower side in the Z direction is first formed, and then the machined groove 24b on the upper side in the Z direction is formed, but the forming order is reversed.
  • a pair of CO 2 laser light sources 20 are arranged on a side facing the resin layer 2a and a side facing the resin layer 2b, respectively, and a CO 2 laser light source 20 arranged on the side facing the resin layer 2a is provided.
  • the machined groove 24a can be formed in the resin layer 2a using the CO 2 laser light source 20 arranged on the side facing the resin layer 2b, and the machined groove 24b can be formed in the resin layer 2b.
  • a single CO 2 laser light source 20 is arranged on the side facing either one of the resin layer 2a and the resin layer 2b, and the processing groove 24a is formed in one resin layer 2a using the CO 2 laser light source 20.
  • a machined groove 24b is formed in the resin layer 2b
  • the composite material 10A is turned upside down, and the same CO 2 laser light source 20 is used to form a machined groove 24b in the other resin layer 2b (or in the resin layer 2a). It is also possible to form a machined groove 24a).
  • the brittle material removing step As shown in FIG. 5D, in the brittle material removing step, as in the first embodiment, after the resin removing step, the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 is transmitted along the scheduled dividing line DL. By irradiating the brittle material layer 1 with the brittle material forming the brittle material layer 1, the processing marks 11 along the planned division line DL are formed. Similar to the first embodiment, the machining marks 11 formed in the brittle material removing step are perforated machining marks along the planned division line DL, and the pitch of the machining marks is preferably set to 10 ⁇ m or less.
  • the ultrashort pulse laser light source 30 is formed on the brittle material layer 1 from the machined groove side of any one of the machined grooves 24a and 24b.
  • the processing mark 11 is formed by irradiating the laser beam L2 oscillated from the above. Therefore, for example, when the laser beam L2 is irradiated from the processing groove 24a side, the processing groove 24a is cleaned before the brittle material removing step to remove the resin residue forming the resin layer 2a.
  • a cleaning step of removing the resin residue forming the resin layer 2b by cleaning the machined groove 24b before the brittle material removing step is further included. Is preferable.
  • the processing mark 11 of the example shown in FIG. 5D is open on the resin layer 2a side and does not penetrate the brittle material layer 1.
  • the present invention is not limited to this, and it is also possible to form a processing mark that is open on the resin layer 2b side and does not penetrate the brittle material layer 1.
  • the composite material 10A is cut by applying an external force along the planned cutting line DL.
  • the resin layer 2a side is convex so as to divide the brittle material layer 1 on which the processing marks 11 are formed starting from the resin layer 2a side. It is preferable to apply an external force so that the brittle material layer 1 side becomes concave.
  • the composite material 10A is also divided by the division method according to the third embodiment without causing cracks in the end face of the brittle material layer 1 after division and serious thermal deterioration of the end faces of the resin layers 2a and 2b after division. It is possible and sufficient bending strength can be obtained for the composite piece after splitting.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an outline of the test according to the first embodiment.
  • the brittle material layer 1 is formed of non-alkali glass and has a thickness of 100 ⁇ m.
  • the resin layer 2 is formed of a polarizing film (formed by polyvinyl alcohol) 21, a pressure-sensitive adhesive 22 and a release liner 23, and the total thickness of the polarizing film 21 and the pressure-sensitive adhesive 22 is 80 ⁇ m, and the thickness of the release liner 23 is 40 ⁇ m. There is (the total thickness of the resin layer 2 is 120 ⁇ m).
  • the composite material 10 has a square shape having in-plane (XY two-dimensional plane) dimensions of 150 mm ⁇ 150 mm.
  • the straight line shown by the broken line in FIG. 6A is a planned division line.
  • Example 1 in the resin removing step, as the CO 2 laser light source 20, "E-400i” manufactured by Coherent (oscillation wavelength 9.4 ⁇ m, pulse oscillation repetition frequency 25 kHz, laser light L1 power 18 W, Gaussian beam) is used.
  • the laser light L1 oscillated from the CO 2 laser light source 20 was condensed to a spot diameter of 120 ⁇ m using a condenser lens, and the resin layer 2 of the composite material 10 was irradiated with the laser light L1.
  • the relative moving speed (machining speed) of the laser beam L1 with respect to the composite material 10 is set to 400 mm / sec, and as shown in FIG.
  • the composite material piece 10c having an in-plane dimension of 110 mm ⁇ 60 mm can be divided.
  • a machined groove 24 (see FIG. 1) having a groove width of 150 ⁇ m was formed.
  • the input energy estimated by the above formula (2) is 60 mJ / mm.
  • the actual input energy is 45 mJ / mm from the above-mentioned equation (1), which is 75% of the estimated input energy.
  • ultrashort pulse laser light source 30 "Monaco 1035-80-60" manufactured by Coherent (oscillation wavelength 1035 nm, pulse width of laser light L2 350 to 10,000 femtoseconds, maximum pulse oscillation repetition frequency). 50 MHz, average power 60 W), laser light L2 oscillated from an ultrashort pulse laser light source 30 at a predetermined output is passed through a multifocal optical system from the side opposite to the machined groove 24 (the brittle material layer 1 side). 10 brittle material layers 1 were irradiated.
  • the relative moving speed (machining speed) of the laser beam L2 with respect to the composite material 10 was 1200 mm / sec, the repetition frequency was 1 MHz, and the laser beam L2 was scanned along the scheduled division line, the pitch was 1 as the machining marks 11.
  • the composite material piece 10c was divided by manually folding the composite material 10 along the planned division line.
  • the arithmetic mean height Sa of the first part corresponding to the part where the processing mark 11 was formed was 31 nm at the measurement point P1 and 34 nm at the measurement point P2. Further, the arithmetic mean height Sa of the second portion corresponding to the portion where the processing mark 11 was not formed was 0 nm for both the measurement points P1 and P2.
  • the arithmetic mean height Sa was measured according to the "non-contact type (optical probe)" evaluation method specified in ISO 25178.
  • the in-plane resolution of the end face is set to 100 nm
  • the height resolution perpendicular to the end face is set to 12 nm
  • each measurement point P1 The arithmetic average height Sa was measured for a region of 130 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m in the plane of P2. The same applies to Examples 2 and 3 described later.
  • a two-point bending test was performed on the composite material piece 10c.
  • the composite material piece 10c is placed on the fixed portion 40 of the uniaxial stage provided with the fixed portion 40, the movable portions 50a, and 50b, and the movable portion 50a, The composite material piece 10c was sandwiched between 50b.
  • the brittle material layer side of the composite material piece 10c is convex and bent (that is, the brittle material layer 1 side is on the upper side).
  • the composite material piece 10c was placed on 40.
  • the movable portion 50b is moved toward the movable portion 50a at a speed of 20 mm / min, and bending stress is applied to the composite material piece 10c. I let you. Then, the bending strength of the composite material piece 10c was evaluated by the value of the distance D between the movable portion 50a and the movable portion 50b when the composite material piece 10c was broken.
  • the above interval D is substituted into the equation (3) described in Non-Patent Document 2 (same as the following equation (3)) to calculate the maximum stress ⁇ max , which is used as the bending strength.
  • E is the Young's modulus of the composite material piece 10c
  • t is the thickness of the composite material piece 10c
  • ⁇ is the angle formed by the tangent line of the end of the composite material piece 10c and the vertical direction (Z direction).
  • Means As the Young's modulus E of the composite material piece 10c, 70 GPa, which is the Young's modulus of the brittle material layer 1, was used.
  • the Young's modulus of the resin layer 2 is sufficiently smaller than the Young's modulus of the brittle material layer 1, so that the Young's modulus E of the composite material piece 10c is dominated by the Young's modulus of the brittle material layer 1.
  • the angle ⁇ is obtained by imaging the composite material piece 10c so that one end of the composite material piece 10c is located in the field of view from the Y direction shown in FIG. 6 (c) during the two-point bending test. It was calculated based on the captured image immediately before the material piece 10c was destroyed.
  • a test was conducted in which the brittle material layer 1 was used alone to form a processing mark 11 in the brittle material removing step under the same conditions as in Example 1 to divide the brittle material layer 1. Then, a two-point bending test similar to that shown in FIG. 6 is performed on the brittle material layer 1 (brittle material layer piece) after fragmentation, and the bending strength (maximum stress ⁇ max ) is performed using the above equation (3). was evaluated. The Young's modulus E of the brittle material layer 1 was 70 GPa.
  • the depth of the machining mark 11 is adjusted by adjusting the positional relationship between the focal point of the laser beam L2 oscillating from the ultrashort pulse laser light source 30 and the brittle material layer 1, and the depth of the machining mark 11 ( 10 pieces of each of 4 types of brittle material layers 1 having an average value) of 40%, 60%, 70%, and 80% of the thickness of the brittle material layer 1 were prepared, and each type of brittle material layer piece after division was prepared. The bending strength was evaluated.
  • FIG. 7 is a diagram showing the evaluation results of the bending strength of the brittle material layer piece according to the reference example.
  • FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio to the thickness of the brittle material layer 1) and the bending strength of the brittle material layer piece.
  • the data plotted by " ⁇ " in FIG. 7A is the average value of 10 sheets, and the vertical lines extending vertically from " ⁇ ” indicate the variation of the measured values.
  • FIG. 7B schematically shows an observation image of the end face of the brittle material layer piece in which the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio of the thickness of the first portion 12) is 40% with an optical microscope.
  • FIG. 7A is a diagram showing the evaluation results of the bending strength of the brittle material layer piece according to the reference example.
  • FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio to the thickness of the brittle material layer 1) and the
  • FIG. 7C schematically shows an observation image of the end face of the brittle material layer piece in which the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio of the thickness of the first portion 12) is 60% with an optical microscope.
  • FIG. 7D schematically shows an observation image of the end face of the brittle material layer piece in which the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio of the thickness of the first portion 12) is 70% by an optical microscope.
  • FIG. 7 (e) schematically shows an observation image of the end face of the brittle material layer piece in which the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio of the thickness of the first portion 12) is 80% by an optical microscope. As shown in FIG. 7, when the ratio of the depth of the processing mark 11 is 90% or less (in the example shown in FIG.
  • the ratio of the depth of the processing mark 11 is 40 to 80%), after division.
  • the average value of the bending strength of the brittle material layer piece was 200 MPa or more, and it was possible to obtain a large bending strength. Then, the smaller the ratio of the depth of the processing marks 11 (the smaller the depth of the processing marks 11), the greater the bending strength of the brittle material layer piece after fragmentation could be obtained. In particular, when the ratio of the depth of the processing mark 11 is 65% or less (in the example shown in FIG. 7, the ratio of the depth of the processing mark 11 is 60% or less), the bending strength of the brittle material layer piece after fragmentation is increased.
  • the average value was 300 MPa or more, further 400 MPa or more, and it was possible to obtain a sufficiently large bending strength.
  • the result shown in FIG. 7 is the bending strength of the brittle material layer piece, but it can be expected that the same result can be obtained for the composite material piece 10c of Example 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing the evaluation results of the bending strength of the composite material piece 10c according to the first embodiment and the composite material piece according to the comparative example.
  • FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio to the thickness of the brittle material layer 1) and the bending strength of the composite material piece.
  • the data plotted by “ ⁇ ” in FIG. 8A is the average value of 8 sheets for Example 1 and the average value of 10 sheets for Comparative Example. Vertical lines extending vertically from " ⁇ " indicate variations in measured values.
  • FIG. 8 is a diagram showing the evaluation results of the bending strength of the composite material piece 10c according to the first embodiment and the composite material piece according to the comparative example.
  • FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio to the thickness of the brittle material layer 1) and the bending strength of the composite material piece.
  • the data plotted by “ ⁇ ” in FIG. 8A is the average value of 8
  • FIG. 8B schematically shows an observation image of the end face of the composite material piece 10c according to Example 1 in which the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio of the thickness of the first portion 12) is 80% by an optical microscope.
  • FIG. 8C schematically shows an observation image of the end face of the composite material piece according to the comparative example in which the ratio of the depth of the processing mark 11 (the ratio of the thickness of the first portion 12) is 100% by an optical microscope. ..
  • the average value of the composite material piece after division is higher than that in the comparative example in which the processing mark 11 penetrates the brittle material layer 1. It was possible to obtain a large bending strength of 200 MPa or more, and further 250 MPa or more.
  • Example 2 As a condition of the brittle material removing step, the test was performed under the same conditions as in Example 1 except that the output of the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 was higher than that in Example 1, and the composite material piece was divided.
  • the surface roughness of two points (measurement points P1 and P2 similar to those of Example 1) on one end face of the composite material piece obtained in Example 2 was measured, it corresponds to the part where the processing mark 11 was formed.
  • the arithmetic average height Sa of the first part is 103 nm in the smaller of the two places, and the arithmetic average height Sa of the second part corresponding to the part where the processing mark 11 is not formed is 0 nm in both places. there were.
  • Example 3 As a condition of the brittle material removing step, the test was performed under the same conditions as in Example 1 except that the output of the laser beam L2 oscillated from the ultrashort pulse laser light source 30 was further higher than that in Example 2, and the composite material piece was divided. ..
  • the surface roughness of two points (measurement points P1 and P2 similar to those of Example 1) on one end face of the composite material piece obtained in Example 3 was measured, it corresponds to the part where the processing mark 11 was formed.
  • the arithmetic average height Sa of the first part is 222 nm in the smaller of the two places, and the arithmetic average height Sa of the second part corresponding to the part where the processing mark 11 is not formed is 0 nm in both places. there were.

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Abstract

【課題】分断後の脆性材料層の端面のクラックや、分断後の樹脂層の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材を分断可能で、且つ分断後の複合材に十分な曲げ強度が得られる方法等を提供する。 【解決手段】本発明は、脆性材料層１と樹脂層２とが積層された複合材１０を分断する方法であって、ＣＯ２レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を複合材の分断予定線ＤＬに沿って樹脂層に照射して、分断予定線に沿った加工溝２４を形成する樹脂除去工程と、樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を分断予定線に沿って脆性材料層に照射して、分断予定線に沿った加工痕１１を形成する脆性材料除去工程と、を含む。脆性材料除去工程で形成する加工痕は、樹脂層側で開口し、且つ、脆性材料層を非貫通である。

Description

複合材の分断方法及び複合材
　本発明は、脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法、及びこれによって得ることのできる複合材（複合材片）に関する。特に、本発明は、分断後の脆性材料層の端面のクラックや、分断後の樹脂層の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材を分断可能で、且つ分断後の複合材に十分な曲げ強度が得られる方法、及びこれによって得ることのできる複合材に関する。
　テレビやパーソナルコンピュータに用いられる画像表示装置の最表面側には、多くの場合、画像表示装置を保護するための保護材が配置されている。保護材として、代表的には、ガラス板が使用されている。
　しかしながら、スマートフォン、スマートウォッチ、車載ディスプレイ等に用いられる画像表示装置のように、画像表示装置の小型化、薄型化、軽量化に伴い、保護機能と光学機能とを兼ね備える薄型の保護材に対する要望が高まっている。このような保護材としては、例えば、保護機能を奏するガラス等の脆性材料層と、光学機能を奏する偏光フィルム等の樹脂層とが積層された複合材が挙げられる。この複合材は、用途に応じた所定形状・所定寸法に分断する必要がある。
　従来、脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法として、特許文献１に記載の方法が提案されている。
　特許文献１に記載の方法は、ＣＯ２レーザ光源等のレーザ光源から発振したレーザ光を複合材の分断予定線に沿って樹脂層に照射して樹脂層を形成する樹脂を除去することで、分断予定線に沿った加工溝を形成する樹脂除去工程と、樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を分断予定線に沿って脆性材料層に照射して脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線に沿った加工痕を形成する脆性材料除去工程と、を含み、加工痕が脆性材料層を貫通する貫通孔である。
　特許文献１に記載の方法によれば、分断後の脆性材料層の端面のクラックや、分断後の樹脂層の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材を分断可能である。
　特許文献１に記載の方法でも、分断後の複合材に所定の曲げ強度が得られるものの、より一層十分な曲げ強度が得られることが望まれている。
　なお、非特許文献１には、超短パルスレーザ光を用いた加工技術において、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することが記載されている。
　また、非特許文献２には、薄ガラス基板の２点曲げ応力について記載されている。
特開２０１９－１２２９６６号公報
ジョン　ロペス（John Lopez）他、"超短パルスベッセルビームを用いたガラス切断（GLASS CUTTING 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日検索］、インターネット（URL:https://www.researchgate.net/publication/284617626_GLASS_CUTTING_USING_ULTRASHORT_PULSED_BESSEL_BEAMS） Suresh T. Gulati他、"Two Point Bending of Thin Glass Substrate"、２０１１年、SID 11 DIGEST、ｐ．６５２－６５４
　本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、分断後の脆性材料層の端面のクラックや、分断後の樹脂層の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材を分断可能で、且つ分断後の複合材に十分な曲げ強度が得られる方法、及びこれによって得ることのできる複合材を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、加工痕を脆性材料層の樹脂層側のみに形成することで、分断後の複合材に十分な曲げ強度が得られることを見出し、本発明を完成した。
　すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法であって、レーザ光源から発振したレーザ光を前記複合材の分断予定線に沿って前記樹脂層に照射して前記樹脂層を形成する樹脂を除去することで、前記分断予定線に沿った加工溝を形成する樹脂除去工程と、前記樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を前記分断予定線に沿って前記脆性材料層に照射して前記脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、前記分断予定線に沿った加工痕を形成する脆性材料除去工程と、を含み、前記脆性材料除去工程で形成する前記加工痕は、前記樹脂層側で開口し、且つ、前記脆性材料層を非貫通である、複合材の分断方法を提供する。
　本発明に係る複合材の分断方法によれば、脆性材料除去工程において、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を脆性材料層に照射して脆性材料層を形成する脆性材料を除去するため、分断後の脆性材料層の端面（複合材の厚み方向（脆性材料層と樹脂層との積層方向）に直交する方向の端面）にクラックが生じない。また、本発明に係る複合材の分断方法によれば、脆性材料除去工程の前に、樹脂除去工程において、レーザ光源から発振したレーザ光を樹脂層に照射して樹脂層を形成する樹脂を除去するため、分断後の樹脂層の端面（複合材の厚み方向（脆性材料層と樹脂層との積層方向）に直交する方向の端面）に深刻な熱劣化が生じない。すなわち、本発明に係る複合材の分断方法によれば、分断後の脆性材料層の端面のクラックや、分断後の樹脂層の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材を分断可能である。
　また、本発明に係る複合材の分断方法によれば、脆性材料除去工程で形成する加工痕が、樹脂層側で開口し、且つ、脆性材料層を非貫通である。換言すれば、脆性材料除去工程において、加工痕を脆性材料層の樹脂層側のみに形成する。したがい、本発明者らが知見したように、分断後の複合材に十分な曲げ強度を得ることができる。
　なお、本発明に係る複合材の分断方法において、「レーザ光を前記複合材の分断予定線に沿って前記樹脂層に照射」とは、複合材の厚み方向（脆性材料層と樹脂層との積層方向）から見て、分断予定線に沿ってレーザ光を樹脂層に照射することを意味する。また、本発明に係る複合材の分断方法において、「レーザ光を前記分断予定線に沿って前記脆性材料層に照射」とは、複合材の厚み方向（脆性材料層と樹脂層との積層方向）から見て、分断予定線に沿ってレーザ光を脆性材料層に照射することを意味する。
　また、本発明に係る複合材の分断方法において、樹脂除去工程において用いるレーザ光源の種類は、発振したレーザ光で樹脂層を形成する樹脂を除去できるものである限りにおいて、特に限定されるものではない。ただし、複合材に対するレーザ光の相対的な移動速度（加工速度）を高めることが可能である点で、赤外域の波長のレーザ光を発振するＣＯ２レーザ光源やＣＯレーザ光源を用いることが好ましい。
　また、本発明に係る複合材の分断方法において、脆性材料層除去工程で形成する加工痕は、分断予定線に沿ったミシン目状の加工痕でもよいし、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光と脆性材料層との分断予定線に沿った相対移動速度を小さく設定するか、超短パルスレーザ光源のパルス発振の繰り返し周波数を大きく設定することで形成される、分断予定線に沿って一体的に繋がった加工痕であってもよい。
　さらに、本発明に係る複合材の分断方法において、脆性材料層の両側にそれぞれ樹脂層が積層された複合材である場合、「樹脂層側で開口」とは、両側の樹脂層のうち、何れか一方の樹脂層側で開口していることを意味する。
　本発明に係る複合材の分断方法の前記脆性材料除去工程において、例えば、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光のパワー、及び、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の焦点と前記脆性材料層との位置関係を調整することで、前記加工痕の深さを調整することが好ましい。
　上記の好ましい方法において、「レーザ光の焦点と前記脆性材料層との位置関係」とは、複合材の厚み方向についての位置関係を意味する。また、上記の好ましい方法において、「加工痕の深さ」は、加工痕の樹脂層側の端（加工痕の開口端）と、加工痕の脆性材料層側の底部（加工痕の開口端と反対側の端）との距離を意味する。
　上記の好ましい方法のように、レーザ光のパワーを調整することで、加工痕を形成する（脆性材料を除去する）のに用いられるエネルギーの強弱を調整することが可能である。また、レーザ光の焦点と脆性材料層との位置関係を調整することで、分断予定線に沿って加工痕を形成するのに用いられるエネルギーに複合材の厚み方向の分布を与えることが可能である。したがい、上記の好ましい方法によれば、脆性材料層の樹脂層側の脆性材料のみを除去して、脆性材料層の樹脂層側のみに加工痕を形成することができ、なお且つ、加工痕の深さを調整することが可能である。
　本発明者らの知見によれば、加工痕の深さが小さいほど、分断後の複合材に十分な曲げ強度を得ることが可能である。
　したがい、本発明に係る複合材の分断方法において、好ましくは、前記加工痕の深さが、前記脆性材料層の厚みの９０％以下であり、より好ましくは、６５％以下である。
　なお、加工痕の深さが小さすぎると、複合材を分断できなくなる。このため、好ましくは、加工痕の深さは、脆性材料層の厚みの１０％以上である。
　上記の好ましい方法において、「前記加工痕の深さが、前記脆性材料層の厚みの９０％以下であり、より好ましくは、６５％以下である」とは、分断予定線に沿った加工痕の深さの平均値が脆性材料層の厚みの９０％以下であり、より好ましくは、６５％以下であることを意味する。
　好ましくは、本発明に係る複合材の分断方法は、前記脆性材料除去工程の後、前記分断予定線に沿って外力を加えることで、前記複合材を分断する複合材分断工程を更に含む。
　上記の好ましい方法によれば、複合材を確実に分断することが可能である。
　本発明に係る複合材の分断方法において、前記脆性材料層の厚みは、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下である。
　また、前記課題を解決するため、本発明は、脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材であって、前記脆性材料層の少なくとも一の端面における前記樹脂層側の第１部位の表面粗さが、前記脆性材料層の前記一の端面における前記樹脂層と反対側の第２部位の表面粗さよりも大きい、複合材としても提供される。
　本発明に係る複合材は、前述の本発明に係る複合材の分断方法によって得ることのできる分断後の複合材（複合材片）である。本発明に係る複合材の分断方法によって本発明に係る複合材を得る場合、本発明に係る複合材の脆性材料層の端面における第１部位が加工痕の形成された部位に相当し、脆性材料層の端面における第２部位が加工痕の形成されていない部位に相当する。
　本発明に係る複合材は、脆性材料層の端面全体が表面粗さの大きな第１部位ではなく、その一部の樹脂層側の部位が第１部位であって、残りの部位が表面粗さの小さな第２部位であるため、十分な曲げ強度を有する。
　具体的には、本発明に係る複合材において、前記第１部位の表面粗さが、算出平均高さＳａで３００ｎｍ未満であり、前記第２部位の表面粗さが、算出平均高さＳａで１２ｎｍ未満である場合を例示できる。
　第１部位の表面粗さは、算術平均高さＳａで好ましくは１２０ｎｍ未満、より好ましくは１００ｎｍ未満、更に好ましくは８０ｎｍ未満、特に好ましくは５０ｎｍである。また、第１部位の表面粗さは、算術平均高さＳａで１２ｎｍ以上であることが好ましい。
　算術平均高さＳａは、ＩＳＯ　２５１７８に規定されており、算術平均粗さＲａを三次元に拡張したパラメータである。
　本発明者らの知見によれば、表面粗さの大きな第１部位の厚み（脆性材料層の厚み方向に沿った第１部位の寸法）が小さいほど、複合材に十分な曲げ強度を得ることが可能である。
　したがい、本発明に係る複合材において、好ましくは、前記第１部位の厚みが、前記脆性材料層の厚みの９０％以下であり、より好ましくは、６５％以下である。
　上記の好ましい構成において、「前記第１部位の厚みが、前記脆性材料層の厚みの９０％以下であり、より好ましくは、６５％以下である」とは、脆性材料層の端面における第１部位の厚みの平均値が脆性材料層の厚みの９０％以下であり、より好ましくは、６５％以下であることを意味する。
　本発明に係る複合材において、前記脆性材料層の厚みは、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下である。
　本発明に係る複合材によれば、前記脆性材料層側が凸となるように曲げたときの前記複合材の曲げ強度が、２００ＭＰａ以上のものを得ることができる。
　「複合材の曲げ強度が、２００ＭＰａ以上」とは、脆性材料層の厚みに対する第１部位の厚みの割合が同等である複数の複合材の曲げ強度の平均値が２００ＭＰａ以上であることを意味する。
　本発明によれば、分断後の脆性材料層の端面のクラックや、分断後の樹脂層の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材を分断可能で、且つ分断後の複合材に十分な曲げ強度を得ることが可能である。
本発明の第１実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。 本発明の第１実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。 本発明の第１実施形態に係る複合材の分断方法の脆性材料除去工程における加工痕の形成方法の一例を模式的に説明する説明図である。 本発明の第１実施形態に係る分断方法の複合材分断工程で分断された後の複合材片の構成を模式的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。 実施例１に係る試験の概要を模式的に説明する図である。 参考例に係る脆性材料層片の曲げ強度の評価結果を示す図である。 実施例１及び比較例に係る複合材片の曲げ強度の評価結果を示す図である。
　＜第１実施形態＞
　以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る複合材の分断方法について説明する。
　図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図である。図１（ａ）は第１実施形態に係る分断方法の樹脂除去工程を示す断面図であり、図１（ｂ）は第１実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程を示す断面図であり、図１（ｃ）は第１実施形態に係る分断方法の複合材分断工程を示す断面図である。図２（ａ）は第１実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程を示す平面図であり、図２（ｂ）は第１実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程を示す斜視図である。なお、図２において、超短パルスレーザ光源３０の図示は省略している。
　第１実施形態に係る分断方法は、脆性材料層１と樹脂層２とが積層された複合材１０を厚み方向（脆性材料層１と樹脂層２との積層方向、図１の上下方向、Ｚ方向）に分断する方法である。
　脆性材料層１と樹脂層２とは、任意の適切な方法によって積層される。例えば、脆性材料層１と樹脂層２とは、いわゆるロール・トゥ・ロール方式によって積層可能である。すなわち、長尺の脆性材料層１と長尺の樹脂層２とを長手方向に搬送しながら、互いの長手方向を揃えるようにして互いに貼り合わせることで、脆性材料層１と樹脂層２とを積層可能である。また、脆性材料層１と樹脂層２とをそれぞれ所定形状に切断した後、積層することも可能である。脆性材料層１と樹脂層２とは、代表的には、任意の適切な粘着剤や接着剤（図示せず）を介して積層される。
　脆性材料層１を形成する脆性材料としては、ガラス、及び単結晶又は多結晶シリコンを例示できる。
　ガラスとしては、組成による分類によれば、ソーダ石灰ガラス、ホウ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス、及びサファイアガラスを例示できる。また、アルカリ成分による分類によれば、無アルカリガラス、低アルカリガラスを例示できる。ガラスのアルカリ金属成分（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ）の含有量は、好ましくは１５重量％以下であり、更に好ましくは１０重量％以下である。
　脆性材料層１の厚みは、好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは１５０μｍ以下であり、更に好ましくは１２０μｍ以下であり、特に好ましくは１００μｍ以下である。一方、脆性材料層１の厚みは、好ましくは５μｍ以上であり、より好ましくは２０μｍ以上であり、更に好ましくは３０μｍ以上である。脆性材料層１の厚みがこのような範囲であれば、ロール・トゥ・ロールによる樹脂層２との積層が可能になる。
　脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１の波長５５０ｎｍにおける光透過率は、好ましくは８５％以上である。脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１の波長５５０ｎｍにおける屈折率は、好ましくは１．４～１．６５である。脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１の密度は、好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３～３．０ｇ／ｃｍ３であり、更に好ましくは２．３ｇ／ｃｍ３～２．７ｇ／ｃｍ３である。
　脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合、脆性材料層１として、市販のガラス板をそのまま用いてもよく、市販のガラス板を所望の厚みになるように研磨して用いてもよい。市販のガラス板としては、例えば、コーニング社製「７０５９」、「１７３７」又は「ＥＡＧＬＥ２０００」、旭硝子社製「ＡＮ１００」、ＮＨテクノグラス社製「ＮＡ－３５」、日本電気硝子社製「ＯＡ－１０」、ショット社製「Ｄ２６３」又は「ＡＦ４５」が挙げられる。
　樹脂層２としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エチレン－酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、液晶ポリマー、各種樹脂製発泡体などのプラスチック材料で形成された単層フィルム、又は複数の層からなる積層フィルムを例示できる。
　樹脂層２が複数の層からなる積層フィルムである場合、層間に、アクリル粘着剤、ウレタン粘着剤、シリコーン粘着剤などの各種粘着剤や、接着剤が介在してもよい。
　また、樹脂層２の表面に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどの導電性の無機膜が形成されていてもよい。
　第１実施形態に係る分断方法は、特に樹脂層２がディスプレイに用いられる偏光フィルムや位相差フィルム等の各種光学フィルムである場合に好適に用いられる。
　樹脂層２の厚みは、好ましくは２０～５００μｍである。
　なお、図１に示す例では、樹脂層２が、偏光フィルム２１と剥離ライナー２３とが粘着剤２２を介して積層された積層フィルムである例を図示している。
　第１実施形態に係る分断方法は、樹脂除去工程と、脆性材料除去工程と、複合材分断工程と、を含んでいる。以下、各工程について順に説明する。
　［樹脂除去工程］
　　図１（ａ）に示すように、樹脂除去工程では、レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を複合材１０の分断予定線に沿って樹脂層２に照射して樹脂層２を形成する樹脂を除去することで、分断予定線に沿った加工溝２４を形成する。
　図１及び図２に示す例では、複合材１０の面内（ＸＹ２次元平面内）の直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）のうち、Ｙ方向に延びる直線ＤＬが分断予定線である場合を図示している。分断予定線ＤＬは、視覚的に認識できる表示として実際に複合材１０に描くことも可能であるし、レーザ光Ｌ１と複合材１０とのＸＹ２次元平面上での相対的な位置関係を制御する制御装置（図示せず）にその座標を予め入力しておくことも可能である。図１及び図２に示す分断予定線ＤＬは、制御装置にその座標が予め入力されており、実際には複合材１０に描かれていない仮想線である。なお、分断予定線ＤＬは、直線に限るものではなく、曲線であってもよい。複合材１０の用途に応じて分断予定線ＤＬを決定することで、複合材１０を用途に応じた任意の形状に分断可能である。
　第１実施形態では、レーザ光源２０として、発振するレーザ光Ｌ１の波長が赤外域の９～１１μｍであるＣＯ２レーザ光源を用いている。
　ただし、本発明はこれに限るものではなく、レーザ光源２０として、発振するレーザ光Ｌ１の波長が５μｍであるＣＯレーザ光源を用いることも可能である。
　また、レーザ光源２０として、可視光及び紫外線（ＵＶ）パルスレーザ光源を用いることも可能である。可視光及びＵＶパルスレーザ光源としては、発振するレーザ光Ｌ１の波長が５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、３４９ｎｍ又は２６６ｎｍ（Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、又はＹＶＯ４を媒質とする固体レーザ光源の高次高調波）であるもの、発振するレーザ光Ｌ１の波長が３５１ｎｍ、２４８ｎｍ、２２２ｎｍ、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍであるエキシマレーザ光源、発振するレーザ光Ｌ１の波長が１５７ｎｍであるＦ２レーザ光源を例示できる。
　また、レーザ光源２０として、発振するレーザ光Ｌ１の波長が紫外域以外であり、なお且つパルス幅がフェムト秒又はピコ秒オーダーのパルスレーザ光源を用いることも可能である。このパルスレーザ光源から発振するレーザ光Ｌ１を用いれば、多光子吸収過程に基づくアブレーション加工を誘発可能である。
　さらに、レーザ光源２０として、発振するレーザ光Ｌ１の波長が赤外域である半導体レーザ光源やファイバーレーザ光源を用いることも可能である。
　前述のように、第１実施形態では、レーザ光源２０としてＣＯ２レーザ光源を用いているため、以下、レーザ光源２０を「ＣＯ２レーザ光源２０」と称する。
　レーザ光Ｌ１を複合材１０の分断予定線に沿って照射する態様（レーザ光Ｌ１を走査する態様）としては、例えば、枚葉状の複合材１０をＸＹ２軸ステージ（図示せず）に載置して固定（例えば、吸着固定）し、制御装置からの制御信号によってＸＹ２軸ステージを駆動することで、レーザ光Ｌ１に対する複合材１０のＸＹ２次元平面上での相対的な位置を変更することが考えられる。また、複合材１０の位置を固定し、制御装置からの制御信号によって駆動するガルバノミラーやポリゴンミラーを用いてＣＯ２レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を偏向させることで、複合材１０に照射されるレーザ光Ｌ１のＸＹ２次元平面上での位置を変更することも考えられる。更には、上記のＸＹ２軸ステージを用いた複合材１０の走査と、ガルバノミラー等を用いたレーザ光Ｌ１の走査との双方を併用することも可能である。
　ＣＯ２レーザ光源２０の発振形態は、パルス発振でも連続発振でもよい。レーザ光Ｌ１の空間強度分布は、ガウシアン分布でもよいし、レーザ光Ｌ１の除去対象外である脆性材料層１のダメージを抑制するため、回折光学素子（図示せず）等を用いて、フラットトップ分布に整形してもよい。レーザ光Ｌ１の偏光状態に制約はなく、直線偏光、円偏光及びランダム偏光の何れであってもよい。
　レーザ光Ｌ１を複合材１０の分断予定線ＤＬに沿って樹脂層２（偏光フィルム２１、粘着剤２２及び剥離ライナー２３からなる積層フィルム）に照射することで、樹脂層２を形成する樹脂のうち、レーザ光Ｌ１が照射された樹脂（偏光フィルム２１、粘着剤２２及び剥離ライナー２３のレーザ光Ｌ１が照射された部分）の赤外光吸収に伴う局所的な温度上昇が生じて当該樹脂が飛散することで、当該樹脂が複合材１０から除去され、複合材１０に加工溝２４が形成される。複合材１０から除去される樹脂の飛散物が複合材１０に再付着することを抑制するには、分断予定線ＤＬ近傍に集塵機構を設けることが好ましい。加工溝２４の溝幅が大きくなるのを抑制するには、樹脂層２への照射位置におけるスポット径が３００μｍ以下となるようにレーザ光Ｌ１を集光することが好ましく、スポット径が２００μｍ以下となるようにレーザ光Ｌ１を集光することが更に好ましい。
　なお、レーザ光Ｌ１が照射された樹脂の赤外光吸収に伴う局所的な温度上昇を原理とする樹脂の除去方法の場合、樹脂の種類や樹脂層２の層構造に関わらず、樹脂層２の厚みによって、加工溝２４を形成するのに必要な投入エネルギーを概ね見積もることが可能である。具体的には、加工溝２４を形成するのに必要な以下の式（１）で表わされる投入エネルギーを、樹脂層２の厚みに基づき、以下の式（２）によって見積もることが可能である。
　投入エネルギー［ｍＪ／ｍｍ］＝レーザ光Ｌ１の平均パワー［ｍＷ］／加工速度［ｍｍ／ｓｅｃ］　・・・（１）
　投入エネルギー［ｍＪ／ｍｍ］＝０．５×樹脂層２の厚み［μｍ］　・・・（２）
　実際に設定する投入エネルギーは、上記の式（２）で見積もった投入エネルギーの２０％～１８０％に設定することが好ましく、５０％～１５０％に設定することが更に好ましい。このように見積もった投入エネルギーに対してマージンを設けるのは、樹脂層２を形成する樹脂の光吸収率（レーザ光Ｌ１の波長における光吸収率）や、樹脂の融点・分解点等の熱物性の違いによって、加工溝２４を形成するのに必要な投入エネルギーに差異が生じることを考慮しているからである。具体的には、例えば、第１実施形態に係る分断方法を適用する複合材１０のサンプルを用意し、上記の好ましい範囲内の複数の投入エネルギーでこのサンプルの樹脂層２に加工溝２４を形成する予備試験を行って、適切な投入エネルギーを決定すればよい。
　［脆性材料除去工程］
　図１（ｂ）及び図２に示すように、脆性材料除去工程では、樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源３０から発振（パルス発振）したレーザ光（超短パルスレーザ光）Ｌ２を分断予定線ＤＬに沿って脆性材料層１に照射して脆性材料層１を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線ＤＬに沿った加工痕１１を形成する。
　レーザ光Ｌ２を分断予定線ＤＬに沿って照射する態様（レーザ光Ｌ２を走査する態様）としては、前述のレーザ光Ｌ１を分断予定線ＤＬに沿って照射する態様と同じ態様を採用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。
　脆性材料層１を形成する脆性材料は、超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２のフィラメンテーション現象を利用して、或いは、超短パルスレーザ光源３０にマルチ焦点光学系（図示せず）又はベッセルビーム光学系（図示せず）を適用することで、除去される。
　第１実施形態の脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２のパワー、及び、超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２の焦点と脆性材料層１との位置関係を調整することで、加工痕１１の深さを調整している。そして、これにより、第１実施形態の脆性材料除去工程で形成する加工痕１１は、樹脂層２側（加工溝２４側）で開口し、且つ、脆性材料層１を非貫通（樹脂層２側と反対側では開口していない）になっている。換言すれば、脆性材料除去工程において、加工痕１１を脆性材料層１の樹脂層２側のみに形成している。
　以下、この点について、より具体的に説明する。
　図３は、第１実施形態に係る分断方法の脆性材料除去工程における加工痕１１の形成方法の一例を模式的に説明する説明図である。なお、図３において、加工溝２４（図１、図２参照）の図示は省略している。
　図３に示す例では、超短パルスレーザ光源３０にマルチ焦点光学系を適用している。具体的には、図３に示すマルチ焦点光学系は、３つのアキシコンレンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃで構成されている。図３に示すように、超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２の空間強度分布をガウシアン分布と仮定すれば、比較的強度の高い点Ａから発振したレーザ光Ｌ２は、図３において実線で示す光路を辿って、焦点ＡＦで収束する。一方、比較的強度の低い点Ｂから発振したレーザ光Ｌ２は、図３において破線で示す光路を辿って、焦点ＡＦとは異なる焦点ＢＦで収束する。このように、超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２は、マルチ焦点光学系によって、複数の焦点で収束することになる。
　図３に示すように、複合材１０の脆性材料層１側に、比較的強度の低い点Ｂから発振したレーザ光Ｌ２の焦点ＢＦが位置し、複合材１０の樹脂層２側に、比較的強度の高い点Ａから発振したレーザ光Ｌ２の焦点ＡＦが位置するように、レーザ光Ｌ２の焦点と脆性材料層１との位置関係を調整することで、加工痕１１を形成するのに用いられるエネルギーに複合材１０の厚み方向の分布、具体的には、樹脂層２側のエネルギーの方が脆性材料層１側のエネルギーよりも大きな分布を与えることが可能である。そして、レーザ光Ｌ２の焦点と脆性材料層１との位置関係を調整することで、脆性材料層１におけるこの分布を変化させることが可能である。また、超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２のパワーを調整することで、加工痕１１を形成する（脆性材料を除去する）のに用いられるエネルギーの強弱（点Ａ、点Ｂの強度の大小）を調整することが可能である。これにより、脆性材料層１の樹脂層２側の脆性材料のみを除去して、脆性材料層１の樹脂層２側のみに加工痕１１を形成することができ、なお且つ、加工痕１１の深さを調整することが可能である。
　なお、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては、前述の非特許文献１に記載されている。また、ドイツのTrumpf社から、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系を適用したガラス加工に関する製品が販売されている。このように、超短パルスレーザ光のフィラメンテーション現象を利用することや、超短パルスレーザ光源にマルチ焦点光学系又はベッセルビーム光学系を適用することについては公知であるため、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
　第１実施形態の脆性材料除去工程で形成する加工痕１１は、分断予定線ＤＬに沿ったミシン目状の加工痕である。加工痕１１のピッチＰ（図２（ａ）参照）は、パルス発振の繰り返し周波数と、複合材１０に対するレーザ光Ｌ２の相対的な移動速度（加工速度）とによって決まる。後述の複合材分断工程を簡便且つ安定的に行うために、加工痕１１のピッチＰは、好ましくは１０μｍ以下に設定される。より好ましくは、加工痕１１のピッチＰは、５μｍ以下に設定される。加工痕１１の直径は５μｍ以下で形成される場合が多い。
　また、加工痕１１の深さは、好ましくは脆性材料層１の厚みの９０％以下や８０％以下に設定され、より好ましくは脆性材料層１の厚みの７０％以下や６０％以下に設定され、さらに好ましくは脆性材料層１の厚みの５０％以下に設定される。加工痕１１の深さが小さすぎると、後述の複合材分断工程で複合材１０を分断できなくなる。このため、加工痕１１の深さは、脆性材料層１の厚みの１０％以上に設定することが好ましく、脆性材料層１の厚みの３０％以上に設定することがより好ましい。
　超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２の波長は、脆性材料層１を形成する脆性材料がガラスである場合に高い光透過率を示す５００ｎｍ～２５００ｎｍであることが好ましい。非線形光学現象（多光子吸収）を効果的に引き起こすため、レーザ光Ｌ２のパルス幅は、１００ピコ秒以下であることが好ましく、５０ピコ秒以下であることが更に好ましい。レーザ光Ｌ２の発振形態は、シングルパルス発振でも、バーストモードのマルチパルス発振でもよい。
　第１実施形態の脆性材料除去工程では、超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を樹脂除去工程で形成した加工溝２４と反対側から脆性材料層１に照射している。図１（ａ）、（ｂ）に示す例では、樹脂層２に対向するように、ＣＯ２レーザ光源２０を複合材１０に対してＺ方向下側に配置し、脆性材料層１に対向するように、超短パルスレーザ光源３０を複合材１０に対してＺ方向上側に配置している。そして、樹脂除去工程においてＣＯ２レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１で加工溝２４を形成した後、レーザ光Ｌ１の発振を停止し、脆性材料除去工程において超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２で加工痕１１を形成している。
　しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、ＣＯ２レーザ光源２０及び超短パルスレーザ光源３０を複合材１０に対していずれも同じ側（Ｚ方向上側又は下側）に配置し、樹脂除去工程では樹脂層２をＣＯ２レーザ光源２０に対向させ、脆性材料除去工程では脆性材料層１が超短パルスレーザ光源３０に対向するように複合材１０の上下を反転させる方法を採用することも可能である。
　超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を加工溝２４と反対側から照射すれば、たとえ加工溝２４の底部に樹脂の残渣が生じていたとしても、残渣の影響を受けることなく、脆性材料層１に適切な加工痕１１を形成可能である。
　ただし、本発明は、これに限るものではなく、樹脂除去工程で形成した加工溝２４を脆性材料除去工程の前にクリーニングすることで、樹脂層２を形成する樹脂の残渣を除去するクリーニング工程を更に含んでもよい。そして、脆性材料除去工程において、加工溝２４側から脆性材料層１に超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を照射して加工痕１１を形成することも可能である。
　クリーニング工程では、各種ウェット方式及びドライ方式のクリーニング方法を適用可能である。ウェット方式のクリーニング方法としては、薬液浸漬、超音波洗浄、ドライアイスブラスト、マイクロ及びナノファインバブル洗浄を例示できる。ドライ方式のクリーニング方法としては、レーザ、プラズマ、紫外線、オゾンなどを用いることが可能である。
　クリーニング工程において、樹脂層２を形成する樹脂の残渣を除去するため、脆性材料除去工程において、加工溝２４側から脆性材料層１に超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を照射しても、レーザ光Ｌ２が樹脂の残渣の影響を受けず、脆性材料層１に適切な加工痕１１を形成可能である。
　［複合材分断工程］
　図１（ｃ）に示すように、複合材分断工程では、脆性材料除去工程の後、分断予定線ＤＬに沿って外力を加えることで、複合材１０を分断する。図１（ｃ）に示す例では、複合材１０は、複合材片１０ａ、１０ｂに分断される。
　複合材１０への外力の付加方法としては、機械的なブレイク（山折り）、赤外域レーザ光による切断予定線ＤＬの近傍部位の加熱、超音波ローラによる振動付加、吸盤による吸着及び引き上げ等を例示できる。山折りによって複合材１０を分断する場合には、加工痕１１が形成された脆性材料層１の樹脂層２側を起点として分断するように、樹脂層２側が凸となる（脆性材料層１側が凹となる）ように外力を加えることが好ましい。
　図４は、第１実施形態に係る分断方法の複合材分断工程で分断された後の複合材片１０ａ、１０ｂの構成を模式的に示す断面図である。図４（ａ）は複合材片１０ａ、１０ｂの全体構成を示す断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢符ＺＺの方向から見た脆性材料層１の端面における第１部位１２を示す拡大図である。
　図４に示すように、複合材片１０ａ、１０ｂは、その脆性材料層１の一の端面（分断した端面）における樹脂層２側の第１部位１２の表面粗さが、前記一の端面における樹脂層２と反対側の第２部位１３の表面粗さよりも大きくなっている。第１部位１２は、加工痕１１の形成された部位に相当し、第２部位１３は、加工痕１１の形成されていない部位に相当する。したがい、第１部位１２の厚み（脆性材料層１の厚み方向（Ｚ方向）に沿った第１部位１２の寸法）は、好ましくは脆性材料層１の厚みの９０％以下や８０％以下であり、より好ましくは脆性材料層１の厚みの７０％以下や６０％以下であり、さらに好ましくは脆性材料層１の厚みの５０％以下である。また、第１部位１２の厚みは、好ましくは脆性材料層１の厚みの１０％以上であり、より好ましくは脆性材料層１の厚みの３０％以上である。
　複合材片１０ａ、１０ｂの脆性材料層１の一の端面（分断した端面）は、樹脂層２の同じ側の端面（分断した端面）よりも前記一の端面側（図４（ａ）の紙面左側）に突出している。その突出量１４は、ＣＯ２レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１の樹脂層２への照射位置におけるスポット径に応じて変化するが、例えば、２００μｍ以下や、１００μｍ以下や、５０μｍ以下である。突出量１４の下限は、小さいほど好ましいが、例えば、１μｍ以上や、５μｍ以上である。
　以上に説明した第１実施形態に係る分断方法によれば、樹脂除去工程において、樹脂層２を形成する樹脂を除去することで、分断予定線ＤＬに沿った加工溝２４を形成した後、脆性材料除去工程において、脆性材料層１を形成する脆性材料を除去することで、同じ分断予定線ＤＬに沿った加工痕１１を形成する。脆性材料除去工程で形成する加工痕１１は、分断予定線ＤＬに沿ったミシン目状の加工痕であり、加工痕１１のピッチＰが１０μｍ以下と小さいため、複合材分断工程において、分断予定線ＤＬに沿って外力を加えることで、複合材１０を比較的容易に分断可能である。
　また、第１実施形態に係る分断方法によれば、脆性材料除去工程において、超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を脆性材料層１に照射して脆性材料層１を形成する脆性材料を除去するため、分断後の脆性材料層１の端面にクラックが生じない。また、第１実施形態に係る分断方法によれば、脆性材料除去工程の前に、樹脂除去工程において、ＣＯ２レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を樹脂層２に照射して樹脂層２を形成する樹脂を除去するため、分断後の樹脂層２の端面に深刻な熱劣化が生じない。すなわち、第１実施形態に係る分断方法によれば、分断後の脆性材料層１の端面のクラックや、分断後の樹脂層２の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材１０を分断可能である。
　さらに、第１実施形態に係る分断方法によれば、脆性材料除去工程で形成する加工痕１１が、樹脂層２側で開口し、且つ、脆性材料層１を非貫通である。換言すれば、脆性材料除去工程において、加工痕１１を脆性材料層１の樹脂層２側のみに形成する。したがい、分断後の複合材片１０ａ、１０ｂに十分な曲げ強度を得ることができる。
　＜第２実施形態＞
　前述の第１実施形態に係る分断方法では、脆性材料除去工程で形成する加工痕１１がミシン目状の加工痕である。
　これに対し、第２実施形態に係る分断方法では、脆性材料除去工程において、超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２と脆性材料層１との分断予定線ＤＬに沿った相対移動速度を小さく設定するか、超短パルスレーザ光源３０のパルス発振の繰り返し周波数を大きく設定することで、分断予定線ＤＬに沿って一体的に繋がった加工痕を形成する。第２実施形態に係る分断方法では、一体的に繋がった加工痕を形成するため、第１実施形態に係る分断方法よりも一層容易に複合材１０を分断可能であるという利点を有する。
　第２実施形態に係る分断方法は、一体的に繋がった加工痕を形成する点を除いて第１実施形態に係る分断方法と同じであるため、詳細な説明は省略する。
　第２実施形態に係る分断方法によっても、分断後の脆性材料層１の端面のクラックや、分断後の樹脂層２の端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材１０を分断可能で、且つ分断後の複合材片に十分な曲げ強度が得られる。
　＜第３実施形態＞
　前述の第１実施形態及び第２実施形態では、脆性材料層１と樹脂層２とが一層ずつ積層された複合材１０を厚み方向に分断する方法について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、脆性材料層の両側にそれぞれ樹脂層が積層された複合材を厚み方向に分断する場合にも適用可能である。
　図５は、本発明の第３実施形態に係る複合材の分断方法の手順を模式的に説明する説明図（断面図）である。なお、図５において、ＣＯ２レーザ光源２０及びレーザ光Ｌ１、並びに超短パルスレーザ光源３０及びレーザ光Ｌ２の図示は省略している。また、図５において、複合材分断工程の図示は省略している。
　図５（ａ）に示すように、第３実施形態に係る分断方法は、脆性材料層１の両側にそれぞれ樹脂層２ａ、２ｂが積層された複合材１０Ａを厚み方向（Ｚ方向）に分断する方法である。脆性材料層１と樹脂層２ａ、２ｂとの積層方法、脆性材料層１や樹脂層２ａ、２ｂの形成材料等は、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
　第３実施形態に係る分断方法も、第１実施形態に係る分断方法と同様に、樹脂除去工程と、脆性材料除去工程と、複合材分断工程と、を含んでいる。以下、各工程について、第１実施形態と異なる点を主として説明する。
　［樹脂除去工程］
　図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、樹脂除去工程では、第１実施形態と同様に、ＣＯ２レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を複合材１０Ａの分断予定線ＤＬに沿って樹脂層に照射して樹脂層を形成する樹脂を除去することで、分断予定線ＤＬに沿った加工溝を形成する。ただし、第３実施形態では、脆性材料層１の両側にそれぞれ樹脂層２ａ、２ｂが積層されているため、図５（ｂ）に示すように、何れか一方の樹脂層２ａに加工溝２４ａを形成すると共に、図５（ｃ）に示すように、他方の樹脂層２ｂに加工溝２４ｂを形成する。図５（ｂ）及び（ｃ）に示す例では、先にＺ方向下側の加工溝２４ａを形成した後、Ｚ方向上側の加工溝２４ｂを形成しているが、形成順序を逆にすることも無論可能である。
　例えば、一対のＣＯ２レーザ光源２０を、樹脂層２ａに対向する側と、樹脂層２ｂに対向する側とにそれぞれ配置し、樹脂層２ａに対向する側に配置されたＣＯ２レーザ光源２０を用いて樹脂層２ａに加工溝２４ａを形成し、樹脂層２ｂに対向する側に配置されたＣＯ２レーザ光源２０を用いて樹脂層２ｂに加工溝２４ｂを形成することができる。この場合には、加工溝２４ａ及び加工溝２４ｂを順番に形成するのではなく、加工溝２４ａ及び加工溝２４ｂを同時に形成することも可能である。
　或いは、樹脂層２ａ及び樹脂層２ｂのうち何れか一方に対向する側に単一のＣＯ２レーザ光源２０を配置し、ＣＯ２レーザ光源２０を用いて一方の樹脂層２ａに加工溝２４ａを形成（又は樹脂層２ｂに加工溝２４ｂを形成）した後、複合材１０Ａの上下を反転させ、同じＣＯ２レーザ光源２０を用いて他方の樹脂層２ｂに加工溝２４ｂを形成（又は樹脂層２ａに加工溝２４ａを形成）することも可能である。
　［脆性材料除去工程］
　図５（ｄ）に示すように、脆性材料除去工程では、第１実施形態と同様に、樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を分断予定線ＤＬに沿って脆性材料層１に照射して脆性材料層１を形成する脆性材料を除去することで、分断予定線ＤＬに沿った加工痕１１を形成する。第１実施形態と同様に、脆性材料除去工程で形成する加工痕１１は、分断予定線ＤＬに沿ったミシン目状の加工痕であり、加工痕のピッチは好ましくは１０μｍ以下に設定される。ただし、第２実施形態と同様に、脆性材料除去工程において、分断予定線ＤＬに沿って一体的に繋がった加工痕を形成することも可能である。
　第３実施形態では、脆性材料層１の両側に加工溝２４ａ、２４ｂが形成されるため、加工溝２４ａ、２４ｂのうち何れか一方の加工溝側から脆性材料層１に超短パルスレーザ光源３０から発振したレーザ光Ｌ２を照射して加工痕１１を形成することになる。このため、例えば、加工溝２４ａ側からレーザ光Ｌ２を照射する場合には、加工溝２４ａを脆性材料除去工程の前にクリーニングすることで、樹脂層２ａを形成する樹脂の残渣を除去するクリーニング工程を更に含むことが好ましい。加工溝２４ｂ側からレーザ光Ｌ２を照射する場合も同様に、加工溝２４ｂを脆性材料除去工程の前にクリーニングすることで、樹脂層２ｂを形成する樹脂の残渣を除去するクリーニング工程を更に含むことが好ましい。
　図５（ｄ）に示す例の加工痕１１は、樹脂層２ａ側で開口し、且つ、脆性材料層１を非貫通である。ただし、本発明はこれに限るものではなく、樹脂層２ｂ側で開口し、且つ、脆性材料層１を非貫通である加工痕を形成することも可能である。
　［複合材分断工程］
　複合材分断工程では、第１実施形態と同様に、脆性材料除去工程の後、分断予定線ＤＬに沿って外力を加えることで、複合材１０Ａを分断する。山折りによって複合材１０Ａを分断する場合、図５（ｄ）に示す例では、加工痕１１が形成された脆性材料層１の樹脂層２ａ側を起点として分断するように、樹脂層２ａ側が凸となる（脆性材料層１側が凹となる）ように外力を加えることが好ましい。
　第３実施形態に係る分断方法によっても、分断後の脆性材料層１の端面のクラックや、分断後の樹脂層２ａ、２ｂの端面の深刻な熱劣化を生じさせることなく、複合材１０Ａを分断可能で、且つ分断後の複合材片に十分な曲げ強度が得られる。
　以下、第１実施形態に係る分断方法（実施例１～３）及び比較例に係る分断方法を用いて複合材１０を分断する試験を行った結果の一例について説明する。また、参考例として、複合材１０ではなく、脆性材料層１のみを用いて、第１実施形態に係る分断方法と同様の脆性材料除去工程で加工痕１１を形成し、脆性材料層１を分断する試験を行った結果の一例についても説明する。
　＜実施例１＞
　図６は、実施例１に係る試験の概要を模式的に説明する図である。以下、図１及び図６を適宜参照しつつ、実施例１に係る試験の概要及び結果について説明する。
　実施例１で用いた複合材１０は、脆性材料層１が、無アルカリガラスから形成され、厚みが１００μｍである。また、樹脂層２が、偏光フィルム（ポリビニルアルコールで形成）２１、粘着剤２２及び剥離ライナー２３で形成され、偏光フィルム２１と粘着剤２２の総厚みが８０μｍで、剥離ライナー２３の厚みが４０μｍである（樹脂層２の総厚みは１２０μｍ）。図６（ａ）に示すように、複合材１０は、面内（ＸＹ２次元平面内）寸法が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状である。図６（ａ）に破線で示す直線は分断予定線である。
　実施例１では、樹脂除去工程において、ＣＯ２レーザ光源２０として、コヒレント社製「Ｅ－４００ｉ」（発振波長９．４μｍ、パルス発振の繰り返し周波数２５ｋＨｚ、レーザ光Ｌ１のパワー１８Ｗ、ガウシアンビーム）を用い、ＣＯ２レーザ光源２０から発振したレーザ光Ｌ１を集光レンズを用いてスポット径１２０μｍに集光し、複合材１０の樹脂層２に照射した。複合材１０に対するレーザ光Ｌ１の相対的な移動速度（加工速度）を４００ｍｍ／ｓｅｃとし、図６（ａ）に示すように、面内寸法が１１０ｍｍ×６０ｍｍの複合材片１０ｃを分断できるように、分断予定線に沿ってレーザ光Ｌ１を走査したところ、溝幅１５０μｍの加工溝２４（図１参照）が形成された。
　なお、実施例１の樹脂除去工程において、前述の式（２）によって見積もられる投入エネルギーは、６０ｍＪ／ｍｍである。これに対し、実際の投入エネルギーは、前述の式（１）より、４５ｍＪ／ｍｍであり、見積もった投入エネルギーの７５％である。
　次いで、脆性材料除去工程において、超短パルスレーザ光源３０として、コヒレント社製「Ｍｏｎａｃｏ １０３５－８０－６０」（発振波長１０３５ｎｍ、レーザ光Ｌ２のパルス幅３５０～１００００フェムト秒、パルス発振の繰り返し周波数最大５０ＭＨｚ、平均パワー６０Ｗ）を用い、超短パルスレーザ光源３０から所定の出力で発振したレーザ光Ｌ２をマルチ焦点光学系を介して、加工溝２４と反対側（脆性材料層１側）から複合材１０の脆性材料層１に照射した。複合材１０に対するレーザ光Ｌ２の相対的な移動速度（加工速度）を１２００ｍｍ／ｓｅｃ、繰り返し周波数を１ＭＨｚとし、分断予定線に沿ってレーザ光Ｌ２を走査したところ、加工痕１１として、ピッチが１．２μｍのミシン目状であって、深さ（平均値）が８０μｍの加工痕（直径１μｍ程度）が形成された。
　最後に、複合材分断工程において、分断予定線に沿って人手で複合材１０を山折りすることで、複合材片１０ｃを分断した。
　以上に説明した実施例１によって得られた複合材片１０ｃの端面の品質を光学顕微鏡で観察・評価した結果、４つの端面全てにおいて、脆性材料層１にクラックは生じていなかった。また、樹脂層２の熱劣化に伴う変色領域は、端面から内側に１００μｍ以下であり、深刻な熱劣化が生じていなかった。
　また、複合材片１０ｃの１つの端面における２箇所（図６（ａ）に示すように、一方はＸ方向一端側の測定箇所Ｐ１、他方はＸ方向他端側の測定箇所Ｐ２）の表面粗さを測定したところ、加工痕１１の形成された部位に相当する第１部位の算術平均高さＳａは、測定箇所Ｐ１については３１ｎｍであり、測定箇所Ｐ２については３４ｎｍであった。また、加工痕１１の形成されていない部位に相当する第２部位の算術平均高さＳａは、測定箇所Ｐ１及びＰ２の双方について０ｎｍであった。
　なお、算術平均高さＳａは、ＩＳＯ　２５１７８に規定されている「非接触式（光プローブ）」の評価方法に準じて測定した。具体的には、オリンパス社製３Ｄ測定レーザー顕微鏡「ＬＥＸＴ　ＯＬＳ５０００」を用いて、端面の面内分解能を１００ｎｍに設定し、端面に垂直な高さ分解能を１２ｎｍに設定して、各測定箇所Ｐ１、Ｐ２の面内１３０μｍ×１００μｍの領域について算術平均高さＳａを測定した。後述の実施例２、３についても同様である。
　更に、複合材片１０ｃに２点曲げ試験を行った。２点曲げ試験においては、まず図６（ｂ）に示すように、固定部４０、可動部５０ａ、５０ｂを具備する一軸ステージの固定部４０に複合材片１０ｃを載置し、可動部５０ａ、５０ｂの間に複合材片１０ｃを挟み込んだ。この際、後述のように、可動部５０ｂを移動させることで、複合材片１０ｃの脆性材料層側が凸となって曲がるように（すなわち、脆性材料層１側が上側になるように）、固定部４０に複合材片１０ｃを載置した。次いで、図６（ｃ）に示すように、可動部５０ａの位置を固定する一方、可動部５０ｂを２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で可動部５０ａに向けて移動させ、複合材片１０ｃに曲げ応力を作用させた。そして、複合材片１０ｃが破壊したときの可動部５０ａと可動部５０ｂとの間隔Ｄの値によって、複合材片１０ｃの曲げ強度を評価した。
　具体的には、非特許文献２に記載されている式（３）（以下の式（３）と同一）に上記の間隔Ｄを代入して、最大応力σｍａｘを算出し、これを曲げ強度として評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　上記の式（３）において、Ｅは複合材片１０ｃのヤング率を、ｔは複合材片１０ｃの厚みを、ψは複合材片１０ｃの端の接線と鉛直方向（Ｚ方向）との成す角度を意味する。
　複合材片１０ｃのヤング率Ｅとしては、脆性材料層１のヤング率である７０ＧＰａを用いた。樹脂層２のヤング率は脆性材料層１のヤング率に比べて十分に小さいため、複合材片１０ｃのヤング率Ｅとしては脆性材料層１のヤング率が支配的になるからである。
　また、角度ψは、２点曲げ試験を実行中に、図６（ｃ）に示すＹ方向から、複合材片１０ｃの一端が視野内に位置するように複合材片１０ｃを撮像して、複合材片１０ｃが破壊する直前の撮像画像に基づき算出した。
　ここで、参考例として、脆性材料層１のみを用いて、実施例１と同様の条件下で、脆性材料除去工程で加工痕１１を形成し、脆性材料層１を分断する試験を行った。そして、分断後の脆性材料層１（脆性材料層片）に図６に示すものと同様の２点曲げ試験を行い、前述の式（３）を用いて、その曲げ強度（最大応力σｍａｘ）を評価した。脆性材料層１のヤング率Ｅは、７０ＧＰａとした。
　参考例では、超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２の焦点と脆性材料層１との位置関係を調整することで、加工痕１１の深さを調整し、加工痕１１の深さ（平均値）が脆性材料層１の厚みの４０％、６０％、７０％、８０％である４種類の脆性材料層１をそれぞれ１０枚作製して、分断後の脆性材料層片の種類毎に曲げ強度を評価した。
　図７は、参考例に係る脆性材料層片の曲げ強度の評価結果を示す図である。図７（ａ）は、加工痕１１の深さの割合（脆性材料層１の厚みに対する割合）と脆性材料層片の曲げ強度との関係を示す図である。図７（ａ）において「〇」でプロットしたデータは、１０枚の平均値であり、「〇」から上下に延びる縦線は測定値のバラツキを示す。図７（ｂ）は、加工痕１１の深さの割合（第１部位１２の厚みの割合）が４０％である脆性材料層片の端面の光学顕微鏡による観察像を模式的に示す。図７（ｃ）は、加工痕１１の深さの割合（第１部位１２の厚みの割合）が６０％である脆性材料層片の端面の光学顕微鏡による観察像を模式的に示す。図７（ｄ）は、加工痕１１の深さの割合（第１部位１２の厚みの割合）が７０％である脆性材料層片の端面の光学顕微鏡による観察像を模式的に示す。図７（ｅ）は、加工痕１１の深さの割合（第１部位１２の厚みの割合）が８０％である脆性材料層片の端面の光学顕微鏡による観察像を模式的に示す。
　図７に示すように、加工痕１１の深さの割合が９０％以下である場合（図７に示す例では、加工痕１１の深さの割合が４０～８０％）には、分断後の脆性材料層片の曲げ強度の平均値は、２００ＭＰａ以上であり、大きな曲げ強度を得ることが可能であった。そして、加工痕１１の深さの割合が小さいほど（加工痕１１の深さが小さいほど）、分断後の脆性材料層片に大きな曲げ強度を得ることが可能であった。特に、加工痕１１の深さの割合が６５％以下（図７に示す例では、加工痕１１の深さの割合が６０％以下）になれば、分断後の脆性材料層片の曲げ強度の平均値は、３００ＭＰａ以上、さらには４００ＭＰａ以上であり、十分に大きな曲げ強度を得ることが可能であった。図７に示す結果は、脆性材料層片の曲げ強度であるが、実施例１の複合材片１０ｃについても、同様の結果が得られることが期待できる。
　＜比較例＞
　脆性材料除去工程で脆性材料層１を貫通する加工痕（すなわち、加工痕の深さの割合が１００％）を形成したこと以外は実施例１と同じ条件で試験し、複合材片を分断した。この複合材片の端面の品質を光学顕微鏡で観察・評価した結果、実施例１と同様に、４つの端面全てにおいて、脆性材料層１にクラックは生じていなかった。また、樹脂層２の熱劣化に伴う変色領域は、端面から内側に１００μｍ以下であり、深刻な熱劣化が生じていなかった。
　しかしながら、比較例の複合材片に２点曲げ試験を行ったところ、複合材片の曲げ強度は実施例１の複合材片１０ｃの曲げ強度よりも小さくなった。
　図８は、実施例１に係る複合材片１０ｃ及び比較例に係る複合材片の曲げ強度の評価結果を示す図である。図８（ａ）は、加工痕１１の深さの割合（脆性材料層１の厚みに対する割合）と複合材片の曲げ強度との関係を示す図である。図８（ａ）において「〇」でプロットしたデータは、実施例１については８枚の平均値であり、比較例については１０枚の平均値である。「〇」から上下に延びる縦線は測定値のバラツキを示す。図８（ｂ）は、加工痕１１の深さの割合（第１部位１２の厚みの割合）が８０％である実施例１に係る複合材片１０ｃの端面の光学顕微鏡による観察像を模式的に示す。図８（ｃ）は、加工痕１１の深さの割合（第１部位１２の厚みの割合）が１００％である比較例に係る複合材片の端面の光学顕微鏡による観察像を模式的に示す。
　図８に示すように、加工痕１１が非貫通である実施例１の場合、加工痕１１が脆性材料層１を貫通している比較例に比べて、分断後の複合材片に平均値で２００ＭＰａ以上、さらには２５０ＭＰａ以上の大きな曲げ強度を得ることが可能であった。
　＜実施例２＞
　脆性材料除去工程の条件として、超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２の出力を実施例１よりも高くしたこと以外は実施例１と同じ条件で試験し、複合材片を分断した。
　実施例２によって得られた複合材片の１つの端面における２箇所（実施例１と同様の測定箇所Ｐ１、Ｐ２）の表面粗さを測定したところ、加工痕１１の形成された部位に相当する第１部位の算術平均高さＳａは、２箇所のうち小さい方が１０３ｎｍであり、加工痕１１の形成されていない部位に相当する第２部位の算術平均高さＳａは、２箇所共に０ｎｍであった。
　＜実施例３＞
　脆性材料除去工程の条件として、超短パルスレーザ光源３０から発振するレーザ光Ｌ２の出力を実施例２よりも更に高くしたこと以外は実施例１と同じ条件で試験し、複合材片を分断した。
　実施例３によって得られた複合材片の１つの端面における２箇所（実施例１と同様の測定箇所Ｐ１、Ｐ２）の表面粗さを測定したところ、加工痕１１の形成された部位に相当する第１部位の算術平均高さＳａは、２箇所のうち小さい方が２２２ｎｍであり、加工痕１１の形成されていない部位に相当する第２部位の算術平均高さＳａは、２箇所共に０ｎｍであった。
　１・・・脆性材料層
　２・・・樹脂層
　１０・・・複合材
　１１・・・加工痕
　１２・・・第１部位
　１３・・・第２部位
　２０・・・レーザ光源（ＣＯ２レーザ光源）
　２４・・・加工溝
　３０・・・超短パルスレーザ光源
　ＤＬ・・・分断予定線
　Ｌ１・・・レーザ光
　Ｌ２・・・レーザ光

Claims (12)

  1. 　脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材を分断する方法であって、
    　レーザ光源から発振したレーザ光を前記複合材の分断予定線に沿って前記樹脂層に照射して前記樹脂層を形成する樹脂を除去することで、前記分断予定線に沿った加工溝を形成する樹脂除去工程と、
    　前記樹脂除去工程の後、超短パルスレーザ光源から発振したレーザ光を前記分断予定線に沿って前記脆性材料層に照射して前記脆性材料層を形成する脆性材料を除去することで、前記分断予定線に沿った加工痕を形成する脆性材料除去工程と、を含み、
    　前記脆性材料除去工程で形成する前記加工痕は、前記樹脂層側で開口し、且つ、前記脆性材料層を非貫通である、
    複合材の分断方法。
  2. 　前記脆性材料除去工程において、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光のパワー、及び、前記超短パルスレーザ光源から発振するレーザ光の焦点と前記脆性材料層との位置関係を調整することで、前記加工痕の深さを調整する、
    請求項１に記載の複合材の分断方法。
  3. 　前記加工痕の深さが、前記脆性材料層の厚みの９０％以下である、
    請求項１又は２に記載の複合材の分断方法。
  4. 　前記加工痕の深さが、前記脆性材料層の厚みの６５％以下である、
    請求項３に記載の複合材の分断方法。
  5. 　前記脆性材料除去工程の後、前記分断予定線に沿って外力を加えることで、前記複合材を分断する複合材分断工程を更に含む、
    請求項１から４の何れかに記載の複合材の分断方法。
  6. 　前記脆性材料層の厚みが、５μｍ以上２００μｍ以下である、
    請求項１から５の何れかに記載の複合材の分断方法。
  7. 　脆性材料層と樹脂層とが積層された複合材であって、
    　前記脆性材料層の少なくとも一の端面における前記樹脂層側の第１部位の表面粗さが、前記脆性材料層の前記一の端面における前記樹脂層と反対側の第２部位の表面粗さよりも大きい、
    複合材。
  8. 　前記第１部位の表面粗さが、算出平均高さＳａで３００ｎｍ未満であり、
    　前記第２部位の表面粗さが、算出平均高さＳａで１２ｎｍ未満である、
    　請求項７に記載の複合材。
  9. 　前記第１部位の厚みが、前記脆性材料層の厚みの９０％以下である、
    　請求項７又は８に記載の複合材。
  10. 　前記第１部位の厚みが、前記脆性材料層の厚みの６５％以下である、
    　請求項９に記載の複合材。
  11. 　前記脆性材料層の厚みが、５μｍ以上２００μｍ以下である、
    請求項７から１０の何れかに記載の複合材。
  12. 　前記脆性材料層側が凸となるように曲げたときの前記複合材の曲げ強度が、２００ＭＰａ以上である、請求項７から１１の何れかに記載の複合材。
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