JP6032464B2 - 積層体の切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂板の両面に、ガラス板を積層一体化した積層体の切断技術の改良に関する。

近年、使用場所が限定されずに携行性も良好であることから、携帯電話（スマートフォンなど）・タブレット型ＰＣ・携帯型ゲーム機器などの携帯用電子デバイスが普及するに至っている。これらの携帯用電子デバイスでは、携行性を良好に維持すべく、小型化及び軽量化が必要不可欠となる。しかしながら、小型化に伴って携帯用電子デバイスの画面も小さくすると、画面に表示される情報の視認性が低下し、携帯用電子デバイスとしての利便性が極端に低下するという問題がある。そのため、携帯用電子デバイスを小型化したとしても、その画面サイズは大きく確保することが必要となる。そこで、携帯用電子デバイスにおいては、画面外に存在していた操作部を省略し、その操作機能を画面中に組み込んで画面サイズをできるだけ大きく確保するという試みがなされている。この種の携帯用電子デバイスの画面には、タッチパネルが採用されるのが通例である。

このような携帯用電子デバイスに搭載されるタッチパネルの保護カバーには、高硬度（耐擦傷性）や高い気密性が確保でき、見た目の高級感や手触りが良好である等の理由からガラス板が使用されることが多い。しかしながら、ガラスは樹脂（プラスチック）に比べて重いため、保護カバーに要求される諸特性をガラス板のみで実現しようとすると、携帯用電子デバイスの軽量化を図ることが困難になる。

そこで、この問題に対処するものとして、例えば特許文献１及び２では、樹脂板の両面にガラス板を積層一体化した積層体が開示されている。このようにすれば、最外層がガラスで構成されることから、ガラスに由来する耐擦傷性などの諸特性を確保しつつ、中心層がガラスよりも軽量な樹脂で構成されることから、積層体全体の軽量化も図ることが可能となる。

特開２００３−３９５９７号公報 特開平７−４３６９６号公報

ところで、上記の積層体は、携帯電話などの電子端末に搭載する場合には、電子端末のデザインに合わせて、直線や曲線を含む輪郭に加工することが必要となる。そのため、積層体を所望の形状に切断する技術が必要となる。

しかしながら、ガラス加工用のダイヤモンドツールなどを用いて積層体を研削加工すると、ツールの研削面に樹脂の削りカスが付着して目詰まりを来たし、研削能力が早期に低下してしまう。その結果、加工速度が著しく低下するだけでなく、ツールに過度の芯振れが生じて、ツールや積層体の破損を招くおそれがある。

一方、樹脂加工用の切削刃を用いて積層体を研削加工すると、切削刃がガラス板に対して過度な衝撃を付与し、ガラス板の破損を招くおそれがある。

そこで、本願発明者等は、積層体を切断する方法としてレーザー溶断に着目し、鋭意研究を行った。その結果、次のような問題を新たに知見するに至った。

すなわち、レーザー溶断の熱量が不足していると、樹脂板のみが切断され、ガラス板が切断できないという問題がある。一方、レーザー溶断の熱量が大きすぎると、積層体全体を切断できるものの、樹脂板が発火したり、ガラス板の切断面に大きなクラックが生じるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑み、レーザー溶断の熱量の適正化を図ることで、ガラス板と樹脂板とを積層一体化した積層体を正確に切断することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、樹脂板の両面にガラス板を積層一体化してなる積層体に対して、片側からレーザーを照射してレーザー溶断する積層体の切断方法であって、前記積層体中に前記レーザーの焦点を合わせ、その焦点位置を前記レーザーの入射面側から前記積層体の総板厚の５０％超９０％以下の範囲内に設定することに特徴づけられる。なお、樹脂板及びガラス板には、それぞれフィルム状の薄い形態（以下、単にフィルムともいう）が含まれるものとする（以下、同様）。

本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、積層体をレーザー溶断する際の熱量の適正化を図る上で、レーザーの焦点位置が重要となることを見出すに至った。すなわち、積層体の厚み方向の中心にレーザーの焦点位置を設定するのが効率よく切断できるように一見思われるが、この場合、レーザー入射側と反対側のガラス板（以下、レーザー入射側のガラス板を入射側ガラス板といい、レーザー入射側と反対側のガラス板を反入射側ガラス板ともいう。）を切断できないという問題が生じた。この原因は、切断時に生じる溶融異物がレーザーの進行を阻害し、反入射側ガラス板へ熱量が伝わり難くなるためと考えられる。ここで、溶融異物とは、ガラス板や樹脂板が溶断されるのに伴って発生するドロス等の異物を意味し、溶融状態にあるもの、固化状態にあるものの双方を含む。

なお、レーザーの焦点位置を中心に設定したまま、レーザーのパワーを上げることも考えられるが、この場合には、入射側ガラス板や、樹脂板の入射側ガラス板近傍部分に過剰な熱量が加わるため、入射側ガラス板の切断面にクラックが発生したり、樹脂板が発火するという事態が生じ得る。

そこで、本発明では、上記構成のように、レーザーの焦点位置をレーザーの入射面側から積層体の総板厚の５０％超９０％以下の範囲内に設定するようにした。これにより、レーザーの焦点位置が、反入射側ガラス板側に偏ることから、反入射側ガラス板側にも十分に熱量が伝わり、反入射側ガラス板も正確に切断することができる。ここで、レーザーの焦点位置を総板厚の９０％以下と上限値を設けた理由は、この上限値を超えると、逆に入射側ガラス板側へレーザーの熱量が伝わり難くなって、切断不良の原因となり得るためである。

上記の構成において、前記焦点位置が、前記レーザーの入射面側から前記積層体の総板厚の６０％以上８０％以下の範囲内に設定されることが好ましい。

このようにすれば、入射側ガラス板、樹脂板、及び反入射側ガラス板の３枚全てに、より効率よくレーザーの熱量を伝えることができる。

上記の構成において、前記レーザーの出力を、前記レーザーの走査速度で除算した値を、０．００１〜１Ｗ・分／ｍｍに設定するようにしてもよい。ここで、レーザー溶断に使用するレーザーが、例えばパルスレーザーの場合には、レーザー出力＝ピーク出力×（パルス幅／パルス周期）となる。また、レーザーの走査速度とは、積層体とレーザーとの相対速度を意味するものとする。

このようにすれば、レーザーの照射ポイントに与えられるレーザーの熱量が最適化されるため、より正確な積層体の切断を実現できる。

上記の構成において、前記樹脂板の板厚が２０ｍｍ以下であって、前記ガラス板の板厚が３００μｍ以下であり、且つ、前記樹脂板が前記ガラス板よりも厚いことが好ましい。

以上のように本発明によれば、積層体中におけるレーザーの焦点位置を最適化することにより、レーザー溶断の熱量が適正化され、積層体を正確に切断することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る切断方法を体現するための切断装置の概要を示す断面図である。 図１の積層体周辺の状態を拡大して示す断面図である。 図１の切断装置による積層体の切断状況を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る切断方法を含む積層体の製造工程を説明するための図である。 従来の切断装置の要部拡大断面図であり、（ａ）はレーザー溶断開始段階の断面図、（ｂ）はレーザー溶断完了直前の断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る切断装置の概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ線矢視概略断面図、（ｃ）は、積層体を（ａ），（ｂ）に示す切断装置を使用して製品部と非製品部とに分割した様子を模式的に示す平面図である。 （ａ），（ｂ）共に、切断装置を構成する支持部材の変形例を模式的に示す断面図である。 第３実施形態の他の実施形態に係る切断装置の要部拡大断面図であり、（ａ）はレーザー溶断開始段階の断面図、（ｂ）はレーザー溶断完了直前の断面図である。 積層体の切断態様の変形例を示す概略平面図である。 積層体の切断態様の変形例を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る積層体の切断方法を体現するための切断装置を示す図である。この切断装置は、積層体１をレーザー溶断するものであって、レーザーＬＢを照射するレーザー照射装置５と、積層体１を支持する支持ステージ８とを備えている。なお、この実施形態では、積層体１に対してレーザーＬＢを上方から照射する。すなわち、積層体１において、上面がレーザーＬＢの入射側、下面がレーザーＬＢの反入射側となる。

レーザー照射装置５は、レーザーＬＢを伝搬させる内部空間を有し、レーザーＬＢを集光するレンズ６と、アシストガスＡＧを噴射するガス噴射ノズル７とを備えている。

レーザーＬＢとしては、例えば、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーなどが使用でき、連続光であっても良いしパルス光であっても良い。

レンズ６は、レーザー照射装置５の内部空間に配置され、レーザーＬＢを集光して積層体１中に焦点ＦＰを形成する。付言すれば、レーザー照射装置５全体が、積層体１に対して昇降し、焦点ＦＰの位置が調整される。なお、レンズ６は、レーザー照射装置５の外側に配置されていてもよい。

ガス噴射ノズル７は、レーザー照射装置５の先端部に接続されており、レーザー照射装置５の内部空間（レンズ６よりも下方の空間）にアシストガスＡＧを供給する。レーザー照射装置５の内部空間に供給されたアシストガスＡＧは、レーザー照射装置５の先端から積層体１に向かって真下（略垂直）に噴射される。すなわち、レーザー照射装置５の先端からは、レーザーＬＢが出射されると共に、アシストガスＡＧが噴射される。アシストガスＡＧは、積層体１を溶断する際に生じる溶融異物を積層体１の切断部（切断予定部）から除去する役割と、その溶融異物からレーザー照射装置５のレンズ６等の光学部品を保護する役割、更には、レンズ６の熱を冷却する役割を果たす。

なお、アシストガスＡＧの種類は特に限定されず、例えば、酸素ガス、水蒸気、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等、公知のガスが単独でもしくは複数種混合して使用される。アシストガスＡＧは熱風として噴射しても良い。

また、ガス噴射ノズル７の配置態様、すなわちアシストガスＡＧの噴射態様は上記形態に限定されるものではない。例えば、レーザー溶断による切断予定線により２つに区分されるガラス板４のいずれか一方の上方にガス噴射ノズル７を配置し、レーザーＬＢの被照射部に対して斜めにアシストガスＡＧを噴射するようにしても良い。また、ガス噴射ノズル２２は必要に応じて設ければ足り、必ずしも設ける必要はない。

切断対象となる積層体１は、樹脂板２の両面に、接着層３によってガラス板４をそれぞれ積層一体化したものであり、例えば、タッチパネルの保護カバーに用いられる積層体、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、電磁調理器、太陽電池等の各種電気・電子機器用パネルに組み込まれる積層体、建築構造物や各種車両の窓用パネルに組み込まれる積層体などとして利用される。なお、接着層３を省略して、ガラス板４に樹脂板２を溶着等によって直接接着してもよい。

樹脂板２は、厚み０．０１〜２０ｍｍ程度であるが、携帯用電子デバイスに搭載されるタッチパネルの保護カバーに用いる場合は０．１〜２ｍｍ程度が好ましい。樹脂板２の材質としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ＰＥＥＫ、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート等の各種樹脂材料を利用できる。ここで、樹脂板２には、樹脂フィルムも含まれる。

ガラス板４は、厚み３００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下である。なお、ガラス板４は、樹脂板２よりも薄板のものが好ましい。ガラス板４の組成としては、各種ガラスを利用できるが、無アルカリガラスが好ましい。これは、組成にアルカリ成分を含むガラスの場合、経時に伴ってガラス中のアルカリ成分が抜け、積層体に曲げ応力が作用したときに、アルカリ成分の抜けた部分が起点となってガラス板が割れ易くなるためである。ここで、ガラス板４には、ガラスフィルムも含まれる。

なお、接着層３は、厚み１〜５００μｍ程度である。接着層３の材質としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、紫外線硬化性アクリル系接着剤、紫外線硬化性エポキシ系接着剤、熱硬化性エポキシ系接着剤、熱硬化性メラミン系接着剤、熱硬化性フェノール系接着剤、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）中間膜、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）中間膜などが利用できる。

次に、以上のように構成された切断装置による積層体１の切断方法を説明する。

まず、図２に示すように、レーザー照射装置５から照射されたレーザーＬＢの焦点ＦＰを、積層体１中に合わせる。この焦点ＦＰのレーザーＬＢの入射側（上面側）からの距離ｄは、積層体１の総板厚の５０％超９０％以下（好ましくは、６０％以上８０％以下）の範囲内に設定する。なお、この実施形態では、焦点ＦＰの位置は、積層体１の樹脂板２内にある。

次に、この位置関係を保った状態のまま、図３に示すように、レーザー照射装置５を積層体１に対して走査して、積層体１を所望の形状・寸法に溶断して切断する。なお、レーザー照射装置５と積層体１との間に相対的な移動があれば、いずれを移動させるようにしてもよい。

このとき、（レーザー出力）／（レーザー走査速度）の値を０．００１〜１（好ましくは０．０１〜０．１）Ｗ・分／ｍｍとなるように、レーザー出力と、レーザー走査速度を調整する。なお、レーザー出力は、例えば１〜１００Ｗであり、レーザー走査速度は、例えば１００〜１００００ｍｍ／分である。

このようにすれば、レーザーＬＢの焦点ＦＰの位置が、積層体１の厚み方向の中心位置よりも下方に偏ることから、下方のガラス板４側にも十分に熱量が伝わる。したがって、溶断時に生じる溶融異物によって、レーザーＬＢの進行が不当に妨げられることなく、下方のガラス板４も正確に切断することができる。

＜第２実施形態＞
積層体をレーザー溶断により切断する場合、溶断により発生したガラス及び樹脂の溶融異物が発生し、この溶融異物が積層体のガラス板の表面に付着し、ガラス板の表面が汚染されるおそれがある。汚染された場合、事後的に洗浄によってガラス板の表面から溶融異物を除去することも考えられるが、ガラス板の表面から溶融異物を完全に除去することは困難である。

そこで、第２実施形態では、図４に示すように、積層体１の表面を保護テープ９で覆う工程Ｓ２と、保護テープ９で覆われた積層体１をレーザー溶断する工程Ｓ３と、レーザー溶断された積層体１の表面から保護テープ９を剥離する工程Ｓ４とを含む。レーザー溶断する工程Ｓ３は、上記の第１実施形態で説明した方法が用いられる。

詳細には、上記の一連の工程は、積層体１の一連の製造工程の中に組み込まれる。すなわち、積層体１の製造工程は、樹脂板２の両面に接着層３を介してガラス板４を積層一体化して積層体１を作製する工程Ｓ１と、積層体１の両面に剥離可能な保護テープ９を貼着する工程Ｓ２と、保護テープ９が貼着された積層体１を所定形状にレーザー溶断する工程Ｓ３と、レーザー溶断された積層体１から保護テープ９を剥離する工程Ｓ４と、保護テープ９が剥離された積層体１の端面に面取り加工を施す工程Ｓ５とからなる。なお、面取り加工を施す工程Ｓ５は、適宜省略することができる。

このようにすれば、ガラス板４の露出した表面が保護テープ９により保護された状態で、レーザー溶断が行なわれることになるので、溶断時にガラスや樹脂の溶融異物が生じたとしても、これら溶融異物が上下のガラス板４の表面に直接付着することがない。しがたって、溶断後に、積層体１の上下のガラス板４の表面から保護テープ９をそれぞれ剥離すれば、ガラス板４の表面の清浄性を簡単且つ確実に維持することが可能となる。

ここで、保護テープ９は、ガラス板４の表面から剥離可能なものであれば特に限定されるものではないが、紫外線剥離型テープや熱剥離型テープを用いた場合、粘着力を低下させるために、紫外線照射工程や加熱工程が必要となるが、これら工程で、レーザー溶断されたガラス板４の端面に存在するマイクロクラックを起点としてガラス板４が破損するおそれがある。そのため、保護テープ９としては、剥離時に加熱等の処理が不要な弱粘着テープを用いることが好ましい。

＜第３実施形態＞
また、積層体をレーザー溶断により切断し、製品部と非製品部に分離する場合、製品部を構成するガラス板の切断端面にマイクロクラック等の微小欠陥が形成される場合があった。このような不具合は、特に、厚みが数百μｍ以下程度にまで薄板化されたガラス板を含む積層体をレーザー溶断した際には、微小欠陥の形成頻度が一層増大した。そこで、本願発明者等は鋭意研究を重ね、その結果、レーザー溶断の実行中における積層体の支持態様が適当でない場合、特に、積層体のうち製品部（となる領域）よりも非製品部（となる領域）の方が僅かなりとも高位置にある場合に、製品部の切断端面に微小欠陥が形成され易いことが判明した、その概要を図５に基づいて説明する。

図５（ａ）は、樹脂板１０１の両面にガラス板１０２を積層一体化させてなる積層体１００を、レーザー溶断によって製品部１００ａと非製品部１００ｂとに分割する直前の状態を模式的に示している。積層体１００は、その下方側に配置された支持部材１１０により横姿勢で支持されている。支持部材１１０は、製品部１００ａ（となる領域）および非製品部１００ｂ（となる領域）をそれぞれ支持（接触支持）可能な第１支持部１１１および第２支持部１１２を備えているが、第２支持部１１２の支持面の一部又は全部が、第１支持部１１１の支持面よりも僅かに上方に位置しており、製品部１００ａの下面と第１支持部１１１の支持面との間に微小隙間が形成される領域が存在する。そして、この微小隙間が、特にレーザー溶断の完了点を含む領域に存在すると、レーザー溶断が完了する直前（図５（ｂ）参照）に、積層体１００の製品部１００ａがその自重等によって上記の微小隙間の隙間幅分だけ落下し、下側のガラス板１０２が強制的に折り割られてしまう。これにより、製品部１００ａを構成する下側のガラス板１０２にマイクロクラック等の微小欠陥１２０が形成され、最悪の場合には、微小欠陥１２０に起因して、製品部１００ａを構成する下側のガラス板１０２が割れてしまう。

そこで、第３実施形態では、少なくとも積層体における切断予定線の切断が完了する直前に、製品部を非製品部よりも上方に位置させ、その状態で切断予定線の切断を完了させるようにした。以下に詳細を説明する。なお、積層体の構成は、第１実施形態と同様とする。

図６（ａ）に本発明の一実施形態に係る切断装置の概略平面図を示し、図６（ｂ）に同切断装置の部分概略断面図（図６（ａ）中のＸ−Ｘ線矢視概略断面図）を示す。この切断装置は、横姿勢の積層体１の切断予定線ＣＬに沿って上方からレーザーＬＢを照射し、レーザーＬＢの照射熱で切断予定線ＣＬを順次溶融除去するいわゆるレーザー溶断により、切断予定線ＣＬを境界として積層体１を製品部と非製品部とに分離・分割する際に使用される。ここでは、図６（ｃ）にも示すように、全体として平面視略矩形状をなし、積層体１から製品部Ｍを長方形状に切り抜くことにより、積層体１を、長方形状の製品部Ｍと中抜き矩形状の非製品部Ｎとに分割する際に使用する切断装置について例示する。

図６（ｂ）に示すように、切断装置は、積層体１の上方に配置されたレーザー照射装置１１およびガス噴射ノズル１２と、積層体１の下方に配置された支持部材１３とを主要な構成として備え、レーザー照射装置１１およびガス噴射ノズル１２と、支持部材１３とは水平面に沿う方向に相対移動可能とされている。なお、図示は省略するが、この場合も、第１実施形態と同様に、レーザー照射装置１１から照射されるレーザーＬＢは、積層体１内に焦点が合わせられ、その焦点位置は、レーザーＬＢの入射側（上面側）から積層体１の総板厚の５０％超９０％以下（好ましくは、６０％以上８０％以下）の範囲内に設定される。

レーザー照射装置１１は、例えば、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーなどに代表されるレーザーＬＢの発生源であるレーザー発振器の他、集光レンズなどの光学部品を主要な構成として備え、積層体１の切断予定線ＣＬに向けて略垂直にレーザーＬＢを照射する。レーザーＬＢは、連続光であっても良いしパルス光であっても良い。

ガス噴射ノズル１２は、積層体１の切断予定線ＣＬにレーザーＬＢを照射するのに伴って積層体１の切断（溶断）部位（切断予定部）で発生する溶融異物を吹き飛ばすために、積層体１のうち、レーザーＬＢの被照射部に向けてアシストガスＡＧを噴射するものである。本実施形態では、積層体１を製品部Ｍと非製品部Ｎに分割する関係上、積層体１の製品部Ｍとなる側の上方位置にガス噴射ノズル１２が配置されており、アシストガスＡＧが製品部Ｍとなる側の上方位置からレーザーＬＢの被照射部に向けて斜めに噴射される。これにより、積層体１の溶断部位で発生した溶融異物は、アシストガスＡＧによって非製品部Ｎ側へ吹き飛ばされる。そのため、製品部Ｍの切断端面等に溶融異物が付着し、製品部Ｍに形状不良が生じるような事態が可及的に防止される。使用可能なアシストガスＡＧの種類は特に限定されず、例えば、酸素ガス、水蒸気、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等、公知のガスが単独でもしくは複数種混合して使用される。アシストガスＡＧは熱風として噴射しても良い。

なお、ガス噴射ノズル１２の配置態様、すなわちアシストガスＡＧの噴射態様は上記形態に限定されるものではない。例えば、切断予定線ＣＬの真上にガス噴射ノズル１２を配置し、レーザーＬＢの被照射部に対して略垂直にアシストガスＡＧを噴射するようにしても良い。また、ガス噴射ノズル１２は必要に応じて設ければ足り、必ずしも設ける必要はない。

支持部材１３は、切断すべき積層体１を下方側から横姿勢で支持するための部材であって、長方形状の製品部Ｍ（となる領域）を支持可能な第１支持部１５と、中抜き矩形状の非製品部Ｎ（となる領域）を支持可能な第２支持部１６とを有し、両支持部１５，１６は、積層体１の切断予定線ＣＬ、換言するとレーザーＬＢの照射軌道に沿って設けられた溝部１４により区分されている。溝部１４は、積層体１を突き抜けたレーザーＬＢが積層体１の下面の至近距離で反射して積層体１の下面に再入射することにより、積層体１（特に製品部Ｍ）の切断端面に不要な照射熱を与え、これによって切断端面の残留歪が増大したり切断端面に微小欠陥が発生したりするのを可及的に防止するために設けられた部位である。

図６（ｂ）に示すように、第１支持部１５は、その支持面１５ａが、第２支持部１６の支持面１６ａよりも僅かに上方に位置するように形成されており、したがって、両支持面１５ａ，１６ａ間には僅かな高低差δが存在する。ここでは、第２支持部１６と略同一厚みに形成された基部１５'の上面に、設けるべき高低差δの値に対応した厚みのスペーサ１７を積層一体化させることにより、両支持部１５，１６の支持面１５ａ，１６ａ間に高低差δを設けている。すなわち、本実施形態では、基部１５'とその上面に積層一体化されたスペーサ１７とで第１支持部１５を構成している。両支持面１５ａ，１６ａ間の高低差δは０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下（０．０１ｍｍ≦δ≦０．２ｍｍ）に設定されるが、高低差δの数値範囲をこのように設定した理由については後に詳述する。使用可能なスペーサ１７に特段の限定はなく、例えば、樹脂、ゴムまたは金属製のシム板や、テープ材などを使用することができる。スペーサ１７は、一枚のシム板等で構成しても良いし、シム板等を複数枚積層させて構成しても良い。

なお、両支持部１５，１６の支持面１５ａ，１６ａ間に所定の高低差δが設けられた支持部材１３を得るための手段は上記のものに限定されるわけではない。すなわち、支持部材１３は、図７（ａ）に示すように、支持部材１３を保持するためのベース部材１８の上面に、設けるべき高低差δに対応した肉厚差を有する板材１９，２０を貼り付けたものとしても良いし、図７（ｂ）に示すように、レーザーＬＢの照射軌道（切断予定線ＣＬ）に沿った溝部１４を有する板材２１を準備し、この板材２１の所定領域（第２支持部１６となる領域。同図中クロスハッチングで示す領域）を旋削加工等で削り取ることによって形成されたものとしても良い。但し、図７（ｂ）に示す構成では、図６（ｂ）や図７（ａ）に示した構成に比べて支持部材１３の製作に手間を要することから、支持部材１３としては、図６（ｂ）や図７（ａ）に示すものが好ましい。

図示は省略するが、当該切断装置には、積層体１を支持部材１３に吸着するための吸着手段をさらに設けても良い。このような吸着手段を設け、積層体１を支持部材１３に吸着した状態で切断予定線ＣＬの切断処理（溶融除去）を順次実行するようにすれば、積層体１が支持部材１３に対して相対移動するのを可及的に防止することができる。これにより、切断精度を向上し、高品質の製品部Ｍを得ることができる。

以上のような構成を有する切断装置は、次のようにして、支持部材１３により下方側から横姿勢で支持された積層体１を、切断予定線ＣＬを境界として製品部Ｍと非製品部Ｎとに分割する。まず、レーザー照射装置１１およびガス噴射ノズル１２と支持部材１３とを相対移動させながらレーザー照射装置１１から積層体１（の切断予定線ＣＬ）に向けてレーザーＬＢを照射することにより、レーザーＬＢの照射熱で積層体１の切断予定線ＣＬを順次溶融除去する。このとき、レーザーＬＢの焦点位置は、レーザーＬＢの入射側（上面側）から積層体１の総板厚の５０％超９０％以下の範囲内に設定される。またこれと同時に、積層体１のうち、レーザーＬＢの被照射部に向けてガス噴射ノズル１２からアシストガスＡＧを噴射し、レーザーＬＢが照射されるのに伴って形成された溶融異物を非製品部Ｎ側に吹き飛ばす。

レーザー照射装置１１およびガス噴射ノズル１２と支持部材１３とは、切断予定線ＣＬ（の一部領域）に向けて照射したレーザーＬＢが積層体１の下面を突き抜ける毎に相対移動させるようにしても良いし、積層体１の切断予定線ＣＬの一部領域が所定厚み溶融除去される毎に相対移動させても良い。すなわち、切断予定線ＣＬの切断は、レーザーＬＢを積層体１の切断予定線ＣＬに沿って一周走査させることで完了させるようにしても良いし、レーザーＬＢを積層体１の切断予定線ＣＬに沿って複数周走査させることで完了させるようにしても良い。そして、切断予定線ＣＬが全て溶融除去されることで切断予定線ＣＬの切断が完了すると、積層体１は、図６（ｃ）に示すように、切断予定線ＣＬを境界として長方形状の製品部Ｍと中抜き矩形状の非製品部Ｎとに分割される。

そして、本実施形態では、以上のようにして積層体１を製品部Ｍと非製品部Ｎとに分割する際に使用する切断装置として、製品部Ｍを支持する第１支持部１５の支持面１５ａが、第２支持部１６の支持面１６ａよりも上方に位置した支持部材１３を備えたものを使用した。これにより、製品部Ｍ（となる領域）を非製品部Ｎ（となる領域）よりも常時上方に位置させた状態で切断予定線ＣＬの切断（ここでは溶融除去）を進行・完了させることができる。そのため、切断予定線ＣＬの切断完了直前段階で、製品部Ｍが非製品部Ｎよりも下方に位置していることに起因して、製品部Ｍを構成するガラス板４（特に下側のガラス板４）の切断端面にマイクロクラック等の微小欠陥が形成される可能性を可及的に低減することができる。すなわち、このようにすれば、積層体１の切断（レーザ溶断）完了直前段階で非製品部Ｎが脱落等し、積層体１を構成する下側のガラス板４が強制的に折り割られた場合でも、マイクロクラック等の微小欠陥は、製品部Ｍではなく非製品部Ｎの切断端面に形成されるからである。

特に、厚みが０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下程度にまで薄板化されたガラス板４（本実施形態では厚み０．１ｍｍのガラス板４）を含む積層体１を、切断予定線ＣＬを境界として製品部Ｍと非製品部Ｎとに分割するような場合には、切断予定線ＣＬの切断完了直前段階で積層体１を構成するガラス板４（特に下側のガラス板４）が強制的に折り割られ易いため、上記構成の切断装置は極めて有益である。

なお、製品部Ｍを非製品部Ｎよりも上方に位置させた状態で切断予定線ＣＬの切断（溶融除去）を完了させるようにすれば、上記のとおり、製品部Ｍの切断端面に微小欠陥が形成される可能性を可及的に低減することができる。しかしながら、両支持面１５ａ，１６ａ間の高低差δがあまりに小さいと、支持部材１３製作時の加工誤差の影響により、および／またはレーザーＬＢ照射に伴う両支持部１５，１６の少なくとも一方の熱変形により、第１支持部１５の支持面１５ａの一部又は全部が、第２支持部１６の支持面１６ａよりも下方に位置してしまう可能性があることも否定できない。これに対し、第１支持部１５の支持面１５ａを、第２支持部１６の支持面１６ａよりも０．０１ｍｍ以上上方に位置させるようにしておけば、両支持面１５ａ，１６ａ間の高低差δで支持部材１３製作時の加工誤差やレーザーＬＢ照射に伴う支持部１５，１６の熱変形量を吸収することができる。一方、第１支持部１５の支持面１５ａの方が、第２支持部１６の支持面１６ａよりも０．２ｍｍを超えて上方に位置するような場合には、非製品部Ｎの自重による垂れ下がり量が大きくなり、その曲げ応力によって製品部Ｍを構成するガラス板４の切断端面に微小欠陥が形成され易く、従って製品部Ｍを構成するガラス板４が割れる可能性が高まる。

以上のことから、本実施形態のように、第１支持部１５の支持面１５ａを、第２支持部１６の支持面１６ａよりも０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲で上方に位置させる（両支持面１５ａ，１６ａ間の高低差δを０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下に設定する）ようにすれば、高品質の製品部Ｍを安定的に得ることができる。

以上、第３実施形態に係る積層体１の切断装置および切断方法について説明を行ったが、切断装置（切断方法）には、種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記した切断装置は、支持部材１３を構成する第１支持部１５および第２支持部１６の双方が固定的に設けられたものであるが、切断装置は、両支持部１５，１６の少なくとも一方を昇降移動させる昇降移動機構をさらに備えたものとすることもできる。このような構成とすれば、切断予定線ＣＬの切断処理実行中に、両支持部１５，１６の支持面１５ａ，１６ａ高さを任意に調整することが可能となるので、積層体１を最適な姿勢に保持した状態で切断予定線ＣＬの切断を進行・完了させることが容易となる。

具体的には、例えば、図８（ａ）に示すように、切断予定線ＣＬの切断開始後、切断予定線ＣＬの切断が完了する直前までの間、製品部Ｍおよび非製品部Ｎを同一高さに位置させる。その後、図８（ｂ）に示すように、切断予定線ＣＬの切断が完了する直前の状態にまで切断処理が進展したときに、第１支持部１５と第２支持部１６とを相対的に昇降移動させる（図示例では、第２支持部１６を下降移動させる）ことにより、製品部Ｍを非製品部Ｎよりも上方に位置させ、その状態で切断予定線ＣＬの切断を完了させる。

このようにすれば、製品部Ｍおよび非製品部Ｎを同一平面内に位置させた状態で切断予定線ＣＬの切断処理を進行させることができるので、製品部Ｍ又は非製品部Ｎの自重による垂れ下がりに起因した微小欠陥の形成確率をも可及的に低減することができるという利点がある。

もちろん、切断予定線ＣＬの切断が完了する直前ではなく、例えば切断予定線ＣＬの切断が全体の半分程度進行した時点で、第１支持部１５と第２支持部１６とを相対的に昇降移動させることによって第１支持部１５の支持面１５ａを第２支持部１６の支持面１６ａよりも上方に位置させ（製品部Ｍを非製品部Ｎよりも上方に位置させ）、その状態で切断予定線ＣＬの切断を完了させるようにしても構わない。要するに、切断予定線ＣＬの切断完了直前段階で第１支持部１５の支持面１５ａが第２支持部１６の支持面１６ａよりも上方に位置しており、その状態で切断予定線ＣＬの切断が完了するようになっていれば良い。

以上では、積層体１を１枚の製品部Ｍと１枚の非製品部Ｎとに分割する場合について説明を行ったが、図９に示すように、複数（図示例では４つ）の切断予定線ＣＬを有する積層体１から複数枚（４枚）の製品部Ｍを切り抜き、積層体１を４枚の製品部Ｍと１枚の非製品部Ｎとに分割する際や、図１０に示すように、直線状の切断予定線ＣＬを有する積層体１にレーザーＬＢを照射して切断予定線ＣＬを切断することにより、切断予定線ＣＬを境界として積層体１を製品部Ｍと非製品部Ｎとに分割するような場合にも好ましく適用することができる。

次に、本発明の実施例に係る積層体の評価試験結果の一例を説明する。

この評価試験では、実施例１〜３に係る積層体と、比較例１〜３に係る積層体のそれぞれを所定の条件でレーザー溶断し、この際にガラス板端面に生じるクラックの最大サイズを検査した。なお、レーザー溶断は炭酸ガスレーザーを用いて実施した。

実施例１〜３に係る積層体と、比較例１〜３に係る積層体の基本構成は、次の通りである。すなわち、実施例に係る積層体と、比較例に係る積層体の双方が、樹脂板の両面にガラス板を貼り合わせて構成される。ガラス板は、材質が無アルカリガラス（日本電気硝子株式会社製のＯＡ−１０Ｇ）、熱膨張係数が３８×１０^-7／℃、寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍである。樹脂板は、材質がポリカーボネート、寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍである。また、ガラス板と樹脂板は接着層によって積層一体化されている。接着層は、材質がアクリル系粘着剤であり、寸法が２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．０２５ｍｍｔである。

評価試験の試験条件は、各積層体を上方からレーザーを照射してレーザー溶断することにより、大きさが１５０ｍｍ×１５０ｍｍで、直交する２辺が交差する各コーナー部の曲率半径が１０ｍｍになるようにトリミングし、ガラス板端面に発生したクラック深さの最大サイズを測定した。その結果を表１に示す。なお、クラック深さの最大サイズが０．２ｍｍを超えると、破損の原因となる。

この表１からも、実施例１〜３が、比較例１〜３に比して、溶断した積層体に含まれるガラス板にクラック深さが小さくなることが認識できる。

すなわち、比較例１〜３のように、レーザーの焦点位置が積層体の総板厚の５０％超９０％以下にない場合には、ガラス板のクラック深さが、０．２ｍｍより大きくなり、破損の原因となる。これに対し、実施例１〜３では、レーザーの焦点位置を上記数値範囲内に規制したことから、ガラス板のクラック深さが小さくなり、破損の原因となるような０．２ｍｍを超えるものは発生しなかった。

なお、上記実施例において、レーザー溶断後に積層体に含まれるガラス板の溶断面の縁部に対して面取り加工を施すことが好ましい。

１ 積層体
２ 樹脂板
３ 接着層
４ ガラス板
５ レーザー照射装置
６ レンズ
７ アシストガス噴射ノズル
８ 支持ステージ
９ 保護テープ
ＦＰ レーザーの焦点

Claims (3)

1. 樹脂板の両面にガラス板を積層一体化してなり、且つ、第１の表面と第２の表面を有する積層体の切断予定部に対して、前記第１の表面側からレーザーを照射して前記切断予定部をレーザー溶断する積層体の切断方法であって、
   前記積層体の前記樹脂板中に前記レーザーの焦点を合わせ、且つ、前記第１の表面から前記焦点までの板厚方向の距離を、前記積層体の総板厚の６０％以上８０％以下の範囲内に設定するとともに、
   前記第１の表面側から前記切断予定部にアシストガスを噴射して、前記レーザーの照射に伴って前記切断予定部に生じる溶融物を吹き飛ばすことを特徴とする積層体の切断方法。
2. 前記レーザーの出力を、前記レーザーの走査速度で除算した値を、０．００１〜１Ｗ・分／ｍｍに設定することを特徴とする請求項１に記載の積層体の切断方法。
3. 前記樹脂板の板厚が２０ｍｍ以下であって、前記ガラス板の板厚が３００μｍ以下であり、且つ、前記樹脂板が前記ガラス板よりも厚いことを特徴とする請求項１又は２に記載の積層体の切断方法。

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