DE1162161B

DE1162161B - Method and device for displaying a predetermined depth of exposure

Info

Publication number: DE1162161B
Application number: DEN11143A
Authority: DE
Inventors: Eugene L Triman
Original assignee: North American Aviation Corp
Current assignee: North American Aviation Corp
Priority date: 1954-09-02
Filing date: 1955-09-01
Publication date: 1964-01-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen einer vorbestimmten Ätztiefe Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anzeigen einer vorbestimmten Ätztiefe in einem in ein chemisches Ätzbad eingesetzten Werkstück.Method and apparatus for displaying a predetermined etch depth The invention relates to a method and a device for displaying a predetermined Etching depth in a workpiece inserted in a chemical etching bath.

Bisher wurde beim Ätzen von Metallen die Ätztiefe eines in ein chemisches Ätzbad eingesetzten Werkstücks im wesentlichen nach zwei verschiedenen Verfahren ermittelt: erstens durch genaue Einhaltung einer bestimmten Atzzeit und zweitens durch periodisches Herausnehmen des Werkstücks und Messen der noch vorhandenen Dicke des Werkstücks. Das zuerst genannte Verfahren berücksichtigt nur ungenügend die Veränderungen des Ätzgrades, die den verhältnismäßig lang andauernden Ätzvorgang begleiten, während das zweite Verfahren eine Vergeudung von Zeit und Einbußen an Genauigkeit durch das periodische Herausnehmen des Werkstücks aus dem Bad zur Folge hat. Befindet sich eine größere Anzahl von Werkstücken gleichzeitig in dem chemischen Ätzbad, dann ergeben sich sehr leicht Irrtümer und Fehler, weil sich die Eigenschaften des Bades verändern können, ohne daß dies rechtzeitig und in dem erforderlichen Umfang bemerkt wird. Diese Probleme spielen insbesondere dann eine große Rolle, wenn bei den zu ätzenden Werkstücken die Einhaltung enger Toleranzen verlangt wird.So far, when etching metals, the etching depth has become a chemical one Etching bath used workpiece essentially by two different processes determined: firstly by strictly adhering to a certain etching time and secondly by periodically removing the workpiece and measuring the remaining thickness of the workpiece. The first-mentioned procedure does not take sufficient account of the Changes in the degree of etching that result in the relatively long-lasting etching process accompany while the second procedure is a waste of time and loss Accuracy by periodically removing the workpiece from the bath Has. If there is a large number of workpieces in the chemical at the same time Etching bath, then errors and mistakes very easily arise because the properties of the bathroom can change without this in time and in the required Scope is noticed. These problems play a particularly important role, if tight tolerances are required for the workpieces to be etched.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um die Tiefe der chemischen Bearbeitung bzw. Ätzung so genau wie nur irgend möglich zu überwachen.The invention is based on the object of a method and a device to create the depth of the chemical machining or etching as accurately as only monitor at all possible.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an dem Werkstück oder in dessen unmittelbarer Nachbarschaft ein Musterstück in dem Atzbad angeordnet wird, das aus demselben Material wie das Werkstück besteht und dessen Mindestdicke in einem ganz bestimmten Verhältnis zu der Ätztiefe steht, und daß beide Stücke den gleichen Ätzbedingungen unterworfen werden, bis infolge der Schwächung oder der vollständigen Durchätzung des Musterstücks eine Anzeigevorrichtung betätigt wird, welche die Erreichung der vorbestimmten Ätztiefe in dem Werkstück anzeigt bzw. eine Tauchvorrichtung betätigt.This object is achieved according to the invention in that on the Workpiece or in its immediate vicinity a sample in the etching bath is arranged, which consists of the same material as the workpiece and its Minimum thickness is in a very specific relationship to the etching depth, and that both pieces are subjected to the same etching conditions until as a result of the weakening or the complete etching through of the sample actuates a display device which indicates the achievement of the predetermined etching depth in the workpiece or actuated a diving device.

Die Materialschwächung oder die Durchätzung des Musterstückes in dem Ätzbad werden also dazu benutzt, elektrische, mechanische oder pneumatische Anzeigesignale für die Erreichung der gewünschten Ätztiefe des Werkstücks zu geben. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verfahren erwiesen, bei dem durch das Musterstück ein elektrischer Strom geleitet wird, dessen Stärke je nach dem Umfang der Materialabnahme durch das Ätzen herabgesetzt bzw. auf Null zurückgeführt wird, so daß auf diese Weise ein Abtasten der erreichten Atztiefen erzielt wird.The weakening of the material or the etching of the sample in the Etching baths are used to generate electrical, mechanical or pneumatic display signals for achieving the desired etching depth of the workpiece. As special A method has proven to be advantageous in which an electrical Current is passed, the strength of which depends on the extent of the material removal the etching is reduced or returned to zero, so that in this way scanning of the etching depths reached is achieved.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung enthält eine elektrische Ermittlungsvorrichtung (z. B. einen Leiter oder ein Schaltgerät), die in einem eine Stromquelle und das Musterstück enthaltenden elektrischen Stromkreis liegt und auf elektrische Änderungen in dem Stromkreis anspricht.The device for carrying out the method according to the invention contains an electrical detection device (e.g. a conductor or a switching device), those in an electrical circuit including a power source and the sample and is responsive to electrical changes in the circuit.

Im folgenden sollen einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben werden. In der Zeichnung ist F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, F i g. 2 ein Schaltschema einer Ausführungsform der elektrischen Ermittlungseinrichtung, F i g. 3 eine abgewandelte Schaltanordnung für die Ermittlungseinrichtung nach der Erfindung, F i g. 4 ein Schnitt durch ein Musterstück und stellt die Ätzwirkung dar, F i g. 5 ein Teil einer elektrischen Ermittlungseinrichtung mit einem einen Bestandteil des Werkstücks bildenden Musterstück, F i g. 6 eine Draufsicht auf den überzug bzw. das Blech gemäß F i g. 5, F i g. 7 eine Schrägansicht auf eine andere Ausführungsform eines Musterstücks, F i g. 8 eine mechanische Ermittlungseinrichtung zur überwachung der Ätztiefe, F i g. 9 eine abgeänderte Ausführungsform der mechanischen Ermittlungseinrichtung nach F i g. 8 und F i g. 10 eine pneumatische Ermittlungseinrichtung zur Überwachung der Ätztiefe.In the following, some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are intended will be described in more detail with reference to the drawing. In the drawing is F i g. 1 shows a schematic representation of an apparatus for carrying out the method according to the invention, FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the electrical Investigation device, F i g. 3 shows a modified circuit arrangement for the determination device according to the invention, FIG. 4 shows a section through a sample and shows the etching effect Figure, F i g. 5 a part of an electrical detection device with a one Part of the sample forming part of the workpiece, FIG. 6 is a plan view of FIG coating or the sheet metal according to FIG. 5, Fig. 7 is an oblique view of another Embodiment of a sample, FIG. 8 a mechanical detection device to monitor the etching depth, F i g. 9 shows a modified embodiment the mechanical detection device according to FIG. 8 and FIG. 10 a pneumatic Detection device for monitoring the etching depth.

Wie F i g. 1 zeigt, wird das Werkstück 2 in einen Trog oder Tank 1 eingebracht und besteht bei dem gewählten Ausführungsbeispiel aus einem gebogenen Stück Blech, dessen Kanten mit einem ätzfesten Film 3 überzogen werden. Das Ätzmittel ätzt das Metall in dem Bereich 4 weg, so daß ein Blech entsteht, das einen zentralen Bereich geringerer Dicke als das ursprüngliche Material und übrige, nicht geätzte Teile aufweist. Mit 5 ist die übliche Vorrichtung bezeichnet, die dazu dient, das Ätzgut in den Tank hinein und aus diesem heraus zu befördern.Like F i g. 1 shows, the workpiece 2 is placed in a trough or tank 1 introduced and consists in the selected embodiment of a curved Piece of sheet metal, the edges of which are coated with an etch-proof film 3. The etchant etches away the metal in the area 4, so that a sheet is formed which has a central Area thinner than the original material and the rest, not etched Has parts. With 5 the usual device is referred to, which is used to To convey etching material into and out of the tank.

In dem Tank 1 befindet sich das Musterstück 6, das den gleichen Ätzbedingungen wie das Werkstück 2 unterworfen wird. Es besteht im allgemeinen aus demselben Material wie das Werkstück und besitzt Mindestabmessungen, die der gewünschten Ätztiefe proportional sind. Diese Mindestabmessungen haben im allgemeinen einen solchen Wert, daß eine Durchätzung des Musterstücks eintritt, wenn die vorbestimmte Ätztiefe erreicht ist. Bei getrennt angeordnetem Musterstück wird die Mindestabmessung im allgemeinen gleich der gewünschten Ätztiefe sein. Bei der Ermittlung durch Abnahme eines Stromdurchflusses endet der nachstehend beschriebene Nebenschlußeffekt des Musterstücks bei einem kritischen Wert von annähernd 25 - 10-s mm in Abhängigkeit von den tatsächlichen Abmessungen des Musters. Dieser Wert stellt dann den theoretischen Grenzwert dar, bei dem die Anzeige erfogt. Infolge der verhältnismäßig großen Ungenauigkeit, die der Ätzbehandlung an sich anhaftet, werden jedoch die Toleranzen der hier beschriebenen Überwachungseinrichtungen gewöhnlich in der Größenordnung von ±0,025 bis 0,050 mm liegen.In the tank 1 there is the sample 6, which is subjected to the same etching conditions as the workpiece 2. It is generally made of the same material as the workpiece and has minimum dimensions that are proportional to the desired etch depth. These minimum dimensions are generally of such a value that the pattern piece is etched through when the predetermined etch depth is reached. If the sample is placed separately, the minimum dimension will generally be the same as the desired etch depth. When determining by decreasing a current flow, the shunting effect of the sample, described below, ends at a critical value of approximately 25 - 10-s mm, depending on the actual dimensions of the sample. This value then represents the theoretical limit value at which the display takes place. Due to the relatively great inaccuracy inherent in the etching treatment, the tolerances of the monitoring devices described here will usually be in the order of magnitude of ± 0.025 to 0.050 mm.

Während des gleichzeitigen Ätzangriffs auf das Werkstück 2 und das Muster 6 wird ein elektrischer Strom über die Zuführungen 7 und 8 durch das Werkstück geleitet. Eine Ermittlungseinrichtung 9, die vorzugsweise als kompaktes Aggregat in der Nähe des Tanks angeordnet ist, dient dazu, eine vorbestimmte Schwächung des Musterstücks 6 zu erkennen. Tritt diese Schwächung ein und wird sie festgestellt, dann kann über die Zuleitungen 11 ein Ermittlungssignal einer Meldeeinrichtung 10 oder über die Zuleitungen 13 einer Auslöseeinrichtung 12 und der Bedienungsvorrichtung 5 zugeführt werden. Auf diese Weise wird die Bedienungsperson des Ätzbades durch ein optisches oder akustisches Signal von dem Erreichen der vorbestimmten Ätztiefe in Kenntnis gesetzt, und das Werkstück kann von Hand oder maschinell aus dem Bad entnommen werden.During the simultaneous etching attack on the workpiece 2 and the pattern 6, an electric current is conducted through the workpiece via the leads 7 and 8. A detection device 9, which is preferably arranged as a compact unit in the vicinity of the tank, serves to detect a predetermined weakening of the sample 6. If this weakening occurs and is detected, then a detection signal can be fed to a signaling device 10 via the supply lines 11 or to a triggering device 12 and the operating device 5 via the supply lines 13. In this way, the operator of the etching bath is informed by an optical or acoustic signal that the predetermined etching depth has been reached, and the workpiece can be removed from the bath by hand or by machine.

Die Überwachungseinrichtung dient zwar vorzugsweise zum Überwachen des selektiven Ätzens verschiedener Werkstücke, es können aber auch andere Sorten Bleche. Schmiedestücke, Gußstücke und Stanzstücke durch die Ermittlungseinrichtung überwacht werden. Die Werkstücke können daher ohne weiteres auch aus Titan, Aluminium oder Stahl bestehen, die in alkalischen oder sauren Ätzlösungen geätzt und kontrolliert werden sollen.The monitoring device is preferably used for monitoring the selective etching of different workpieces, but other types can also be used Sheets. Forgings, castings and stampings by the detection device be monitored. The workpieces can therefore easily be made of titanium or aluminum or steel, which are etched and controlled in alkaline or acidic etching solutions should be.

Während des Atzens des Werkstücks und des gleichzeitigen, in demselben Ausmaß erfolgenden Ätzens des Musterstücks 23 liegt letzteres als Nebenschluß am Stromkreis durch die Primärwicklung des Transformators 17. Dieser Nebenschluß verhindert, daß eine wesentliche Spannung an ein Relais gelangt, das parallel zu dem Musterstück geschaltet ist. Die Schwächung des Musterstücks während des Atzvorgangs kann bis zu einem Mindestmaß erfolgen (beispielsweise 25.10-6 mm), bei dem der Nebenschlußeffekt durch Querschnittsverminderung aufhört oder eine völlige Zerstörung des Musterstücks eintritt.During the etching of the workpiece and the simultaneous, in the same Extent of etching of the pattern piece 23 is due to the latter as a shunt Circuit through the primary winding of transformer 17. This shunt prevents that a substantial voltage is applied to a relay that is parallel to the sample is switched. The weakening of the sample during the etching process can be up to to a minimum (e.g. 25.10-6 mm) at which the shunt effect by reducing the cross-section or a complete destruction of the sample entry.

Die bei der Schwächung an dem Musterstück ansteigende Spannung beeinflußt einen Transformator 25, wird in einem Gleichrichter 26 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 27 geglättet und betätigt schließlich ein elektromagnetisches Relais 28.Affects the increasing stress on the specimen as it weakens a transformer 25, is rectified in a rectifier 26 and through smoothed a capacitor 27 and finally operated an electromagnetic one Relay 28.

Nach F i g. 2 kann die Speisespannung der Sekundärseite eines Transformators 25a zugeführt werden, wobei die Nebenschlußwirkung des Musterstücks über den Transformator nutzbar gemacht wird. Diese Auswirkung ist das normale Ergebnis der Grundeigenschaften eines Transformators, die darin besteht, die Impedanz der einen Wicklung auf die andere Wicklung zu übertragen. Dies ermöglicht eine vollständige Isolation jedes einzelnen Musterstücks und das Fortlassen des Transformators 17. Bei dieser Schaltanordnung müssen die Widerstände 20a und 21a dem Wert nach den umlaufenden höheren Spannungen angepaßt werden.According to FIG. 2, the supply voltage can be fed to the secondary side of a transformer 25a , the shunt effect of the sample being made usable via the transformer. This effect is the normal result of the basic properties of a transformer, which is to transfer the impedance of one winding to the other winding. This enables complete isolation of each individual sample piece and the omission of the transformer 17. In this switching arrangement, the resistors 20a and 21a have to be adapted to the value of the circulating higher voltages.

Eine weitere Abwandlung einer elektrischen Ermittlungs- und Anzeigeeinrichtung wird in F i g. 3 dargestellt. Nach dieser wird die Netzspannung an dem Schalter 69 mit einer »Ein« anzeigenden Lampe 70 zugeführt. Zum Regeln der Empfindlichkeit der Schaltung ist ein Widerstand 71 und ein zu dem Musterstück 23 führender Abwärtstransformator 72 vorgesehen. An der Primärseite des Abwärtstransformators 72 liegen ein fester Widerstand 73 und eine Glimmlampe 74. 1m Betrieb ist der Stromkreis bei 69 geschlossen, das Licht 70 eingeschaltet, und es fließt ein Strom durch die Glimmlampe 74, die aber als Folge der Nebenschlußwirkung des Transformators 72 auf die Speisespannung nicht glimmt. Tritt bei dem Musterstück 23 eine Schwächung ein, so erreicht der Widerstand in diesem einen Maximalwert, wobei die Impedanz der Primärseite des Transformators im Vergleich zu dem Widerstand 71 so hoch wird, daß der Spannungsabfall an der Lampe 74 das darin enthaltene Gas ionisiert und ein Zünden der Lampe bewirkt. Das Glimmen der Lampe 74 zeigt daher eine vorbestimmte Schwächung des Musters und damit das Erreichen der gewünschten Ätztiefe an. Die Glimmlampe 74 kann eine beliebige Gasentladungslampe, wie Neon-Lampe, oder ein Thyratron sein. Weiterhin kann an den Glimmlampenkreis eine akustische Einrichtung angeschlossen werden, die das Zünden dieser Lampe akustisch anzeigt.Another modification of an electrical detection and display device is shown in FIG. 3 shown. After this, the mains voltage is fed to the switch 69 with a lamp 70 indicating "On". A resistor 71 and a step-down transformer 72 leading to the sample 23 are provided to regulate the sensitivity of the circuit. A fixed resistor 73 and a glow lamp 74 are located on the primary side of the step-down transformer 72. In operation, the circuit at 69 is closed, the light 70 is switched on, and a current flows through the glow lamp 74, which, however, occurs as a result of the shunt effect of the transformer 72 the supply voltage does not glow. If a weakening occurs in the sample piece 23, the resistance in this reaches a maximum value, the impedance of the primary side of the transformer being so high compared to the resistance 71 that the voltage drop across the lamp 74 ionizes the gas contained therein and ignites it the lamp causes. The glow of the lamp 74 therefore indicates a predetermined weakening of the pattern and thus the achievement of the desired etching depth. The glow lamp 74 can be any gas discharge lamp, such as a neon lamp, or a thyratron. Furthermore, an acoustic device can be connected to the glow lamp circuit, which acoustically indicates the ignition of this lamp.

F i g. 4 stellt die normale Ätzwirkung auf eine Metallfläche dar. Ein Metallblech 47 ist auf der Rückseite mit einer ätzfesten Schicht 49 und auf der zu ätzenden Vorderseite teilweise mit einer ätzfesten Schicht 48 abgedeckt. Soll das Blech 47 bis zu einer vorbestimmten Tiefe d geätzt werden, wirkt die Ätzung gleichzeitig unter die frei liegende Kante der ätzfesten Schicht 48, so daß sich eine Hohlkehle bildet. Die Hohlkehle besitzt einen von dem Punkt 51 ausgehenden Radius 50, der gleich der gewünschten Tiefe d der Ätzung ist.F i g. 4 shows the normal etching effect on a metal surface. A metal sheet 47 is covered on the rear side with an etch-resistant layer 49 and on the front side to be etched partially with an etch-resistant layer 48. If the sheet metal 47 is to be etched to a predetermined depth d, the etching acts simultaneously under the exposed edge of the etch-resistant layer 48, so that a groove is formed. The fillet has a radius 50 starting from point 51, which is equal to the desired depth d of the etching.

Diese Erscheinung wird als Grundlage für die Bestimmung der Ätztiefe eines einen Teil des Werkstücks bildenden Musterstücks, wie in F i g. 5 dargestellt, benutzt. Es wird am Werkstück 52 ein das Musterstück bildender Abschnitt unter Verwendung einer ätzfesten Scheibe 54 od. dgl. hergestellt, deren Durchmesser doppelt so groß ist wie die gewünschte Ätztiefe.This phenomenon is used as the basis for determining the etching depth a sample forming part of the workpiece, as shown in FIG. 5 shown, used. A pattern forming portion is used on the workpiece 52 an etch-proof disk 54 or the like. Manufactured, the diameter of which is twice as large is like the desired etching depth.

Bei dem selektiven Ätzen des Werkstücks 52 wird dieses mit einer ätzfesten Schicht 53 überzogen, wobei eine zu ätzende Fläche der ätzfesten Schicht ausgespart wird. Die ätzfeste Scheibe 54 wird auf einer ungeschützten, als Musterstück dienenden Zone des Blechs 52 befestigt und das ganze Blech der Einwirkung des Ätzmittels ausgesetzt. Die Ätztätigkeit wird außer dem Wegfressen des direkt exponierten Materials auch die Scheibe 54 hinterätzen, und zwar in einem Ausmaß, das gleich der tatsächlichen Tiefe der Atzung in einem ungeschützten Bereich ist. F i g. 5 zeigt die durch das Hinterätzen gebildeten Hohlkehlen mit den Radien 56. Durch die ätzfeste Schicht und die Scheibe 54 hindurch werden bei 55 bzw. 57 elektrische Anschlüsse hergestellt. Ist die gewünschte Ätztiefe d erreicht, so zeigt der Teil 57 a die in F i g. 5 bedeutend vergrößert dargestellte Schwächung.During the selective etching of the workpiece 52, this is coated with an etch-resistant layer 53, with an area of the etch-resistant layer to be etched being left out. The etch-resistant disk 54 is attached to an unprotected zone of the sheet metal 52, which is used as a sample, and the entire sheet metal is exposed to the action of the etchant. In addition to eroding away the directly exposed material, the etching operation will also etch back the disk 54 to an extent which is equal to the actual depth of the etch in an unprotected area. F i g. 5 shows the fillets formed by the back-etching with the radii 56. Electrical connections are made at 55 and 57, respectively, through the etch-resistant layer and the disk 54. When the desired etching depth d has been reached, the part 57 a shows the one in FIG. 5 attenuation shown significantly enlarged.

Der in F i g. 5 dargestellte Schaltungsteil umfaßt eine Wechselspannungsquelle 14, einen Abwärtstransformator 17, Empfindlichkeitsregler 20, 21 und den Aufwärtstransformator 25.The in F i g. The circuit part shown in FIG. 5 comprises an AC voltage source 14, a step-down transformer 17, sensitivity regulators 20, 21 and the step-up transformer 25.

Die Schaltung ist so aufgebaut, daß während des Ätzvorganges das Musterstück als ein Teil des Werkstücks als Nebenschluß zwischen den Kontaktpunkten 57 und 55 wirkt. Tritt bei dem Musterstück 57a eine wirksame Schwächung auf, so hört die Nebenschlußwirkung auf, und der Stroinfluß durch den Transformator 25 vergrößert sich bis auf einen vorherbe.itimmten Wert, bei dem er das Anzeigesignal auslöst.The circuit is constructed so that during the etching process the sample as part of the workpiece as a shunt between contact points 57 and 55 works. If an effective weakening occurs in the sample 57a, the shunt effect ceases on, and the Stroinfluss through the transformer 25 increases to one predetermined value at which it triggers the display signal.

F i g. 6 ist eine Draufsicht auf das einen Bestandteil des Werkstücks bildende Musterstück nach F i g. 5. Das Werkstück 52 ist in seinem Randbereich mit einem Überzug 53 versehen und mit der ätzfesten Scheibe 54, die eine Stromzuführung 54 a zur Überwachung einer Ätztiefe gleich dem halben Durchmesser der Scheibe 54 besitzt.F i g. Figure 6 is a top plan view of one component of the workpiece forming sample according to F i g. 5. The workpiece 52 is with in its edge area provided with a coating 53 and with the etch-proof disk 54, which is a power supply 54 a for monitoring an etching depth equal to half the diameter of the disk 54 owns.

Fig.7 stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines vom Werkstück getrennten Musterstückes 23 dar, das vorzugsweise aus einem Metallstück desselben Materials wie das Werkstück besteht. Das dargestellte Musterstück wird gewöhnlich verwendet, wenn nur eine Seite des Werkstücks geätzt werden soll. An der Unterseite des Musters und an dessen Stirnseiten ist eine ätzfeste Schicht 59 aufgebracht. Die Zuführungen 60 sind an die Stirnseiten des Musterstücks 23 durch die Schicht 59 hindurch angeschlossen. In der Oberfläche 58 des Musterstücks ist ein Kanal 61 vorgesehen, dessen Grund eine wirksame kritische Dicke 62 des Musterstücks einstellt, die gleich der gewünschten Ätztiefe ist. Im Betrieb greift das Ätzmittel in gleichem Umfang sowohl das Werkstück als auch das Musterstück an. Ist der Atzvorgang entsprechend der gewünschten Ätztiefe fortgeschritten und hat sich dabei die kritische Dicke 62 entsprechend vermindert, hört der Nebenschlußeffekt des Musterstücks 23 auf. Die überwachungseinrichtung ermittelt diese Schwächung und signalisiert deren Auftreten.FIG. 7 shows a preferred embodiment of a sample piece 23 which is separate from the workpiece and which preferably consists of a metal piece of the same material as the workpiece. The illustrated sample is usually used when only one side of the workpiece is to be etched. An etch-resistant layer 59 is applied to the underside of the pattern and to its end faces. The leads 60 are connected to the end faces of the sample piece 23 through the layer 59. A channel 61 is provided in the surface 58 of the sample, the base of which sets an effective critical thickness 62 of the sample which is equal to the desired etch depth. In operation, the etchant attacks both the workpiece and the sample to the same extent. Once the etching process has progressed to the desired etching depth and the critical thickness 62 has decreased accordingly, the shunt effect of the sample piece 23 ceases. The monitoring device determines this weakening and signals its occurrence.

Wenn das Werkstück auf beiden Seiten geätzt werden soll, kann die ätzfeste Schicht 59 entfallen. Die kritische Dicke 62 muß jedoch so bemessen sein, daß sie der gewünschten Gesamtätztiefe auf beiden Seiten entspricht. Dabei müssen die Verbindungen der Zuführungen 60 zu dem Musterstück 23 vor der Ätzwirkung geschützt werden. Dies kann normalerweise dadurch bewirkt werden, daß sich die ätzfeste Schicht 59 entlang den Stirnseiten des Musterstücks, wie in F i g. 7 dargestellt, erstreckt.If the workpiece is to be etched on both sides, the Etch-resistant layer 59 is omitted. The critical thickness 62 must, however, be dimensioned in such a way that that it corresponds to the desired total etching depth on both sides. Have to the connections of the leads 60 to the sample piece 23 are protected from the etching effect will. This can usually be done by the etch-resistant layer 59 along the end faces of the sample as shown in FIG. 7 shown, extends.

Beim Ätzen von plattiertem Blech wird der Kanal gewöhnlich an der Unterseite des Musterstücks angeordnet, so daß die kritische Dicke 62 das gesamte Plattierungsmaterial umfaßt. Dadurch werden durch das Plattierungsmaterial bedingte Unterschiede in der Ätzwirkung berücksichtigt. Wird die Ätztiefe, wie im folgenden beschrieben, mechanisch ermittelt, können die Schutzschicht des Musterstücks und der schwächende Kanal entfallen, da dann kein Bereich mit entsprechend dem Ätzgrad variablem elektrischem Widerstand erforderlich ist.When etching clad sheet metal, the channel is usually on the Underside of the sample arranged so that the critical thickness 62 the entire Cladding material. This is caused by the cladding material Differences in the etching effect are taken into account. Will the etching depth as below described, mechanically determined, the protective layer of the sample and the weakening channel is omitted, since there is then no area corresponding to the degree of etching variable electrical resistance is required.

F i g. 8 stellt eine mechanische Einrichtung zum Ermitteln der Schwächung des Musterstücks und eine mechanische Einrichtung zum Auslösen und Weitermelden, daß eine solche Schwächung erreicht worden ist, dar. Das Muster 23 ist in dem Ätztank 1 zwischen einer Haltevorrichtung 63 und einer Federeinrichtung 64 untergebracht. Mit der Feder 64 steht ein Hebelglied 65 in Verbindung und ist an einem Stützarm 68 drehbar angebracht. Gewöhnlich sind an dem Hebel 65 ein Gegengewicht 67 und ein Fahnensignal 66 befestigt. Das Musterstück 23 wird der gleichen Ätzwirkung ausgesetzt wie das nicht dargestellte Werkstück im Tank 1. Die Dicke des Musterstücks 23 ist so gewählt, daß sie der gewünschten Ätztiefe auf dem Werkstück entspricht. Ist diese gewünschte Ätztiefe erreicht, wird die Kraftwirkung der Feder 64 größer als die Festigkeit in der durchätzten geschwächten Zone des Musterstücks, und dieses bricht, wodurch die Anzeige ausgelöst wird.F i g. 8 shows a mechanical device for determining the weakening of the sample and a mechanical device for triggering and reporting, that such a weakening has been achieved. The pattern 23 is in the etch tank 1 housed between a holding device 63 and a spring device 64. A lever member 65 is connected to the spring 64 and is on a support arm 68 rotatably mounted. Usually on the lever 65 are a counterweight 67 and a Flag signal 66 attached. The pattern piece 23 is subjected to the same etching action like the workpiece not shown in the tank 1. The thickness of the sample piece 23 is chosen so that it corresponds to the desired etching depth on the workpiece. Is this When the desired etching depth is reached, the force of the spring 64 is greater than that Strength in the weakened zone of the sample that has been etched through, and the sample breaks, which triggers the display.

Die Federspannung wird so gewählt, daß die Vorrichtung bei einer vorherbestimmten Verminderung der Festigkeit des Musterstücks anspricht. Dieses reißt dann auseinander und bewirkt, daß sich die Signalfahne 66 in die gestrichelt dargestellte Stellung hebt. Dies ist für die Bedienung ein sichtbares Zeichen, daß die gewünschte Ätztiefe erreicht ist. Ferner kann das Hebelglied 65 die Kontakte 33 und 33 a überbrücken, um einen Läutekreis zu betätigen, der eine Energiequelle 14 und eine Klingel 37 enthält.The spring tension is chosen so that the device at a predetermined Reduction of the strength of the sample responds. This then tears apart and causes the signal flag 66 to move into the position shown in dashed lines lifts. This is a visible sign for the operator that the desired etching depth is reached. Furthermore, the lever member 65 can bridge the contacts 33 and 33 a, to operate a ring circuit comprising a power source 14 and a bell 37 contains.

Eine weitere Einrichtung zum Überwachen des Erreichens der gewünschten Ätztiefe ist in F i g. 9 dargestellt. Eine Luftröhre 88 od. dgl. kann in den Tank 1 eingesetzt werden. An den Enden der genannten Röhre ist eine Federklammer oder eine andere Klemmvorrichtung 87 vorgesehen. Zwischen die Enden der Röhre 88 und den Federn der Klammer 87 wird ein Musterstück 23 eingesetzt. Vorzugsweise wird dazwischen eine Gummidichtung 89 gelegt. Die Leitung 88 wird durch eine einen z. B. pneumatischen Druck erzeugende Einrichtung 92 unter Druck gesetzt. Während des Ätzvorganges bleibt die Leitung 88 durch den Verschluß der Luftröhre 88 mittels Gummidichtung und Musterstück 23 unter Druck. Wird das Musterstück 23 durch das Ätzen zerstört, kann die Luft aus der Röhre 88 in den Tank 1 entweichen, wobei in der Röhre 88 ein Druckabfall oder eine Veränderung verursacht wird. Diese Druckveränderung kann ein Druckventil 90 betätigen, das zu einer Sicht- oder Hör-Signalleitung 91 führt, oder sie kann eine Membran 94 bewegen, wodurch ein sichtbares Schwimmersignal 93 betätigt wird. Es können auch andere mechanische Ermittlungseinrichtungen verwendet werden. Beispielsweise kann nach F i g. 10 das Musterstück 23 durch die Vorrichtungen 63 und 64 horizontal gehalten und darauf ein Gewicht mit einer Fahnenstange 65 a od. dgl. angeordnet werden. Ist ein entsprechender Teil des Musterstücks abgeätzt, bricht das Gewicht das Musterstück auseinander und fällt, in der Röhre 65b geführt, auf den Boden des Tanks. Durch das Herabfallen des Gewichtes 65a kann eine akustische oder optische Signaleinrichtung ausgelöst werden.Another device for monitoring the achievement of the desired etching depth is shown in FIG. 9 shown. A trachea 88 or the like can be inserted into the tank 1. A spring clip or other clamping device 87 is provided at the ends of said tube. A sample piece 23 is inserted between the ends of the tube 88 and the springs of the clip 87. A rubber seal 89 is preferably placed therebetween. The line 88 is through a z. B. pneumatic pressure generating device 92 pressurized. During the etching process, the conduit 88 remains under pressure through the closure of the trachea 88 by means of a rubber seal and sample piece 23. If the pattern piece 23 is destroyed by the etching, the air can escape from the tube 88 into the tank 1 , whereby a pressure drop or a change is caused in the tube 88. This change in pressure can actuate a pressure valve 90 which leads to a visual or audible signal line 91, or it can move a membrane 94, whereby a visible float signal 93 is actuated. Other mechanical detection devices can also be used. For example, according to FIG. 10 the sample piece 23 held horizontally by the devices 63 and 64 and a weight with a flagpole 65 a or the like on it. If a corresponding part of the sample is etched away, the weight breaks the sample apart and falls, guided in the tube 65b , to the bottom of the tank. The falling of the weight 65a can trigger an acoustic or optical signaling device.

Die verschiedenen beschriebenen Einrichtungen bieten eine wartungsfreie Vorrichtung zum genauen Bestimmen des Zeitpunktes, wann eine gegebene Materialtiefe aus dem Werkstück durch Ätzen entfernt worden ist. Eine Kompensation der Veränderungen der Temperatur des Bades oder von Veränderungen der Konzentration des Ätzmittels sowie anderer möglicher Variationen und Merkmale sind wegen der Gleichförmigkeit des Angriffs auf das Musterstück einerseits und das Werkstück andererseits unnötig. Durch das vorliegende Verfahren und die Einrichtung zu dessen Durchführung werden relativ enge Toleranzen erhalten, wenn das Werkstück sofort aus der Atzlösung entnommen wird, nachdem das Signal aufgenommen worden ist.The various facilities described are maintenance-free Device for the precise determination of the point in time when a given depth of material has been removed from the workpiece by etching. A compensation for the changes the temperature of the bath or changes in the concentration of the etchant as well as other possible variations and features are because of uniformity the attack on the sample on the one hand and the workpiece on the other hand unnecessary. Through the present procedure and the facility for its implementation Get relatively tight tolerances when the workpiece is removed from the etching solution immediately after the signal has been recorded.

Obwohl die Erfindung im einzelnen beschrieben und dargestellt ist, versteht sich von selbst, daß es sich hierbei nur um Beispiele handelt, die keine Abgrenzung darstellen.Although the invention has been described and illustrated in detail, It goes without saying that these are only examples, not none Represent demarcation.

Claims

Claims: 1. Method for displaying a predetermined etching depth in a workpiece inserted in a chemical etching bath, d u r c h e k e n n - indicates that a on the workpiece or in its immediate vicinity Sample piece is placed in the etching bath, which is made of the same material as the workpiece exists and its minimum thickness in a very specific ratio to the etching depth stands, and that both pieces are subjected to the same etching conditions until as a result of the weakening or the complete etching of the sample Display device is operated, which the achievement of the predetermined etching depth in the workpiece.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the display device by weakening or interruption of one by the sample skillful electric current is operated.

3. The method according to claim 1, characterized characterized in that the display device is operated mechanically or pneumatically will.

4. Sample for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is made from one piece of the workpiece is, which in turn is covered with an etch-proof disc, the diameter of which is twice as large as the desired etching depth.

5. Device for implementation of the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Display device means an electrical detection device (e.g. a conductor or a switching device), which in a contains a power source and the sample electrical circuit is and is responsive to electrical changes in the circuit.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the electrical detection device is a relay which reacts to a change by the partial or full Etching through the sample responds.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized characterized in that the electrical detection means is a step-up transformer and contains a signaling device with a glow lamp, which when a predetermined Ignition voltage comes into action, caused by a change in transformer impedance as a result of the partial or complete interruption of the conductivity of the Depends on the sample. B.

Device according to claim 5, characterized in that a number of samples and a number of switching devices in parallel with each other are switched and a first display device is provided, the one partially or complete interruption in each of the sample pieces, and a second Display device serves to partially or completely destroy any of the sample pieces.

9. Apparatus according to claim 5, characterized in that that the detection device consists of a mechanical part that is based on a responds to a certain decrease in the elongation of the sample.

10. Device according to claim 5, characterized in that the determining device is an in the etching tank (1) protruding, closed by the sample (23) pneumatic arrangement (87 to 94) and triggered by destruction of the sample Pressure change in the arrangement (87 to 94) responds.