DE1284882B

DE1284882B - Method for etching pattern-measured depressions into a flat surface of an object provided with a corresponding mask

Info

Publication number: DE1284882B
Application number: DE1967C0041679
Authority: DE
Inventors: Juergens Jun Frederick Henry
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1966-03-04
Filing date: 1967-03-03
Publication date: 1968-12-05
Also published as: GB1149412A; BE694976A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Reliefs oder eines Intaglios durch Ätzen einer flachen oder ebenen Oberfläche eines Gegenstandes, beispielsweise einer der Oberflächen einer Glas- oder Metallplatte.The invention relates to a method of making a Relief or an intaglio by etching a flat or even surface of a Object, for example one of the surfaces of a glass or metal plate.

Bei der Herstellung eines Reliefs oder Intaglios in einer planen Oberfläche durch selektives Anätzen dieser Oberfläche ist es häufig erwünscht oder sogar notwendig, daß die sich aus diesem Ätzvorgang ergebenden Vertiefungen, die das gewünschte Relief oder Intaglio bilden, die gleiche Tiefe aufweisen und Bodenflächen besitzen, die parallel zu der planen Oberfläche vor deren Anätzung verlaufen. So ist es beispielsweise beim selektiven Ätzen einer planen Oberfläche zur Herstellung eines Druckmater-Intaglios, aus dem eine Druckplatte im Relief aus einem plastischen Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt und bei der Typographie verwendet werden soll, wünschenswert, daß die dieses Intaglio bildenden geätzten Vertiefungen plane Bodenflächen aufweisen, welche eben oder parallel zur Ebene der ursprünglich ungeätzten planen Oberfläche verlaufen, und daß diese Vertiefungen im wesentlichen die gleiche Tiefe besitzen, weil sonst die von dieser Mater hergestellte Druckplatte keine Reproduktionen mit optimaler Treue zu drucken gestattet.When creating a relief or intaglio in a flat surface by selective etching of this surface, it is often desirable or even necessary, that the depressions resulting from this etching process have the desired relief or Intaglio, have the same depth and have bottom surfaces that run parallel to the flat surface before it is etched. This is how it is, for example during the selective etching of a flat surface for the production of a printing material intaglio, from which a pressure plate in relief made of a plastic material, for example Plastic, manufactured and used in typography, desirable that the etched depressions forming this intaglio have flat bottom surfaces, which are flat or parallel to the plane of the originally unetched flat surface run, and that these depressions have essentially the same depth, because otherwise the printing plate made by this Mater will not include any reproductions printing with optimal fidelity.

Die Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens zum Einätzen von mustergroßen Vertiefungen in eine mit einer entsprechenden Maske versehene plane Oberfläche eines Gegenstandes, beispielsweise bei der Herstellung einer Mater in Intaglio für die Produktion einer Druckplatte- aus einem plastischen Material, derart, daß die in die Oberfläche- eingeätzten Vertiefungen soweit wie nur irgendwie möglich die gleiche Tiefe und jeweils eine gleichmäßige Tiefe über ihre Gesamterstreckung aufweisen.The object of the invention is thus to create a method for etching pattern-sized depressions in a with a corresponding mask provided flat surface of an object, for example during manufacture a mater in intaglio for the production of a printing plate from a plastic one Material such that the indentations etched into the surface as far as just somehow possible the same depth and an even depth over each show their overall extent.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß eine nach oben offene Wanne mit horizontalem Rand randvoll mit der Ätzlösung gefüllt und der Gegenstand oberhalb der Wanne mit seiner planen Oberfläche parallel zum Spiegel der Ätzlösung in der Wanne aufgehängt und die Oberfläche des Gegenstandes und der Füllungsspiegel in der Wanne unter Aufrechterhaltung der randvollen Füllung der Wanne wiederholt zusammengestoßen werden.This object is achieved according to the invention in that an upward open tub with a horizontal rim filled to the brim with the etching solution and the object above the tub with its flat surface parallel to the level of the etching solution hung in the tub and the surface of the object and the filling level repeated in the tub while maintaining the tub full to the brim be collided.

Vorzugsweise verwendet man als Gegenstand einen solchen aus einem selektiv ätzbaren Material, wie eine Platte aus photoempfindlichem, trübbarem Glas. Als Ätzlösung dient dann eine wäßrige Flußsäurelösung, während der wiederholte Stoß durch hin- und hergehende vertikale Bewegung des Gegenstandes relativ zur Lösung erzeugt wird. Die Zeichnungen zeigen in F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und in den F i g. 2, 3 und 4 Querschnitte durch Teilabschnitte von Ausgangsstücken zur Wiedergabe der nach bekannten Ätzverfahren erzeugten Vertiefungen im vergrößertem Maßstab sowie in F i g. 5 einen Querschnitt durch einen Teil eines Ausgangsstückes zur Wiedergabe der verbesserten Vertiefungen, die sich durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellen lassen, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.The object used is preferably one from one selectively etchable material, such as a plate made of photosensitive, opaque glass. An aqueous hydrofluoric acid solution then serves as the etching solution during the repeated impact by reciprocating vertical movement of the object relative to the solution is produced. The drawings show in FIG. 1 shows a longitudinal section through a device for carrying out the method according to the invention and in FIGS. 2, 3 and 4 cross sections by subsections of original pieces to reproduce the known etching process generated wells on an enlarged scale and in F i g. 5 shows a cross section through part of a starting piece to reproduce the improved depressions, which can be produced by the method according to the invention, also in enlarged form Scale.

In F i g. 1 ist eine nach oben offene Wanne 10 mit einem horizontal verlaufenden Rand wiedergegeben, die randvoll mit einer Ätzlösung 11 gefüllt ist. Eine Platte 12 aus dem zu ätzenden Material wird oberhalb der Lösung derart angeordnet, daß die plane Oberfläche 14 dieser: Platte 12 parallel zum waagerechten Rand der Wanne 10 und zur Oberfläche 15 der Ätzlösung verläuft. Die Platte 12 wird oberhalb der Ätzlösung beispielsweise dadurch gelagert, daß man sie an der Unterfläche 16 einer geeigneten Montageplatte 17 befestigt, die wiederum an einer Betätigungsstange 18 montiert ist. Die Platte 12 kann beispielsweise an der Unterfläche 16 der Montageplatte 17 durch einen-geeigneten Kleber, Saugnäpfe, Klammern usw. befestigt sein.In Fig. 1 shows a trough 10 which is open at the top and has a horizontally extending edge and which is filled to the brim with an etching solution 11. A plate 12 made of the material to be etched is arranged above the solution in such a way that the planar surface 14 of this: plate 12 runs parallel to the horizontal edge of the trough 10 and to the surface 15 of the etching solution. The plate 12 is supported above the etching solution, for example by attaching it to the lower surface 16 of a suitable mounting plate 17, which in turn is mounted on an actuating rod 18. The plate 12 can, for example, be attached to the lower surface 16 of the mounting plate 17 by a suitable adhesive, suction cups, clips, etc.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Platte 12 eine Glasplatte. Die Ätzlösung 11 ist eine wäßrige Flußsäurelösung. Jedoch kann die Platte 12 auch aus einem anderen Material bestehen, beispielsweise eine Metallplatte sein. Dann verwendet man als Ätzlösung eine Salpetersäurelösung. Offensichtlich muß sich also die verwendete Ätzlösung zum Anätzen des Materials eignen, aus welchem die Platte 12 hergestellt ist. Darüber hinaus muß das Material der Wanne 10 in Übereinstimmüng.mit der Zusammensetzung der verwendeten Ätzlösung gewählt werden, und abhängig von seiner Zusammensetzung kann es notwendig sein, das Innere der Wanne 10 mit einem Material auszukleiden, welches sich in der besonderen verwendeten Ätzlösung nicht löst.In one embodiment, the plate 12 is a glass plate. The etching solution 11 is an aqueous hydrofluoric acid solution. However, the plate 12 can also consist of another material, for example a metal plate. A nitric acid solution is then used as the etching solution. Obviously, the etching solution used must be suitable for etching the material from which the plate 12 is made. In addition, the material of the tub 10 must be selected in accordance with the composition of the etching solution used and, depending on its composition, it may be necessary to line the interior of the tub 10 with a material which does not dissolve in the particular etching solution used.

Die Platte 12 nach F i g. 1 soll eine Glasplatte sein, und es soll ein Intaglio in die plane Oberfläche 14 eingeätzt werden. Die Platte 12 kann beispielsweise aus einem- photoempfindlichen trübbarenGlas bestehen. Ausgewählte Bereiche der Oberfläche 14 der Platte 12 werden Kurzwellenbestrahlungen in üblicher Weise über ein geeignetes photographisches Negativ mit dem gewünschten, in die Oberfläche 14 als Intaglio einzuätzenden Muster ausgesetzt. Anschließend wird die Platte einer Wärmebehandlung unterworfen, um die gewünschte Trübung der belichteten Bereiche dieser Oberfläche zu erzeugen.The plate 12 according to FIG. 1 is supposed to be a glass plate, and it is supposed to an intaglio can be etched into the planar surface 14. The plate 12 can for example consist of a photosensitive opaque glass. Selected areas of the surface 14 of the plate 12 are shortwave irradiation in the usual way via a suitable Photographic negative with the desired, in the surface 14 as intaglio exposed pattern to be etched. Then the plate undergoes a heat treatment subjected to the desired haze of the exposed areas of this surface to create.

Nach dieser Trübung werden die getrübten Bereiche des Glases mit einer anderen Geschwindigkeit geätzt als die sie umgebenden Bereiche, so daß man auf die für das chemische Ätzen sonst erforderliche Maske verzichten kann,, weil insoweit die Oberfläche mit örtlich bekeimten Bereichen, welche eine bessere Löslichkeit durch das Ätzmittel aufweisen, im weiteren Sinne eine Maske darstellt.After this clouding, the clouded areas of the glass with a different speed than the surrounding areas, so that one can access the mask otherwise required for chemical etching can be dispensed with, because insofar the surface with locally germinated areas, which have better solubility have by the etchant, represents a mask in the broader sense.

Wenn die Platte 12 aus einem anderen Material als trübbarem -Glas besteht, -beispielsweise eine Metallplatte ist, dann wird die Oberfläche der Platte, in welche die.Vertiefungeneinzuätzen sind,. entsprechend mit einer Wachsmaske oder einer Maske aus einem anderen geeigneten Material abgedeckt, um die Grenzen der Vertiefungen.festzulegen.If the plate 12 is made of a material other than opaque glass is, for example, a metal plate, then the surface of the plate, into which the recesses are to be etched. accordingly with a wax mask or a mask of another suitable material covered to the limits of the Wells. To set.

Nunmehr wird die Platte 12, wie aus F i g. 1 ersichtlich, oberhalb der Ätzlösung 11 gelagert und dann die Betätigungsstange 18 rasch und wiederholt entweder von Hand oder mechanisch in vertikaler Richtung hin- und herbewegt, um einen wiederholten Stoß zwischen der Oberfläche 15 der Atzlösung 11 und der Oberfläche 14 der Platte 12 hervorzurufen, während die Parallelität zwischen dem Rand des Behälters 10 und der Oberfläche 14 der Platte 12 aufrechterhalten wird. Die Oberfläche 14 der Platte 12 bleibt nicht in die Ätzlösung eingetaucht, wie es bei den üblichen Ätzverfahren der Fall ist, und der wiederholte Stoß zwischen der Oberfläche der Ätz- Lösung und der zu ätzenden Plattenoberfläche erzeugt, wie bereits vorher erwähnt und später noch näher erörtert, eine besonders vorteilhafte Ätzung der Plattenoberfläche.Now the plate 12, as shown in FIG. 1 can be seen above the etching solution 11 stored and then the operating rod 18 quickly and repeatedly either manually or mechanically reciprocated in a vertical direction to a repeated impact between the surface 15 of the etching solution 11 and the surface 14 of the plate 12, while the parallelism between the edge of the container 10 and the surface 14 of the plate 12 is maintained. The surface 14 the plate 12 does not remain immersed in the etching solution, as is the case with the usual Etching process is the case, and the repeated impact between the surface of the Caustic Solution and the plate surface to be etched generated, as already previously mentioned and discussed in more detail later, a particularly advantageous etching the plate surface.

Während des Aufstoßens der Oberfläche 14 der Platte 12 auf den Spiegel 15 der Ätzlösung werden im Spiegel 15 durch die sich ergebende Rührbewegung Wellen erzeugt. Jedoch werden diese Wellen bis zu einem minimalen Ausmaß durch die Seitenwandungen der Wanne 10 reflektiert, weil der Behälter weitmöglichst immer mit der Ätzlösung 11 randvoll gehalten wird. Dies erfolgt entweder dadurch, daß man dauernd neue Lösung in den Behälter 10 einfüllt oder ein die Wanne 10 umgebendes Fangbassin vorsieht, welches die überströmende Ätzlösung auffängt, und diese überströmende Lösung in den Behälter zurückführt oder zurückpumpt. Aus wirtschaftlichen Gründen ist die Umwälzung der überströmenden Ätzlösung aus der Wanne 10 für die Aufrechterhaltung der randvollen Füllung des Behälters vorzuziehen.During the impact of the surface 14 of the plate 12 on the mirror 15 of the etching solution, waves are generated in the mirror 15 by the resulting stirring movement. However, these waves are reflected to a minimal extent by the side walls of the tub 10 , because the container is always kept full to the brim with the etching solution 11 as far as possible. This is done either by constantly filling new solution into the container 10 or by providing a collecting basin surrounding the trough 10 , which catches the overflowing etching solution, and this overflowing solution is returned to the container or pumped back. For economic reasons, the circulation of the overflowing etching solution from the tub 10 is to be preferred in order to keep the container full to the brim.

In den F i g. 2, 3 und 4 sind Ätzvertiefungen 21 in einer Oberfläche 22 eines Werkstückes 23 wiedergegeben, die nach verschiedenen bekannten Ätzverfahren hergestellt sind. Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 2 und 3 sind die Bodenflächen 24 und 25 der Vertiefungen konvex bzw. konkav gekrümmt, während bei der Ausführungsform nach F i g. 4 die Bodenfläche 26 einer nach einem anderen bekannten Ätzverfahren hergestellten Vertiefung eine verhältnismäßig rauhe oder unebene Kontur aufweist.In the F i g. 2, 3 and 4 are shown etching depressions 21 in a surface 22 of a workpiece 23, which are produced according to various known etching processes. In the embodiments according to FIGS. 2 and 3, the bottom surfaces 24 and 25 of the depressions are convex and concave, respectively, while in the embodiment according to FIG. 4, the bottom surface 26 of a depression produced by another known etching process has a relatively rough or uneven contour.

F i g. 5 zeigt im Gegensatz dazu Vertiefungen 28 in der Oberfläche 14 einer Platte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind. Man erkennt, daß alle Vertiefungen die gleiche Tiefe aufweisen und dies ist auch über ihre gesamte Längserstreckung der Fall. Damit aber die Bodenfläche 27 jeder Vertiefung in der gleichen Ebene wie der entsprechenden Bodenfläche jeder anderen Vertiefung und jede Bodenfläche verläuft genau parallel zur Oberfläche 14 der Platte 12.F i g. In contrast to this, FIG. 5 shows depressions 28 in the surface 14 of a plate which are produced according to the method according to the invention. It can be seen that all depressions have the same depth and this is also the case over their entire longitudinal extent. So that the bottom surface 27 of each depression is in the same plane as the corresponding bottom surface of every other depression and each bottom surface runs exactly parallel to the surface 14 of the plate 12.

Die verbesserten Eigenschaften, die sich durch das Ätzverfahren gemäß der Erfindung erzielen lassen, ergeben sich daraus, daß alle Teile der Oberfläche 14 der Platte 12 und der darin erzeugten Vertiefungen mit der Ätzlösung für annähernd den gleichen Zeitraum in Berührung stehen und außerdem auch infolge des Stoßes zwischen der Oberfläche 14, der Platte 12 und dem Spiegel 15 der Ätzlösung bei den Abwärtsbewegungen der Platte während der senkrechten Hin- und Herbewegung der Platte, die durch die Betätigungsstange 18 hervorgerufen wird.The improved properties which can be achieved by the etching process according to the invention result from the fact that all parts of the surface 14 of the plate 12 and the depressions created therein are in contact with the etching solution for approximately the same period of time and also as a result of the impact between the surface 14, the plate 12 and the mirror 15 of the etching solution during the downward movements of the plate during the vertical reciprocating movement of the plate caused by the actuating rod 18 .

Das wiederholte Schlagen der Spiegeloberfläche 15 der Ätzlösung 11 führt auch zu einem Rühren der Lösung derart, daß die Oberfläche 14 der Platte 12 dauernd einer frischen Lösung aus den unteren Bereichen der Lösung in der Wanne 10 ausgesetzt ist. Erforderlichenfalls oder erwünschtenfalls kann man auch ein Rühren, Umwälzen, Beblasen usw. anwenden, um eine zusätzliche Bewegung der Ätzlösung hervorzurufen und damit eine kontinuierliche frische Versorgung der Lösung sicherstellen, der die Gesamtfläche 14 der Platte 12 ausgesetzt wird. Darüber hinaus hat es sich unter bestimmten Umständen als vorteilhaft erwiesen, die Wanne 10 an Stelle der Platte 12 in senkrechter Richtung zu bewegen, um zu dem gewünschten Schlag oder Stoß zwischen den Oberflächen 14 und 15 zu kommen. Auch kann man sowohl die die Ätzlösung enthaltende Wanne als auch die zu ätzende Platte in vertikaler Richtung betätigen, wenn sich dies als zweckmäßig erweisen sollte.The repeated hitting of the mirror surface 15 of the etching solution 11 also leads to a stirring of the solution in such a way that the surface 14 of the plate 12 is continuously exposed to a fresh solution from the lower regions of the solution in the tub 10. If necessary or desired, stirring, agitation, blowing, etc. can also be used to induce additional movement of the etching solution and thus ensure a continuous fresh supply of the solution to which the entire surface 14 of the plate 12 is exposed. In addition, it has proven advantageous under certain circumstances to move the trough 10 in the vertical direction instead of the plate 12 in order to achieve the desired impact or impact between the surfaces 14 and 15. It is also possible to operate both the trough containing the etching solution and the plate to be etched in the vertical direction, if this should prove to be expedient.

Claims

Claims: 1. Method for etching pattern-like depressions into a flat surface of an object provided with a corresponding mask, characterized in that an upwardly open tub with a horizontal edge is full to the brim filled with the etching solution and the object above the tub with its plan Surface parallel to the mirror of the etching solution suspended in the tub and the surface of the object and the surface of the etching solution in the tub while maintaining the brimful filling of the tub are repeatedly collided.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that such an object from a selectively etchable material, such as a plate made of photosensitive, opaque glass is used.