Co to jest uszczelnienie szkło-metal?

Uszczelnienie szkło-metal to sposób na ochronę komponentów elektrycznych poprzez uszczelnienie ich w szkle i metalu. Istnieją dwa rodzaje uszczelnień szkło-metal. Dopasowane uszczelnienia wykorzystują różne rodzaje szkła i metalu, które mają podobne właściwości rozszerzalności cieplnej, podczas gdy uszczelnienia ściskane wykorzystują materiały, które w różny sposób reagują na ciepło. Technika uszczelnienia szkło-metal jest często stosowana w sektorach lotniczym i wojskowym, gdzie elektronika musi działać w trudnych warunkach środowiskowych.

Celem uszczelnienia szkło-metal jest stworzenie hermetycznego lub hermetycznego uszczelnienia wokół elementów elektronicznych. Osiąga się to poprzez umieszczenie elektroniki wewnątrz szklanego elementu, który jest otoczony metalową częścią. Szkło formowane jest metodą spiekania. Spiekanie to proces tworzenia stałej masy ze sproszkowanych lub pokruszonych elementów poprzez podgrzanie materiału do temperatury tuż poniżej jego temperatury topnienia, a następnie przyłożenie nacisku w celu ukształtowania materiału. Daje to czysty, jednorodny produkt końcowy.

Dopasowane uszczelnienie szkło-metal jest wykonane z materiałów dobranych ze względu na ich podobne współczynniki rozszerzalności cieplnej. Współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału to wartość, którą można wprowadzić do wzoru, aby dowiedzieć się, jak bardzo materiał rozszerzy się przy każdym stopniu wzrostu temperatury. Użycie dopasowanych materiałów oznacza, że ​​zarówno szkło, jak i metal będą się rozszerzać i kurczyć w tym samym tempie pod wpływem ciepła i zimna. Gwarantuje to, że uszczelka szkło-metal nie pęknie podczas użytkowania w najbardziej ekstremalnych warunkach.

Dopasowane uszczelnienia są często wykonywane przy użyciu obudów i kołków Kovar (KV). Kovar to stop żelaza, niklu i kobaltu. Jest idealny, ponieważ ma współczynnik rozszerzalności cieplnej podobny do szkła w szerokim zakresie temperatur. Szklana część uszczelnienia dopasowanego do szkła i metalu jest wykonana ze szkła borokrzemianowego, szkła wykonanego z krzemionki i tlenku boru. Dopasowane plomby można tworzyć w niemal dowolnym kształcie.

Uszczelnienia dociskowe wykorzystują materiał obudowy, który ma współczynnik rozszerzalności cieplnej wyższy niż szkło. Obudowa kurczy się wokół szkła, gdy twardnieje. Istnieją trzy rodzaje uszczelek dociskowych: uszczelki dociskowe ze stali i stali nierdzewnej, uszczelki dociskowe z żelaza oraz uszczelki dociskowe ze stopu 42. Stop numer 42 to stop wykonany z niklu i niewielkich ilości innych materiałów. Szkło w uszczelnieniu ściskanym jest zwykle alkalicznym barem, a szpilki są wykonane z niklu lub żelaza.