Scellement verre-métal hermétique
Que sont les joints verre-métal (GTMS)?
La technologie d’étanchéité verre-métal hermétique combine le métal et le verre pour créer des connecteurs électriques, des emballages, des traversées ou des fenêtres/lentilles optiques étanches au vide dans l'électronique et les systèmes informatiques. Conformes aux exigences des environnements difficiles et des objectifs de haute performance, les joints hermétiques verre-métal sont conçus pour offrir une fiabilité sans compromis.
Isolation électrique très robuste
Prévention des infiltrations d’humidité et de gaz
Joints verre-métal hermétiques - objectif et fonction
La fonction clé des joints verre-métal est de permettre le passage fiable des signaux électriques ou optiques dans des boîtiers ou des enceintes étanches au vide. Simultanément, le joint en verre inorganique empêche l’infiltration d’humidité ou de gaz et les fuites qui pourraient endommager ou créer une panne dans les composants/systèmes électriques encapsulés, les semi-conducteurs, les produits électrochimiques et pyrotechniques ou d’autres substances.Les joints verre-métal sont conçus pour fonctionner de manière fiable dans des conditions de fonctionnement difficiles, telles que des températures extrêmes, de l’humidité, de la pression ou des produits chimiques. Ils peuvent également répondre à des exigences de longévité, de performance et d’efficacité, ainsi qu’à des conceptions innovantes. L’objectif principal des joints verre-métal est de permettre une connexion et une protection fiables pour la fabrication de composants ou d’équipements hermétiquement scellés de haute qualité et durables. La polyvalence est une caractéristique clé de la technologie de scellage verre-métal. Cela est démontré par la multitude de fonctions, conceptions et tailles des composants GTMS dans une large gamme d’applications.
On retrouve des exemples dans une vaste gamme de produits et d’industries, allant des capteurs haute température aux applications pétrolières et gazières, en passant par les batteries et condensateurs, les réacteurs nucléaires, les dispositifs médicaux implantables, les emballages optoélectroniques et les airbags automobiles, entre autres.
Avantages: pourquoi le scellement verre-métal peut faire la différence
Les joints verre-métal sont extrêmement polyvalents et peuvent être conçus avec des caractéristiques personnalisées pour répondre aux besoins d’applications spécifiques. En voici quelques exemples:
Types de GTMS
L’un des aspects essentiels de la création de joints verre-métal de haute qualité est la combinaison de matériaux présentant des coefficients de dilatation thermique optimaux. La sélection d’experts et le traitement ultérieur des métaux et des verres de scellement appropriés sont essentiels pour assurer l'étanchéité durable au gaz du joint. Les produits GTMS peuvent être segmentés en deux types en fonction de la sélection du verre et du métal, et les coefficients de dilatation thermique correspondants des matériaux choisis:
1. Joints assortis
Le coefficient de dilatation thermique du verre et du métal dans les joints assortis est équilibré. Les joints assortis sont généralement utilisés pour des applications présentant des variations de température élevées, ou des exigences strictes en matière de pas de goupille ou de dimensions (par exemple, formes miniaturisées ou non rondes). Selon la conception, les joints verre-métal assortis sont capables de conserver leur intégrité pendant des dizaines de milliers de cycles thermiques et conviennent parfaitement aux assemblages de semi-conducteurs et d'optoélectronique, où l’intégrité structurelle est essentielle pour obtenir un fonctionnement précis de l’électronique intégrée.
2. Joints de compression
En raison des différences considérables entre les coefficients de dilatation thermique du verre et du métal dans les joints de compression, l'œillet métallique extérieur se rétracte fermement sur le verre de scellement pendant le processus de production. Cette force de compression forme un joint avec une énorme force physique de liaison. En fait, la résistance à la compression du verre est dix à vingt fois supérieure à sa résistance à la traction. C’est pourquoi les joints de compression sont généralement utilisés pour les conceptions exigeant une grande robustesse mécanique. On trouve des exemples d’utilisation dans les applications automobiles et énergétiques, où l’intégrité à long terme du scellement est essentielle pour un fonctionnement sûr et continu de l’électronique dans les environnements volatils.
Savoir ce qui fonctionne
Pionniers du scellement verre-métal hermétique, les experts de SCHOTT peuvent mettre à profit des décennies d’expérience, mais aussi avoir recours au portefeuille le plus varié du marché et au savoir-faire interne, pour guider les clients vers ce qui fonctionnera le mieux et leur fournir des solutions pour optimiser l’efficacité de leur application. Dans le cas où nous n’avons pas encore de solution adaptée parmi celles que nous avons à offrir, nous pouvons également explorer la possibilité de la développer pour vous.
Comment les joints verre-métal sont fabriqués
Les joints hermétiques verre-métal ont un processus de production complexe mais extrêmement efficace avec seulement trois pièces: l'œillet métallique (boîtier), la goupille métallique (passage) et la préforme du verre (matériau d’étanchéité). Pour obtenir la fiabilité exceptionnelle souhaitée de l’assemblage final, il est essentiel de connaître les détails fondamentaux. La compétence dans les types de verre et les formulations est essentiel pour maximiser la robustesse et la fiabilité, en particulier lorsqu'il s’agit de composants personnalisés. Ainsi que la sélection de la bonne combinaison de métal et de verre pour l’utilisation finale prévue et la bonne exécution du processus de scellage afin d’optimiser l’intégrité du scellage. Vous bénéficiez de la capacité de SCHOTT à modifier ou à concevoir des nouveaux types de verre en interne afin de relever des défis uniques et d'obtenir de nouvelles applications.
Le processus de production des scellages verre-métal peut être divisé en quatre domaines principaux:
- Expertise du verre
- Conception/validation de l’emballage et de la traversée
- Processus de scellage
- Revêtement métallique
Procédé de production
Expertise du verre
Le choix du bon verre de scellement en fonction du métal et des conditions de fonctionnement est essentiel pour produire un joint verre-métal extrêmement durable. Les exigences avancées nécessitent l’utilisation de matériaux spéciaux. SCHOTT propose la plus vaste gamme de verres standard ainsi que de nouveaux développements uniques en matière de verre. Cela nous permet de répondre exactement aux spécifications que le client a en tête. Le verre spécial fondu est ensuite transformé en éclats, broyé en poudre de verre fine, puis pressé et fritté pour produire des préformes en verre.
Les préformes en verre SCHOTT présentent une précision dimensionnelle extrêmement élevée, une stabilité mécanique, un poids constant et des surfaces lisses – autant d'aspects qui jouent un rôle décisif pour obtenir des joints verre-métal robustes et fiables. De toutes nouvelles préformes en verre sont constamment développées pour répondre à de nouvelles applications et résoudre les problèmes de développement.
Conception/validation de l’emballage et de la traversée
L’assistance technique directe, la personnalisation complète et le rendu de conceptions plus rentables ou moins complexes font tous partie des étapes de conception et de développement des joints verre-métal. Souvent, SCHOTT est en mesure de fournir un meilleur produit que le concept original du client en recourant à des experts et à des mesures de validation.
La validation est un domaine clé pour les joints verre-métal. SCHOTT peut effectuer des simulations et des tests avec différents outils et systèmes d’assistance afin de vérifier la réussite de la mise en œuvre dans les applications, ainsi que dans les processus du client. Il s’agit notamment du soudage, du brasage, de la manipulation et de diverses autres mesures pour prouver le concept. En somme, nous nous inspirons de votre vision et la mettons en œuvre!
Processus de scellage
La préforme du verre, l'œillet métallique et la goupille métallique sont assemblés dans un dispositif en carbone et passés dans un four selon un processus hautement contrôlé et spécialisé. La température, les conditions du four, la composition des gaz et le chauffage/refroidissement des matériaux sont tous des facteurs essentiels qui sont optimisés de manière experte en fonction des exigences d’assemblage.
Le résultat final d’un processus d’étanchéité réussi pour GTMS est un composant robuste et durable fabriqué conformément aux spécifications de conception établies avec précision.
Placage
SCHOTT effectue tous les processus de placage en interne – un facteur de différenciation déterminant dans le processus de production car de nombreux fabricants de GTMS externalisent cette étape, ce qui entraîne des délais d’exécution plus longs et peut éventuellement des problèmes de qualité.
L’infrastructure interne de placage de SCHOTT est optimisée pour permettre aussi bien la production d'une certaine quantité de prototypes que la production en série de volumes importants avec une qualité constante. Nous sommes là pour vous conseiller sur les types et l'épaisseur des matériaux à utiliser pour le processus de placage afin d’optimiser l’efficacité et les performances de l’assemblage final.
SCHOTT en tant que fournisseur: nous faisons en sorte que ça marche!
SCHOTT offre davantage qu'une simple qualité supérieure. Forts de plusieurs décennies d’expérience dans le domaine des joints verre-métal, nous développons des composants qui satisfont, voire dépassent, les attentes des clients. Nous sommes le plus grand expert dans le domaine du scellement verre-métal et le partenaire de choix pour cette technologie.
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