Sellado hermético de vidrio a metal

Transmisión de señales eléctricas y ópticas confiable y segura: el embalaje y el sellado herméticos tienen 80 años de historia en el mantenimiento de sistemas y componentes eléctricos conectados y protegidos en las principales industrias de todo el mundo.
¿Qué son los sellos de vidrio a metal?

¿Qué son los sellos de vidrio a metal (GTMS)?

La tecnología hermética de sellado de vidrio a metal combina metal y vidrio para crear conectores eléctricos herméticos al vacío, envases, pasamuros o lentes/ventanas ópticas en sistemas electrónicos o electrónicos. Los sellos herméticos de vidrio a metal, que cumplen con los requisitos para entornos difíciles y ofrecen un alto rendimiento, están diseñados para ofrecer una fiabilidad absoluta.
Assembly process of a glass-to-metal seal showing the eyelet, pin and glass joining together to form a hermetic bond

Aislamiento eléctrico muy robusto

El sellado de los conductores eléctricos u ópticos con vidrio no es permeable. Al ser un material inorgánico, las juntas de vidrio no envejecen y, por lo tanto, se utilizan cuando es necesario proteger componentes electrónicos sensibles de forma confiable o a largo plazo.

GTMS Glass-to-Metal Sealed Feedthrough Assembly Graphic

Evita la entrada de humedad y gas

El vidrio como material de sellado crea una barrera hermética contra la entrada de humedad, la condensación y las fugas, proporcionando una protección más confiable en entornos difíciles que los sellos de polímeros no herméticos. El vidrio y el metal se pueden sellar directamente entre sí sin materiales de interfaz adicionales, lo que reduce la complejidad en comparación con las alternativas de sellado de cerámica a metal.

Finalidad y función

Sellos herméticos de vidrio a metal: propósito y función

La función clave de los sellados de vidrio a metal es permitir de forma fiable el paso de señales eléctricas u ópticas a carcasas o alojamientos herméticos al vacío. Simultáneamente, el sellado de vidrio inorgánico evita la entrada de humedad o gas y fugas que podrían causar daños o fallas en los componentes/sistemas eléctricos encapsulados, semiconductores, productos electroquímicos, pirotécnicos u otras sustancias.Los sellos

de vidrio a metal están diseñados para funcionar de manera confiable en condiciones de operación difíciles, como temperaturas extremas, humedad, presión o productos químicos. También pueden cumplir con los requisitos de longevidad, rendimiento y mejoras de la eficiencia, así como con diseños innovadores. En su núcleo, el objetivo de los sellos de vidrio a metal es permitir una conexión fiable y protección para la fabricación de componentes o equipos herméticamente sellados de alta calidad y larga duración. La versatilidad es una característica clave de la tecnología de sellado de vidrio a metal. Esto queda demostrado por la multitud de funciones, diseños y tamaños de los componentes GTMS en una amplia gama de aplicaciones.Se pueden encontrar

ejemplos en una amplia gama de productos e industrias, que van desde sensores de alta temperatura, aplicaciones de petróleo y gas, baterías y condensadores, reactores nucleares, dispositivos médicos implantables, embalajes optoelectrónicos y airbags de automoción, entre otros.
Ventajas
Tipos

Tipos de GTMS

Uno de los aspectos clave en la creación de sellados de vidrio a metal de alta calidad es la combinación de materiales con coeficientes óptimos de expansión térmica (CTE). La selección experta y el procesamiento subsecuente de metales y vidrios de sellado adecuados son esenciales para una hermeticidad duradera del sellado al gas. Los productos GTMS se pueden segmentar en dos tipos en función de la selección de vidrio y metal, y de los CTE correspondientes de los materiales elegidos:


1. Sellos que coincidan

El coeficiente de expansión térmica del vidrio y el metal en los sellos coincidentes está equilibrado. Los sellos coincidentes se utilizan normalmente para aplicaciones en las que existen variaciones de temperatura altas, o cuando se requiere un paso de espiga ajustado o existen requisitos dimensionales (por ejemplo, formas miniaturizadas o no redondas). Dependiendo del diseño, los sellos de vidrio a metal adecuados pueden mantener la integridad a través de decenas de miles de ciclos térmicos y son adecuados para montajes de semiconductores y optoelectrónicos donde la integridad estructural es esencial para el funcionamiento preciso de los componentes electrónicos encapsulados.


2. Sellos de compresión

Debido a los diferentes CTE del vidrio y del metal en los sellos de compresión, el ojal exterior de metal se contrae firmemente en el vidrio de sellado durante el proceso de producción. Esta fuerza compresiva forma un sello con una fuerza física de unión inmensa. De hecho, la resistencia a la compresión del vidrio es entre diez y veinte veces superior a su resistencia a la tracción. Este es el motivo por el que los sellos de compresión se suelen utilizar para diseños que requieren alta solidez mecánica. Los ejemplos de uso se pueden encontrar en aplicaciones automotrices y de energía, en las cuales la integridad del sellado a largo plazo es esencial para el funcionamiento seguro y continuo de los componentes electrónicos en entornos volátiles.

Saber qué funciona

Como pioneros en el sellado hermético de vidrio a metal, los expertos de SCHOTT recurren a décadas de experiencia, así como a la cartera más versátil y a los conocimientos internos, para guiar a los clientes en lo que funcionará exactamente y proporcionar soluciones para maximizar la eficacia en su aplicación. En una situación en la que nuestra cartera no incluye aún una solución, también podemos explorar la posibilidad de desarrollarla para usted.

Diagram showing a comparison between matched and compression glass-to-metal sealing types
Producción

Cómo se fabrican los sellos de vidrio a metal

Los sellos herméticos de vidrio a metal tienen un proceso de producción complejo pero extremadamente efectivo con solo tres piezas involucradas: el ojal metálico (carcasa), el pasador metálico (pasador) y el preformado de vidrio (material de sellado). Para lograr la fiabilidad excepcional deseada del montaje final, es esencial conocer los detalles fundamentales. La competencia en los tipos y formulaciones de vidrio es un punto clave a la hora de maximizar la solidez y la fiabilidad, especialmente cuando se trata de componentes personalizados. También incluye la selección de la combinación correcta de metal y vidrio para el uso final previsto y la correcta ejecución del proceso de sellado para maximizar la integridad del sellado. Usted se beneficia de la capacidad de desarrollo interno de SCHOTT para modificar o diseñar tipos de vidrio totalmente nuevos con el fin de hacer frente a retos únicos e introducir nuevas aplicaciones.

El proceso de producción de los sellos de vidrio a metal se puede dividir en cuatro áreas principales:

  1. Experiencia en vidrio
  2. Diseño/validación de embalajes y comederos
  3. Proceso de sellado
  4. Chapado

Proceso de producción

Experiencia en vidrio Experiencia en vidrio Experiencia en vidrio Experiencia en vidrio Experiencia en vidrio
  • Experiencia en vidrio
  • Experiencia en vidrio
  • Experiencia en vidrio
  • Experiencia en vidrio
  • Experiencia en vidrio

Experiencia en vidrio

Como empresa que lleva el vidrio en el corazón, la experiencia en vidrio y las capacidades de fabricación son los "ingredientes secretos" que distinguen a SCHOTT como líder en el sellado de vidrio a metal. El desarrollo del vidrio, la fusión, el fresado y la fabricación de preformados son gestionados internamente por muchos de los expertos en formulación de vidrio y sellado hermético más importantes del mundo.

Elegir el vidrio de sellado adecuado en función del metal y las condiciones de funcionamiento es esencial para producir un sellado de vidrio a metal muy duradero. Los requisitos avanzados requieren el uso de materiales especiales. SCHOTT ofrece la más amplia gama de vidrios estándar, así como nuevos desarrollos de vidrio únicos. Esto nos permite cumplir con las especificaciones exactas que el cliente tiene en mente. Las fusiones de vidrios especiales se procesan posteriormente en fragmentos, se muelen en polvo de vidrio fino y finalmente se prensan y sinterizan para producir preformas de vidrio.

Los vidrios preformados de SCHOTT tienen una precisión dimensional extremadamente alta, estabilidad mecánica, peso constante y superficies lisas, todos ellos aspectos que juegan un papel decisivo cuando se trata de realizar un sellado de vidrio a metal robusto y confiable. Constantemente desarrollamos preformas de vidrio completamente nuevas para servir a nuevas aplicaciones y resolver retos de desarrollo.
Diseño y validación de encapsulados y conexiones interfaciales Diseño y validación de encapsulados y conexiones interfaciales Diseño y validación de encapsulados y conexiones interfaciales
  • Diseño y validación de encapsulados y conexiones interfaciales
  • Diseño y validación de encapsulados y conexiones interfaciales
  • Diseño y validación de encapsulados y conexiones interfaciales

Diseño y validación de encapsulados y conexiones interfaciales

EN SCHOTT, el proceso de desarrollo es un enfoque colaborativo: trabajamos estrechamente con nuestros clientes con la finalidad de entregarles los mejores componentes posibles para satisfacer las necesidades de la aplicación.

El soporte de ingeniería directo, la personalización total y la creación de diseños más rentables o menos complejos forman parte de los pasos de diseño y desarrollo de los sellos de vidrio a metal. A menudo, SCHOTT puede proporcionar un producto mejor que el concepto original del cliente a través de medidas de validación y de la aportación de expertos.

La validación es un área clave para los sellos de vidrio a metal. SCHOTT puede realizar simulaciones y pruebas con diferentes herramientas y sistemas de soporte para verificar la correcta implementación en las aplicaciones, así como con los procesos del cliente. Entre estas medidas se incluyen, entre otras, la soldadura y el manejo para probar el concepto. ¡El resultado final es que tomamos su visión y la hacemos funcionar!
Proceso de sellado

Proceso de sellado

El proceso de sellado transforma los tres componentes separados en un único conjunto sellado de vidrio a metal resistente al vacío.

El preformado de vidrio, el ojal metálico y el pasador metálico se montan en un dispositivo de carbono y se pasan por un horno en un proceso altamente controlado y especializado. La temperatura, las condiciones del horno, las composiciones de gas y el comportamiento de calentamiento/enfriamiento de los materiales son factores esenciales optimizados por expertos según los requisitos de montaje.

El resultado final de un proceso de sellado exitoso para GTMS es un componente robusto y duradero fabricado de acuerdo con las especificaciones de diseño establecidas con exactitud.
Recubrimiento Recubrimiento
  • Recubrimiento
  • Recubrimiento

Recubrimiento

El recubrimiento es el paso final en el proceso de fabricación de sellos de vidrio a metal.

SCHOTT lleva a cabo internamente todos los procesos de recubrimiento, un factor diferenciador clave en el proceso de producción, ya que muchos fabricantes de GTMS subcontratan este paso, lo que se traduce en plazos de entrega más largos y posibles problemas de calidad.

La infraestructura interna de revestimiento de SCHOTT está optimizada para permitir tanto la producción en serie de gran volumen como la calidad constante. Podemos asesorarle sobre los tipos de materiales y el espesor en el proceso de recubrimiento para ayudarle a optimizar la eficiencia y el rendimiento del ensamblaje final.
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Estamos certificados

Nuestras plantas de producción de GTMS están certificadas bajo las normas ISO 9001, ISO 14001, IATF 16949, EHS, AS9100/EN9100/JISQ9100, ISO 5001, ASME, ATEX e IECEx, CE Plus, KTA 1401 y EffiNet.

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