Scellements verre-métal
Le scellement verre-métal (GTMS) joue un rôle essentiel dans l’emballage électronique. Technologie approuvée, elle permet de réaliser des emballages hermétiques et étanches pour toute utilisation exigeant performances, sécurité et durabilité.
En tant que principal fournisseur de scellements verre-métal, SCHOTT offre un portefeuille complet répondant à un large éventail d’exigences strictes. Depuis plus de 80 ans, pour des clients du monde entier, nous sommes le partenaire de choix, avec des solutions innovantes adaptées à des besoins spécifiques.
Explorez cette page pour en savoir plus sur les scellements verre-métal, leurs principaux domaines d'applications, les types de produits, la technologie et les processus de fabrication derrière le GTMS.
Que sont les scellements 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 et 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 scellements verre-métal hermétiques sont conçus pour offrir une fiabilité sans compromis.
Isolation électrique très robuste
Prévention des infiltrations d’humidité et de gaz
Applications de scellement verre-métal
Les scellements verre-métal sont utilisés dans un large éventail de produits et d’industries, notamment :
-
capteurs de température élevée
-
applications pétrolières et gazières
-
batteries et condensateurs
-
réacteurs nucléaires
-
dispositifs médicaux implantables
-
emballage optoélectronique
-
airbags automobiles
L’objectif principal des scellements verre-métal est de permettre le passage fiable des signaux électriques ou optiques à travers des boîtiers ou des enceintes étanches au vide. Cependant, ces scellements ont également pour fonction essentielle d’empêcher l’infiltration d’humidité ou de gaz et les fuites qui pourraient endommager ou créer une panne dans les composants et systèmes électriques encapsulés, les semi-conducteurs, les produits électrochimiques et pyrotechniques ou d’autres substances.
En fonctionnant de manière fiable dans des conditions d’exploitation difficiles telles que des températures extrêmes, l’humidité, des pressions élevées ou des produits chimiques corrosifs, la technologie GTMS favorise l’amélioration de la longévité, des performances et de l’efficacité, ainsi que des conceptions innovantes. Ces scellements assurent essentiellement une connexion et une protection fiables qui permettent la fabrication de composants ou d’équipements hermétiquement scellés de haute qualité et durables. La polyvalence de cette technologie est illustrée par la multitude de fonctions, conceptions et tailles des composants GTMS dans une large gamme d’applications.
Avantages : pourquoi le scellement verre-métal peut faire la différence
Les scellements 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 scellements verre-métal
Les composants hermétiques scellés au verre peuvent être conçus dans une grande variété de formats, de tailles, de combinaisons de matériaux et de degrés de complexité.
SCHOTT propose des produits scellés verre-métal d’un diamètre compris entre 1,2 et 600 mm. Les métaux incluent l’acier inoxydable, l’aluminium et le titane. Nos experts savent comment sélectionner la bonne combinaison de matériaux parmi des centaines de verres et de métaux différents.
En savoir plus sur les différentes catégories de produits scellés verre-métal.
Technologie de scellement verre-métal
L’un des aspects essentiels de la création de traversées scellées 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 du verre et du métal utilisés et du coefficient de leur dilatation thermique :
Scellements assortis
Dans les scellements assortis, les coefficients de dilatation thermique du verre et du métal sont équilibrés. Ce type de scellement est généralement utilisé pour des applications présentant des variations de température élevées, ou lorsque des exigences strictes en matière de pas de broche ou de dimensions sont requises (par exemple, formes miniaturisées ou non rondes). Selon la conception, les scellements verre-métal assortis peuvent conserver leur intégrité pendant des dizaines de milliers de cycles de chauffage et de refroidissement 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.
Scellements de compression
Les scellements de compression utilisent du verre et du métal avec des coefficients de dilatation thermique très différents. Cela entraîne la rétraction ferme de l’œillet métallique extérieur (boîtier) 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 scellements de compression sont généralement utilisés pour les conceptions exigeant une grande robustesse mécanique. On trouve des exemples 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.
Comment les scellements verre-métal sont fabriqués
Les scellements verre-métal hermétiques sont fabriqués à l’aide d’un processus de production complexe mais extrêmement efficace impliquant seulement trois composants : l’œillet métallique (boîtier), les broches métalliques (traversées) et une préforme en verre (matériau de scellement). L’obtention d’une fiabilité exceptionnelle de l’assemblage final nécessite une compréhension approfondie des détails fondamentaux. La compétence dans les différents types de verre et de formulations est essentielle pour maximiser la robustesse et la fiabilité, en particulier pour les composants personnalisés. Pour une intégrité de scellement maximale, il est essentiel de sélectionner la bonne combinaison de métal et de verre pour l’application et d’exécuter correctement le processus de scellage. Les capacités de développement internes de SCHOTT nous permettent de modifier ou de concevoir de tout nouveaux types de verre afin de résoudre des défis uniques ou permettre de nouvelles applications.
La production des scellements verre-métal peut être divisée en cinq points principaux :
-
Choix du bon verre de scellement
-
Conception/validation de l’emballage et de la traversée
-
Joint d’étanchéité
-
Placage
-
Intégration du système
Processus de production
Choix du bon verre de scellement
En tant que société verrière, l’expertise du verre et les capacités de fabrication sont les « ingrédients secrets » qui aident SCHOTT à se démarquer dans le domaine du scellement verre-métal. Le développement du verre, la fusion, le fraisage et la fabrication de préformes sont entièrement gérés en interne par les meilleurs experts en formulation du verre et en scellement hermétique.
Le choix du bon verre de scellement en fonction du métal et des conditions de fonctionnement est essentiel pour produire un scellement verre-métal extrêmement durable. SCHOTT propose la plus vaste gamme de verres standard et développe en permanence de nouveaux verres spéciaux qui peuvent être utilisés pour répondre à des exigences avancées. Ces capacités nous permettent de répondre aux spécifications exactes exigées par nos clients.
Pour produire des préformes en verre, le verre spécial fondu est transformé en éclats, broyé en poudre de verre fine, puis pressé et fritté en préformes. 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 scellements verre-métal robustes et fiables.
Conception/validation de l’emballage et de la traversée
Le processus de développement de SCHOTT est collaboratif : Nous travaillons en étroite collaboration avec nos clients pour pouvoir leur fournir les meilleurs composants pour l’application en question.
L’assistance technique directe, la personnalisation complète et le rendu de conceptions plus rentables ou moins complexes font tous partie du processus de conception et de développement des scellements verre-métal. SCHOTT est souvent en mesure d’améliorer le concept original du produit en s’appuyant sur son expérience et sur des mesures de validation avancées.
La validation est essentielle pour les scellements 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 et dans les processus du client. Nous proposons du soudage, du brasage, de la manutention et diverses autres approches pour prouver le concept. En somme, nous nous inspirons de votre vision et la mettons en œuvre !
Joint d’étanchéité
Le processus de scellage transforme les trois composants distincts en un seul ensemble scellé verre-métal étanche à la dépression. Pour ce faire, 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 optimisés de manière experte pour répondre aux exigences d’assemblage.
Le résultat final d’un processus d’étanchéité réussi pour un scellement verre-métal est un composant robuste et durable fabriqué conformément aux spécifications de conception établies avec précision.
Placage
Le placage, dernière étape de la production de scellements verre-métal, consiste à appliquer divers traitements de surface une fois le processus de scellement terminé. Ces traitements remplissent diverses fonctions telles que la protection contre la corrosion ou l’interconnexion électrique. Les métaux de placage, tels que le nickel, l’or et le zinc, sont souvent appliqués uniquement sur les broches afin d’économiser le métal précieux.
SCHOTT effectue tous les processus de placage en interne. C’est un facteur de différenciation déterminant dans le processus de production car de nombreux fabricants de scellements verre-métal externalisent cette étape, ce qui entraîne des délais d’exécution plus longs et peut éventuellement entraîner 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 afin d’optimiser l’efficacité et les performances de l’assemblage final.
Intégration du système
Une fois que les scellements verre-métal ont passé le contrôle qualité final de SCHOTT, ils sont expédiés aux clients, qui installeront ensuite les traversées et les connecteurs dans leur assemblage hermétique.
Les clients équipent également les embases et les boîtiers microélectroniques de puces ou de circuits imprimés, par exemple. Le soudage par électrodes ou au laser sert à relier les fils et à fermer le boîtier.
Il en va de même pour les batteries et les condensateurs : Une fois remplis d’électrolyte, le client soude le couvercle SCHOTT sur le boîtier de la batterie ou du condensateur.
Les clients peuvent intégrer eux-mêmes les assemblages hermétiques dans leurs produits ou faire appel à un fabricant sous contrat.
Quelques exemples d’applications récentes
Gamme de produits
SCHOTT est le leader mondial des scellements hermétiques verre-métal (GTMS), utilisés dans une grande variété d’applications qui ont un impact sur la vie quotidienne. Explorez nos meilleures offres de produits ci-dessous ou utilisez notre Sélecteur de produit pour voir tous les produits.
Vous voulez parler directement à un expert ?
Voyons comment le scellement verre-métal peut convenir à votre application.
Dr Eveline Rudigier-Voigt