玻璃金属封装技术

极为安全可靠的电气和光学信号传输:我们拥有 80 年的气密封装历史,可为全球各大行业的电气元件和系统连接提供有力保护。

什么是玻璃金属密封(GTMS)?

玻璃金属气密密封技术通过将金属和玻璃相结合,形成真空密封的电气连接器、封装件、馈通件或电子元件中的光学窗口/透镜。 玻璃金属气密密封件能满足恶劣环境和高性能的严格要求,具有无与伦比的可靠性。
Assembly process of a glass-to-metal seal showing the eyelet, pin and glass joining together to form a hermetic bond

强大而稳定的电气绝缘性能

使用玻璃密封电导体或光导体,形成防渗透密封屏障。 作为一种无机材料,玻璃密封件不会老化,因此在需要对敏感电子元件提供可靠的保护或长期保护时十分有用。

GTMS Glass-to-Metal Sealed Feedthrough Assembly Graphic

防止水分和气体侵入

使用玻璃作为密封材料,可形成防止水分侵入、冷凝和泄漏的气密屏障,与非气密型聚合物密封件相比,可在恶劣环境中提供更可靠的保护。 玻璃和金属可以直接密封在一起,无需额外的界面材料,与陶瓷-金属密封替代品相比,降低了工艺复杂度。

玻璃金属气密密封——作用和功能

玻璃金属密封能将电气或光学信号传输到真空密封外壳或相关元件中,这是该技术的关键功能。 同时,无机玻璃密封可防止水汽侵入或密封泄漏,避免封装内部的电气元件/系统、半导体、电镀化学品、引燃引药或其他物质损坏或发生故障。

玻璃金属密封件经过专业设计,可在极端温度、湿度、压力或化学制品等恶劣操作条件下可靠运行。 它们还可满足使用寿命、性能和效率提高以及创新设计的要求。 玻璃金属密封的核心目的是要实现可靠的连接,可为高质量和持久耐用的密封元件或设备的制造提供保护。 玻璃金属密封技术的关键特性是具有多功能性。 GTMS 元件具有多种功能、设计和尺寸,适用于各种应用。

示例包括高温传感器、石油和天然气应用、电池和电容器、核反应堆、植入式医疗设备、光电封装、汽车安全气囊等许多产品和行业应用。

GTMS 类型

要打造高质量玻璃金属密封件,其中一个重要方面是将材料与最佳热膨胀系数(CTE)相结合。 对金属和合适的密封玻璃进行专业选择和后续加工处理,这对于密封件的持久气密性至关重要。 根据玻璃和金属的选择以及所选材料的相应 CTE(热膨胀系数),GTMS 产品分为两种类型:


1. 匹配密封

匹配密封件中的玻璃和金属有均衡的 CTE。 匹配密封件通常适用于存在高温变化或引针间距或尺寸很小的(如微型化或非圆形)的应用。 根据设计,匹配金属密封件能够在数万次热循环中保持完整性,非常适合半导体和光电组件,因为结构完整性对被封装的电子元件精确制造至关重要。


2. 压缩密封

在压缩密封件中,玻璃和金属的 CTE 差异极大,因此外部金属孔在生产过程中会牢固地收缩到密封玻璃上。 这种压力形成了具有极高物理强度的密封。 事实上, 向玻璃内的压力是向外拉力的 10 到 20 倍。 这就是压缩密封件通常用于高机械坚固性设计的原因。 这种密封件适用于汽车和能源应用,其长期密封完整性对于电子元件在不稳定环境中的持续安全运行至关重要。

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作为玻璃金属气密密封领域的先驱,肖特专家利用数十年的经验、最全面的产品组合和内部专业知识来指导客户具体的工作,并提供解决方案,以在其应用中最大限度提高效率。 在无法提供现存产品组合解决方案的情况下,我们还可以开发全新方案。

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

如何生产玻璃金属密封

玻璃金属气密密封件的生产过程复杂但极其高效,仅包括三个部件:金属底座(外壳)、金属针(馈通件)以及玻璃预成型坯料(密封材料)。 为使最后组装产品安全可靠,掌握基本细节至关重要。 通过关键的玻璃类型和配方,我们能最大程度地提高产品的坚固性和可靠性,特别是在定制元件领域。 考虑到最终用途,我们选择正确的金属与玻璃组合,准确进行密封,从而最大程度地提高密封件的完整性。 肖特的内部开发能力强大,能够改变或设计全新的玻璃类型,以应对独特的挑战并适用于新应用,让您尽享便利。

玻璃金属密封件的生产过程可分为四个主要方面:

  1. 玻璃专业知识
  2. 包装和馈通件的设计/验证
  3. 密封工艺
  4. 电镀

生产过程

玻璃专业知识 玻璃专业知识 玻璃专业知识 玻璃专业知识 玻璃专业知识
  • 玻璃专业知识
  • 玻璃专业知识
  • 玻璃专业知识
  • 玻璃专业知识
  • 玻璃专业知识
玻璃专业知识
作为一家专业玻璃公司,玻璃专业知识和制造能力是让肖特在玻璃-金属密封领域处于领先地位的“秘密武器”。 从玻璃的开发、熔融、铣削到预成型制造,全部由我们世界领先的玻璃配方和气密密封专家在内部实施全面管理。

根据金属类型和工作条件选择正确的密封玻璃对于生产高耐用性玻璃-金属密封件而言至关重要。 要满足高端要求,必须使用特殊材料。 肖特提供最齐全的标准玻璃类型和独一无二的新型玻璃开发技术。 这使我们能够满足客户期望的精确规格要求。 特种玻璃熔体经过深加工形成碎片,再铣削成精细的玻璃粉,最后经压制和烧结得到玻璃预成型件。

肖特玻璃预制件具有极高的尺寸精度、机械稳定性、一致的重量和光滑的表面,所有这些方面对于打造坚固可靠的玻璃-金属气密密封件都起着决定性作用。 我们也在持续开发全新的玻璃预制件,以应对新型应用需求和开发中的新挑战。
包装和馈通件的设计/验证 包装和馈通件的设计/验证 包装和馈通件的设计/验证
  • 包装和馈通件的设计/验证
  • 包装和馈通件的设计/验证
  • 包装和馈通件的设计/验证
包装和馈通件的设计/验证
肖特的开发过程是一种合作方式:我们与客户密切合作,确保提供能够满足应用需求的最佳元件。

直接工程支持、完全定制以及提供更具成本效益或复杂度更低的设计,这些都是玻璃-金属密封件设计和开发步骤的组成部分。 借助专家建议和验证措施,肖特通常能够提供比客户最初预想更好的产品。

验证是玻璃-金属密封件开发的关键环节。 肖特可以使用各种工具和支持系统进行模拟和测试,以验证密封件在应用中的成功实施,也可以使用客户的流程进行验证。 其中包括熔接、焊接、热处理和其他各种概念验证措施。 最重要的是,我们帮助客户实现愿望!
密封工艺
密封工艺
密封工艺将三个独立的部件转换为单个真空密封的玻璃-金属密封组件。

将玻璃预成型坯料、金属孔眼和金属销组装到碳纤维夹具中,并采用高度受控和专业化的工艺将其送入熔炉中。 材料的温度、炉温条件、气体成分和加热/冷却行为都是重要因素,会根据组装要求进行专业优化。

GTMS 密封工艺成功后,最终会得到坚固耐用的部件,并且符合既定的精确设计规格。
电镀 电镀
  • 电镀
  • 电镀
电镀
电镀是玻璃-金属密封件制造过程的最后一步。

肖特的所有电镀工艺均为内部执行,这是我们和许多将此流程外包的 GTMS 制造商的重要区别,外包会延长交货期并且可能引入潜在的质量问题。

肖特的内部电镀设施经过优化,可满足原型数量要求,实现大批量、质量稳定的连续生产。 我们可以就电镀工艺的材料类型和厚度提供建议,帮助优化最终组装的效率和性能。

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我们通过认证

我们的 GTMS 生产基地的证书包括 ISO 9001、ISO 14001、IATF 16949、EHS、AS9100/EN9100/JISQ9100、ISO 5001、ASME、ATEX 和 IECEx、CE Plus、KTA 1401 和 EffiNet。

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