Sellos de vidrio a metal
El sellado de vidrio a metal desempeña un papel primordial en el empaque electrónico. Como tecnología probada, permite obtener empaques herméticos al aire para aplicaciones en las que las prestaciones, la seguridad y la durabilidad son cruciales.
En esta página se presentan los sellos de vidrio a metal (GTMS), sus principales aplicaciones y funciones, así como varios tipos de producto. También puede profundizar más en la tecnología utilizada en GTMS y explorar el proceso de fabricación.
Como el proveedor líder de GTMS, la amplia gama de productos de SCHOTT es capaz de satisfacer una amplia variedad de requerimientos específicos. Explore esta página para comprender mejor por qué SCHOTT ha sido el socio elegido por clientes de todo el mundo durante más de 80 años.
¿Qué son los sellos de vidrio a metal (GTMS)?
La tecnología de sellado hermético de vidrio a metal combina metal y vidrio para crear conectores eléctricos, empaques, conexiones interfaciales, ventanas y lentes ópticas herméticas al vacío en componentes y sistemas electrónicos. Estos GTMS herméticos satisfacen las exigencias de entornos duros y tienen grandes prestaciones, además de estar diseñados para ofrecer una fiabilidad absoluta.
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.
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.
Aplicaciones de sellado de vidrio a metal
Los sellos de vidrio a metal se encuentran en una amplia gama de productos y sectores, entre los que se incluyen:
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sensores de alta temperatura
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aplicaciones en petróleo y gas
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baterías y condensadores
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reactores nucleares
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dispositivos médicos implantables
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empaque optoelectrónico
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airbags para automóviles
El uso principal de los sellos de vidrio a metal es permitir que las señales eléctricas u ópticas pasen de forma fiable a través de los encapsulados y las envolventes herméticas al vacío. Sin embargo, estos sellos también realizan la función crítica de evitar la penetración de humedad o gas y las fugas, p. ej. de semiconductores, sustancias electroquímicas, pirotécnicas u otras, que podrían causar daños o fallas en los componentes y los sistemas eléctricos encapsulados.
Al funcionar de forma fiable bajo condiciones operativas adversas, como temperaturas extremas, humedad, altas presiones o con presencia de productos químicos corrosivos, la tecnología GTMS mejora la durabilidad, las prestaciones y la eficiencia, además de permitir diseños más innovadoras. Estos sellos básicamente proporcionan una conexión fiable y protección, que permite la fabricación de componentes o equipos sellados herméticamente de alta calidad y larga duración. La versatilidad de esta tecnología se refleja en la multitud de funciones, diseños y tamaños de los componentes GTMS utilizados en una amplia gama de aplicaciones.
Ventajas: por qué GTMS puede marcar la diferencia
Los sellos de vidrio a metal son excepcionalmente versátiles y se pueden diseñar con características personalizadas para cumplir con los requisitos de necesidades de aplicación específicas. Algunos ejemplos son:
Tipos de sellos vidrio a metal
Los componentes herméticos sellados con vidrio se pueden diseñar con una gran variedad de formatos, tamaños, combinaciones de materiales y grados de complejidad.
SCHOTT tiene productos GTMS que van desde los 1,2 hasta los 600 mm de diámetro. Entre los metales se incluyen el acero inoxidable, el aluminio y el titanio. Nuestros expertos saben cómo seleccionar entre cientos de vidrios y metales diferentes la combinación adecuada de materiales.
Amplíe información sobre las diferentes categorías de productos GTMS.
Tecnología de sellado de vidrio a metal
Uno de los aspectos clave de la realización de conexiones interfaciales de vidrio a metal de alta calidad es la combinación de materiales con coeficientes de dilatación óptimos. La selección experta y el procesamiento ulterior de los metales y los vidrios de sellado adecuados son esenciales para una hermeticidad al gas duradera del sello. Los productos GTMS se pueden subdividir en dos tipos en función del vidrio y del metal utilizado y de la relación entre sus coeficientes de dilatación:
Sellos emparejados
En los sellos emparejados, los coeficientes de dilatación del vidrio y del metal están equilibrados. Este tipo de sello se utiliza normalmente para aplicaciones en las que se dan grandes fluctuaciones de temperatura o cuando se requiere un espaciado muy reducido de los pasadores o los requisitos dimensionales son un factor determinante (por ejemplo, formas miniaturizadas o no redondas). Dependiendo del diseño, los sellos de vidrio a metal emparejados son capaces de mantener la integridad después de decenas de miles de ciclos de calentamiento y enfriamiento y son adecuados para montajes de semiconductores y optoelectrónicos donde la integridad estructural es esencial para un funcionamiento preciso de los componentes electrónicos encapsulados.
Sellos de compresión
Los sellos de compresión utilizan vidrio y metal con coeficientes de dilatación muy diferentes. Esto provoca que la base metálica exterior (carcasa) se contraiga firmemente sobre el vidrio de sellado durante el proceso de producción. Esta compresión forma un sello con una fuerza de unión física inmensa. De hecho, la resistencia a la compresión del vidrio es entre 10 y 20 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 una gran resistencia mecánica. Se pueden encontrar ejemplos en aplicaciones de automoción y de energía, en las cuales la integridad a largo plazo del sellado es esencial para un funcionamiento seguro y continuado de los componentes electrónicos en entornos volátiles.
Cómo se fabrican los sellos de vidrio a metal
Los sellos de vidrio a metal herméticos se fabrican mediante un proceso de producción complejo,pero extraordinariamente eficaz, que implica a solo tres componentes: la base metálica (carcasa), los pasadores metálicos (conexiones interfaciales) y una preforma de vidrio (material de sellado). Para lograr una fiabilidad excepcional del conjunto final es necesario comprender a fondo los detalles fundamentales. La competencia en 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 a medida. Para lograr una integridad máxima del sello es fundamental seleccionar la combinación adecuada de metal y vidrio para la aplicación y ejecutar correctamente el proceso de sellado. Las capacidades de desarrollo internas de SCHOTT nos dotan de la habilidad para modificar tipos de vidrio o diseñar otros completamente nuevos para resolver desafíos únicos o permitir nuevas aplicaciones.
La fabricación de los sellos de vidrio a metal se puede subdividir en cinco áreas principales:
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Elección del vidrio de sellado adecuado
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Diseño y validación de empaques y conexiones interfaciales
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Sellado
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Recubrimiento
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Integración en el sistema
Proceso de producción
Elección del vidrio de sellado adecuado
Como empresa esencialmente dedicada al vidrio, nuestro know how en vidrio y nuestras capacidades de fabricación son los "ingredientes secretos" que distinguen a SCHOTT en el sellado de vidrio a metal. El desarrollo del vidrio, la fusión, el fresado y la fabricación de preformas son gestionados internamente por expertos en formulación y sellado hermético de máximo nivel.
Elegir el vidrio de sellado adecuado dependiendo del metal utilizado y de las condiciones operativas es esencial para producir un sellado de vidrio a metal muy duradero. SCHOTT ofrece la gama más amplia de vidrios estándar y desarrolla continuamente nuevos vidrios especiales, que se pueden utilizar para satisfacer requisitos avanzados. Estas capacidades nos permiten cumplir exactamente con las especificaciones de nuestros clientes.
Para producir preformas de vidrio se procesan masas de vidrio especial fundido en forma de fragmentos que se molturan para obtener fino polvo de vidrio y luego se prensan y sinterizan en preformas. Las preformas de vidrio de SCHOTT tienen una precisión dimensional extraordinariamente, solidez mecánica, peso constante y superficies lisas, todos ellos aspectos que desempeñan un papel decisivo cuando se trata de hacer posible un GTMS robusto y de hermeticidad confiable.
Diseño y validación de empaques y conexiones interfaciales
El proceso de desarrollo en SCHOTT es colaborativo: Trabajamos en estrecha colaboración con nuestros clientes, para ofrecer los mejores componentes para la aplicación en cuestión.
El soporte de ingeniería directo, la personalización total y la creación de diseños más rentables o menos complejos forman parte del diseño y desarrollo de los sellos de vidrio a metal. En SCHOTT podemos a menudo mejorar el concepto original del producto recurriendo a nuestra experiencia y a medidas de validación avanzadas.
La validación es clave en GTMS. SCHOTT puede realizar simulaciones y pruebas con diferentes herramientas y sistemas de soporte para verificar la implementación exitosa en las aplicaciones y con los procesos del cliente. Ofrecemos soldadura autógena, soldadura de aportación, manipulado y otros enfoques para demostrar la prueba de concepto. ¡La conclusión final es que recogemos la visión de nuestros clientes y la hacemos funcionar!
Sellado
El proceso de sellado transforma los tres componentes independientes en un único conjunto de sello de vidrio a metal hermético al vacío. Para lograr esto se colocan la preforma de vidrio, la base metálica y los pasadores metálicos en un elemento de montaje de carbono y se calientan en un horno mediante 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 optimizados por expertos para cumplir los requisitos del conjunto.
El resultado final de un proceso de sellado de vidrio a metal exitoso es un componente resistente y duradero, fabricado exactamente según las especificaciones de diseño fijadas.
Recubrimiento
El recubrimiento, paso final de la producción de sellos de vidrio a metal, consiste en la aplicación de varios tratamientos superficiales después de completar el proceso de sellado. Estos tratamientos cumplen diversas funciones, como la protección contra la corrosión o la habilitación de la interconexión eléctrica. Los metales de recubrimiento, como el níquel, el oro y el zinc, suelen aplicarse solo a los pasadores, para ahorrar metal, por su elevado coste.
SCHOTT realiza todos los procesos de recubrimiento en la propia empresa. Este es 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 problemas de calidad potenciales.
La infraestructura interna de recubrimiento de SCHOTT está optimizada para permitir realizar tanto series cortas de prototipos como la producción en serie de grandes volúmenes con una calidad constante. Podemos asesorarle sobre tipos de materiales y espesores, para ayudarle a optimizar la eficiencia y las prestaciones del conjunto final.
Integración en el sistema
Una vez que los sellos de vidrio a metal pasan la inspección de calidad final de SCHOTT, se envían a los clientes, que instalarán las conexiones interfaciales y los conectores dentro de su encapsulado hermético.
Los clientes también equipan regletas y empaques microelectrónicos, por ejemplo, con chips o PCBs . La soldadura con electrodos o mediante láser se utiliza para unir los cables y cerrar el encapsulado.
Lo mismo es aplicable a las baterías y los condensadores: después de llenarlos con el electrolito, el cliente suelda la tapa SCHOTT a la batería o a la cuba del condensador.
Los clientes pueden integrar los conjuntos herméticos en sus propios productos o subcontratar a un fabricante para que lo haga.
PRODUCTOS Y KNOW HOW DE SCHOTT
¿Por qué elegir GTMS de CHOTT?
Con los productos de sellado vidrio a metal de SCHOTT usted obtiene un valor que va más allá de una calidad superior y fiable. Trabajamos en estrecha colaboración con nuestros clientes para desarrollar componentes herméticos que resuelven los retos técnicos. Edificando sobre décadas de experiencia en sellos de vidrio a metal hacemos posibles diseños preparados para el futuro y productos optimizados, que permiten diferenciarse en los mercados. Como experta en GTMS, SCHOTT ofrece un servicio de alto nivel y orientado al cliente.
Diseño fiable para los productos de la siguiente generación
En colaboración con nuestros clientes desarrollamos continuamente innovaciones que mejoran las prestaciones, la seguridad y la durabilidad de conjuntos herméticos producidos en masa, así como de productos hechos a medida.
Descubra a continuación algunos ejemplos de aplicaciones recientes.
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SCHOTT es líder mundial en sellos herméticos de vidrio a metal (GTMS), que sirven para una amplia variedad de aplicaciones que influyen sobre nuestras vidas cotidianas. Explore abajo nuestras principales ofertas de productos o vaya al Selector de productos para ver todos los productos.
Dr. Eveline Rudigier-Voigt
Head of Development and Technology Center