Un sigillo vetro-metallo è un modo per proteggere i componenti elettrici sigillandoli all’interno di vetro e metallo. Esistono due tipi di guarnizioni vetro-metallo. Le guarnizioni abbinate utilizzano varietà di vetro e metallo che hanno proprietà di espansione termica simili, mentre le guarnizioni a compressione utilizzano materiali che rispondono al calore in modo diverso. La tecnica di tenuta vetro-metallo è spesso utilizzata nei settori aerospaziale e militare, dove l’elettronica deve funzionare in condizioni ambientali difficili.
Lo scopo di un sigillo vetro-metallo è quello di creare un sigillo ermetico, o ermetico, attorno ai componenti elettronici. Ciò si ottiene posizionando l’elettronica all’interno di un componente di vetro circondato da una parte metallica. Il vetro è formato mediante sinterizzazione. La sinterizzazione è un processo di creazione di una massa solida da elementi in polvere o frantumati riscaldando il materiale appena al di sotto del suo punto di fusione e quindi applicando una pressione per modellare il materiale. Ciò si traduce in un prodotto finale puro e uniforme.
Una guarnizione vetro-metallo abbinata è realizzata con materiali scelti per i loro coefficienti di dilatazione termica simili. Il coefficiente di espansione termica di un materiale è un valore che può essere inserito in una formula per scoprire quanto si espanderà un materiale per ogni grado di aumento della temperatura. L’uso di materiali abbinati significa che sia il vetro che il metallo si espanderanno e si contrarranno alla stessa velocità con il caldo e il freddo. Ciò garantisce che la tenuta vetro-metallo non si rompa se utilizzata nelle condizioni più estreme.
Le guarnizioni abbinate sono spesso realizzate utilizzando alloggiamenti e perni in kovar (KV). Kovar è una lega composta da ferro, nichel e cobalto. È ideale perché ha un coefficiente di dilatazione termica simile al vetro in un’ampia gamma di temperature. La parte in vetro della guarnizione accoppiata vetro-metallo è realizzata con vetro borosilicato, un vetro composto da silice e ossido di boro. I sigilli abbinati possono essere creati in quasi tutte le forme.
Le guarnizioni a compressione utilizzano un materiale dell’alloggiamento che ha un coefficiente di dilatazione termica superiore a quello del vetro. L’alloggiamento si contrae attorno al vetro mentre si solidifica. Esistono tre tipi di guarnizioni a compressione: guarnizioni a compressione in acciaio e acciaio inossidabile, guarnizioni a compressione in ferro e guarnizioni a compressione in lega numero 42. La lega numero 42 è una lega composta da nichel e piccole quantità di altri materiali. Il vetro in una guarnizione a compressione è solitamente un alcali di bario e i perni sono fatti di nichel o ferro.