Eine Glas-Metall-Versiegelung ist eine Möglichkeit, elektrische Komponenten zu schützen, indem sie innerhalb von Glas und Metall abgedichtet wird. Es gibt zwei Arten von Glas-Metall-Dichtungen. Abgestimmte Dichtungen verwenden verschiedene Glas- und Metallarten mit ähnlichen Wärmeausdehnungseigenschaften, während Kompressionsdichtungen Materialien verwenden, die unterschiedlich auf Wärme reagieren. Die Glas-Metall-Dichtungstechnik wird häufig in der Luft- und Raumfahrt und im Militärbereich eingesetzt, wo Elektronik unter rauen Umgebungsbedingungen Leistung bringen muss.
Der Zweck einer Glas-Metall-Versiegelung besteht darin, eine luftdichte oder hermetische Versiegelung um die elektronischen Komponenten herum zu schaffen. Dies wird erreicht, indem die Elektronik in einem Glasbauteil platziert wird, das von einem Metallteil umgeben ist. Das Glas wird durch Sintern geformt. Sintern ist ein Verfahren, bei dem aus pulverisierten oder zerkleinerten Elementen eine feste Masse erzeugt wird, indem das Material bis knapp unter seinen Schmelzpunkt erhitzt und dann Druck ausgeübt wird, um das Material zu formen. Dies führt zu einem reinen, einheitlichen Endprodukt.
Eine abgestimmte Glas-Metall-Dichtung besteht aus Materialien, die aufgrund ihrer ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgewählt wurden. Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Materials ist ein Wert, der in eine Formel eingesetzt werden kann, um herauszufinden, um wie viel sich ein Material bei jedem Grad der Temperaturerhöhung ausdehnt. Die Verwendung aufeinander abgestimmter Materialien bedeutet, dass sich sowohl das Glas als auch das Metall bei Hitze und Kälte gleichermaßen ausdehnen und zusammenziehen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Glas-Metall-Versiegelung auch unter extremsten Bedingungen nicht bricht.
Abgestimmte Dichtungen werden oft unter Verwendung von Kovar (KV)-Gehäusen und -Stiften hergestellt. Kovar ist eine Legierung aus Eisen, Nickel und Kobalt. Es ist ideal, weil es über einen weiten Temperaturbereich einen glasähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat. Der Glasteil der Glas-Metall-angepassten Dichtung besteht aus Borosilikatglas, einem Glas aus Siliziumdioxid und Boroxid. Passende Dichtungen können in nahezu jeder Form erstellt werden.
Kompressionsdichtungen verwenden ein Gehäusematerial, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient höher ist als der des Glases. Das Gehäuse zieht sich beim Erstarren um das Glas herum zusammen. Es gibt drei Arten von Kompressionsdichtungen: Kompressionsdichtungen aus Stahl und Edelstahl, Kompressionsdichtungen aus Eisen und Kompressionsdichtungen aus Legierung Nr. 42. Die Legierung Nummer 42 ist eine Legierung aus Nickel und kleinen Mengen anderer Materialien. Das Glas in einer Kompressionsdichtung ist normalerweise ein Bariumalkali, und die Stifte bestehen entweder aus Nickel oder Eisen.