Un joint verre-métal est un moyen de protéger les composants électriques en les scellant dans le verre et le métal. Il existe deux types de joints verre-métal. Les joints assortis utilisent des variétés de verre et de métal qui ont des propriétés de dilatation thermique similaires, tandis que les joints à compression utilisent des matériaux qui réagissent différemment à la chaleur. La technique de scellement verre-métal est souvent utilisée dans les secteurs aérospatial et militaire, où l’électronique doit fonctionner dans des conditions environnementales difficiles.
Le but d’un joint verre-métal est de créer un joint hermétique, ou hermétique, autour des composants électroniques. Ceci est accompli en plaçant l’électronique à l’intérieur d’un composant en verre qui est entouré d’une pièce métallique. Le verre est formé par frittage. Le frittage est un processus de création d’une masse solide à partir d’éléments en poudre ou broyés en chauffant le matériau juste en dessous de son point de fusion, puis en appliquant une pression pour façonner le matériau. Il en résulte un produit final pur et uniforme.
Un joint verre-métal assorti est fabriqué à partir de matériaux choisis pour leurs coefficients de dilatation thermique similaires. Le coefficient de dilatation thermique d’un matériau est une valeur qui peut être insérée dans une formule pour savoir de combien un matériau se dilatera pour chaque degré d’augmentation de température. L’utilisation de matériaux assortis signifie que le verre et le métal se dilateront et se contracteront au même rythme avec la chaleur et le froid. Cela garantit que le joint verre-métal ne se brisera pas lorsqu’il est utilisé dans les conditions les plus extrêmes.
Les joints assortis sont souvent fabriqués à l’aide de boîtiers et de broches en kovar (KV). Le kovar est un alliage composé de fer, de nickel et de cobalt. Il est idéal car il a un coefficient de dilatation thermique similaire à celui du verre sur une large plage de températures. La partie en verre du joint d’étanchéité verre-métal est réalisée en verre borosilicaté, un verre composé de silice et d’oxyde de bore. Les joints assortis peuvent être créés dans presque toutes les formes.
Les joints à compression utilisent un matériau de boîtier qui a un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du verre. Le boîtier se contracte autour du verre au fur et à mesure qu’il se solidifie. Il existe trois types de joints de compression : les joints de compression en acier et en acier inoxydable, les joints de compression en fer et les joints de compression en alliage numéro 42. L’alliage numéro 42 est un alliage composé de nickel et de petites quantités d’autres matériaux. Le verre d’un joint à compression est généralement un alcali baryté et les broches sont en nickel ou en fer.