Probleme mit der Glas-Metall-Versiegelung in der Elektronik

Oberflächenfehler verhindern und erkennen, bevor sie zum Problem werden

Die Glas-Metall-Versiegelung ist ein wirklich wesentliches Phänomen in der Elektronik, das bei der Herstellung einer breiten Palette von Produkten verwendet wird. Von der „altmodischen“ (aber immer noch allgegenwärtigen) Glühlampe über Vakuumröhren, elektrische Entladungsröhren und Halbleiterdioden bis hin zu den Reedschaltern in Laptops und Flip-Phones und so ziemlich jedem Metallgehäuse elektronischer Komponenten – ohne die hermetische Glas-Metall-Versiegelung, würde unser technologisches Leben zweifellos ganz anders aussehen.

Bei diesen Anwendungen ist es entscheidend, sicherzustellen, dass keine Lecks vorhanden sind, um eine vakuumdichte Abdichtung in den Baugruppen herzustellen, durch die Strom geleitet wird. Leckagen sind jedoch ein echtes Risiko aufgrund der einfachen Tatsache, dass sich Metall im Allgemeinen mit einer Geschwindigkeit ausdehnt und Glas mit einer anderen – wodurch mechanische Spannungen während des Schmelzprozesses entstehen, der zur Herstellung der Glas-Metall-Dichtung verwendet wird. Wenn sich das Metall schneller ausdehnt als das Glas, kann das Glas brechen; Wenn sich das Metall langsamer ausdehnt als das Glas, können Lücken entstehen.

Was sind einige der Probleme bei einer Glas-Metall-Versiegelung?

Während das Verhältnis zwischen der Ausdehnung von Glas und Metall nur ein Faktor unter vielen ist (abhängig von der spezifischen Anwendung), ist es entscheidend, sicherzustellen, dass die Ausdehnung der beiden Materialien kompatibel ist, um eine Glas-Metall-Dichtung zu schaffen, die ihre Aufgabe erfüllt. Bei verschiedenen Gläsern und Metallen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten scheinen jedoch mechanische Spannungen – und damit Leckagen – unvermeidlich zu sein.

Wir überlassen die Diskussion über die Wahl des Glases und die Entwicklung von proprietären Gläsern zur Verwendung in einer Glas-Metall-Versiegelung den Glasexperten. Wir können jedoch sagen, dass sich verschiedene Gläser in ihrem Fließverhalten, ihrer Dichte, Verunreinigungen und anderen Eigenschaften unterscheiden, die sich auf die Festigkeit und Viskosität des Glases auswirken können. Darüber hinaus beeinträchtigen Unregelmäßigkeiten in der Glasoberfläche seine Festigkeit und erzeugen Spannungen und Schwankungen, die zu Rissen und schließlich zum Versagen der Glas-Metall-Dichtung führen können.

Ebenso ist bei jedem Metall, das für die Verwendung in einer Glas-Metall-Versiegelung ausgewählt wird, das Hauptproblem, ob das Metall einen Riss unter der Oberfläche oder einen äußeren Oberflächenzustand aufweist, der die Integrität der Versiegelung gefährden könnte. Der knifflige Teil hier ist, dass ein Riss offensichtlich sein kann – ODER er kann schwer zu sehen und nicht im geringsten offensichtlich sein. Es kann ein latentes Problem geben, das noch kein Riss ist, der sich jedoch entwickelt, wenn Hitze angewendet wird, um die Glas-Metall-Dichtung zu bilden. Es kann eine winzige punktuelle Unvollkommenheit oder einen winzigen Längsriss geben, der sich bei wiederholten Temperaturwechseln in einen ausgewachsenen Riss verwandelt. Sogar eine Oberflächenbeschaffenheit, wie z. B. leichte Formlinien in der Oberfläche des Metalls, kann zu Rissen und letztendlich zu Undichtigkeiten in der Glas-Metall-Dichtung führen.

Die gute Nachricht ist, dass Schritte unternommen werden können, um Risse und andere Probleme mit der Metalloberflächenbeschaffenheit zu erkennen oder zu verhindern, die einer hermetischen Glas-Metall-Versiegelung und einem stabilen Endprodukt im Wege stehen würden.

Wie können wir Oberflächenprobleme in dem Metall erkennen, das für eine Glas-Metall-Versiegelung verwendet wird?

Die Wirbelstromprüfung (ECT) ist ein komplexer Prozess mit vielen interessanten Aspekten und einem breiten Anwendungsspektrum. Unter diesen ist es eine weit verbreitete und effektive Methode zur Untersuchung auf Oberflächenfehler in Metallteilen, einschließlich Rundstäben, Flachbändern und Kapillarrohren, die in einer Glas-Metall-Dichtung verwendet werden.

ECT nutzt elektromagnetische Induktion, um Oberflächen- und Unteroberflächenfehler in leitfähigen Materialien zu erkennen und zu charakterisieren; Es wird auch verwendet, um Dicken- und Leitfähigkeitsmessungen durchzuführen. Ganz einfach ausgedrückt wird eine Spule verwendet, um ein oszillierendes Magnetfeld zu erzeugen, das, wenn es auf ein leitfähiges Testmaterial angewendet wird, einen Wirbelstrom induziert. Das Vorhandensein von Defekten im Testobjekt sowie Schwankungen seiner elektrischen Leitfähigkeit und magnetischen Permeabilität verursachen entsprechende Änderungen des Wirbelstroms. ECT misst Änderungen in Phase, Frequenz, Amplitude, Impedanz und anderen Eigenschaften und erkennt Defekte wie Lochfraß, Rissbildung und Korrosion.

Es gibt verschiedene ECT-Techniken, einschließlich der absoluten Wirbelstromprüfung, bei der eine Sonde mit einer einzelnen Testspulensonde verwendet wird, um den Wirbelstrom zu erzeugen und Änderungen im Stromfeld zu erfassen; differenzielle Wirbelstromprüfung, die zwei aktive Spulen verwendet und empfindlicher auf Defekte reagieren kann; und sogar Kombinationen der beiden sowie andere Arten von Sonden und Methoden. (Wenn Sie mehr über diese obskuren, aber wichtigen metallurgischen Fähigkeiten erfahren möchten, können Sie die Metal Cutting Corporation gerne anrufen.)

Wie können wir Lücken vermeiden, die Lecks in einer Glas-Metall-Dichtung verursachen?

Es gibt auch Herstellungsverfahren, die auf die Oberfläche des Metalls angewendet werden können, das in einer Glas-Metall-Dichtung verwendet wird, um die Oberfläche des Metalls zu verändern und die Wahrscheinlichkeit von Lücken zu verringern, die Leckagen verursachen könnten. Beispielsweise können wir spitzenloses Schleifen verwenden, um die Oberflächenbeschaffenheit des Außendurchmessers des Metallstabs zu modifizieren. Durch die Änderung der Oberfläche von Längsmerkmalen zu radialen Merkmalen, die senkrecht zur Bewegungslänge des Drahtes verlaufen, wirkt die spitzenlos geschliffene Oberfläche als mehrere „Hürden“, die es dem Glas ermöglichen, zu haften und Leckstellen in Längsrichtung zu verhindern.

Die Kombination von vorbeugenden Maßnahmen wie dieser mit gutem Design, sorgfältiger ECT und Sichtprüfung der Teile auf Risse und Oberflächenfehler sowie dem richtigen Partner trägt wesentlich dazu bei, dass die Glas-Metall-Versiegelung vom ersten Tag an luftdicht ist und dies auch bleibt. Am Ende können Sie sicher sein, dass kritische elektronische Komponenten entlang der Lieferkette zu 100 % getestet werden, wobei verschiedene ausgeklügelte Ätz- und Heliumlecktests verwendet werden, was wohl der ultimative Test ist, um festzustellen, ob ein elektronisches Gerät ein Leck aufweist. P>

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