Проблемы с уплотнением стекло-металл в электронике

Предотвращение и обнаружение поверхностных дефектов до того, как они станут проблемой

Уплотнение стекло к металлу — действительно важное явление в электронике, используемое при производстве широкого спектра продуктов. От «старомодных» (но все еще вездесущих) ламп накаливания до вакуумных ламп, электроразрядных трубок и полупроводниковых диодов, до герконов в ноутбуках и раскладушках и почти любого металлического корпуса электронных компонентов — без герметичное соединение стекла с металлом, наша технологическая жизнь, несомненно, была бы совсем другой.

В этих приложениях обеспечение отсутствия утечек имеет решающее значение для создания герметичного уплотнения в узлах, через которые будет проходить электричество. Тем не менее, утечка представляет собой реальный риск в силу того простого факта, что, как правило, металл расширяется с одной скоростью, а стекло — с другой, создавая механические напряжения в процессе плавления, используемом для создания уплотнения между стеклом и металлом. Когда металл расширяется быстрее, чем стекло, стекло может треснуть; когда металл расширяется медленнее, чем стекло, могут образоваться зазоры.

Какие проблемы возникают при уплотнении стекла к металлу?

Хотя взаимосвязь между расширением стекла и металла является лишь одним из многих факторов (в зависимости от конкретного применения), обеспечение совместимости расширения двух материалов имеет решающее значение для создания герметичного соединения стекла с металлом, которое выполняет свою работу. Однако при использовании различных стекол и металлов с разными коэффициентами расширения механические напряжения и, следовательно, утечки могут показаться неизбежными.

Мы оставим обсуждение выбора стекла и разработку запатентованных стекол для использования в уплотнении стекло-металл экспертам по стеклу. Тем не менее, мы можем сказать, что различные стекла различаются по своей текучести, плотности, примесям и другим характеристикам, которые могут влиять на прочность и вязкость стекла. Кроме того, неровности поверхности стекла влияют на его прочность и создают напряжения и колебания, которые могут привести к растрескиванию и, в конечном итоге, к нарушению герметичности соединения стекла с металлом.

Аналогичным образом, с любым металлом, выбранным для использования в уплотнении стекло-металл, проблема номер один заключается в том, имеет ли металл подповерхностную трещину или состояние внешней поверхности, которое может поставить под угрозу целостность уплотнения. Сложность здесь в том, что трещина может быть очевидной — ИЛИ ее может быть трудно увидеть и она вообще не очевидна. Может быть скрытая проблема, которая еще не является трещиной, но которая проявится, когда будет применено тепло для образования уплотнения между стеклом и металлом. Это может быть крошечный точечный дефект или крошечная продольная трещина, которая превратится в полноценную трещину при многократном термоциклировании. Даже поверхностное покрытие, такое как небольшие линии штампа на поверхности металла, может привести к трещинам и, в конечном счете, к протечкам в уплотнении между стеклом и металлом.

Хорошая новость заключается в том, что можно предпринять шаги для обнаружения или предотвращения трещин и других проблем с металлической поверхностью, которые могут помешать герметичному соединению стекла с металлом и стабильному конечному продукту.

Как мы можем обнаружить проблемы с поверхностью металла, используемого для соединения стекла с металлом?

Вихретоковый контроль (ВТТ) представляет собой сложный процесс со многими интересными аспектами и широким спектром применения. Среди них это широко используемый и эффективный метод проверки поверхностных дефектов металлических деталей, включая круглый стержень, плоскую ленту и капиллярную трубку, используемую в уплотнении стекло-металл.

ECT использует электромагнитную индукцию для обнаружения и определения характеристик поверхностных и подповерхностных дефектов в проводящих материалах; он также используется для измерения толщины и проводимости. Проще говоря, катушка используется для создания колеблющегося магнитного поля, которое при воздействии на проводящий испытуемый материал индуцирует вихревой ток. Наличие дефектов в объекте контроля, а также изменение его электропроводности и магнитной проницаемости вызывают соответствующие изменения вихревого тока. Измеряя изменения фазы, частоты, амплитуды, импеданса и других характеристик, ECT обнаруживает дефекты, включая питтинг, растрескивание и коррозию.

Существуют различные методы ЭСТ, в том числе абсолютный вихретоковый контроль, в котором используется датчик с одной испытательной катушкой для создания вихревого тока и определения изменений поля тока; дифференциальный вихретоковый контроль, который использует две активные катушки и может быть более чувствительным к дефектам; и даже их комбинации, а также другие типы зондов и методологий. (Если вы хотите узнать больше об этом загадочном, но важном металлургическом наборе навыков, пожалуйста, позвоните в Metal Cutting Corporation.)

Как мы можем предотвратить появление зазоров, вызывающих протечки в уплотнении между стеклом и металлом?

Существуют также методы изготовления, которые можно применять к поверхности металла, используемого в уплотнении стекло-металл, чтобы изменить поверхность металла и уменьшить вероятность образования зазоров, которые могут вызвать утечку. Например, мы можем использовать бесцентровое шлифование для изменения чистоты поверхности внешнего диаметра металлического стержня. Путем изменения поверхности с продольных элементов на радиальные элементы, перпендикулярные длине провода, бесцентровая шлифованная поверхность действует как несколько «барьеров», которые позволяют стеклу прилипать и предотвращают продольные утечки.

Сочетание таких превентивных шагов с хорошим дизайном, тщательным электрошоком и визуальным осмотром деталей на наличие трещин и дефектов поверхности, а также правильным партнером имеет большое значение для обеспечения того, чтобы уплотнение стекла к металлу было воздухонепроницаемым в первый день и оставалось таким. В конце концов, вы можете быть уверены, что важные электронные компоненты на 100 % протестированы на протяжении всей цепочки поставок с использованием различных сложных методов травления и проверки на утечку гелием, что, возможно, является окончательным тестом для определения наличия утечки в электронном устройстве.

Вы ищете нового партнера для электронных компонентов или других деталей? Загрузите бесплатную копию нашего руководства по аутсорсингу «7 секретов выбора нового партнера по контракту:техническое руководство по аутсорсингу производства прецизионных металлов».