La Nostra Tecnologia

La crescente necessità di proteggere componenti critici di apparecchiature elettriche ed elettroniche dagli effetti di condizioni ambientali particolarmente severe ha alimentato l’utilizzo e, di conseguenza, la domanda di involucri ermetici. I conduttori passanti e i blocchi ermetici a sigillatura vetro-metallo di SMG creano e mantengono condizioni tali da salvaguardare il componente o la macchina dall’ambiente esterno, per garantire lunga durata e prestazioni di alto livello. La tecnologia di sigillatura vetro-metallo di SMG vanta una serie di caratteristiche interessanti, come la resistenza alle sollecitazioni elettriche, termiche, meccaniche e chimiche, difficilmente ottenibili con l’ausilio di soluzioni concorrenti. I componenti a sigillatura vetro-metallo, realizzati con materiali ad espansione controllata e vetro sinterizzato, garantiscono l’ermeticità fino a (1×10-9) in un ampio intervallo di temperature, compreso tra -60°C e +300°C.
I componenti a sigillatura vetro-metallo possono essere fissati su contenitori tramite saldatura in lega di stagno, saldo-brasatura e persino saldatura ad arco. A richiesta del cliente, i blocchi possono essere forniti con placcatura allo stagno o al nichel oppure senza placcatura. Il pratico metodo di applicazione e i costi relativamente contenuti consentono un esteso utilizzo di questa tecnologia nelle applicazioni elettroniche ermetiche.

Nei collettori a compressione, la parte metallica esterna presenta un coefficiente di espansione superiore a quello del vetro. Lo spesso anello metallico che circonda il vetro esercita una compressione che conferisce ai giunti un’elevata resistenza alle sollecitazioni meccaniche e termiche, rendendoli perfettamente adatti anche per le applicazioni con pressioni elevate. Per la parte metallica esterna, si utilizzano generalmente l’acciaio e le sue leghe (ad esempio, l’acciaio inox). I conduttori sono invece solitamente realizzati in lega di ferro-nichel. Nei giunti a tecnologia match, vengono impiegate leghe metalliche con lo stesso coefficiente di espansione termica del vetro al quale sono collegate.

Attraverso una scelta mirata delle leghe e del vetro, insieme a tecniche di fabbricazione adeguate, è possibile ottenere giunti esenti da tensioni in un ampio intervallo di temperature. Vengono utilizzate leghe molto costose, come ferro-nichel o ferro-nichel-cobalto. Le principali differenze tra queste due tipologie sono riassunte qui di seguito.
Sollecitazioni elettriche: nel processo di compressione, a causa dell’impossibilità di fare traboccare il vetro e per non creare differenze di resistenza che potrebbero provocarne la rottura, queste due tipologie di componenti hanno un isolamento elettrico inferiore a parità di dimensioni. Nel processo con tecnologia match, il maggiore percorso superficiale tra gli elettrodi aumenta l’isolamento elettrico. Da sottolineare i diversi costi delle due tipologie: i giunti a compressione hanno costi di produzione inferiori rispetto a quelli con tecnologia match. Hanno inoltre un migliore reattività alle sollecitazioni meccaniche.

L’assemblaggio dei giunti vetro-metallo avviene solitamente tramite saldatura. I metodi più largamente impiegati sono la saldatura dolce, la saldo-brasatura, e la saldatura ad arco. Durante la fase di saldatura, i giunti con tecnologia match non devono essere sottoposti a temperature eccessivamente elevate. L’esposizione prolungata alle alte temperature compromette infatti la resistenza meccanica dei componenti, a causa della differenza di conduttività termica tra il vetro e il metallo. Questa condizione può essere evitata grazie all’impiego di una tecnica di saldatura ottimizzata, nonché di una forma e di un rapporto di massa adeguati per assicurare una diffusione più rapida del calore.
Nelle applicazioni a saldatura dolce, è essenziale scegliere con cura i fondenti per non alterare la resistenza superficiale del vetro. Più in particolare, occorre evitare quelli a base di sali di zinco, in quanto non solo provocano il fenomeno sopra indicato, ma sono anche corrosivi e molto difficili da rimuovere dalla superficie del vetro. L’utilizzo di un semplice fondente a base di colofonia in alcol e il ricorso ad un metodo di saldatura con olio caldo, come descritto qui di seguito, rappresentano l’unica soluzione per evitare il decadimento della resistività superficiale del vetro.

La saldatura in olio caldo deve essere realizzata immergendo la superficie in olio (generalmente, vegetale) a 250°C e poi in un altro olio (es. paraffina) a 50°C. La superficie da saldare deve essere stagnata e ricevere una certa quantità di metallo d’apporto stagno-piombo. Il vantaggio di questo metodo è dato dalla sua aderenza. Inoltre, il ciclo dura pochi secondi ed è possibile utilizzare la lega di saldatura senza fondente, il che consente di saldare più di un collettore passante alla volta.
Questo tipo di saldatura è largamente impiegato per i giunti vetro-metallo.
Esistono altri metodi che fanno appello a tecnologie più sofisticate, come la brasatura, la saldatura in gas inerte e a resistenza. Il personale tecnico di SMG è a disposizione del clienti per l’applicazione di metodi di saldatura speciali.

A temperatura ambiente, la resistenza specifica del vetro è così elevata che la resistenza di isolamento è praticamente solo funzione della resistenza superficiale, la quale dipende a sua volta dall’umidità relativa dell’ambiente e dal grado di pulizia della superficie del vetro. La resistenza specifica del vetro diventa invece più importante in presenza di alte temperature. Anche in condizioni di umidità relativa elevata, è possibile ottenere un’alta resistenza di isolamento trattando la superficie del collettore passante con silicone.

Tenuta
Ad una pressione di circa 1 atm, pressoché tutti i collettori passanti possono essere considerati permanentemente ermetici. In presenza di pressioni superiori (anche oltre 100 atm), sarà però necessario prendere in considerazione collettori passanti appositamente sviluppati.

Sollecitazioni termiche
I collettori passanti possono essere utilizzati in un intervallo di temperatura compreso tra -65° e +250°C. Diversamente dal vetro normale, il vetro sinterizzato può essere sottoposto a sbalzi improvvisi di temperatura senza subire danni.

Sollecitazioni meccaniche
La resistenza alle sollecitazioni meccaniche di trazione, torsione, flessione e impatto è eccellente. In alcuni casi, è possibile richiedere un maggiore resistenza alla flessione e alla torsione (transistor).

Resistenza alla corrosione
La resistenza alla corrosione dipende unicamente dalle caratteristiche del componente in metallo del collettore. Si applicano quindi gli stessi test e parametri previsti per la valutazione della sensibilità alla corrosione dei metalli, come il test in nebbia salina.