Auslegung von Glasdurchführungen
Finden Sie das passende Design für Ihre hermetische Anwendung.
Glasdurchführungen werden eingesetzt um zuverlässige elektrische Verbindungen in ein vakuumdichtes Gehäuse zu gewährleisten. Dies kann durch zwei Wirkmechanismen erreicht werden: Mit einer Druckglasdurchführung oder einer angepassten Glasdurchführung.
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Druckglasdurchführungen
Bei Druckdurchführungen kommen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten für Glas, Gehäuse und Stifte zum Einsatz. Die hermetische Dichtung wird hergestellt, indem die thermische Kompression vom Gehäuse bei sinkenden Temperaturen auf das Glas wirkt. Gehäusewerkstoffe mit hohem Ausdehnungskoeffizienten, wie z.B. Edelstahl oder Titan, eignen sich gut für Druckglasdurchführungen. Je nach Ausführung hält eine Kompressionsdurchführung einem sehr hohen Druck stand (bis zu 3000 bar sind möglich). Diese Art der Glasdurchführung eignet sich unter anderem hervorragend für Hochdrucksensoren.
Angepasste Glasdurchführungen
In einer angepassten Glasdurchführung werden die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Glas, Gehäuse und Stiften so genau wie möglich abgestimmt. Abgestimmte Durchführungen haben den Vorteil, dass nur geringe Eigenspannungen vorhanden sind und die Durchführung sehr hohen Temperaturen standhalten kann. Die Verbindung zwischen Glas und Metall wird hauptsächlich chemisch durch eine Oxidschicht hergestellt. Typischerweise wird Kovar als Gehäusematerial für angepasste Durchführungen verwendet. Diese Art von Glasdurchführungen werden häufig für hermetische Mikroelektronikgehäuse verwendet.
Glaskeramik-Durchführungen
Durchführungen mit Glaskeramik sind angepasste Durchführungen welche sich für spezielle anspruchsvolle Anwendungen eignen. Glaskeramik hat amorphe und kristalline Phasen und wird durch gezielte Kristallisation während dem Einschmelzvorgang gebildet. Durchführungen mit Glaskeramik bieten viele Vorteile gegenüber Standarddurchführungen: Sie können bis zu Temperaturen von 700 °C eingesetzt werden und sind Chemisch sehr robust. Mit Hilfe von Glaskeramik ist es uns möglich Durchführungen mit Kupferleitern und Edelstahlgehäusen herzustellen.
| Druckglasdurchführung | Angepasste Glasdurchführung | |
| Prinzip | Thermische Kompression zwischen Gehäuse und Glas | Chemische Bindung an den Schnittstellen |
| Typische Gehäusematerialien | Stähle, verschiedene Edelstähle, Titan, Inconel, Hastelloy, etc. | Kovar, Alloy 42, Molybdän, etc. |
| Typische Stiftmaterialien | NiFe47 / Alloy 52, Inconel, Kupferkernlegierungen, Kovar, Molybdän, etc. | Kovar, Alloy 42, Molybdän, etc. |
| Typische Glasmaterialien | Bariumoxid, Kalk-Natron, Aluminoborat, Borosilikat etc. | Borosilikat |
| Besondere Eigenschaften | Hochdruckfähigkeit, sehr robust, chemisch sehr inert | Sehr hohe Temperaturbeständigkeit, erweiterte Designmöglichkeiten |
| Anwendungen | Sensorik-Gehäuse, hermetische Steckverbinder, Schaugläser, Leistungs-Durchführungen | Elektronik-Gehäuse |
Beispiele einiger Werkstoffkombinationen für Druckglasdurchführungen:
Edelstahlgehäuse – Bariumoxidglas – Nife47 / Alloy 52 Pins: Für Kleinsignal-Sensordurchführungen und hermetisch dichte Stecker
Gehäuse aus Stahl – Bariumoxidglas – Kontaktbolzen aus Stahl: Für Hochleistungs-Klemmplatten
Gehäuse aus Stahl / Edelstahl – Kalk-Natron-Glas: Für Schaugläser
Beispiel einer Materialkombination für eine angepasste Durchführung:
Kovar Gehäuse – Borosilikatglas – Kovar Stifte: Für HF-Elektronikgehäuse
Hartlote
Das Hartlöten kann mit dem Glasdurchführungsprozess kombiniert werden. Dies wird häufig verwendet, um eine zusätzliche Komponente anzubringen, die nicht elektrisch isoliert werden muss (z.B. Hinzufügen eines Füllrohres zum Drucksensorgehäuse).
Gängige Lötmaterialien, die zusammen mit Glasdurchführungen verwendet werden können:
Ag-Cu-Pd: Verschiedene Zusammensetzungen für Löttemperaturen von 800 bis 1000 °C.
Au-Ni: Zum Löten bei ca. 950 °C.
Oberflächenveredelung
Es gibt verschiedene Optionen der Oberflächenveredlung, die typischerweise nach dem Einschmelzprozess durchgeführt werden. Diese dienen entweder dem Korrosionsschutz oder den elektrischen Kontakteigenschaften. Bei Kleinsignal-Durchführungen wird die Beschichtung oft nur selektiv auf dem Pin durchgeführt.
Zu den gängigen Oberflächenveredelungsoptionen gehören:
Nickel + Weichgold: Für bondbare und lötbare Stifte
Nickel + Hartgold: Für Steckverbinder (auch lötbar)
Nickel: Korrosionsschutz
Zink + Dickschichtpassivierung: Korrosionsschutz
Spezifizierung Ihres individuellen Designs
Wir sind hier, um Sie bei der Suche nach dem richtigen Design für Ihre Anwendung zu unterstützen. Hier sind noch einige Tipps zur Spezifikation Ihrer Anforderungen:
- Gehäusegeometrie und Materialanforderungen
- Durchführungsanforderungen (Anzahl und Anordnung der Stifte)
- Umgebungsanforderungen (Druck, Temperaturen, Dichtheit, chemische Beständigkeit)
- Elektrische Anforderungen (Strombelastbarkeit, elektrische Isolationsanforderungen)
- Wie sieht die Aufbau- und Verbindungstechnik für Ihre Durchführung aus?
- Welche spezielle Funktionalität benötigen Sie?
Unsere Produkte und Services
Die Dietze Gruppe bietet massgeschneiderte Lösungen von der Konzeptionierung bis zur Serienreife. All unserer Produkte entstehen in enger Abstimmung mit unseren Kunden und werden entsprechend der Applikationsanforderung ausgelegt.
