El crecimiento continuo de los servidores de IA, las comunicaciones de alta velocidad y la electrónica avanzada está aumentando la demanda de componentes cerámicos de alto rendimiento. En el caso concreto de los materiales dieléctricos de los MLCC, las capas dieléctricas más finas requieren polvos cerámicos más finos y homogéneos. Esto ejerce una mayor presión sobre dos etapas previas del proceso: la molienda de suspensiones a escala nanométrica y la granulación por pulverización de precisión.

Para que un proceso de fabricación de polvo para MLCC tenga éxito, es necesario controlar tanto las partículas primarias de la suspensión como los gránulos secundarios utilizados para el moldeado. Longxin combina la nanomolienda y el secado por pulverización en un único proceso coordinado para la fabricación de titanato de bario, cerámicas dieléctricas para microondas, cerámicas piezoeléctricas, materiales LTCC/HTCC, polvos funcionales de tierras raras y otros sistemas cerámicos electrónicos.

Los dos retos principales en el procesamiento del polvo cerámico para MLCC

Las formulaciones dieléctricas de alto rendimiento dependen de dos requisitos relacionados entre sí: el polvo base debe ser fino y limpio, y los dopantes deben distribuirse de manera uniforme alrededor de la fase cerámica principal. A medida que el tamaño de las partículas se adentra en el rango submicrónico y nanométrico, la molienda convencional con bolas o la dispersión de baja energía pueden tener dificultades para evitar la aglomeración y una distribución amplia del tamaño de las partículas.

Tras la molienda, la suspensión nanométrica debe transformarse en un polvo granulado con un tamaño controlado, buena fluidez y una redispersabilidad fiable. Si la granulación no es homogénea, los procesos posteriores de colada en cinta, prensado y sinterización pueden volverse menos estables, incluso cuando la suspensión inicial cumple con el objetivo de tamaño de partícula.

Molienda nano para suspensiones de titanato de bario y cerámicas electrónicas

Nanofresadora de tipo pasador

El molino de púas utiliza una cámara de molienda de alta energía en la que existe una estrecha interacción entre el rotor, el estator y los medios de molienda. En un proceso de circulación, es capaz de reducir el titanato de bario y las suspensiones cerámicas relacionadas hasta el rango submicrónico o nanométrico, al tiempo que mantiene un alto rendimiento.

• Compatible con medios de molienda de circonio fino, incluidas perlas de aproximadamente 0,3 mm para las formulaciones adecuadas.

• El revestimiento cerámico opcional de circonio o carburo de silicio ayuda a reducir la contaminación por hierro y cromo.

• La refrigeración por camisa controla la temperatura de molienda y ayuda a proteger la estructura cristalina y las propiedades dieléctricas.

• Disponible desde equipos a escala de laboratorio hasta equipos de producción industrial en continuo.

Nano-molino de doble accionamiento

Una configuración de doble accionamiento ofrece una mayor flexibilidad de proceso para suspensiones de mayor viscosidad y con mayor contenido en sólidos. El ajuste independiente del proceso puede ayudar a reducir el riesgo de obstrucciones y facilitar el cambio entre formulaciones de polvo dieléctrico, suspensión de electrodos y cerámicas compuestas.

Nanomolino vertical

Los diseños verticales pueden utilizar conceptos de separación sin tamiz o con bajo nivel de obstrucción para una producción de larga duración. En los sistemas adecuados, la ruta del proceso puede orientarse a obtener distribuciones de tamaño de partícula estrechas, en un rango aproximado de 50 a 200 nm, al tiempo que se combina una circulación de alto caudal con una refrigeración precisa.

Granulación por pulverización de precisión para MLCC y polvos cerámicos avanzados

El secado por pulverización transforma la pasta cerámica adecuada en gránulos de flujo libre aptos para el moldeado. En comparación con el secado en bandejas o en horno, el secado por pulverización permite una rápida eliminación de la humedad, una producción continua y un mejor control sobre la morfología de los gránulos.

Secado por pulverización centrífuga

Un atomizador rotativo de alta velocidad permite ajustar el tamaño de los gránulos mediante la velocidad del atomizador, el caudal de alimentación y las propiedades de la suspensión. Este método resulta muy adecuado para polvos dieléctricos de MLCC, cerámicas dieléctricas para microondas, cerámicas piezoeléctricas y sistemas de polvo de LTCC. Permite convertir nanopartículas primarias en aglomerados esféricos blandos que combinan la fluidez con la capacidad de desintegrarse de nuevo durante los procesos posteriores.

Secado por pulverización a presión

Las boquillas a presión resultan útiles para lechadas cerámicas con un alto contenido en sólidos y para procesos que requieren un polvo granulado algo más grueso. Es importante que el diseño de las boquillas y de las partes en contacto con el producto sea resistente al desgaste, ya que las lechadas cerámicas pueden ser densas y abrasivas.

Atomización de dos fluidos

La atomización de dos fluidos utiliza gas a alta velocidad para fragmentar el líquido de alimentación en finas gotas. Es una opción a tener en cuenta para polvos cerámicos ultrafinos o polvos de recubrimiento especiales que requieren un rango de tamaño de gotas diferente al que se obtiene con la atomización centrífuga o a presión.

Automatización para una producción más uniforme de polvo cerámico

En la producción continua, la repetibilidad no solo depende del control de la temperatura de entrada del secador. Los sistemas de secado por pulverización de Longxin pueden supervisar y regular la temperatura de entrada y salida, la presión del aire, la velocidad del aire, la velocidad de la bomba y la velocidad del atomizador, como parte de un sistema de control basado en recetas.

• Se pueden integrar funciones de supervisión remota y diagnóstico de alarmas para facilitar la producción.

• La separación por ciclón y la filtración mediante bolsas permiten una recuperación del polvo en varias etapas.

• Se pueden registrar los datos del proceso para comparar lotes y optimizarlos.

• Las operaciones de molienda, granulación, recogida y control pueden integrarse en una única línea para reducir el riesgo de interfaz entre distintos proveedores.

Ámbitos de aplicación de la línea integrada

• Titanato de bario y polvo cerámico dieléctrico para MLCC.

• Cerámicas dieléctricas para microondas.

• Polvos cerámicos piezoeléctricos.

• Materiales para sustratos LTCC y HTCC.

• Óxidos de tierras raras y polvos cerámicos funcionales.

• Materiales para electrodos de supercondensadores y otros sistemas avanzados en polvo que requieren nanodispersión y granulación controlada.

Del desarrollo de fórmulas a la producción en serie

Para los fabricantes de cerámica electrónica, la ventaja práctica de integrar la molienda nano y la granulación por pulverización es la continuidad del proceso. Las propiedades de la suspensión establecidas en la fase de molienda pueden adaptarse a las condiciones de atomización y secado necesarias para obtener el gránulo deseado. Esto reduce el riesgo de que una buena suspensión nano se convierta en un polvo de calidad irregular tras el secado.Longxin ofrece apoyo en ensayos de materiales, optimización de procesos, selección de equipos e integración de líneas llave en mano. Para los clientes que desarrollan polvos MLCC más finos o nuevas formulaciones de LTCC/HTCC, se puede recurrir a la validación piloto para confirmar los objetivos de tamaño de partícula, la estabilidad de la suspensión, el control de la contaminación, la morfología de los gránulos y la recuperación del polvo antes de pasar a la producción a gran escala.