O crescimento contínuo dos servidores de IA, das comunicações de alta velocidade e da eletrónica avançada está a aumentar a procura por componentes cerâmicos de alto desempenho. No que diz respeito aos materiais dielétricos dos MLCC, em particular, as camadas dielétricas mais finas exigem pós cerâmicos mais finos e mais homogéneos. Isto exerce uma pressão cada vez maior sobre duas etapas a montante: a moagem de pasta à escala nanométrica e a granulação por pulverização de precisão.

Um processo bem-sucedido de produção de pó para MLCC deve controlar tanto as partículas primárias na pasta como os grânulos secundários utilizados na moldagem. A Longxin combina a nano-moagem e a secagem por pulverização numa única via coordenada para o titanato de bário, cerâmicas dielétricas de micro-ondas, cerâmicas piezoelétricas, materiais LTCC/HTCC, pós funcionais de terras raras e outros sistemas cerâmicos eletrónicos.

Os dois principais desafios no processamento de pó cerâmico para MLCC

As formulações dielétricas de alto desempenho dependem de dois requisitos interligados: o pó de base deve ser fino e limpo, e os dopantes devem estar distribuídos uniformemente em torno da fase cerâmica principal. À medida que o tamanho das partículas se aproxima da escala submicrométrica e nanométrica, a moagem convencional em bolas ou a dispersão de baixa energia podem enfrentar dificuldades com a aglomeração e uma distribuição granulométrica ampla.

Após a moagem, a pasta nanométrica deve, em seguida, ser transformada num pó granulado com granulometria controlada, boa fluidez e redispersibilidade fiável. Se a granulação for inconsistente, os processos a jusante — moldagem por fita, prensagem e sinterização — podem tornar-se menos estáveis, mesmo que a pasta inicial cumpra os requisitos de granulometria.

Moagem nano para titanato de bário e pastas de cerâmica eletrónica

Nano-moinho do tipo pino

O moinho de pinos utiliza uma câmara de moagem de alta energia, com uma interação estreita entre o rotor, o estator e os meios de moagem. Num processo de circulação, consegue reduzir o titanato de bário e as pastas cerâmicas relacionadas até à gama submicrónica ou nanométrica, mantendo simultaneamente um elevado rendimento.

• Compatível com meios de moagem finos de zircónia, incluindo esferas de aproximadamente 0,3 mm para formulações adequadas.

• O revestimento cerâmico opcional em zircónia ou carboneto de silício ajuda a reduzir a contaminação por ferro e crómio.

• O arrefecimento por camisa controla a temperatura de moagem e ajuda a proteger a estrutura cristalina e o desempenho dielétrico.

• Disponível desde equipamentos à escala laboratorial até equipamentos de produção industrial contínua.

Nano-moinho de dupla acção

Uma configuração com dois acionamentos proporciona maior flexibilidade de processo para pastas de maior viscosidade e com maior teor de sólidos. O ajuste independente do processo pode ajudar a reduzir o risco de obstrução e facilitar a alternância entre pó dielétrico, pasta de elétrodos e formulações cerâmicas compostas.

Nano-moinho vertical

Os projetos verticais podem recorrer a conceitos de separação sem peneiras ou com baixo nível de obstrução para uma produção de longa duração. Nos sistemas adequados, o percurso do processo pode visar distribuições estreitas do tamanho das partículas, na faixa de aproximadamente 50 a 200 nm, combinando simultaneamente uma circulação de alto caudal com um arrefecimento preciso.

Granulação por pulverização de precisão para MLCC e pós cerâmicos avançados

A secagem por pulverização transforma a pasta cerâmica qualificada em grânulos de fluxo livre, adequados para a moldagem. Em comparação com a secagem em tabuleiros ou em forno, a secagem por pulverização permite uma rápida remoção da humidade, uma produção contínua e um melhor controlo da morfologia dos grânulos.

Secagem por pulverização centrífuga

Um atomizador rotativo de alta velocidade permite ajustar o tamanho dos grânulos através da velocidade do atomizador, da taxa de alimentação e das propriedades da pasta. Este método é amplamente adequado para pó dielétrico de MLCC, cerâmicas dielétricas para micro-ondas, cerâmicas piezoelétricas e sistemas de pó de LTCC. Permite converter nanopartículas primárias em aglomerados esféricos macios que combinam fluidez com a capacidade de se decomporem novamente durante o processamento a jusante.

Secagem por pulverização sob pressão

Os bicos de pressão são úteis para pastas cerâmicas com elevado teor de sólidos e para processos que exigem pó granulado um pouco mais grosso. É importante que os bicos sejam resistentes ao desgaste e que o contacto com o produto seja adequado, uma vez que as pastas cerâmicas podem ser densas e abrasivas.

Atomização de dois fluidos

A atomização de dois fluidos utiliza gás a alta velocidade para fragmentar o líquido de alimentação em gotículas finas. Pode ser considerada para pós cerâmicos ultrafinos ou pós de revestimento especiais que exijam uma gama de tamanhos de gotículas diferente da proporcionada pela atomização centrífuga ou por pressão.

Automação para uma produção mais consistente de pó cerâmico

Na produção contínua, a repetibilidade depende do controlo de mais do que apenas a temperatura de entrada do secador. Os sistemas de secagem por pulverização da Longxin podem monitorizar e regular a temperatura de entrada e de saída, a pressão do ar, a velocidade do ar, a velocidade da bomba e a velocidade do atomizador, no âmbito de um sistema de controlo baseado em receitas.

• É possível integrar a monitorização remota e o diagnóstico de alarmes para apoiar a produção.

• A separação por ciclone e a filtração por saco permitem a recuperação de pó em várias fases.

• Os dados do processo podem ser registados para comparação e otimização de lotes.

• A moagem, a granulação, a recolha e o controlo podem ser fornecidos como uma linha integrada, de modo a reduzir o risco de interface entre fornecedores distintos.

Onde a Linha Integrada Pode Ser Aplicada

• Titanato de bário e pó cerâmico dielétrico para MLCC.

• Cerâmicas dielétricas para micro-ondas.

• Pós cerâmicos piezoelétricos.

• Materiais de substrato para LTCC e HTCC.

• Óxidos de terras raras e pós cerâmicos funcionais.

• Materiais para elétrodos de supercondensadores e outros sistemas avançados à base de pó que requerem nanodispersão e granulação controlada.

Do desenvolvimento da fórmula à produção em série

Para os fabricantes de cerâmica eletrónica, a vantagem prática de integrar a moagem nano e a granulação por pulverização reside na continuidade do processo. As propriedades da pasta estabelecidas na fase de moagem podem ser adaptadas às condições de atomização e secagem necessárias para o grânulo pretendido. Isto reduz o risco de uma boa pasta nano se transformar num pó inconsistente após a secagem.A Longxin presta apoio na realização de ensaios de materiais, na otimização de processos, na seleção de equipamentos e na integração de linhas «chave na mão». Para os clientes que desenvolvem pós MLCC mais finos ou novas formulações de LTCC/HTCC, a validação em escala piloto pode ser utilizada para confirmar os objetivos relativos ao tamanho das partículas, a estabilidade da pasta, o controlo da contaminação, a morfologia dos grânulos e a recuperação do pó antes de se passar para a produção em grande escala.