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你知道，動(dòng)力電池FPC激光焊常見難題及解決方案有哪些嗎？

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人氣：282發(fā)布日期：2024-07-30 09:07【大中小】

近年，隨著 FPC 展現(xiàn)出的優(yōu)異性能以及規(guī)模化生產(chǎn)帶來(lái)的快速降本，F(xiàn)PC 替代傳統(tǒng)線束的進(jìn)程明顯提速。一方面，國(guó)內(nèi)電池廠商占有超過(guò)40%的全球份額，并且在產(chǎn)能擴(kuò)張上也更為積極。另外，在雙碳目標(biāo)下，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)也有望大發(fā)，F(xiàn)PC應(yīng)用有望拓展到儲(chǔ)能領(lǐng)域。

中國(guó)作為主要FPC制造基地，2018年FPC產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到全球56%。在需求端和生產(chǎn)端都進(jìn)一步向國(guó)內(nèi)集中的情況下，將帶動(dòng)國(guó)內(nèi)車載動(dòng)力/儲(chǔ)能FPC供應(yīng)商進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)于FPC、CCS

FPC即柔性電路板，它是以柔性覆銅板為基材制成的一種印制電路板，是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電子互連件，起到導(dǎo)通和傳輸?shù)淖饔茫邆渑渚€組裝密度高、彎折性好、輕量化、工藝靈活等特點(diǎn)。

CCS（Cells Contact System，集成母排，線束板集成件）產(chǎn)品由 FPC、塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等組成，目前很多FPC廠商進(jìn)一步向下游 CCS產(chǎn)品布局，通過(guò)FPC向CCS的拓展提升單車價(jià)值和盈利空間。

新能源汽車動(dòng)力電池一般都多個(gè)電池模組組成，單個(gè)電池模組對(duì)應(yīng) 1 個(gè) CCS，1 個(gè) CCS 一般配置 1-2 個(gè) FPC，CCS 集合塑膠結(jié)構(gòu)件、銅鋁排等結(jié)構(gòu)件。在動(dòng)力電池運(yùn)用領(lǐng)域，F(xiàn)PC主要用于pack環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)線束替換，協(xié)助電池包的信息采集。

在動(dòng)力電池能量密度提升迫切及輕量化勢(shì)在必行的情況下，替代傳統(tǒng)線束的 FPC市場(chǎng)前景廣闊。FPC為動(dòng)力電池模組實(shí)現(xiàn)過(guò)流熔斷、溫度采集、電壓采集的功能，能有效監(jiān)控電池電芯的電壓和溫度，進(jìn)而保護(hù)汽車動(dòng)力電池電芯。相比于傳統(tǒng)線束而言，F(xiàn)PC布局規(guī)整、結(jié)構(gòu)緊湊，擁有高度集成、自動(dòng)化組裝、裝配準(zhǔn)確性、超薄厚度、超柔軟度、輕量化等諸多優(yōu)勢(shì)，滿足了國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池高能量密度和低成本的需求導(dǎo)向。

動(dòng)力電池FPC常見焊接難題

動(dòng)力電池模組FPC 焊接時(shí)，焊接材料涉及鎳、銅鍍鎳，主要為鎳鋁焊接，焊接時(shí)容易出現(xiàn)虛焊、焊穿、爆點(diǎn)、焊偏等現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為：

異種金屬熔點(diǎn)不同：低熔點(diǎn)材料熔化時(shí)，高熔點(diǎn)材料仍處于固體狀態(tài)，這時(shí)已熔化的材料容易滲入過(guò)熱區(qū)的晶界，造成低熔點(diǎn)材料流失，合金元素?zé)龘p及蒸發(fā)，使焊縫化學(xué)成分發(fā)生變化，力學(xué)性能難以控制；

異種金屬線膨脹系數(shù)不同：異種金屬線膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致熔池結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生較大焊接應(yīng)力與焊接變形，由于焊縫兩側(cè)承受的應(yīng)力狀態(tài)不同，容易導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋，甚至導(dǎo)致焊縫金屬與母材剝離；

材料的熱導(dǎo)率和比熱容不同：導(dǎo)致焊縫金屬結(jié)晶條件變壞，晶粒粗大，并影響難熔金屬的潤(rùn)濕性能；

異種金屬焊接容易產(chǎn)生金屬間化合物，同時(shí)發(fā)生組織的變化，導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能下降，尤其是熱影響區(qū)容易產(chǎn)生裂紋。

另外，材料的線膨脹系數(shù)，熱導(dǎo)率和比熱容等熱物性參數(shù)隨溫度的變化而變化，使得異種金屬材料激光焊接過(guò)程更為復(fù)雜。

因此，高品質(zhì)動(dòng)力電池FPC 焊接工藝，除了解決異種金屬焊接系列難題外，在提升FPC焊接自動(dòng)化、智能化、高效率的同時(shí)，還必須規(guī)避虛焊、焊穿、爆點(diǎn)、焊偏等問(wèn)題。聯(lián)贏激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)潛心鉆研和多重實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，攻克了一系列技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)從YAG到單模+振鏡進(jìn)行焊接，有效解決了上述提到的行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題。

△ 異種金屬激光焊接的發(fā)展?fàn)顩r

單模激光器是指在采用一定的限模技術(shù)后處于單橫模或單縱模狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的激光器，光強(qiáng)呈高斯分布，光束質(zhì)量好，穿透力強(qiáng)。焊接時(shí)，單模激光器很容易達(dá)到金屬材料融化的閾值，而多模激光器則需要增加輸入能量，很容易造成材料的燒蝕及金屬間化合物的產(chǎn)生，導(dǎo)致焊接效果較差。

UW動(dòng)力電池模組FPC激光焊接解決方案

△ 動(dòng)力電池模組FPC自動(dòng)焊接線

工藝流程：人工上FPC→視覺CCD焊接定位(雙工位)→焊后外觀CCD檢測(cè)→壓降測(cè)試→NTC測(cè)試→NG下線

自動(dòng)化程度高

該鎳片焊接自動(dòng)線核心配置包括聯(lián)贏激光自制激光器,CCD視覺定位，3 臺(tái)高精的測(cè)試儀及 NTC 專用測(cè)試盒，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接、自動(dòng)焊后檢測(cè)、自動(dòng)壓緊測(cè)試和自動(dòng) NTC測(cè)試, 將傳統(tǒng)的線下性能測(cè)試融合到焊接產(chǎn)線上, 實(shí)現(xiàn)了 FPC 線束的全自動(dòng)生成。

生產(chǎn)效率高

整線效率為15s/pcs, 焊接站和 NTC 測(cè)試均為雙工位設(shè)計(jì)，提高整線的生產(chǎn)效率。產(chǎn)線將 NG 產(chǎn)品在合格品下料位前一個(gè)工位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下線 , 避免 NG 品流至合格品下料位 , 減少了人工下料的任務(wù) 。

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