隨著新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電池系統(tǒng)的安全性與集成化需求日益提升。作為電池模組的關(guān)鍵組件，CCS母排通過(guò)集成信號(hào)采集、電路連接和能量管理功能，成為保障電池系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的核心部件。在這一領(lǐng)域，激光焊接與焊錫技術(shù)憑借其高精度、高效率及非接觸式加工優(yōu)勢(shì)，已成為CCS母排制造中的主流工藝。

一、CCS-FPC的核心作用與制造難點(diǎn)

CCS通過(guò)FPC替代傳統(tǒng)線束，實(shí)現(xiàn)電池模組的電壓與溫度采集，并與BMS(電池管理系統(tǒng))協(xié)同工作，保障電芯安全監(jiān)控。相較于傳統(tǒng)線束方案，F(xiàn)PC具備超薄厚度、高集成度和柔性布局等優(yōu)勢(shì)，而CCS進(jìn)一步整合塑膠件與金屬排，顯著提升空間利用率和自動(dòng)化裝配效率。每個(gè)電池模組通常配備1套CCS，每套CCS集成1-2條FPC，其價(jià)值量遠(yuǎn)高于單一FPC組件。

工藝制造難點(diǎn)主要包括三個(gè)方面：

異種材料焊接：銅鋁排與柔性線路板(FDC/FPC)的高可靠性連接;

精密加工要求：線寬線距需達(dá)0.15-0.3mm，且需避免損傷絕緣層;

生產(chǎn)效率與環(huán)保性：傳統(tǒng)工藝耗材多、污染大，需綠色高效替代方案。

二、激光錫焊的技術(shù)原理與解決方案

1 FPC與金屬端子的激光焊錫

激光焊錫技術(shù)通過(guò)精準(zhǔn)控制激光能量、作用時(shí)間和光斑形態(tài)，實(shí)現(xiàn)FPC與金屬端子(如銅鋁排)的高可靠性連接。在實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)PC軟板的技術(shù)演進(jìn)帶來(lái)了焊接工藝的巨大挑戰(zhàn)。隨著FPC向超薄化(厚度<0.1mm)、高密度化(線寬/間距≤50μm)發(fā)展，傳統(tǒng)焊接技術(shù)的局限性愈發(fā)凸顯。

機(jī)械損傷風(fēng)險(xiǎn)高：烙鐵焊接的接觸壓力易導(dǎo)致FPC基材變形或撕裂

熱影響范圍大：熱風(fēng)焊接難以精準(zhǔn)控制熱量，易造成FPC絕緣層老化，影響信號(hào)傳輸性能

復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接難：多層FPC的立體焊接需求，超出了傳統(tǒng)焊接設(shè)備的能力范圍

2 激光錫球焊接工藝Y

針對(duì)異種金屬(如鎳-銅)的物理特性差異(熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù))，紫宸激光開(kāi)發(fā)了錫球焊接技術(shù)。該工藝要求通孔內(nèi)側(cè)壁鍍銅并預(yù)上錫，通過(guò)激光快速熔化錫球?qū)崿F(xiàn)高效連接。相較于傳統(tǒng)錫膏焊接，激光錫球工藝效率提升顯著，且成本控制更具優(yōu)勢(shì)。

紫宸激光中小球錫球焊接機(jī)采用非接觸式焊接原理，激光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦于焊點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)焊接的物理接觸壓力。設(shè)備運(yùn)行時(shí)振動(dòng)幅度<0.01mm，配合大理石龍門(mén)平臺(tái)架構(gòu)，在焊接0.05mm超薄FPC時(shí)，可將機(jī)械應(yīng)力影響降至最低。

3 全自動(dòng)化產(chǎn)線集成Y

在新能源電池模組的制造中，采用視覺(jué)定位(CCD)、機(jī)械臂和AOI檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)FPC預(yù)植錫、NTC貼片、助焊劑噴涂及焊接的全流程自動(dòng)化。高精度振鏡系統(tǒng)、實(shí)時(shí)溫度控制及除塵裝置的應(yīng)用，確保焊點(diǎn)一致性和清潔度，滿足動(dòng)力電池對(duì)可靠性的嚴(yán)苛要求。

三、動(dòng)力電池FPC激光焊接常見(jiàn)難題與應(yīng)對(duì)策略

1. 異種金屬焊接的挑戰(zhàn)

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。具體難點(diǎn)包括：

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：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

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，晶粒粗化

2. 技術(shù)解決方案：

紫宸激光的最新焊接方案通過(guò)高精度單模激光器與大掃描范圍振鏡的精準(zhǔn)配合，精確控制FPC鎳片與母線排異種材料焊接過(guò)程中金屬間化合物的生成比例，從而有效解決CCS力學(xué)性能一致性差的難題。

同時(shí)，該產(chǎn)線集成視覺(jué)系統(tǒng)，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)位置識(shí)別與補(bǔ)償，成功克服因FPC鎳片尺寸公差導(dǎo)致的焊偏問(wèn)題，顯著提升FPC與母線排焊接位置的一致性。其次通過(guò)技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)從YAG到單模+振鏡進(jìn)行焊接，有效解決了行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題。

單模激光器光強(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。

四、激光錫焊機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與行業(yè)價(jià)值

01 高精度與一致性：

激光焊接可精準(zhǔn)控制能量輸入，避免熱損傷，確保微小焊點(diǎn)的一致性。紫宸激光錫球焊接機(jī)搭載的500萬(wàn)像素視覺(jué)系統(tǒng)，結(jié)合亞像素級(jí)圖像處理算法，實(shí)現(xiàn)±0.02mm的定位精度。在0.2mm間距的FPC焊盤(pán)焊接中，設(shè)備可在1.2秒內(nèi)完成自動(dòng)校準(zhǔn)，確保激光束精準(zhǔn)作用于目標(biāo)焊點(diǎn)。

02工藝靈活性：

兼容多種焊盤(pán)形狀與材料(如金、銀、銅等)，適應(yīng)CCS組件的多樣化設(shè)計(jì)需求。針對(duì)FPC軟板的熱敏感特性，設(shè)備采用連續(xù)式焊接模式，以精準(zhǔn)能量完成焊接，將熱影響區(qū)控制在0.1mm2以內(nèi)。

03 降本增效：

錫球工藝與FCC方案通過(guò)優(yōu)化材料與流程，顯著降低生產(chǎn)成本，提升量產(chǎn)效率。設(shè)備的單點(diǎn)焊接速度達(dá)3球/秒，配合全自動(dòng)上下料系統(tǒng)，單小時(shí)可完成1800個(gè)FPC組件焊接。其智能化控制系統(tǒng)支持多工藝參數(shù)存儲(chǔ)，切換不同型號(hào)FPC焊接時(shí)，僅需調(diào)用預(yù)設(shè)程序，即可實(shí)現(xiàn)快速換型，生產(chǎn)效率較傳統(tǒng)方式成倍數(shù)提升。

五、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與展望

隨著新能源汽車(chē)與儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)擴(kuò)張，激光焊接工藝在電池模組中的應(yīng)用將更加廣泛。其未來(lái)的發(fā)展方向包括：

更高精度與效率：微米級(jí)光斑控制，最小光斑直徑達(dá)0.05mm，可焊接01005超小型元件;

智能化與自動(dòng)化：在線AOI系統(tǒng)，100%焊點(diǎn)檢測(cè)，識(shí)別200+缺陷類(lèi)型;

綠色制造：激光工藝無(wú)耗材需求，能效提升30%以上;

材料創(chuàng)新：專(zhuān)屬開(kāi)發(fā)的SnBiAg合金(熔點(diǎn)170℃)，焊接溫度比傳統(tǒng)錫膏低40℃，有效減少鋁極耳的熱變形。

未來(lái)，隨著紫宸激光錫焊機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，將為動(dòng)力電池模組CCS-FPC的高性能與低成本制造提供關(guān)鍵支撐，進(jìn)一步鞏固其在高端制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，助力全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。