隨著新能源汽車產(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母排通過集成信號采集、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，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

CCS通過FPC替代傳統(tǒng)線束，實現(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，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化裝配效率。每個電池模組通常配備1套CCS，每套CCS集成1-2條FPC，其價值量遠(yuǎn)高于單一FPC組件。

工藝制造難點主要包括三個方面：

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)通過精準(zhǔn)控制激光能量、作用時間和光斑形態(tài)，實現(xiàn)FPC與金屬端子(如銅鋁排)的高可靠性連接。在實際應(yīng)用中，F(xiàn)PC軟板的技術(shù)演進(jìn)帶來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。

機械損傷風(fēng)險高：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

針對異種金屬(如鎳-銅)的物理特性差異(熔點、熱膨脹系數(shù))，紫宸激光開發(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。

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

3 全自動化產(chǎn)線集成Y

在新能源電池模組的制造中，采用視覺定位(CCD)、機械臂和AOI檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)FPC預(yù)植錫、NTC貼片、助焊劑噴涂及焊接的全流程自動化。高精度振鏡系統(tǒng)、實時溫度控制及除塵裝置的應(yīng)用，確保焊點一致性和清潔度，滿足動力電池對可靠性的嚴(yán)苛要求。

三、動力電池FPC激光焊接常見難題與應(yīng)對策略

1. 異種金屬焊接的挑戰(zhàn)

動力電池模組FPC焊接時，焊接材料涉及鎳、銅鍍鎳，主要為鎳鋁焊接，焊接時容易出現(xiàn)虛焊、焊穿、爆點、焊偏等現(xiàn)象。具體難點包括：

異種金屬熔點不同：低熔點材料熔化時，高熔點材料仍處于固體狀態(tài)，這時已熔化的材料容易滲入過熱區(qū)的晶界，造成低熔點材料流失

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，該產(chǎn)線集成視覺系統(tǒng)，能夠進(jìn)行實時位置識別與補償，成功克服因FPC鎳片尺寸公差導(dǎo)致的焊偏問題，顯著提升FPC與母線排焊接位置的一致性。其次通過技術(shù)升級，實現(xiàn)從YAG到單模+振鏡進(jìn)行焊接，有效解決了行業(yè)痛點問題。

單模激光器光強呈高斯分布，光束質(zhì)量好，穿透力強。焊接時，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、激光錫焊機技術(shù)的優(yōu)勢與行業(yè)價值

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，確保微小焊點的一致性。紫宸激光錫球焊接機搭載的500萬像素視覺系統(tǒng)，結(jié)合亞像素級圖像處理算法，實現(xiàn)±0.02mm的定位精度。在0.2mm間距的FPC焊盤焊接中，設(shè)備可在1.2秒內(nèi)完成自動校準(zhǔn)，確保激光束精準(zhǔn)作用于目標(biāo)焊點。

02工藝靈活性：

兼容多種焊盤形狀與材料(如金、銀、銅等)，適應(yīng)CCS組件的多樣化設(shè)計需求。針對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)備的單點焊接速度達(dá)3球/秒，配合全自動上下料系統(tǒng)，單小時可完成1800個FPC組件焊接。其智能化控制系統(tǒng)支持多工藝參數(shù)存儲，切換不同型號FPC焊接時，僅需調(diào)用預(yù)設(shè)程序，即可實現(xiàn)快速換型，生產(chǎn)效率較傳統(tǒng)方式成倍數(shù)提升。

五、未來發(fā)展趨勢與展望

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

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

智能化與自動化：在線AOI系統(tǒng)，100%焊點檢測，識別200+缺陷類型;

綠色制造：激光工藝無耗材需求，能效提升30%以上;

材料創(chuàng)新：專屬開發(fā)的SnBiAg合金(熔點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，隨著紫宸激光錫焊機技術(shù)的不斷創(chuàng)新，將為動力電池模組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。