在動力電池的應用領域,FPC(柔性電路板)在 pack 環節替換傳統線束,對電池包信息采集意義重大。隨著對動力電池能量密度提升及輕量化的迫切需求,
FPC 的市場前景愈發廣闊,其具備布局規整、結構緊湊、高度集成、超薄超柔、輕量化等優勢,能有效監控電芯電壓與溫度,保護動力電池。但在電池 FPC 焊接時,卻面臨著諸多棘手難題。
在動力電池模組 FPC 焊接中,常用的焊接材料有鎳、銅鍍鎳,主要是鎳鋁焊接,這一過程極易出現虛焊、焊穿、爆點、焊偏等問題。首先,異種金屬熔點不同,低熔點材料熔化時,高熔點材料仍為固態,已熔化材料易滲入過熱區晶界,造成低熔點材料流失、合金元素燒損蒸發,焊縫化學成分改變,力學性能難以把控。其次,異種金屬線膨脹系數不同,熔池結晶時會產生較大焊接應力與變形,焊縫兩側應力狀態不同,易致焊縫及熱影響區產生裂紋,甚至使焊縫金屬與母材剝離。再者,材料熱導率和比熱容不同,會讓焊縫金屬結晶條件變差,晶粒粗大,影響難熔金屬的潤濕性能。同時,異種金屬焊接易產生金屬間化合物,發生組織變化,導致焊接接頭力學性能下降,熱影響區易產生裂紋。而且,材料的線膨脹系數、熱導率和比熱容等熱物性參數隨溫度變化,使得激光焊接過程更為復雜。
針對這些難題,行業內積極探索解決方案。
電池 FPC焊接時,單模激光器較易達到金屬材料熔化閾值,多模激光器則需增加輸入能量,易造成材料燒蝕及金屬間化合物產生,焊接效果欠佳。UW 動力電池模組 FPC 激光焊接解決方案,其工藝流程為人工上 FPC→視覺 CCD 焊接定位 (雙工位)→焊后外觀 CCD 檢測→壓降測試→NTC 測試→NG 下線。此鎳片焊接自動線核心配置包括自制激光器、CCD 視覺定位、高精測試儀及 NTC 專用測試盒,實現自動焊接、檢測、壓緊測試和 NTC 測試,將傳統線下性能測試融入焊接產線,整線效率達 15s/pcs,焊接站和 NTC 測試均為雙工位設計,還能自動下線 NG 產品,有效解決行業痛點。
此外,還有其他新技術可用于 FPC 焊接。
電池軟板激光焊接技術通過高能激光束局部加熱熔化焊料實現連接,精度高、熱影響小,自動化程度適合大規模生產;超聲波焊接利用高頻聲波使塑料變形熔化,無需額外焊料,能實現快速可靠的微型焊接;選擇性焊接針對特定區域焊接,可減少熱損傷,保證 FPC 完整與正常功能 。在焊接 FPC 時,還需注意控制環境溫度和濕度,防止靜電損傷與吸濕導致的焊接問題;選擇高質量焊料和基板材料,優化焊接溫度、時間、壓力等參數;采用 X 射線檢測、自動光學檢測(AOI)等先進檢測技術,確保焊點達標,從而有效攻克電池 FPC 焊接難題。