โซลูชันการเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับบัสบาร์ CCS: ช่วยให้สามารถผลิตแบตเตอรี่พลังงานประสิทธิภาพสูง-

Kingslaser ได้พัฒนากระบวนการแบบแห้งที่ใช้เลเซอร์-สำหรับการผลิตวงจร FPC และการเปิดหน้าต่างแพดด้วยความกว้างของเส้นที่ละเอียดถึง 10 μm เทคโนโลยีนี้ช่วยให้การต่อประกบมีความแม่นยำสูง-ในการใช้งานรูปแบบ-ขนาดใหญ่-เป็นพิเศษ ในขณะเดียวกันก็ลดมลภาวะทางเคมี ลดความซับซ้อนของกระบวนการ ลดวงจรการผลิตให้สั้นลง และลดต้นทุนแรงงาน

เพื่อจัดการกับการพึ่งพาการประกอบขั้วนิกเกิลและอะลูมิเนียมแบบแมนนวลในวิธี CCS แบบดั้งเดิม Kingslaser ได้เปิดตัวการออกแบบใหม่โดยใช้แถบฟอยล์ทองแดงที่ขยายออก แถบเหล่านี้เข้ากันได้กับโลหะบางพิเศษ- (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 35 ไมโครเมตร) รวมถึงทองแดง–ทองแดง ทองแดง–อลูมิเนียม และทองแดง-อลูมิเนียมอัลลอยด์

การใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ทำให้แถบฟอยล์ทองแดงสามารถยึดติดกับบัสบาร์อลูมิเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ นวัตกรรมนี้ช่วยลดการประกอบด้วยตนเอง ปรับปรุงระบบอัตโนมัติ และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของกระบวนการ

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ระดับโลกและการเติบโตอย่างรวดเร็วของตลาดรถยนต์ไฟฟ้า เทคโนโลยีแบตเตอรี่ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักในการขับเคลื่อนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า ได้สร้างความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในแง่ของความปลอดภัยสูง การบูรณาการสูง การออกแบบน้ำหนักเบา และการลดต้นทุน ในเวลาเดียวกัน กระบวนการเลือกวัสดุและการผลิตของ CCS (Cells Contact System, integrated busbars) ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบแบตเตอรี่ ยังได้รับการอัปเกรดอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการรวมยานพาหนะโดยรวมและความซับซ้อนของระบบแบตเตอรี่

รูปที่ 1 บัสบาร์แบบรวม CCS เป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญในระบบแบตเตอรี่พลังงาน

ปัจจุบัน CCS ทำหน้าที่ในการสุ่มตัวอย่างสัญญาณและฟังก์ชันการรวบรวมปัจจุบันเป็นหลัก องค์ประกอบการรับสัญญาณของบริษัทมีแนวโน้มไปสู่การกระจายความเสี่ยง โดยส่วนใหญ่ได้แก่:

◎ การรวมกลุ่มสายเคเบิล : แบบดั้งเดิมแต่เชื่อถือได้ ด้วยโครงสร้างที่ซับซ้อนและการผสานรวมต่ำ
○ วงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (FPC) : ขึ้นอยู่กับฟิล์มโพลีอิไมด์หรือโพลีเอสเตอร์ ซึ่งให้ความยืดหยุ่นและความเสถียรที่ดีเยี่ยม เป็นหนึ่งในโซลูชั่นหลักในปัจจุบัน
○ สายแบนแบบยืดหยุ่น (FFC) : โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา
○ แผงวงจรแม่พิมพ์แบบยืดหยุ่น (FDC) : เพิ่มเทคโนโลยีการขึ้นรูปที่ด้านบนของ FPC ทำให้มีความสามารถในการปรับตัวแบบสามมิติที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น-
○ สายแบนแบบยืดหยุ่น (FFC) เชื่อมต่อกับวงจรแม่พิมพ์แบบยืดหยุ่น (FCC) : รวม FFC เข้ากับ FPC/FDC ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของโครงสร้างและประสิทธิภาพการเชื่อมต่อ ทำให้เป็นโซลูชันใหม่ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน

การสำรวจและการอยู่ร่วมกันของเส้นทางทางเทคนิคหลายเส้นทางมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อลดต้นทุนโดยรวมของผลิตภัณฑ์ CCS โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนการสุ่มตัวอย่างของ BMS (ระบบการจัดการแบตเตอรี่) ซึ่งคิดเป็นประมาณ 55% ของต้นทุนทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีการรับสัญญาณ-การบูรณาการที่สูง ต้นทุนต่ำ-จึงกลายเป็นจุดสนใจหลักของการวิจัยและพัฒนา

ท่ามกลางฉากหลังนี้ Kingslaser มุ่งเน้นไปที่นวัตกรรมในเทคโนโลยีวงจรแบบยืดหยุ่นมาตั้งแต่ปี 2023 โดยเสนอโซลูชันการปรับปรุงกระบวนการที่สำคัญสองประการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและการอัพเกรดการผลิตของ CCS:

● กระบวนการที่แห้งสนิทเพื่อการผลิต FPC ที่รวดเร็ว

กระบวนการนี้ใช้เทคโนโลยีการประมวลผลด้วยเลเซอร์เต็มรูปแบบเพื่อทำตามขั้นตอนที่สำคัญ เช่น การแกะสลักรูปแบบวงจร FPC และการเปิดหน้าต่างฟิล์ม PI เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการแบบเปียกแบบดั้งเดิม กระบวนการนี้ทำให้ขั้นตอนการผลิตง่ายขึ้นอย่างมาก ลดการใช้สารเคมี และให้ข้อได้เปรียบในด้านความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความสามารถในการผลิตที่สูง ปัจจุบัน Kingslaser ได้เสร็จสิ้นการออกแบบกระบวนการสร้างรุ่นที่สอง-และได้รับสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้อง

● การวิจัยเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์อลูมิเนียมด้วยทองแดง-

เพื่อตอบสนองต่อปัญหาคอขวดใน CCS แบบดั้งเดิมที่ FPC เชื่อมต่อกับบัสบาร์อะลูมิเนียมผ่านการชุบนิกเกิลหรือการฉีดขึ้นรูป Kingslaser ได้เสนอวิธีแก้ปัญหาใหม่โดยใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์โดยตรงเพื่อเชื่อมต่อ FPC กับบัสบาร์อะลูมิเนียม แนวทางนี้กำจัดวัสดุเชื่อมต่อระดับกลาง ลดความซับซ้อนของโครงสร้าง ลดต้นทุน และปรับปรุงความสม่ำเสมอในการผลิต เทคโนโลยีดังกล่าวได้รับการพัฒนาเมื่อต้นปี 2567 ตามคำขอของบริษัทจดทะเบียนและบรรลุผลการตรวจสอบเบื้องต้น

โดยสรุป ในฐานะส่วนประกอบที่สำคัญในชุดแบตเตอรี่ ระดับการออกแบบและการผลิตของ CCS ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและต้นทุนของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานใหม่ การสำรวจโซลูชันต่างๆ สำหรับโมดูลรับสัญญาณและการใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ แสดงให้เห็นว่า CCS กำลังก้าวไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การบูรณาการที่มากขึ้น และต้นทุนที่ลดลง

วงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (FPC) หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า "บอร์ดแบบยืดหยุ่น" เป็นแผงวงจรพิมพ์ที่ใช้วัสดุฉนวนที่มีความยืดหยุ่นเป็นฐาน และให้ฟังก์ชันอิเล็กทรอนิกส์ผ่านรูปแบบวงจรที่แม่นยำ มีข้อได้เปรียบมากมายเหนือแผงวงจรแบบแข็งแบบดั้งเดิม เช่น ความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยม โครงสร้างน้ำหนักเบา และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เหนือกว่า ด้วยเหตุนี้ FPC จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทอร์มินัลอัจฉริยะ อุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และยานพาหนะพลังงานใหม่ ทำให้ FPC เป็นรากฐานสำคัญในการบรรลุการย่อขนาด การออกแบบน้ำหนักเบา และการบูรณาการในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่

FPC นำเสนอความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยม ช่วยให้สามารถดัดงอ พับ และม้วนได้อย่างอิสระเพื่อปรับให้เข้ากับเค้าโครงพื้นที่สามมิติ- ช่วยให้สามารถบูรณาการการประกอบส่วนประกอบและการเชื่อมต่อสายไฟได้ เนื่องจากโครงสร้างที่บางและน้ำหนักเบา FPC จึงลดขนาดและน้ำหนักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ลงได้อย่างมาก ตอบสนองความต้องการการออกแบบที่มีความหนาแน่นสูง{2}}และกะทัดรัดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ นอกจากนี้ FPC ยังกระจายความร้อนได้ดี มีความสามารถในการบัดกรีสูง และติดตั้งง่าย ให้ประสิทธิภาพโดยรวมที่เหนือกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โครงสร้างยืดหยุ่น-ที่ยืดหยุ่นยังช่วยชดเชยข้อจำกัดของวงจรที่ยืดหยุ่นในแง่ของความสามารถในการรับน้ำหนัก-อีกด้วย

รูปที่ 2 รูปถ่ายของ FPC

อย่างไรก็ตาม การผลิต FPC ก็มีความท้าทายบางประการเช่นกัน เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ววงจรที่ยืดหยุ่นได้รับการออกแบบ-ตามต้องการ จึงมีข้อกำหนดด้านการออกแบบและกระบวนการที่สูงขึ้น ส่งผลให้มีการลงทุนล่วงหน้าจำนวนมากและต้นทุนเริ่มต้น-สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับ PCB มาตรฐาน นอกจากนี้ เมื่อการผลิตเสร็จสิ้น การปรับเปลี่ยนจะนำไปใช้ได้ยาก โดยมักต้องมีการปรับเปลี่ยนแบบร่างฐานหรือโฟโต้พล็อต และกระบวนการซ่อมแซมชั้นปกก็ซับซ้อนเช่นกัน นอกจากนี้ ธรรมชาติของวัสดุที่ยืดหยุ่นได้จำกัดความสามารถในการปรับขนาดในการผลิตจำนวนมาก และกระบวนการผลิตต้องการการจัดการที่แม่นยำอย่างยิ่ง-การจัดการที่ไม่ถูกต้องใดๆ ก็ตามอาจนำไปสู่ความเสียหายของวงจรหรือความล้มเหลวในการทำงาน

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดของกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม Kingslaser ได้ทุ่มเทในการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต FPC ที่ใช้เลเซอร์-มาตั้งแต่ปี 2004 ในปีนั้น เมื่อมีการส่งมอบเครื่องตัดรูปร่างด้วยเลเซอร์ FPC เครื่องแรกของจีน อุปกรณ์จากต่างประเทศที่คล้ายกันมีราคาสูงถึง 5.5 ล้านหยวน Kingslaser ซึ่งอาศัยการวิจัยและพัฒนาอิสระ ประสบความสำเร็จในการส่งมอบด้วยราคาประมาณ 1.5 ล้านหยวน ทำลายการผูกขาดจากต่างประเทศ และถือเป็นจุดเริ่มต้นของการประยุกต์ใช้อุปกรณ์เลเซอร์ในประเทศในด้านการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องจักรดังกล่าวเป็นเครื่องแรกที่ใช้มอเตอร์เชิงเส้นตรงที่นำเข้าจาก HIWIN Technologies ของไต้หวันในขณะนั้น รวมกับระบบกัลวาโนมิเตอร์ ทำให้เกิดโครงสร้างการประมวลผลด้วยเลเซอร์ "มอเตอร์เชิงเส้น + กัลวาโนมิเตอร์" ผู้บุกเบิก ซึ่งปรับปรุงความแม่นยำในการประมวลผลและความเร็วในการตอบสนองอย่างมีนัยสำคัญ

จากรากฐานนี้ Kingslaser ยังคงพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับวงจรที่มีความยืดหยุ่นอย่างต่อเนื่อง โดยเสนอกระบวนการผลิต FPC ที่รวดเร็วตามแนวคิดของการผลิตแบบแห้งเต็มที่ โดยเน้นที่การประมวลผลด้วยเลเซอร์ วิธีนี้กำจัดขั้นตอนที่ซับซ้อนหลายประการที่พบในกระบวนการเปียกแบบดั้งเดิม-เช่น การแกะสลัก การพัฒนา และการทำความสะอาดสารเคมี- และสร้างขั้นตอนการผลิตใหม่ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ "การม้วน-ถึง-การประมวลผลด้วยเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง" เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทั่วไป กระบวนการใหม่เริ่มต้นด้วยการคลี่วัตถุดิบ ตามด้วยการเปิดหน้าต่างเลเซอร์ การสร้างวงจรเลเซอร์ และการตัดโครงร่าง เพื่อให้ได้รูปแบบการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง ซึ่งปราศจากสารเคมี รีเอเจนต์ น้ำเสีย และการปล่อยไอเสีย

กระบวนการผลิต FPC แบบดั้งเดิมไม่เพียงแต่ซับซ้อนและใช้พื้นที่-เท่านั้น แต่ยังต้องใช้สารเคมีอย่างมาก ซึ่งส่งผลให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก จำเป็นต้องมีการแทรกแซงโดยคนจำนวนมาก ซึ่งนำไปสู่วงจรการผลิตที่ยาวนานและการใช้พลังงานสูง ในทางตรงกันข้าม เทคโนโลยีกระบวนการแบบแห้ง-ของ Kingslaser ช่วยให้ขั้นตอนการผลิตง่ายขึ้นอย่างมากโดยบูรณาการหลายขั้นตอนผ่านการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูง- ซึ่งช่วยให้มีวิธีอัตโนมัติเต็มรูปแบบ มีประสิทธิภาพสูง และไม่มี-มลภาวะสำหรับการผลิตวงจรที่มีความยืดหยุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้การตั้งค่าการผลิตต่อเนื่องแบบม้วน-ถึง- อุปกรณ์เลเซอร์สามารถบูรณาการเข้ากับระบบขนถ่ายวัสดุต้นทางและปลายน้ำได้อย่างราบรื่น มอบอินเทอร์เฟซที่เหมาะสำหรับ-การผลิตอัจฉริยะขนาดใหญ่

ในแง่ของประสิทธิภาพทางเทคนิค กระบวนการนี้มีการพัฒนานวัตกรรมหลายประการ ประการแรก การใช้กัลวาโนมิเตอร์-ในการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่สแกนช่วยให้การออกแบบรูปแบบวงจรมีความยืดหยุ่นและอิสระมากขึ้น โดยได้ความกว้างของเส้นขั้นต่ำ 100 ไมครอน สิ่งนี้ตอบสนองความต้องการด้านการผลิต FPC ที่-มีความแม่นยำและซับซ้อนสูง- และช่วยให้สามารถกำหนดขนาดตามความต้องการของลูกค้าได้ ซึ่งช่วยเพิ่มความเข้ากันได้ของผลิตภัณฑ์อย่างมาก ประการที่สอง กระบวนการเลเซอร์แบบแห้งเต็มที่กำจัดมลภาวะทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับวิธีการแบบเปียกแบบดั้งเดิมได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้ได้การผลิตที่สะอาดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มในปัจจุบันของการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ กระบวนการนี้ช่วยลดความต้องการแรงงานและจำนวนขั้นตอนการผลิตโดยรวมลงอย่างมาก ทำให้วงจรการผลิตสั้นลงอย่างมาก และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต-ทำให้ดี-เหมาะสมกับความต้องการของตลาดในปัจจุบันสำหรับการทำซ้ำผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็วและการจัดส่งที่รวดเร็ว

จากมุมมองการควบคุมต้นทุน- กระบวนการที่แห้งสนิทช่วยลดความจำเป็นในการพิมพ์แม่พิมพ์และสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ปรับปรุงการใช้วัสดุอย่างมีนัยสำคัญ ขณะเดียวกันก็ลดการสิ้นเปลืองวัสดุเพิ่มเติมจนเกือบเป็นศูนย์ ช่วยให้บริษัทต่างๆ สร้างโครงสร้างต้นทุนที่แข่งขันได้มากขึ้น ในเวลาเดียวกัน ในการจัดการ-การประมวลผล FPC รูปแบบขนาดใหญ่ กระบวนการนี้ช่วยแก้ปัญหาความท้าทายในการรักษาความแม่นยำในการต่อประกบในวิธีการดั้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้สามารถผลิต FPC ในพื้นที่ขนาดใหญ่-ที่มีความแม่นยำสูงและต่อเนื่องได้

ในกระบวนการผลิตบัสบาร์แบบรวมใน CCS อุปกรณ์การเชื่อมเป็นขั้นตอนกระบวนการที่สำคัญ โดยหลักแล้วจะเกี่ยวข้องกับสองวิธี: การเชื่อมด้วยเลเซอร์และการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิก ในกระบวนการแบบดั้งเดิม การเชื่อมต่อระหว่าง FPC และ Busbar อะลูมิเนียม โดยทั่วไปต้องใช้ส่วนประกอบการเปลี่ยนผ่านระดับกลาง-แผ่นนิกเกิล ปลายด้านหนึ่งของแผ่นนิกเกิลนี้เชื่อมต่อกับ FPC ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมกับบัสบาร์อลูมิเนียมโดยใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ (เช่น การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์) อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระบวนการเชื่อม SMT ก่อน-ในขั้นตอนที่มีความยาว (เช่น การบัดกรี เตาหลอมแบบอุโมงค์ ฯลฯ) ความยาวโดยรวมของสายการผลิตมักจะเกิน 15 เมตร ซึ่งนำไปสู่การไหลของกระบวนการที่ซับซ้อน พื้นที่ใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่ และประสิทธิภาพการผลิตต่ำ

รูปที่ 3 การเชื่อมบัสบาร์ของโมดูลแบตเตอรี่

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการนี้ มีการเสนอแนวทางใหม่ที่ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์เพื่อเชื่อมต่อ FPC กับ Busbar โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องใช้แผ่นนิกเกิลระดับกลาง โซลูชันนี้ช่วยลดจำนวนขั้นตอนกระบวนการและมีศักยภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมและความกะทัดรัดโดยรวมของสายการผลิต เป็นเทคโนโลยีการเชื่อมอลูมิเนียมทองแดง-ใหม่ที่มีแนวโน้มดีซึ่งคุ้มค่าแก่การวิจัยและส่งเสริมเพิ่มเติม

ในแง่ของการเลือกวิธีการเชื่อม การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีข้อดี เช่น สะอาดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพสูง และความง่ายในการทำงานอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฟอยล์ทองแดงบน FPC มีความนุ่มนวลและความบางมาก วิธีการนี้จึงต้องการความแม่นยำและความเสถียรสูงมากในการควบคุมการเชื่อม รวมถึงความสะอาดพื้นผิวของวัสดุ มิฉะนั้นอาจเกิดปัญหาเช่นการเจาะทะลุหรือการเชื่อมผิดพลาดได้ง่าย

ในการเปรียบเทียบ การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีความโดดเด่นในการผลิตแบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเนื่องจากมีความแม่นยำสูง ความเร็วสูง การทำงานแบบไม่สัมผัส- ความเข้ากันได้ของวัสดุในวงกว้าง กระบวนการที่ปราศจากมลภาวะ- และความสามารถในการทำซ้ำที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตาม มาพร้อมกับต้นทุนอุปกรณ์ที่สูงขึ้น ความซับซ้อนทางเทคนิคที่มากขึ้น และข้อกำหนดในการควบคุมสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

ปัจจุบัน เส้นทางกระบวนการทั่วไปในการผลิตบัสบาร์แบบรวมของ CCS เกี่ยวข้องกับการใช้เทอร์มินัลแผ่นนิกเกิลเพื่อเชื่อมต่อ FPC และบัสบาร์อะลูมิเนียม ในการตั้งค่านี้ การเชื่อมต่อระหว่างแผ่นนิกเกิลและบัสบาร์อะลูมิเนียม โดยทั่วไปจะทำได้ผ่านการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกหรือด้วยเลเซอร์ ในขณะที่การเชื่อมต่อระหว่างแผ่นนิกเกิลและ FPC นั้นทำได้โดยใช้การบัดกรีด้วยเลเซอร์ แนวทางนี้ต้องใช้กระบวนการเชื่อมสองแบบที่แตกต่างกัน ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มความซับซ้อนของกระบวนการเท่านั้น แต่ยังจำกัดระดับระบบอัตโนมัติและประสิทธิภาพการผลิตอีกด้วย

การเชื่อมโลหะที่ไม่เหมือนกันทองแดงและอะลูมิเนียมโดยตรงต้องเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคมากมาย ในด้านหนึ่ง ทองแดงและอลูมิเนียมมีคุณสมบัติทางกายภาพแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ เช่น การนำความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และจุดหลอมเหลว ซึ่งทำให้การยึดเกาะทางโลหะวิทยาทำได้ยาก ในทางกลับกัน ภายในช่วงอุณหภูมิและองค์ประกอบที่แตกต่างกัน สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่เปราะมีแนวโน้มที่จะก่อตัวขึ้นระหว่างทองแดงและอะลูมิเนียม ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพทางกลและทางไฟฟ้าของรอยเชื่อมอย่างรุนแรง

รูปที่ 4 การเชื่อมโดยตรงของโลหะทองแดงและอะลูมิเนียมที่ไม่เหมือนกันต้องเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคมากมาย

เพื่อจัดการกับความท้าทายทางเทคนิคนี้ Kingslaser ได้พัฒนาเทคโนโลยีการเชื่อมโลหะทองแดง-อลูมิเนียมที่แตกต่างกันโดยใช้เลเซอร์สีเขียว ซึ่งจะขยายฟอยล์ทองแดง FPC โดยตรงและเชื่อมเข้ากับบัสบาร์อะลูมิเนียม ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้แผ่นนิกเกิลขั้นกลาง วิธีการนี้แสดงให้เห็นถึงข้อดีของการเชื่อมด้วยเลเซอร์สีเขียวในการจัดการกับวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น ทองแดงและอลูมิเนียม

ในการทดลอง มีการใช้ฟอยล์ทองแดงรีดบางพิเศษ-มาตรฐานขนาด 70μm จาก FPC เป็นแถบ เชื่อม-เข้ากับบัสบาร์อะลูมิเนียมขนาด 2.5 มม. โดยวางฟอยล์ทองแดงไว้ที่ชั้นบน กัลวาโนมิเตอร์ควบคุมเส้นทางเลเซอร์แบบเกลียวเพื่อเพิ่มความเค้น-พื้นที่รับน้ำหนักของโซนการเชื่อมฟอยล์ทองแดง ด้วยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการ เช่น กำลัง ความเร็ว ปริมาณการหลุดโฟกัส และขนาดเส้นทางเกลียว ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก-รวมถึงพื้นผิวการเชื่อมและ-สัณฐานวิทยาของหน้าตัด ความลึกของการเจาะทะลุของรอยเชื่อม และความแข็งแรงของการลอก-ได้รับการประเมินอย่างเป็นระบบ

ความท้าทายในการเข้าร่วมแท็บฟิล์มบาง-ที่คล้ายกันเกิดขึ้นตลอดการผลิตเซลล์ ซึ่งรวมถึงแท็บแบตเตอรี่และกระบวนการเชื่อมแบบดึง.

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าพลังงานเลเซอร์ที่เหมาะสมสามารถทำให้เกิดการหลอมละลายของฟอยล์ทองแดงเฉพาะที่ ทำให้เกิดรอยเชื่อมที่มีความต่อเนื่องที่ดีและมีการก่อตัวสม่ำเสมอ ความแข็งแรงของการลอกสามารถสูงกว่า 30N และผลการเชื่อมก็ดีกว่าที่ได้จากการใช้กำลังสูงหรือต่ำมากเกินไป ซึ่งอาจนำไปสู่การไหม้-ทะลุหรือการเชื่อมผิดพลาด ความเร็วในการเชื่อมยังมีบทบาทสำคัญในสัณฐานวิทยาของการเชื่อม ซึ่งต้องการความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการประมวลผลและคุณภาพการเชื่อม

รูปที่ 5 ความแข็งแรงการลอกของข้อต่อด้วยกำลังการเชื่อมที่แตกต่างกัน

เมื่อปรับกำลังอย่างเหมาะสม พันธะอะลูมิเนียมทองแดง - และการเกิดรอยเชื่อมจะดีขึ้น

นำไปสู่ความต้านทานแรงดึงที่สูงขึ้นในช่วงกำลังนั้น

หลังจากการพัฒนาด้านเทคนิคมานานกว่าหนึ่งปี Kingslaser ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเทคโนโลยีอุปกรณ์การเชื่อมสำหรับวัสดุ-โลหะบางพิเศษ- เช่น ทองแดง-เป็น-อะลูมิเนียม ทองแดง-เป็น-ทองแดง และอะลูมิเนียม-เป็น-นิกเกิล (ความหนาน้อยกว่าหรือเท่ากับ 35μm)- โดยมีการปรับปรุงที่เห็นในหลายคีย์ พื้นที่

ประการแรก ความท้าทายของการเสียรูปและช่องว่างการยึดเกาะขนาดใหญ่ในโลหะบางพิเศษ-ได้รับการแก้ไขอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการเชื่อมปลอมและการเชื่อมเกิน-ได้อย่างมาก ประการที่สอง ด้วยการพัฒนาระบบการเชื่อมแบบอัตโนมัติ ทำให้ประสิทธิภาพการประมวลผลได้รับการปรับปรุง ความยาวสายการผลิต CCS สั้นลง และประหยัดพื้นที่การผลิต ประการที่สาม เพื่อจัดการกับปัญหาความเปราะในรอยเชื่อมโลหะที่แตกต่างกัน จึงได้มีการนำแหล่งเลเซอร์ที่ปรับแต่งมาโดยเฉพาะซึ่งมีความยาวคลื่นเฉพาะมาใช้ ซึ่งช่วยลดการแตกร้าวและความแข็งแรงไม่เพียงพอได้อย่างมีประสิทธิภาพ สุดท้ายนี้ การกำจัดตัวกลางของแผ่นนิกเกิลช่วยลดต้นทุนวัสดุ ซึ่งให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจสำหรับการผลิต CCS ขนาดใหญ่-

นอกจากนี้ ยังมีการดำเนินการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องในด้านต่างๆ เช่น หัวจับแบบนิวแมติกและซอฟต์แวร์การเชื่อมด้วยการมองเห็นโคแอกเชียลกัลวาโนมิเตอร์ ขณะนี้ระบบเกือบจะบรรลุเป้าหมายด้านความน่าเชื่อถือของจุดเชื่อม 100% แล้ว โดยให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่แข็งแกร่งสำหรับ-การผลิต CCS คุณภาพสูง

ในการวิจัยเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับ FPC และทองแดง-โลหะอะลูมิเนียมที่แตกต่างกัน ทีมงานโครงการของ Kingslaser ได้รับผลลัพธ์หลายประการพร้อมมูลค่าการใช้งานจริง และได้พัฒนาอุปกรณ์ที่เป็นระบบและโซลูชันกระบวนการ

ในด้านการผลิต FPC นั้น Kingslaser ได้พัฒนาระบบการผลิต FFC-แบบม้วนรุ่นที่สอง-ถึง-แบบกลิ้งด้วยเลเซอร์ทั้งหมด-แบบแห้ง- ซึ่งช่วยเพิ่มระดับอัตโนมัติของการผลิตแผงวงจรแบบยืดหยุ่นได้อย่างมีนัยสำคัญ อุปกรณ์นี้ใช้วิธีการป้อนม้วนอย่างต่อเนื่อง- โดยรองรับวัสดุที่มีความกว้างสูงสุด 550 มม. โดยมีความแม่นยำในการวางตำแหน่ง ±0.003 มม. ด้วยการควบคุมความเร็วของขดลวด (0.1–10 ม./นาที) และความกว้างของเส้นตัดอย่างแม่นยำ (แคบถึง 0.03 มม.) และบูรณาการระบบการมองเห็น CCD เพื่อการจดจำเป้าหมายอัตโนมัติและการเย็บรูปแบบที่มีความแม่นยำสูง- (±0.01 มม.) ระบบจึงสามารถตอบสนองความต้องการของโครงสร้าง FPC ความหนาแน่นสูงและซับซ้อนสูง

รูปที่ 6. 2nd - Generation Roll - ถึง - Roll Fully Laser - Based Dry - อุปกรณ์การผลิต FFC

เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต-ด้วยกำลังการผลิตรายเดือนประมาณ 10,000–15,000 ตารางเมตร (เทียบเท่ากับมูลค่าผลผลิตประมาณ 1.6 ถึง 2.4 ล้านหยวน)-แต่ยังกำจัดสารเคมีตกค้างและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเปียกแบบดั้งเดิม ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มสู่การผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม นวัตกรรมที่เกี่ยวข้องได้รับสิทธิบัตรการประดิษฐ์ในชื่อ "กระบวนการผลิต FPC ที่รวดเร็วจากกระบวนการที่แห้งสนิท" โดยเน้นย้ำถึงความริเริ่มทางเทคนิคที่แข็งแกร่งและศักยภาพในการประยุกต์ทางอุตสาหกรรมในวงกว้าง

สำหรับการเชื่อมโลหะทองแดง-ที่แตกต่างจากอะลูมิเนียม ทีมงานโครงการได้พัฒนาสายการผลิตการเชื่อมด้วยเลเซอร์สีเขียวที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับอุตสาหกรรมแบตเตอรี่พลังงานใหม่ อุปกรณ์นี้ใช้แหล่งกำเนิดเลเซอร์-สมรรถนะสูง -กำลังสูง และเลเซอร์สีเขียวมีข้อได้เปรียบ เช่น อัตราการดูดซึมสูง การกระเด็นต่ำ ประสิทธิภาพสูง ความเสถียรที่ดีเยี่ยม และคุณภาพลำแสงที่เหนือกว่า ใช้เป็นหลักในการเชื่อมวัสดุโลหะบางพิเศษ- เช่น ทองแดง อลูมิเนียม นิกเกิล และเงิน

รูปที่ 7 อุปกรณ์สายการผลิตการเชื่อมด้วยเลเซอร์สีเขียว CCS

Kingslaser ยังประสบความสำเร็จในการได้รับสิทธิบัตรการประดิษฐ์ที่มีชื่อว่า"วิธีการเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับทองแดง-โลหะที่แตกต่างจากอะลูมิเนียม"ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีนี้

หากต้องการขยายการค้นพบเหล่านี้ไปสู่สถานการณ์การรวมบัสบาร์ที่กว้างขึ้น โปรดดูที่ของเรากระบวนการเชื่อมบัสบาร์และคู่มือการแก้ไขปัญหาข้อบกพร่อง.

หวู่ฮั่น Kingslaser Technology Co., Ltd.ก่อตั้งขึ้นในปี 2016 โดยมุ่งเน้นที่การวิจัยและการประยุกต์ทางอุตสาหกรรมของเทคโนโลยีการผลิตเลเซอร์ไมโคร- ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทได้ทุ่มเทความพยายามด้านการวิจัยและพัฒนากับเทคโนโลยีการผลิตเลเซอร์สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอร์รอฟสไกต์ โดยดำเนินการ-การศึกษาเชิงลึกและพัฒนาชุดอุปกรณ์การประมวลผลเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ-ประสิทธิภาพสูงสำหรับสาขานี้ โซลูชันเหล่านี้มีข้อดีหลายประการ รวมถึงการเพิ่มพื้นที่การผลิตพลังงานที่มีประสิทธิภาพของเซลล์ ลดการใช้พลังงานและวงจรการผลิต และบูรณาการกระบวนการเลเซอร์ที่ใช้งานได้หลากหลาย- ความก้าวหน้านี้ได้ยกระดับระบบอัตโนมัติและความชาญฉลาดในการผลิตเซลล์เพอร์รอฟสไกต์อย่างมีนัยสำคัญ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงต้นปี 2012 Kingslaser ประสบความสำเร็จในการส่งมอบอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite ขนาดกลาง-ถึง-ขนาดใหญ่-ได้สำเร็จ และกลายเป็นหนึ่งในบริษัทแรกๆ ในจีนที่เข้าสู่สาขานี้ หลังจากการพัฒนาเทคโนโลยีและการขยายตลาดมานานกว่าทศวรรษ บริษัทได้สร้างความสัมพันธ์ความร่วมมือกับมหาวิทยาลัย สถาบันการวิจัย และองค์กรต่างๆ มากกว่า 100 แห่งที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่ของ perovskite ความร่วมมือเหล่านี้ครอบคลุมเทคโนโลยีเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ที่หลากหลาย รวมถึงโครงสร้างทั้งแบบมีโซพอร์สและระนาบ Kingslaser ยังได้พัฒนาชุดโซลูชันการผลิตเลเซอร์ที่ครอบคลุมซึ่งปรับให้เหมาะกับข้อกำหนดขนาดต่างๆ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถที่แข็งแกร่งในการปรับแต่งของลูกค้าและการใช้งานทางวิศวกรรม

ด้วยนวัตกรรมที่ต่อเนื่องและการบูรณาการการวิจัยเข้ากับการประยุกต์ใช้ทางอุตสาหกรรม Kingslaser ได้สร้างข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีชั้นนำในด้านอุปกรณ์การผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ โดยให้การสนับสนุนอย่างแข็งแกร่งสำหรับการนำเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นต่อไป-ไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์