Kingslaser has developed a dry, laser-based process for FPC circuit fabrication and pad window opening with a line width as fine as 10 μm. This technology enables high-precision splicing in ultra-large-format applications while reducing chemical pollution, simplifying processes, shortening production cycles, and lowering labor costs.
Za reševanje odvisnosti od ročnega sestavljanja nikljevih in aluminijevih terminalov v tradicionalnih metodah CCS je KingSlaser uvedel novo zasnovo z uporabo razširjenih zavihkov bakrene folije . Ti zavihki so združljivi z ultra-tankimi kovinami (manj kot ali enaki 35 μM) zlitine .
Z laserskim varjenjem lahko zavihke bakrene folije učinkovito vežemo na aluminijaste avtobuse . Ta inovacija odpravlja ročno sestavljanje, izboljša avtomatizacijo in izboljša zanesljivost procesa .
Raziskovalno ozadje
S hitrim razvojem globalne nove energetske industrije in eksplozivno rast trga električnih vozil je tehnologija baterij kot osrednja gonilna komponenta za električna vozila nenehno izdelala preboj v smislu visoke varnosti, visoke integracije, lahke zasnove in zmanjšanja stroškov ., hkrati pa je bil izbor materiala in proizvodne procese CCS (kontaktne sisteme CCS (integrirane celice, ki so bili tudi integrirani avtobusi CCS (integrirani, integrirani s celičnimi sistemi) Za izpolnjevanje vse večjih zahtev po celotni integraciji vozila in kompleksnosti sistema baterij .
Slika 1. CCS Integrirani avtobusi so ena ključnih komponent v sistemu napajalnih baterij
Trenutno CCS služi predvsem vzorčenju signalov in trenutnih funkcijah zbiranja . Njegove komponente za pridobivanje signala kažejo trend diverzifikacije, v glavnem vključno z:
◎ Kabelski svežnji: tradicionalni, a zanesljivi, s kompleksnimi strukturami in nizko integracijo;
◎ Prilagodljivo tiskano vezje (FPC): Na podlagi poliimidnega ali poliestrskega filma, ki ponuja odlično prilagodljivost in stabilnost, je ena izmed glavnih rešitev danes;
◎ fleksibilen ploski kabel (FFC): preprosta struktura, nizki stroški, primerni za lahek dizajn;
◎ Fleksibilna plošča za oblikovano vezje (FDC): dodaja tehnologijo oblikovanja na vrhu FPC, kar zagotavlja močnejšo tridimenzionalno prilagodljivost;
◎ Prilagodljiv ploski kabel (FFC), povezan s prilagodljivim oblikovanim vezjem (FCC): integrira FFC s FPC/FDC, kar povečuje strukturno prilagodljivost in učinkovitost povezave, s čimer je nova rešitev, ki je trenutno v uporabi .
Raziskovanje in sobivanje več tehničnih poti sta predvsem usmerjena v zmanjšanje skupnih stroškov izdelkov CCS, zlasti v vzorčnem delu BMS (sistem za upravljanje baterij), ki predstavlja približno 55% celotnih stroškov ., ki je ključni poudarek na področju raziskav {4}, ki tehnologija za pridobivanje z nizkimi cestnimi signali postanejo ključni poudarek {4}, ki ima tehnologija z nizkimi cestnimi signali.
V tem ozadju se je KingSlaser že od leta 2023 osredotočil na inovacije v tehnologiji fleksibilnega vezja, s čimer je predlagal dve kritični rešitvi za izboljšanje procesov za izboljšanje zmogljivosti in nadgradnje proizvodnje CCS:
● Popolnoma suh postopek za hitro proizvodnjo FPC
Ta postopek uporablja celovito tehnologijo laserske obdelave za dokončanje kritičnih korakov, kot so jedkanica vzorcev vezja FPC in odpiranje oken filmov PI . v primerjavi s tradicionalnimi mokrimi procesi, znatno poenostavi proizvodni potek, odpravlja uporabo kemijske reagente in ponuja prednosti, ki so v okolju, energijsko izkoristek in visoki produktivnost, in energijsko učinkovitost postopka druge generacije in pridobil ustrezne patente .
● Raziskave tehnologije laserskega varjenja z bakrom aluminijasto
In response to the bottleneck in traditional CCS where FPC is connected to aluminum busbars through nickel plating or injection molding, Kingslaser proposed a new solution using laser direct welding to connect FPC with aluminum busbars. This approach eliminates intermediate connection materials, simplifies the structure, reduces costs, and improves manufacturing Doslednost . Tehnologija je bila razvita v začetku leta 2024 kot odgovor na zahtevo družbe, ki je navedena na seznamu in dosegla predhodne rezultate preverjanja .
Če povzamemo, kot kritična sestavina baterijskih embalasov, oblikovanje in proizvodno raven CC -jev neposredno vplivata na delovanje in stroške novih energetskih električnih vozil . Raziskovanje več rešitev za module za pridobivanje signalov in izvajanje novih tehnologij pomeni, da CCS napreduje k večji učinkovitosti, večji integraciji in znižanju stroškov .
Popolnoma suh postopek za hitro proizvodnjo FPC
Flexible Printed Circuit (FPC), commonly referred to as "flex board," is a printed circuit board that uses flexible insulating materials as the base and achieves electronic functionality through precise circuit patterns. It offers numerous advantages over traditional rigid circuit boards, such as excellent flexibility, lightweight structure, and superior electrical performance. As a result, FPCs are widely used in Pametni terminali, nosljive naprave, medicinska oprema in nova energetska vozila, zaradi česar so ključni temelj za doseganje miniaturizacije, lahkega dizajna in integracije v sodobne elektronske izdelke .
FPC offers excellent flexibility, allowing free bending, folding, and winding to adapt to three-dimensional space layouts, enabling the integration of component assembly and wire connection. Due to its thin and lightweight structure, FPC significantly reduces the size and weight of electronic devices, meeting the demand for high-density and compact design in modern electronics. Additionally, FPC provides Dobra odvajanje toplote, močna spajkalnost in enostavna namestitev, ki zagotavlja vrhunske splošne zmogljivosti ., zlasti toga-flex struktura nadalje kompenzira omejitve prožnih vezij v smislu nosilne zmogljivosti .
Slika 2. Fotografija FPC
However, FPC manufacturing also presents certain challenges. As flexible circuits are typically custom-designed, they involve higher design and process requirements, resulting in significant upfront investment and much higher start-up costs compared to standard PCBs. Moreover, once production is completed, modifications are difficult to implement, often requiring adjustments to the base drawings or photoplots, and the repair process for cover layers is also Kompleks . Poleg tega narava prilagodljivih materialov omejuje razširljivost pri množični proizvodnji, postopek izdelave pa zahteva izjemno natančno ravnanje z ravnanjem-lahko privede do poškodbe vezja ali funkcionalne okvare .
To overcome the limitations of traditional manufacturing processes, Kingslaser has been dedicated to developing laser-based FPC manufacturing technology since 2004. That year, when it delivered China's first FPC laser contour cutting machine, similar foreign equipment cost as much as 5.5 million RMB. Kingslaser, relying on independent R&D, successfully completed Dostava po ceni približno 1 . 5 milijonov RMB, ki razbije tuji monopol in označuje začetek domače laserske opreme na področju fleksibilne proizvodnje elektronike. Zlasti je stroj prvi, ki je takrat sprejel linearni motor, uvožen iz Tajvanskih Hiwin Technologies, v kombinaciji s sistemom galvanometra, pri čemer je vzpostavil pionirsko strukturo laserskega procesa "linearnega motorja + galvanometra", ki je znatno izboljšala natančnost obdelave in hitrosti odziva.
KingSlaser, ki temelji na tej fundaciji, še naprej napreduje zelene proizvodne tehnologije za prožna vezja, tako da predlaga hiter proizvodni postopek FPC, ki temelji na konceptu popolnoma suhe izdelave ., osredotočeno na lasersko obdelavo, ta metoda odpravlja več zapletenih korakov, ki jih najdemo v tradicionalnih mokrih procesih, ki se ukvarjajo s čiščenjem, in kemično čiščenje in razvijanje, razvijanje, in kemično čiščenje in kemično čiščenje in razvojno čiščenje in razvojno čiščenje, ki se ukvarja s kemičnimi čistitvami, in kemično čiščenje in razvojno čiščenje in razvojno čiščenje, ki se ukvarja s kemičnimi čistitvami, in kemično čiščenje in razvijanje, ki se razvije in razvije kemično čiščenje, in kemično Nenehna laserska obdelava . "V primerjavi z običajnimi metodami se nov postopek začne z odpanjem surovin, čemur sledi odpiranje laserskega oken, vzorčenje laserskega vezja in rezanje orisanja, resnično doseganje zelene proizvodnje, ki ne vsebuje kemijskih reagentov, odpadnih voda in izpušnih emisij..
Tradicionalni proces proizvodnje FPC ni samo zapleten in prostor, ampak tudi močno odvisen od kemičnih reagentov, kar ima za posledico pomemben vpliv na okolje ., zahteva bistveno ročno intervencijo, kar vodi do dolgih proizvodnih ciklov in visoke porabe energije . v nasprotju s tem, da se proizvodni pretok, ki se nahajajo s hitrostjo, ki se pojavljajo v primerjavi s hitrostjo, ki se nahajajo v proizvodnji. Obdelava, ki omogoča popolnoma avtomatizirano, visoko učinkovito in ničelno vrv za fleksibilno izdelavo vezja ., zlasti pod neprekinjeno nastavitvijo rol-rol-rol-rol, se lahko laserska oprema brezhibno integrira s sistemi za ravnanje z materiali navzgor in navzdol, kar zagotavlja idealno vmesnik za obsežno inteligentno proizvodnjo .
In terms of technical performance, this process features several innovative breakthroughs. First, the use of galvanometer-scanned laser processing enables more flexible and free circuit pattern design, achieving a minimum line width of 100 microns. This meets the demands for high-precision and high-complexity FPC manufacturing and allows for custom sizing based on customer requirements, significantly enhancing product compatibility. Second, the fully dry laser process completely eliminates the chemical pollution associated with traditional wet methods, realizing truly environmentally friendly and clean production, in line with current trends in green manufacturing. In addition, the process greatly reduces labor requirements and the number of overall manufacturing steps, significantly shortening production cycles and improving production efficiency-making it well-suited to today's market Zahteve za hitro iteracijo izdelkov in hitro dostavo .
From a cost-control perspective, the fully dry process eliminates the need for printing molds and corrosive chemicals, significantly improving material utilization while reducing additional material waste to nearly zero, helping companies build a more competitive cost structure. At the same time, in handling large-format FPC processing, the process effectively solves the challenge of maintaining splicing accuracy in traditional methods, enabling high-precision, neprekinjena proizvodnja FPCS na velikem območju .
Raziskave bakrenega-aluminijevega laserskega varjenja v CCS
V proizvodnem procesu integriranih vodnikov v CCS je varilna oprema kritični korak procesa, ki vključuje predvsem dve metodi: lasersko varjenje in ultrazvočno varjenje . V tradicionalnih procesih povezava med FPC in aluminijskim avtobusom običajno zahteva, da se ta konec nik o prehodnih komponentah nikalice nik o NICK-A NICEL {2 {2 {2 {2 {2 {2- FPC, medtem ko je drugi konec privarjen na aluminijsko vodilo z laserskim varjenjem (na primer vlakno lasersko varjenje) ., vendar zaradi dolgega predstopenjskega postopka varitve SMT (E {{5} G {6} {6 {7} {7}) itd. metri, kar vodi do zapletenega pretoka procesa, velikega odtisa opreme in nizke učinkovitosti proizvodnje .
Slika 3. Busbar varjenje baterijskega modula
Za optimizacijo tega postopka je bil predlagan nov pristop, ki uporablja lasersko varjenje za neposredno povezovanje FPC z avtobusom in odpravo potrebe po vmesni nikljevi plošči . Ta rešitev zmanjšuje število procesnih korakov in ima potencial za izboljšanje učinkovitosti varjenja in celotnega koper-alumine linije {1}, ki jih je treba obljubiti. it, ki je obljubljala, da je v celoti koper proizvodne linije., ki jih je treba povečati, da je v celoti koper proizvodne linije {1 {1}, ki jih je treba povečati, da je v celoti koperji, ki je v celoti koper proizvodne linije {{1}, ki jih je treba izboljšati. nadaljnjih raziskav in promocije .
In terms of welding method selection, ultrasonic welding offers advantages such as being clean and environmentally friendly, low cost, high efficiency, and ease of automation. However, due to the softness and extreme thinness of the copper foil on FPCs, this method demands extremely high precision and stability in welding control, as well as surface cleanliness of the materials. Otherwise, issues such as weld Penetracija ali napačno varjenje se lahko zlahka pojavi .
Za primerjavo, lasersko varjenje izstopa v industrijski avtomatizirani proizvodnji zaradi visoke natančnosti, visoke hitrosti, nekontaktnega delovanja, širokega materialnega združljivosti, procesa brez onesnaževanja in odlične ponovljivosti ., vendar pa ima večje stroške opreme, večje tehnične kompleksnosti in strožje zahteve za nadzor okolja .
Currently, a common process route in CCS integrated busbar manufacturing involves using nickel plate terminals to connect the FPC and the aluminum busbar. In this setup, the connection between the nickel plate and the aluminum busbar is typically achieved through ultrasonic or laser welding, while the connection between the nickel plate and the FPC is made using laser spajkanje . Ta pristop zahteva dva različna procesa varjenja, ki ne samo poveča kompleksnost procesa, ampak tudi omejuje ravni avtomatizacije in učinkovitost proizvodnje .
Neposredno varjenje kovin bakra in aluminija se sooča s številnimi tehničnimi izzivi . po eni strani se baker in aluminij bistveno razlikujeta v fizikalnih lastnostih, kot so toplotna prevodnost, koeficient toplotne širitve in talilni točki, ki metalurgično vezanje otežijo {{1} na drugem roke, v okviru temperature in v roki, ki se nahajajo med ceno, v notranjosti temperature in v roki. se nagibajo med bakrom in aluminijem, kar lahko močno ogrozi mehanske in električne zmogljivosti zvarjenega sklepa .
Slika 4. Neposredno varjenje kovin bakra in aluminija se sooča s številnimi tehničnimi izzivi
To address this technical challenge, Kingslaser has developed a copper-aluminum dissimilar metal welding technology based on green laser, which directly extends the FPC copper foil and welds it to the aluminum busbar, eliminating the need for the intermediate nickel plate. This approach demonstrates the advantages of green laser welding in handling highly reflective materials like copper and Aluminij .
In the experiment, a standard 70μm ultra-thin rolled copper foil from an FPC was used as the tab, lap-welded to a 2.5mm aluminum busbar with the copper foil placed on the upper layer. The galvanometer controlled the spiral laser path to increase the stress-bearing area of the copper foil welding cona . s prilagajanjem parametrov procesa, kot so moč, hitrost, količina defokusa in velikost spiralne poti, ključni kazalniki zmogljivosti, vključno z valilno površino in prerezom, morfologijo, globina penetracije vali in sistematično ovrednotena trdnost lupine.
Experimental results show that an appropriate laser power can achieve localized melting of the copper foil, producing welds with good continuity and consistent formation. The peel strength can reach above 30N, and the welding effect is significantly better than that achieved with excessively high or low power, which may lead to burn-through or false welding. Welding speed also plays a crucial role in weld morphology, requiring a Ravnotežje med učinkovitostjo obdelave in kakovostjo varjenja .
SLIKA 5. Moč olupljenja spojev pri različnih varilnih močeh .
Ko je moč pravilno nastavljena, se izboljšata bakrena - aluminijasta vez in nastajanje zvara,
kar vodi do večje natezne trdnosti v tem območju moči
Po več kot enem letu tehničnega razvoja je KingSlaser dosegel vrsto prebojev v tehnologiji varilne opreme za ultra tanke kovinske materiale kot baker do aluminum, baker do bakra in aluminijastega niklja (debelina manj kot ali enaka 35})-z več ključnimi področji.})
Prvič, izziv deformacije in velike vrzeli v vezanju v ultra tankih kovinah je bil učinkovito obravnavan, kar znatno zmanjša tveganja za lažno varjenje in prekomerno vadbo . sekunde, z razvojem sistema za samodejno poravnavo, ki se je izboljšala, učinkovitost obdelave, ki je bila urejena, in proizvodnja, ki je bila vklopna, in proizvodnja CCS, ki je bil vklopljen, in proizvodnja vklopna, v bližini CCS, ki je bila vklopna, in proizvodnja CCS, ki je bila vklopna, in proizvodnja CCS, ki je bila vklopna, in proizvodnja, ki se je vklopila, in se proizvodnja CCS zamaknila, proizvodnja CCS pa je bila vklopna, proizvodnja CCS, ki se je vklopila, in proizvodnja vklopna, v bližini CCS, ki se je vklopila, in se proizvodnja CCS LONKLESA, PROIZVODNJA Uvedeni so bili izdaji v različnih kovinskih zvarnih spojih, prilagojeni laserski viri s specifičnimi valovnimi dolžinami, ki učinkovito ublažijo pokanje in nezadostna moč . Končno je odprava vmesnih snovi niklja znižala materialne stroške, kar je prineslo gospodarske koristi za obsežno proizvodnjo CCS .}}}}}}}}}}}}}}
Poleg tega je bila na področjih, kot sta pnevmatski koaksialni vid varjenja programske opreme . programska oprema za koaksialno vid ., zdaj izvedena neprekinjena optimizacija.
Rezultati raziskav in pregled aplikacij
V raziskavi laserske tehnologije varjenja za kovine, ki so različni za FPC in bakrene aluminija, je projektna skupina KingSlaser dosegla več rezultatov s praktično vrednostjo aplikacije in razvila sistematično opremo in procesne rešitve .
In the field of FPC manufacturing, Kingslaser has developed a second-generation roll-to-roll fully laser-based dry-process FFC production system, significantly enhancing the automation level of flexible circuit board manufacturing. The equipment adopts a continuous roll-fed processing method, supporting materials up to 550mm in width, with a positioning accuracy of ± 0 .} 003MM . z natančnim nadzorom hitrosti navijanja (0,1–10m/min) in rezalno širino črte (tako ozka kot 0,03 mm) in integriranje sistema CCD za samodejno prepoznavanje ciljev in visoko prekrivanje in visoko prekrivanje vzorca (± 0,01mm), ± 0,01mm), ki je vpletena in visoka stopnja, ki je visoka, in ± 0,01mm), ki je vpletena in visoka stopnja, in visoka presledka (± 0,01mm), ki se je vgradil v vid in visok pregled (± dela FPC strukture.
Slika 6. 2 nd - Generacija roll - do - v celoti laser - na osnovi suhega naprave - Proces FFC proizvodna naprava
Ta tehnologija ne samo izboljšuje učinkovitost proizvodnje-z mesečno izhodno zmogljivostjo približno 10, 000-15, 000 kvadratni metri (enakovredna izhodni vrednosti približno 1 {{8} 6 do 2 . 4 milijona RMB), ki se tudi v okolju odpravijo na okolje in okolje, ki se tudi na okolje, ki se nanašajo na okolje, ki se nanašajo na okolje in okolje, ki se nanašajo na okolje, ki se nanašajo na okolje, ki se nanašajo na okolje, ki se nanaša na okolje, ki se nanašajo na kemijske rezance, ki se prav tako odpravijo na okolje in okolje, ki se nanašajo na kemične ostanke, ki se prav tako odpravijo na okolje in okolje, ki se nanašajo na kemične ostanke in okolje, ki se tudi na okolje odpravijo na kemične ostanke in okolje. proizvodnja. Povezane inovacije so dodelile patent izuma z naslovom "Hiter proizvodni postopek FPC, ki temelji na popolnoma suhem procesu", ki poudarja njegovo močno tehnično izvirnost in širok potencial industrijske uporabe.
For copper-aluminum dissimilar metal welding, the project team has developed a green laser welding production line specifically designed for the new energy power battery industry. This equipment employs a high-performance, high-power laser source, and the green laser offers advantages such as high absorption rate, low spatter, high efficiency, excellent stability, and superior beam quality. It is primarily used for varjenje ultra tankih kovinskih materialov, kot so baker, aluminij, nikelj in srebro .
Slika 7. CCS Oprema za proizvodnjo linije zelenega laserskega varjenja
KingSlaser je tudi uspešno pridobil patent izuma z naslovom"Metoda laserskega varjenja za kovine, ki niso podobne bakrenemu aluminiju"Na podlagi te tehnologije .
O nas
Wuhan KingSlaser Technology Co ., Ltd .was established in 2016, focusing on the research and industrial application of laser micro-fabrication technologies. In recent years, the company has concentrated its R&D efforts on laser manufacturing technologies for perovskite solar cells, conducting in-depth studies and developing a series of high-performance ultrafast laser processing equipment for this field. These solutions offer multiple Prednosti, vključno s povečanjem učinkovitega območja proizvodnje električne energije celic, zmanjšanje ciklov porabe in proizvodnje ter vključevanjem večfunkcionalnih laserskih procesov . Ta napredek je znatno povečal raven avtomatizacije in inteligence v proizvodnji celic Perovskite .
Zlasti že v letu 2012 je KingSlaser uspešno predstavil svojo prvo srednje velike velikosti perovskitne laboratorijske opreme sončnih celic, ki je postalo eno najzgodnejših podjetij na Kitajskem, ki je vstopilo v to področje . Po več kot desetletju tehnološkega razvoja in širjenja trga je podjetje vzpostavilo zadruge s pomočjo več kot 100 univerz, raziskovalnih institucija R & D . Ta sodelovanja zajemajo različne tehnologije celic Perovskita, vključno z mezoporoznimi in ravninskimi strukturami . KingSlaser je razvil tudi celovit nabor laserskih proizvodnih rešitev, prilagojenih različnim specifikacijam velikosti, kar prikazuje močne zmožnosti prilagajanja strank in inženirstva {8}
Z neprekinjenimi inovacijami in vključevanjem raziskav z industrijsko uporabo je KingSlaser na področju proizvodnje proizvodnje sončnih celic Perovskite vzpostavil vodilno tehnološko prednost, kar zagotavlja močno podporo za komercializacijo sončnih celic nove generacije .