CASE STUDY · 成功案例 CCS采集板铝巴镍片激光焊接 焊点拉力 >100N· 良率 99.5%· 焊接电阻 ≤5mΩ
华南某新能源电池零部件供应商采用 YIY Laser MOPA 脉冲光纤激光焊接系统，解决 CCS 采集板中铝巴与镍片异种金属焊接的脆性相、虚焊与飞溅难题，焊点拉力稳定超过 100N，焊接良率从 92% 提升至 99.5%。
焊接工艺：MOPA 脉冲激光叠焊 · 铝巴 + 镍片
MOPA 脉冲光纤激光器以螺旋线焊接轨迹，将上层镍片与下层铝巴实现异种金属冶金熔合，脉宽可调范围大，精准控制热输入
设备实拍与焊接效果
YIY Laser MOPA 脉冲光纤激光焊接系统 · CCS 采集板焊接现场实拍
以上图片均由 YIY Laser 应用团队在客户现场拍摄，已获客户授权使用。
客户背景
客户为华南地区某新能源电池零部件供应商，主要生产 CCS 集成母排（Cell Contact System），年产能约 60 万件。CCS 采集板中需将 0.2mm 镍片与 1060 纯铝巴进行激光叠焊，形成电压采样与电流传输的连接点，单件产品包含 30-50 个焊点。
客户原有焊接设备为连续光纤激光器，铝巴对红外激光吸收率不稳定，焊点拉力波动大，平均仅 35-40N，虚焊与飞溅问题频发，焊接良率约 92%，无法满足电池模组对焊点可靠性的高要求。
挑战与痛点
异种金属脆性相
镍与铝冶金相容性差，熔池界面易生成 NiAl₃、Ni₂Al₃ 等脆性金属间化合物，降低接头强度，冷热循环下易萌生微裂纹。
工艺窗口极窄
能量偏低出现虚焊，能量偏高铝巴过熔塌陷，同时伴随飞溅与焊点发黑氧化。铝的高反特性进一步放大参数波动。
气孔与飞溅
铝巴表面氧化铝膜、油污在激光高温下气化，气泡来不及逸出形成内部气孔；飞溅颗粒掉落 FPC 线路引发短路风险。
拉力不达标
焊点拉力平均仅 35-40N，低于行业要求的 ≥35N 下限，虚焊率高，影响电池模组长期可靠性。
热损伤风险
CCS 采集板集成 FPC 与绝缘膜，焊接热影响区过大易灼伤周边精密元器件。
解决方案
YIY Laser 针对 CCS 采集板铝巴与镍片异种金属叠焊特征，提供 MOPA 脉冲光纤激光焊接系统方案。
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1
MOPA 脉冲光纤激光器
光束质量优、峰值功率高、脉宽选择范围大，无惧铝材高反，适用于铜、铝、镍任意组合的薄片叠焊。
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2
螺旋线焊接轨迹
以螺旋线轨迹在镍片表面形成熔池，热量均匀分布，避免局部过热导致脆性相急剧增厚，同时减少飞溅。
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3
脉宽可调热输入控制
通过调节脉宽精准控制热输入，在保证镍片与铝巴有效冶金熔合的前提下，将 NiAl₃ 脆性相层厚度控制在安全范围内。
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4
精密治具压合
搭接间隙控制在材料厚度 10% 以内，确保界面有效熔合，杜绝局部虚焊。
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5
焊接工艺窗口标定
针对 0.2mm 镍片 + 1060 铝巴的具体规格，完成工艺窗口标定，确定最优功率、频率、脉宽与焊接速度组合。
量化成果
- 焊点拉力从 35-40N 提升至 >100N，满足并超过行业标准 ≥35N 的要求。
- 焊接良率从 92% 提升至 99.5%，虚焊与飞溅缺陷大幅减少。
- 焊接电阻从 8-10mΩ 降至 ≤5mΩ，导电性能稳定，充放电过程中焊点发热显著降低。
- 热影响区控制在 ≤0.1mm，不损伤周边 FPC 与绝缘基材。
- 焊点外观光滑饱满，无飞溅、无发黑氧化，取消后续清洗工序。
- 经过 1000 次冷热冲击测试（-40℃ 至 85℃），无失效。
“铝巴和镍片的焊接一直是产线良率的卡点，MOPA 方案把拉力稳定到了 100N 以上，飞溅也少了，FPC 短路的风险基本消除，产线效率跟着上来了。”
常见问题
CCS 铝巴与镍片激光焊接为什么容易产生脆性相？
镍与铝的熔点、导热系数、热膨胀系数差异显著，激光快速熔焊过程中熔池内两种金属相互扩散，界面极易生成 NiAl₃、Ni₂Al₃ 等脆性金属间化合物层。化合物层过厚会降低接头机械强度，在冷热循环和振动工况下易萌生微裂纹。MOPA 激光通过脉宽可调精准控制热输入，将脆性相层厚度控制在安全范围内。
MOPA 激光器相比连续激光器在铝镍焊接中有哪些优势？
MOPA 脉冲光纤激光器具有光束质量优、峰值功率高、脉宽选择范围大、能进行脉冲与连续模式切换、无惧高反等优势。在铝镍异种金属薄片叠焊中，MOPA 可精准控制热输入，减少脆性相生长，同时降低飞溅和气孔缺陷，热影响区 ≤0.1mm。
焊接质量如何验证？
焊点拉力测试（剥离力环境下 ≥100N）、焊接电阻测试（≤5mΩ）、冷热冲击测试（-40℃ 至 85℃，1000 次无失效）、外观检查（无飞溅、无发黑）。行业要求 CCS 焊接良率稳定在 99.5% 以上。
铝巴表面氧化膜如何处理？
铝巴表面致密的氧化铝膜会导致气孔缺陷。焊接前需进行激光清洗或机械打磨去除氧化膜，同时控制工件表面油污与水分。MOPA 激光的高峰值功率也有助于击穿薄氧化层。
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