隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的日益關(guān)注，新能源汽車行業(yè)逐漸成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的一大重心。新能源汽車具有節(jié)能、減排、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，符合未來綠色出行的發(fā)展趨勢(shì)。在政府政策的大力推動(dòng)下，新能源汽車行業(yè)正迎來前所未有的黃金發(fā)展期。

在新能源汽車中，動(dòng)力電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)是最重要的核心部件，激光焊接則是這些核心部件的重要工藝。除此之外，車輛電氣化還需要額外的電氣部件，如逆變器、控制箱和配電裝置，這其中也包含了車輛電控系統(tǒng)中的重要成員——IGBT。光纖激光器使部件間連接器和匯流條的焊接能夠滿足至關(guān)重要的電氣性能要求，同時(shí)還提供了很高的生產(chǎn)速度、很好的可靠性和自動(dòng)化便利性。

1 方案概述

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一種功率半導(dǎo)體器件，通過在雙極型晶體管的基礎(chǔ)上結(jié)合而成的器件。IGBT激光焊接是新能源汽車電氣部件的重要工藝，優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，但其難點(diǎn)在于需要在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域有所突破，包括控制技術(shù)、溫度管理、穩(wěn)定性和可靠性等方面。

針對(duì)IGBT焊接的痛點(diǎn)，寶辰鑫激光深入研究，聚焦發(fā)力，并尋找到最佳的一體化激光焊接解決方案，致力于實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量的激光焊接應(yīng)用。

（焊接方式示意圖）

2 應(yīng)用配置

寶辰鑫針對(duì)新能源焊接上有多種方案的工藝選型，IGBT焊接采用DBW環(huán)形光斑激光器，外環(huán)具有加熱清洗母材作用，內(nèi)環(huán)進(jìn)行深熔焊接，能有效抑制飛濺，得到更高的焊接質(zhì)量；此外，還具有高功率、高效率、高可靠性的特點(diǎn)，使用壽命長；緊湊，而且擴(kuò)展了一系列信號(hào)接口，實(shí)現(xiàn)簡易的人機(jī)交互。振鏡焊接頭實(shí)現(xiàn)高速掃描焊接，大大提高焊接效率。

3 應(yīng)用測(cè)試

為了達(dá)到最佳的配置方案，我們以0.5mm+0.8mm樣品進(jìn)行測(cè)試，從激光功率、焊接速度、焦量等因子出發(fā)，得出了符合客戶指標(biāo)要求的測(cè)試結(jié)果：

在內(nèi)外環(huán)功率測(cè)試中，工程師在設(shè)定好焊接速度、抖動(dòng)間距、抖動(dòng)幅寬、離焦量等定量指標(biāo)后，開始進(jìn)行梯度的內(nèi)外環(huán)功率測(cè)試，最終得出一個(gè)最優(yōu)的焊接效果：

-焊接完成時(shí)間：0.6s

-有效熔深1：0.40mm，有效熔深2：0.57mm

-有效熔寬1：1.30mm，有效熔寬2：2.15mm

-焊縫寬度1：1.45mm，焊縫寬度2：1.84mm

-拉拔力：1629N， 剪切力：3613N

4 應(yīng)用數(shù)據(jù)

經(jīng)過DOE測(cè)試，在焊接內(nèi)外環(huán)功率、速度、離焦量等若干因子中找到最為合適的參數(shù)，得到數(shù)據(jù)分析結(jié)果如下：

△焊接外觀展示1

△焊接外觀展示2

△金相數(shù)據(jù)圖1

△金相數(shù)據(jù)圖2

△拉拔力數(shù)據(jù)：1629N

△剪切力數(shù)據(jù)：3613N

通過測(cè)試數(shù)據(jù)以及焊接產(chǎn)品外觀，我們發(fā)現(xiàn)：

-焊縫飽滿，熔池?zé)o氣孔

-滿足過流面積要求

-焊縫表面無炸點(diǎn)，無發(fā)黑現(xiàn)象

-激光起始、中部、收尾處熔池形貌穩(wěn)定

IGBT焊接作為一種高效、環(huán)保的金屬焊接技術(shù)，具有以下優(yōu)勢(shì)：

-高質(zhì)量、低電阻的連接

激光焊接以最小的熱輸入得出高質(zhì)量的焊接接頭，優(yōu)化提高了產(chǎn)品的電性能，更適用于銅、鋁合金等各種金屬材料焊接。

-高產(chǎn)量和吞吐量

激光焊接效率高，焊接速度快，且易于自動(dòng)化集成，上傳關(guān)鍵焊接參數(shù)，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)整數(shù)據(jù)。

-工裝簡單化

激光焊接單側(cè)接入，極大降低PDU、逆變器等電氣部件焊接時(shí)的復(fù)雜度和工裝要求。

隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，IGBT焊接具有巨大的市場潛力，應(yīng)用前景非常廣闊。未來，IGBT將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，推動(dòng)新能源行業(yè)的發(fā)展。

轉(zhuǎn)自：寶辰鑫激光

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