自动化锂电池设备与印制电路板焊接技术分析

0 引言

自动化是最高级的机械化和电气化。机器、设备和仪器能全部自动地按规定的要求和既定的程序进行生产，人只需要确定控制的要求和程序，不用直接操作。在这里浅谈电气自动化装配过程中的见解与分柝。

1 锂电池全自动设备

锂电池全自动设备主要分聚合物软包装、动力电池、圆柱型、方型四大系列锂电池组装段生产设备。根据下游应用可以分为消费类、动力和储能锂电池。

软包装锂电池生产流程有铝箔膜成型、卷绕、极片刷粉、顶侧封边、真空Baking、注液、真空静置、成型。设备有半自动注液机、单杠式顶侧封边机、全自动组装机、全自动注液机、三合一成型机（切、折、烫）、抽气封口机、全自动卷绕机。

圆柱钢壳电池生产流程是滚槽、注液、封口、套标、钢壳清洗。设备有圆柱电池全自动滚槽机、圆柱电池半自动注液机、圆柱电池全自动封口机、圆柱电池钢壳全自动洗涂油机、圆柱电池套标机、圆柱电池正负极焊接机。

方型铝壳电池生产流程是盖帽焊接、真空注液、打钢珠。设备有半自动注液机、打钢珠机、化成机。

动力电池生产流程是膜片冲切、叠片。设备有全自动膜切机、全自动叠片成型机、动力电池自动贴膜机、极耳焊接机。

结合本职工作，最近正在装配运行锂电池全自动叠片成型机，本机具有可靠性高、操作方便、适用性广等特点。使用该设备能减轻劳动强度，提高产品质量和生产效率的锂电池设备。尤其是该机采用了单独的毛刷单管旋风除尘器，极大程度地降低了对工作环境的污染，有利于保障操作工人的身体健康，是绿色环保产品。

锂电池全自动叠片成型机主要用于锂电池芯的阴、阳极与隔离膜的L形叠片装配，这款锂电设备是使用机械臂左右运动时在两极限位拾取极片料中间位交替放料叠片同时在左右运动时完成隔膜的L形叠挠，如此往复实现整个电芯的叠片组装。机械臂采用直线伺服运动模块实现高速平稳准确，且放料过程中有电脑纠偏、CCD精准定位机构控制放料的整齐一致。经电芯中转平台送往热压成型，并经激光切割，角切，热压成型，再经CCD精准检测，筛选合格品及不良品，完成精准出料，送至下一级极耳焊接，完成相应工序。

在实际电气装配过程中印制电路板的焊接、技术控制及检测，印制电路板的种类有很多，由于在技术上存在一定的限制，因此当前仍需借助手工焊接的方式来辅助生产，通过统计可以得知，当前很多产品的故障都与焊接操作有关，焊接质量直接关系着整个电路板的可靠性和使用寿命[1]。对于印制电路板来说，一个质量合格的焊点，必须具备良好的机械性能以及电气性能，与此同时，外部还应该保持洁净光滑。在对电路板进行焊接的时候，经常会存在焊接缺陷，为了弥补这些缺陷，人工补焊操作基本上是不可避免的，在生产过程中，常见的焊接缺陷有以下几个重要方面。

首先是电路板的剥线问题，部分电路板中会存在剥线太长，或者参差不齐的问题，线路分布混乱，分叉毛刺很多，在这种情况下，电路板使用过程中很容易出现短路。此外，焊点经常出现不均匀的情况。某些电路板的虚焊和假焊的情况严重，导致这种情况出现的原因可能是技术人员剥线之后，没有进行镀锡操作，而是直接将其插入到孔中进行焊接，焊接的温度没有达标，焊锡在低温环境中没有很好的融化[2]。

其次想要令电路板具有良好的导电性，虚焊的情况是必须避免的。虚焊是焊接过程中，被焊接的物质和焊料之间并没有形成牢固的合金结构，只是处于简单依附的状态，在这种状态下，只有一部分形成了合金结构，这种类型的焊点虽然短期之内可以通过电流，即使使用专业检测仪表设备也很难发现问题，但是随着电路板使用的时间逐渐增加，没有形成合金的那一部分就会发生氧化，此时电路板就会出现接触不良的情况，严重影响电路板的正常使用。

2 影响焊接质量的原因及控制方式

能够对印制电路板的焊接质量造成影响的因素主要可归纳为几个方面，控制方式如下。首先是印制电路板的基材选择问题。在生产电路板的时候，使用的板材要慎重选择，不得为了控制成本选择劣质材料，只有这样才能给电路板的生产提供基础质量保障。其次，印制电路板上存在的金属化孔毛刺。某些电路板中可能存在玻璃粉末残留，或者缝隙较大等问题，想要对这些问题进行有效控制，要从印制板的钻孔操作着手控制，技术人员在钻孔的时候，要定期更换设备钻头，并且即使将孔内生成的粉末清理干净[3]。在进行沉铜操作的时候，要注意控制溶液的浓度、PH值、反应速度等重要参数，只有这样才能保证沉积层结晶物质的细致程度。第三，安装孔的设计问题。部分印制电路板上的元器件安装孔在设计方面存在缺陷，有的孔径过大，其中会存在过多气体。为了避免这种情况出现，设计人员需要不断完善优化安装孔的设计。第四，被焊接的元器件表面部分存在氧化或者被腐蚀的现象，在这种情况下，技术人员要清除元器件表层的氧化物，然后对其进行搪锡处理，以便后续更好的焊接。第五，助焊剂的使用问题。焊接人员使用助焊剂的时候，其比重、剂量、成分以及应用范围的选择必须要严格控制。

3 印制电路板焊接质量检测

印制电路板中每一个元器件的焊接质量都与整个产品的使用寿命和应用稳定性息息相关。因此，焊接后的质量检测工作的重要意义是不容忽视的。在焊接质量检测过程中常用的检测方式类型为电性能检测方式，目视检测方式，超声波检测方式以及激光红外检测方式。技术人员在对印制电路板进行焊接质量检测的时候，需要重点检测裸板和载体。对于比较浅显的外在质量问题，可以使用目视检测的方式，但是想要判断内部是否存在质量问题，就要根据元件特征选择合适的检测手段。随着当前科技的飞速发展，越来越多的新兴技术将会出现在人们眼前，最终将彻底取代人工质量检测工作，大大提升检测工作的整体效率，完善印制电路板的生产质量。

4 结束语

印制电路板的焊接质量控制与检测工作事关生产企业的健康发展，技术人员必须对这两方面工作引起足够重视，发现质量问题不仅要及时解决，还要从中总结技术经验，不断反思，争取最大程度降低故障的二次发生频率，从根源上解决问题，只有这样，才能令产出的产品更具市场竞争力。