一、需求侧:功率器件正在把散热推向液冷
功率半导体的散热压力来自三个可查证的趋势。其一,碳化硅快速渗透:据国信证券研报,2025年1月我国新能源乘用车主驱模块中SiC MOSFET渗透率已达18.9%,800V车型中碳化硅渗透率高达71%。其二,功率密度持续攀升:主驱功率200kW以上车型占比从2022年的9%升至2025年1月的28%,电驱峰值功率已突破450kW。其三,液冷基础设施同步铺开:2025年2月我国充电桩增量63.4万台,同比增长45.7%,液冷超充模块(40-75kW级)成为主流形态。
碳化硅芯片面积小、开关频率高,单位面积热流密度显著大于硅基IGBT,对冷板的导热能力与流道设计自由度提出更高要求。这意味着:功率器件液冷板的市场总量在扩大,同时对“更复杂流道、更高导热、更低成本”的制造路线有真实渴求——这正是压铸钎焊路线的切入点。
二、供给侧:压铸+钎焊为什么是合理的制造路线
当前铝液冷板的主流工艺是3003/4343复合板冲压成形后气氛炉钎焊,另有埋管、型材+搅拌摩擦焊、机加工+焊接等路线。压铸钎焊路线的差异化价值在于:
- 流道一体成形:复杂三维流道、安装凸台、进出水接头可随铸件一次成形,减少拼焊焊缝数量,降低泄漏风险点;
- 设计自由度高:不受搅拌摩擦焊“平直流道”限制,可针对IGBT/SiC芯片布局做局部强化散热;
- 成本与节拍:压铸节拍以秒计,适合功率模块基板这类大批量零件;立中集团在公开回复中亦将“低成本、短流程”列为该路线的核心优势;
- 产线兼容:钎焊工序沿用现有气氛保护炉或真空钎焊炉,Al-Si系钎料(共晶点约577℃)不变,改造投资小。
行业侧已有明确信号:液冷真空钎焊设备的典型适用场景已包含“IGBT模块水冷基板、电机控制器冷板、PCS水冷模组”,并要求成品耐压3-5MPa、耐受冷热交变——这些指标正是压铸钎焊件需要达标的工程门槛,也说明下游已在用钎焊范式承接功率器件冷板订单。
三、材料侧:可钎焊压铸铝合金过不过关,看数据
功率器件液冷板对材料的核心要求是:耐得住约600℃钎焊不起泡、焊后强度够用、导热尽量高、耐冷却液腐蚀。以铝稀土系可钎焊压铸材料CS600(AC15)为例:
| 考核维度 | CS600/AC15实测或要求值 | 功率器件冷板的意义 |
|---|---|---|
| 可钎焊性(温度窗口) | 固相线628℃、液相线651℃,高于Al-Si钎料577℃共晶点约50℃ | 钎焊时基体不熔,焊道成形有保障 |
| 导热系数(25℃铸态试片) | 184.9 W/(m·K)(华测检测CTI报告,LFA467激光导热仪实测) | 接近3003系钎焊板水平(160-190 W/(m·K)),约为ADC12的近两倍 |
| 焊后力学性能 | 抗拉≥150MPa、屈服≥65MPa、延伸率≥10%、硬度≥40HBW | 满足冷板装配、振动与耐压工况的结构要求 |
| 耐腐蚀性 | 35℃、5%NaCl中性盐雾720h,表面仅白膜、无明显烧灼坑,与3003相当 | 对标液冷板主流材料的耐蚀基准 |
横向参照,立中集团可钎焊压铸铝合金LZHM-09的焊后性能(抗拉150-190MPa、屈服95-115MPa、伸长率5-8%)也处于同一量级,说明“压铸件承受高温钎焊并保留可用性能”已是行业级、多厂家验证过的技术事实,而非单点实验结果。
四、分场景前景评估
1. IGBT模块水冷基板:近期最现实
车规与工规IGBT冷板批量大、结构中等复杂,钎焊产线成熟。压铸基体+冲压盖板组合钎焊,可替代部分机加铣槽方案,降本空间明确。这是压铸钎焊路线最有条件率先放量的功率器件场景。
2. 碳化硅(SiC)模块液冷:中期高价值方向
SiC模块热流密度高,针翅(Pin-Fin)基板与双面散热结构对流道精度要求苛刻。压铸工艺天然擅长阵列式微小特征成形,若配合真空压铸控制含气量、保证钎焊表面质量,有望在SiC液冷基板中占据一席之地。客观地说,该场景对铸件致密度与平面度要求最高,是目前验证投入最大、也最具技术壁垒的方向。
3. 光伏逆变器与储能PCS:确定性增量
大功率组串式和集中式机型出货占比提升,液冷渗透率随之提高。逆变器冷板对成本敏感、批量可观,与压铸路线的经济性高度契合。立中集团已公开表示其高导热可钎焊压铸铝合金正拓展储能、算力中心液冷系统应用,侧面印证了该场景的产业热度。
4. 变压器与电抗器散热:延伸场景
干式变压器水冷散热器、油浸式变压器的片式散热结构中,铝代铜趋势明显。可钎焊压铸件可用于异形集流盒、液冷接线端子座等部件,属于“量不大但毛利较好”的配套机会。
五、客观看待:三个仍需跨过的门槛
- 冷却液兼容性验证:以CS600为例,与3003的720小时盐雾对比已做,但与乙二醇基冷却液的长期兼容性测试尚未开展,工程导入前必须补齐;
- 含气量与一致性:钎焊起泡风险与压铸含气量强相关,需要真空压铸与炉前含气量检测的过程能力支撑,这决定了批量良率;
- 与成熟路线的竞争:3003复合板冲压路线供应链成熟、成本透明,压铸钎焊必须在“结构复杂度收益”上做文章,而非正面打价格战。
六、结论
可钎焊铝合金压铸在功率器件液冷板中的应用前景是真实、分层次、可验证的:IGBT水冷基板与逆变器/PCS液冷是近期可落地的基本盘,SiC模块高功率密度散热是中期值得投入的价值高地。决定成败的不是概念,而是导热、焊后强度、耐蚀与含气量控制这四组数据的工程兑现——从目前的公开检测数据和多厂家材料进展看,这条路线已经跨过了“能不能做”的阶段,进入“如何把一致性做稳”的阶段。

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