[发明专利]一种功率模块的衬底设计方法、装置和终端设备

说明书

本申请提供了一种功率模块的衬底设计方法、装置和终端设备，功率模块技术领域。其中，所述方法包括：获取设计功率模块的衬底的输入参数；根据电路拓扑的信息和预先存储的每种基本布图单元的结构图，确定电路拓扑上的基本布图单元的种类和数量；利用寻路模型，连接电路拓扑上各个基本布图单元的图元素的连通路径，得到功率模块的衬底的连接图。本申请中，通过定义基本布图单元的图论模型，描述基本布图单元的相对位置和连接关系，再通过整数规划模型，在电路拓扑上确定出每个换流网络中的最优连通路径，并建立每个最优连通路径相应的线路单元的节点和互联边，从而构建出连接图，此过程无需人工布图模板的输入，实现功率模块的衬底布图自主设计。

技术领域

本发明涉及功率模块技术领域，尤其涉及一种功率模块的衬底设计方法、装置和终端设备。

背景技术

随着大容量的新能源发电系统、电动汽车的电驱系统等领域的发展，功率模块的功率密度和芯片的通流能力的需求日益增长，通常将多个芯片封装在功率模块中使用。但是，由于芯片的高速开关和功率模块衬底线路的寄生电感效应，会限制芯片性能，因此降低并均衡功率模块内部的寄生电感，对于提高功率模块的性能和安全性十分重要。

随着功率模块的工艺进步，吸收电容等异质元件被集成到模块中，可以极大地提升功率模块的功率密度，但是也使得功率模块的衬底设计日趋复杂。由于功率模块的应用范围广、功率等级多等特点，不同应用场景下衬底的设计难以复用，而且现有的功率模块的衬底依赖人工的设计，耗时耗力。

发明内容

为了解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种功率模块的衬底设计方法、装置和终端设备，使用连接图模型描述基本布图单元的相对位置和连接关系，结合整数规划算法，可实现变几何拓扑的多样布图生成，无需人工布图模板输入；使用约束图描述布图尺寸，内含设计尺寸约束，因此生成质量高，无需在后处理环节进行设计规则检查；以换流回路的寄生电感最小和开关单元内芯片支路的寄生电感差异最小为优化目标，使用遗传算法对功率模块的衬底的几何布图进行优化计算，可实现自动化的衬底布图设计。

为此，本申请的实施例中采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种功率模块的衬底设计方法，包括：获取设计功率模块的衬底的输入参数，所述输入参数包括所述功率模块的衬底设计所需要的电路拓扑的信息；

根据所述电路拓扑的信息和预先存储的每种基本布图单元的结构图，确定所述电路拓扑上的基本布图单元的种类和每种基本布图单元的数量，所述基本布图单元是构成所述功率单元的衬底的几何布图的最小单元；利用寻路模型，连接所述电路拓扑上各个基本布图单元的图元素的连通路径，得到所述功率模块的衬底的连接图，所述图元素为预先存储的基本布图单元在电路拓扑上构成连接图的节点和互联边，所述连通路径是一个基本布图单元的图元素中的两个节点、或两个基本布图单元的图元素中的一个节点之间的路径。

在该实施方式中，通过定义基本布图单元的图论模型，描述基本布图单元的相对位置和连接关系，再通过整数规划模型，在功率模块的衬底设计所需要的电路拓扑上确定出每个换流网络中的最优连通路径，以及建立每个最优连通路径相应的线路单元的节点和互联边，从而构建出连接图，此过程无需人工布图模板的输入，可以不依赖专家经验，实现功率模块的衬底布图自主设计。

在一种实施方式中，所述根据所述电路拓扑的信息和预先存储的每种基本布图单元的结构图，确定所述电路拓扑上的基本布图单元的种类和每种基本布图单元的数量，具体包括：根据所述电路拓扑的信息，生成所述电路拓扑的网表；根据所述预先存储的每种基本布图单元的结构图，计算出所述电路拓扑的网表上的基本布图单元的种类和每一种基本布图单元的数量，所述基本布图单元的种类包括开关单元、吸收单元、端子单元和线路单元。