1.一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于：该方法包括以下处理步骤：(1)基于待优化的压接式IGBT器件，选取设计目标，所述待优化的压接式IGBT器件由1个壳体模组和n个子模组组成，所述设计目标设定为最小化所述各子模组与所述壳体模组之间接触应力S；

(2)基于所述压接式IGBT器件，建立热力耦合有限元分析模型M0，进一步地选取耦合温度‑位移稳态求解器对所述有限元分析模型M0求解，得到所述IGBT器件中各子模组芯片上的最大应力Sp,p＝1,2,...,n；其中p表示所述子模组的序号；

(3)基于各芯片的位置及应力值，建立应力平衡系数响应面；

(0) *

(4)组成初始系数向量a 为初始点，构建优化模型并对其求解得到最优系数向量a；

(5)基于最优平衡系数，构建银片设计方案；

在步骤(3)中建立应力平衡系数响应面的流程为：(3.1)将Sp,p＝1,2,...,n转换成对角矩阵S，可写成：S＝[S1,0,...,0；

0,S2,...,0；

...

0,0,...,Sn]

‑1 ‑1

(3.2)对矩阵S求逆得到对角矩阵S ，对S 提取对角元素得到向量r＝(r1,r2,...,rn)，将r中各元素转换到[0,1]区间得到应力平衡系数Rp，转换方法为：Rp＝rp/max(r),p＝1,

2,...,n，其中max表示在向量各元素中取最大值；

(3.3)Rp与其所在点的位置坐标(Xp,Yp)存在一一对应的关系，可写成Rp＝R(Xp,Yp)，选a取二元k次多项式对R(Xp,Yp)构建响应面R：a 2 2 k k

R＝a1+a2·PX+a3·PY+a4·PX+a5·PY+a6·PX·PY+...+aj·PX+aj+1·PY+...

k‑1

+am·PX ·PY

(3.4)迭代初始化，设迭代步k＝1，设置收敛限ε为一个较小的正数；

(3.5)基于所述平衡系数，采用最小二乘法对Ra(Xp,Yp)进行拟合；

(3.6)计算各点的拟合误差，计算方法为：ERp＝abs(Rp‑R(Xp,Yp)),p＝1,2,...,n，在此基础上计算最大拟合误差ERmax＝max(ERp),p＝1,2,...,n；其中，abs()表示绝对值计算；

a (0)

(3.7)判断是否收敛，如ERmax≤ε则停止迭代并输出R (Xp,Yp)并得到初始系数向量a(0) (0) (0)＝(a1 ,a2 ,...,am )，否则置k:＝k+1并转步骤(3.5)；

在步骤(4)中，所述构建优化模型的流程为：

(4.1)选取多项式系数aj,j＝1,2,...,m为设计变量并组成设计向量a，设定取值范围L R (0)aj＝0，aj＝2·aj ；

(4.2)基于设计向量a，构建约束，对于任一设计向量a，将所述芯片点位置坐标(Xp,Yp)a输入到平衡系数响应面R (Xp,Yp)中，可得各点的平衡系数Rp，建立约束Rp(a)≥0,p＝1,

2,...,n；

(4.3)基于所述有限元分析模型，构建应力函数Smax(a)；

(4.4)基于所述约束Rp(a)和所述应力函数Smax(a)，构建响应面系数优化模型：(0)

(4.5)以a 为初始点，采用现有算法对所述响应面系数优化模型求解，输出最优响应* * * * *面系数向量a＝(a1 ,a2 ,...,am)和最优平衡系数Rp(a),p＝1,2,...,n；

在步骤(5)中，所述构建银片设计方案的流程为：(5.1)建立与所述待优化银片的结构外形尺寸一致的银片初始优化构型，在所述银片初始优化构型上设计镂空区域、边框区域和中心岛区域；

(5.2)根据实际加工工艺要求，设置边框区域的特征尺寸；

(5.3)设所述中心岛区域的特征尺寸为cp,p＝1,2,...,n，建立cp与所述最优平衡系数*Rp (a),p＝1,2,...,n之间的关系式M3：Rp＝Ac(cp)/(A0‑Af),p＝1,2,...,n；其中，Ac(cp)表示所述中心岛区域的面积，A0表示所述待优化银片的初始面积，Af表示所述边框区域的面积；对于每一待优化银片A0和Af为常数，Ac为一关于cp的函数，A0、Af、Ac均可通过一般平面几何理论推导得到；

(5.4)求解所述关系式M3，计算得到所述中心岛区域的特征尺寸为cp,p＝1,2,...,n，输出所述待优化银片的最优设计方案。

2.根据权利要求1所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于：在步骤

1中，所述子模组包括IGBT子模组和FRD子模组，所述IGBT子模组集中设置，所述FRD子模组设置在所述IGBT子模组的外围，所述FRD子模组的数量为14个，所述IGBT子模组的数量为30个。

3.根据权利要求1所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于：在步骤(2)中，对压接式IGBT器件20建立基于X方向和Y方向对称的1/4型有限元分析模型M0，在相互作用方面，对模型M0中的集电极铜块的上表面、发射极铜块的下表面上建立表面热交换条件以模拟实际的冷板散热效应，设置环境温度和热交换系数。

4.根据权利要求3所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于：在边界条件方面，对下表面建立固支边界条件，对第一区域(3003)建立基于X方向的对称边界条件，对第二区域(3004)建立基于Y方向的对称边界条件。

5.根据权利要求3所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于：在载荷方面，在集电极铜块上表面上施加压力F；对4个芯片(3012～3042)施加每芯片的热载荷P1，对9个芯片(3155～3232)施加每芯片热载荷P2。

6.根据权利要求5所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于：在步骤(3)中建立应力平衡系数响应面的流程为：(3.1)提取最大应力Sp的数据，将Sp,p＝1,2,...,13转换成对角矩阵S，可写成：S＝[S1,0,...,0；

0,S2,...,0；

...

0,0,...,S13]

‑1 ‑1

(3.2)对矩阵S求逆得到对角矩阵S ；存在S·S ＝I，其中I表示维度nP＝13元素均为1‑1的向量；对S 提取对角元素得到向量r＝(r1,r2,...,r13)，将r中各元素转换到[0,1]区间：Rp＝rp/max(r),p＝1,2,...,13，其中max表示取最大值，将R中各元素可称之对应位置的平衡系数；

(3.3)Rp与其所在点的位置坐标(Xp,Yp)存在一一对应的关系，可写成Rp＝R(Xp,Yp)；R为a变量Xp,Yp的隐函数，选取二元k次多项式对R(Xp,Yp)构建响应面R：a 2 2 k k

R＝a1+a2·PX+a3·PY+a4·PX+a5·PY+a6·PX·PY+...+aj·PX+aj+1·PY+...

k‑1

+am·PX ·PY

(3.4)迭代初始化，设迭代步k＝1，收敛限ε；

(3.5)基于所得平衡系数，采用最小二乘法对Ra(Xp,Yp)进行拟合；

(3.6)计算各点的拟合误差：ERp＝abs(Rp‑R(Xp,Yp)),p＝1,2,...,13，在此基础上计算最大拟合误差ERmax＝max(ERp),p＝1,2,...,13；其中，abs()表示绝对值计算；

a

(3.7)判断是否收敛，如ERmax≤ε则停止迭代并输出R (Xp,Yp)，否则置k:＝k+1并转步骤(3.5)。

7.根据权利要求6所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于：在步骤(3.7)中，经历n次迭代后收敛，得到：a (0) (0) (0) (0) 2 (0) 2 (0)R＝a1 +a2 ·PX+a3 ·PY+a4 ·PX+a5 ·PY+a6 ·PX·PY(0) (0)

其中aj ,j＝1,2,3,4,5,6可组成初始系数向量a ，并计算收敛误差ERmax。

8.根据权利要求1所述一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(4.3)中，构建所述应力函数Smax(a)的过程为：计算所述各子模组中银片的等效弹性模量Ep＝Rp·EAg,p＝1,2,...,n，其中EAg表示所述银片的弹性模量，将所述Ep输入到所述有限元分析模型中并求解，可得所述各芯片的最大应力Smax；Smax是设计向量a的函数，可写成应力函数Smax(a)。

9.根据权利要求6所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述构建优化模型的流程为：(4.1)选取多项式系数aj,j＝1,2,3,4,5,6为设计变量并组成设计向量a，设定取值范围L R (0)aj＝0，aj＝2·aj ；

(4.2)基于设计向量a，构建约束，对于任一设计向量a，将芯片点位置坐标(Xp,Yp)输入a到平衡系数响应面R (Xp,Yp)中，可得各点的平衡系数Rp,p＝1,2,...,13；对于确定的(Xp,Yp)，平衡系数Rp可视作a对的函数，而写成Rp(a)；故应力平衡系数应为一个非负的值，即可建立约束Rp(a)≥0；

(4.3)基于有限元分析模型M0，构建应力函数Smax(a)，计算银片(3014～3044、3154～

3234)的等效弹性模量Ep＝Rp·EAg,p＝1,2,...,13；将所得Ep输入到模型(300)中并求解，可得芯片(3012～3042、3152～3232)的最大应力Smax；Smax是设计向量a的函数，可写成应力函数Smax(a)；

(4.4)基于所述约束Rp(a)和应力函数Smax(a)，构建系数优化模型M1：(0) *

(4.5)以a 为初始点，采用序列二次规划对模型M1求解，输出最优系数向量a 和最优平*衡系数Rp(a),p＝1,2,...,13。

10.根据权利要求5，6，7或9中任意一项所述的一种压接式IGBT器件结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述构建银片设计方案的流程为：(5.1)建立与所述待优化银片的结构外形尺寸一致的银片初始优化构型，在所述银片初始优化构型上设计镂空区域、边框区域和中心岛区域，相邻镂空区域的间距为w；

(5.2)根据实际加工工艺要求，设置边框区域的特征尺寸，宽度为b，厚度为t；

(5.3)设所述中心岛区域的特征尺寸为cp,p＝1,2,...,13，建立cp与所述最优平衡系数* 2 2 0.5Rp (a),p＝1,2,...,13之间的关系式M3：Rp＝cp/(b‑2w) ,p＝1,2,...,13，即cp＝(Rp) ·(b‑2w),p＝1,2,...,13；

(5.4)求解所述关系式M3，计算得到所述中心岛区域的特征尺寸为cp,p＝1,2,...,13，输出所述待优化银片的最优设计方案。