一种功率模块的衬底设计方法、装置和终端设备制造方法及图纸

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。底布图自主设计。底布图自主设计。

【技术实现步骤摘要】
一种功率模块的衬底设计方法、装置和终端设备


[0001]本专利技术涉及功率模块
，尤其涉及一种功率模块的衬底设计方法、装置和终端设备。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]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，可实现变几何拓扑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块的衬底设计方法，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述寻路模型为整数规划模型和深度优选搜索模型中的至少一种。4.根据权利要求1
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3任意一项所述的方法，其特征在于，所述利用寻路模型，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，具体包括：确定所述电路拓扑的网表上至少一个换流网络，以及每个换流网络中的至少一条连通路径和每个连通路径的长度，所述换流网络是指所述电路拓扑的网表上的两个节点之间的网络路径，所述两个节点为开关单元的两个端口所处的两个节点、和/或吸收单元的两个端口所处的两个节点、和/或两个不同的开关单元的一个端口所处的两个节点、和/或两个不同的吸收单元的一个端口所处的两个节点、和/或一个开关单元和一个吸收单元的一个端口所处的两个节点；根据优化目标、换流网络的约束条件和换流网络上的节点的约束条件，对线性规划模型进行训练，构建整数规划模型；将所述每个换流网络中的至少一条连通路径和所述每个连通路径的长度输入到所述整数规划模型中，得到每个换流网络中的目标换流路径，所述目标换流路径为每个换流网络中的满足设定长度阈值的换流路径；在所述每个换流网络中的目标换流路径的每个网络节点上，建立线路节点，以及在所述每个换流网络中的目标换流路径上，建立互联边，所述线路节点为线路单元布置的节点；利用深度优选搜索模型，在所述每个换流网络中的目标换流路径上，建立端子路径，以及在所述端子路径上建立端子节点和互联边，所述端子路径为所述端子单元连接到换流网络的路径，所述端子节点为端子单元布置的节点；输出所述电路拓扑的网表上的非空节点和互联边，得到所述功率模块的衬底的连接
图。5.根据权利要求1
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3任意一项所述的方法，其特征在于，所述利用寻路模型，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，具体包括：确定所述电路拓扑的网表上至少一个换流网络，以及每个换流网络中的至少一条连通路径和每个连通路径的长度，所述换流网络是指所述电路拓扑的网表上的两个节点之间的网络路径，所述两个节点为开关单元的两个端口所处的两个节点、和/或两个不同的开关单元的一个端口所处的两个节点、和/或两个不同的端子单元的一个端口所处的两个节点、和/或一个开关单元和一个端子单元的一个端口所处的两个节点；根据优化目标、换流网络的约束条件和换流网络上的节点的约束条件，对线性规划模型进行训练，构建整数规划模型；将所述每个换流网络中的至少一条连通路径和所述每个连通路径的长度输入到所述整数规划模型中，得到每个换流网络中的目标换流路径，所述目标换流路径为每个换流网络中的满足设定长度阈值的换流路径；在所述每个换流网络中的目标换流路径的每个网络节点上，建立线路节点，以及在所述每个换流网络中的目标换流路径上，建立互联边，所述线路节点为线路单元布置的节点；输出所述电路拓扑的网表上的非空节点和互联边，得到所述功率模块的衬底的连接图。6.根据权利要求1
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5任意一项所述的方法，其特征在于，所述输入参数还包括基本布图单元的设计尺寸约束条件；所述方法还包括：根据所述设计尺寸约束条件，确定所述每种基本布图单元的原始尺寸；根据每种基本布图单元的原始尺寸和预先存储的每种基本布图单元的缩放变量，对所述功率模块的衬底的连接图进行扫描，得到连接图的尺寸约束图，所述尺寸约束图用于在根据连接图构建几何布图时，限定所述各个基本布图单元的尺寸。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述功率模块的衬底的连接图进行扫描，得到连接图的尺寸约束图，具体包括：对所述功率模块的衬底的连接图沿第一方向进行扫描，得到连接图的在第一方向上的尺寸约束图；和对所述功率模块的衬底的连接图沿第二方向进行扫描，得到连接图的在第二方向上的尺寸约束图；所述第一方向与所述第二方向为相互垂直的方向。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述尺寸约束图包括约束节点和约束边，所述约束节点为对所述功率模块的衬底的连接图进行扫描的扫描线，所述约束边为扫描线之间的距离，用于约束所述各个基本布图单元的尺寸。9.根据权利要求1
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8任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述功率模块的衬底的连接图和所述连接图的尺寸约束图，构建所述功率模块的衬底的几何布图。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述功率模块的衬底的几何布图的换流回路的寄生电感、和/或开关单元中的芯
片支路的寄生电感、和/或开关单元中芯片的热阻；当所述功率模块的衬底的几何布图的换流回路的寄生电感小于第一阈值、和/或开关单元中的芯片支路的寄生电感小于第二阈值、和/或开关单元中芯片的热阻小于第三阈值时，输出所述功率模块的衬底的几何布图。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述功率模块的衬底的几何布图的换流回路的寄生电感不小于第一阈值、和/或开关单元中的芯片支路的寄生电感不小于第二阈值、和/或开关单元中芯片的热阻不小于第三阈值时，重新构建所述功率模块的衬底的几何布图。12.根据权利要求9
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11任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：将所述功率模块的衬底的几何布图输入到遗传计算模型中，输出目标几何布图，所述目标几何布图为满足设定条件的所述功率模块的衬底的几何布图，所述设定条件为降低所述换流回路的寄生电感数值、和/或减小所述开关单元中的芯片支路的寄生电感差异值、和/或降低开关单元中芯片的热阻达到帕累托优化前沿。13.一种功率模块的衬底设计装置，其特征在于，包括：收发单元，用于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；处理单元，用于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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李武华，周宇，罗皓泽，郑晟，周思展，陈惠斌，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：