1.一种随机载荷下压接式IGBT器件性能稳健性优化设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：基于待优化的压接式IGBT器件，选取设计目标和约束；

S2：基于所述设计目标，提取应力分析相关结构并给定分析参数；

S3：基于所述应力分析相关结构和分析参数，建立热力耦合有限元模型；

S4：基于有限元模型，建立IGBT器件性能函数S；

S5：基于所述性能函数，构建IGBT器件性能稳健性优化模型M1；

S6：求解性能稳健性优化模型M1，输出最优解；

*

S7：基于最优解E，构建IGBT器件的最优结构设计方案；

在步骤S1中，所述待优化的压接式IGBT器件包括FRD芯片和IGBT芯片，所述设计目标选U取为所述FRD芯片和IGBT芯片上的最大应力S ，用于获得所述FRD芯片和所述IGBT芯片的各芯片最优应力均衡，所述约束选取为所述FRD芯片和所述IGBT芯片的各芯片上的最小典型T T应力值S应大于或等于额定应力S0，即S≥S0，用于保证接触截面的热传导；

在步骤S3中，对所述IGBT器件应力分析相关结构建立基于X方向和Y方向对称的1/4型有限元模型(30)，在所述有限元模型(30)中的边界条件设为：对下表面(3180)建立固支边界条件，对第一区域(3171)和第二区域(3181)建立基于X方向的对称边界条件，对第三区域(3172)和第四区域(3182)建立基于Y方向的对称边界条件；在所述有限元模型(30)中的相互作用设为：在第二上表面(3170)和第二下表面(3180)上建立表面热交换条件，其参数为CT、TS；在所述有限元模型(30)中的载荷设为：在第二上表面(3170)上施加均布压力F；对FRD芯片模型施加P1＝uP1的热载荷；对IGBT芯片模型施加每芯片P2＝uP2的热载荷；选取耦合温度‑位移稳态求解器对所述有限元模型(30)求解，得到待优化IGBT器件的应力响应，最后提U T取最大应力S和最小典型应力S；

在步骤S4中，建立性能函数S的流程为：

步骤S4.1：定义所述有限元模型中的银片等效弹性模量向量E，E＝[E1,E2,...,Em]；

步骤S4.2：定义随机载荷向量P，其由随机载荷P1、P2构成，即P＝[P1,P2]；

步骤S4.3：将所述向量E中元素Ei,i＝1,2,...,m作为所述银片的弹性模量，将所述向量P中元素P1、P2作为每一所述FRD芯片、IGBT芯片的热耗，输入到所述有限元模型中求解得U T U T到相应的最大应力值S和典型应力值S，将S和S 视作所述IGBT器件的两个性能函数，其涉U T及的变量包含所述向量E、P，即：S(E,P)和S(E,P)；

在步骤S5中，建立优化模型M1的流程为：

步骤S5.1：选取向量E为设计向量，即向量E中元素Ei,i＝1,2,...,m作为设计变量；

步骤S5.2：设定Ei的取值范围ELi≤Ei≤ERi,i＝1,2,...,m，其中，ELi和ERi表示Ei取值的上界和下界，ELi和ERi根据工程经验给定；

步骤S5.3：将过程[t1,T]离散成p个时刻，计为时间向量t＝[t1,t2,...,tp]，tp即所述过程的终止时刻T；

步骤S5.4：基于随机载荷Pi,i＝1,2的参数uPi,vPi,和自相关函数CRi，对时间向量t进行ns次的随机采样，每一过程样本均包含p个时刻的样本点；即对于Pi的第j个过程样本，可写成向量Pi,j＝[Pi,j(t1),Pi,j(t2),...,Pi,j(tp)]，其中，i＝1,2；j＝1,2,...,ns；

U T

步骤S5.5：对于所述设计向量E，将Pi,i＝1,2的过程样本代入到性能函数S (E,P)和SU T U U U(E,P)中，可得到ns个S的过程样本；对于S 、S的第j个样本分别写成向量Sj＝[Sj (t1),SjU T T T T(t2),...,Sj(tp)]、Sj＝[Sj(t1),Sj(t2),...,Sj(tp)]；

U T Umax U Tmin T

步骤S5.6：对S、S的所有过程样本取极值，即Sj ＝max(Sj),Sj ＝min(Sj),j＝1,Umax

2,...,ns；max()和min()分别表示对向量元素选取最大值和最小值；Sj 组成ns维向量Umax Umax Umax Umax Tmin Tmin Tmin Tmin TminS ＝[S1 ,S2 ,...,Sns ]，Sj 组成ns维向量S ＝[S1 ,S2 ,...,Sns ]；

Umax Tmin

步骤S5.7：基于向量S 和S ，构造IGBT性能稳健性优化模型M1：U T

其中，Rf(S (E,P))为稳健性目标函数，Rg(S (E,P))为稳健性约束函数，Rf和Rg均内嵌U了性能函数S而成为向量(E,P)的嵌套函数，Rf和Rg的表达式分别为：Rf(S (E,P))＝meanUmax T Tmin(S )，Rg(S(E,P))＝mean(S )≥S0；其中mean表示向量均值计算；

在步骤S6中，求解优化模型M1的流程为：

步骤S6.1：基于性能稳健性优化模型M1，构造确定性优化模型M2：其中，uP表示由所述随机载荷P1，P2均值组成的向量，写成uP＝[uP1,uP2]；

步骤S6.2：设迭代步k＝1和初始点 采用现有的序列二次规划算法对(k) (k) (k) (k) U(1) U (k) T(k) T模型M2求解，输出当前迭代步的解E ＝[E1 ,E2 ,...,Em ],S ＝S (E ,uP)，S ＝S(k)(E ,uP)；

步骤S6.3：更新迭代步k＝k+1；

(k‑1) U U(k) T

步骤S6.4：基于上一迭代步的解E 构造S (E,P)的近似表达式L (E,P)和S (E,P)的T(k)近似表达式L (E,P)：

U(k) U (k‑1) (k) (k‑1) (k) (k‑1) 2L (E,P)＝S(E ,uP)+Σi＝1:m(ai .(Ei‑Ei )/Ei)+Σi＝1:m(bi .(Ei‑Ei ) /

2 (k). (k). 2 2

Ei)+Σj＝1:2(cj (Pj‑uPj)/Pj)+Σj＝1:2(dj (Pj‑uPj) /Pj)T(k) T (k‑1) (k). (k‑1) (k) (k‑1) 2 2L (E,P)＝S (E ,uP)+Σi＝1:m(Ai (Ei‑Ei )/Ei)+Σi＝1:m(Bi .(Ei‑Ei ) /Ei)(k). (k) 2 2+Σj＝1:2(Cj (Pj‑uPj)/Pj)+Σj＝1:2(Dj .(Pj‑uPj) /Pj)其中，Σi＝1:m()表示括弧中i取值1～m的求和计算；ai,bi,cj,dj,(i＝1,2,...,m；j＝1,U(k)

2)表示所述表达式L (E,P)的待定系数，Ai,Bi,Cj,Dj,(i＝1,2,...,m；j＝1,2)表示所述表T(k)达式L (E,P)的待定系数,得到所述待定系数的表达式：(k)

在第k次迭代步，求得近似表达式L (E,P)中的待定系数的数值；

U(k) T(k) U

步骤S6.5：采用近似表达式L (E,P)、L (E,P)分别替代模型M2中性能函数S (E,P)、T (k) U(k)S (E,P)，计算当前迭代步的稳健性目标函数值和稳健性约束函数值：Rf ＝Rf(L (E,(k) T(k) U(k) (k)P))、Rg ＝Rg(L (E,P))，并进一步分别求取目标函数与约束函数值差：ΔS ＝Rf ‑S(k‑1) T(k) (k‑1) (k)(E ,uP)、ΔS ＝S(E ,uP)‑Rf ；

步骤S6.6：基于目标函数与约束函数值差，建立当前迭代步的稳健性优化模型M3：(k) (k)

采用现有的序列二次规划算法对模型M3求解，得到当前迭代步的解E ＝[E1 ,E2(k) (k),...,Em ]；

* (k)

步骤S6.7：判断是否收敛，如收敛则输出最优解E＝E ；否则，转入步骤S6.3；收敛标准M4如下：其中，norm()表示向量求模计算，abs()表示绝对值计算；e1和e2表示给定的收敛限，求* U* *解过程经历了k次迭代后收敛到最优解E ，及相应的最大应力值S ＝S(E ,uP)，最小典型应T* * * *力值S ＝S(E ,uP)，稳健性目标函数值和约束函数值Rf、Rg。

2.按照权利要求1所述的一种随机载荷下压接式IGBT器件性能稳健性优化设计方法，T其特征在于，所述典型应力值S为所述FRD芯片或所述IGBT芯片的中间位置的应力，所述额定应力S0根据工程经验给定。

3.按照权利要求1所述的一种随机载荷下压接式IGBT器件性能稳健性优化设计方法，其特征在于，在步骤S2中，所述应力分析相关结构包括第一集电极铜块(217)、第一发射极铜块(218)和第一子模组(201‑216)中的相关结构，所述给定分析参数是指材料参数、相互作用参数和载荷参数，所述材料参数是指所述各相关结构的材料机械特性与热特性参数，所述相互作用参数是指在第一上表面(2170)、第二下表面(2180)上与冷板之间的热交换系数CT、冷板温度TS，所述载荷是指第一上、下表面(2170、2180)承受的压力F、FRD芯片的热耗随机载荷P1、IGBT芯片的热耗随机载荷P2，所述随机载荷P1、P2在其随机过程的任一时刻对应一随机变量，其均值分别为uP1、uP2，标准差为vP1、vP2；随机载荷P1、P2在过程[t1,T]的自相关函数为CR1(τ|τ∈[t1,T])、CR2(τ|τ∈[t1,T])，其中，t1、T表示所述过程的起始时刻和终止时刻，τ表示所述过程中某一时间间隔。

4.按照权利要求1所述的一种随机载荷下压接式IGBT器件性能稳健性优化设计方法，其特征在于，在步骤S7中，构建所述IGBT器件的最优结构设计方案的流程为：S7.1建立与所述银片的结构外形尺寸一致的银片初始构型，在所述银片初始构型上设计镂空区域、边框区域；

S7.2根据实际加工工艺要求，设置边框区域的边框宽度w≥w0，w0为初始边框宽度，通常情况下银片外形结构为正方形薄片，L为所述正方形的边长；

S7.3根据所述IGBT器件中银片与所述有限元模型中银片之间的对应关系，建立第j个* 2 2银片与Ei之间的函数式：Ei＝1‑(L‑2*wj) /(L‑2*wj+2) ；

*

S7.4将最优解E代入到所述函数式中，计算得到最优设计方案wj,j＝1,2,...,n。