一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法及设备与流程

技术特征：
1.一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，所述方法包括：构建高功率芯片对应的二维仿真模型，并基于变密度优化算法在所述二维仿真模型的硅凝胶内构建介电功能梯度结构；通过所述介电功能梯度结构，构建所述高功率芯片对应的局部场强优化模型；提取所述局部场强优化模型中的可调整参数，并确定所述可调整参数的取值范围；对所述介电功能梯度结构对应的介电功能梯度区域进行调整。2.根据权利要求1所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，在基于变密度优化算法在所述二维仿真模型的硅凝胶内构建介电功能梯度结构之后，所述方法还包括：对所述二维仿真模型进行网格划分；根据网格划分结果，确定介电常数优化变量：其中，为场强优化区域，（x，y）为场强优化区域中的点，为密度变量，为指数项，分别为介电常数优化变量的最大值与最小值。3.根据权利要求2所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，在确定介电常数优化变量之后，所述方法还包括：确定电场均匀度子目标函数与电场强度子目标函数；其中，其中，e为场强优化区域的场强，为场强优化区域的平均场强，c为电场均匀度系数，c
ref
为初始c值；e
s
为所述二维仿真模型三结合点处的当前场强，e
mean,all
为所述二维仿真模型整体绝缘区域的平均场强。4.根据权利要求3所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，在确定电场均匀度子目标函数与电场强度子目标函数之后，所述方法还包括：确定惩罚函数：其中，m
size
为网格划分出的单元大小，s为场强优化区域w的面积；确定第一权重系数w与第二权重系数q；根据所述介电常数优化变量、所述电场均匀度子目标函数、所述电场强度子目标函数、所述惩罚函数、所述第一权重系数w以及所述第二权重系数q，构建所述局部场强优化模型。5.根据权利要求1所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，所
述可调整参数至少包括以下任一项或者多项：指数项、第一权重系数w、第二权重系数q以及介电常数优化变量最大值；其中，在所述局部场强优化模型中，所述指数项α用于控制介电常数优化变量随密度变量的变化速度；所述第一权重系数w用于确定电场均匀度子目标函数与电场强度子目标函数在总目标函数f中的所占比重；所述第二权重系数q用于表征所述局部场强优化模型抑制求解过程中数值不稳定的能力。6.根据权利要求5所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，确定所述可调整参数的取值范围，具体包括：确定所述指数项的取值范围为10-3
~103，初始值为1；确定所述第一权重系数w的取值范围为0~1，初始值为0.5；确定所述第二权重系数q的取值范围为10-3
~103，初始值为1；通过预设介电常数计算模型，确定所述介电常数优化变量最大值的取值范围为3.17~21.79。7.根据权利要求1所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，对所述介电功能梯度结构对应的介电功能梯度区域进行调整，具体包括：确定所述介电功能梯度区域对应的横向宽度分布范围与纵向高度分布范围；生成所述横向宽度分布范围与场强利用率之间的第一对应关系，以及生成所述纵向高度分布范围与场强利用率之间的第二对应关系；其中，所述场强利用率用于指示所述二维仿真模型整体绝缘区域的平均场强与所述二维仿真模型整体绝缘区域的电场强度之间的比值；基于所述第一对应关系与所述第二对应关系，调整所述介电功能梯度区域对应的横向宽度与纵向高度。8.根据权利要求2所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，在对所述介电功能梯度结构对应的介电功能梯度区域进行调整之后，所述方法还包括：确定场强评估点；通过调整所述硅凝胶内的介电常数优化变量的分布范围，改变所述场强评估点处的场强利用率，以使所述场强利用率达到最大；其中，所述场强评估点为与所述二维仿真模型三结合点存在预设距离的点。9.根据权利要求2所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法，其特征在于，在对所述介电功能梯度结构对应的介电功能梯度区域进行调整之后，所述方法还包括：在可调整参数的取值范围内，确定所述可调整参数的取值；将所述可调整参数的取值代入所述局部场强优化模型中，并迭代更新所述密度变量，直至相邻两次总目标函数f的变化量低于预设变化量阈值；通过预设探针获取所述介电常数优化变量的分布与所述二维仿真模型三结合点处的场强分布。10.一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化设备，其特征在于，所述设备包括：
处理器；以及，存储器，其上存储有可执行指令，当所述可执行指令被执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-9任一项所述的一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法。

技术总结
本申请公开了一种高功率芯片绝缘封装局部场强优化方法及设备，用以解决如下技术问题：现有的介电功能梯度结构中介电常数的分布方式与材料参数的选取存在不合理性。方法包括：构建高功率芯片对应的二维仿真模型，并基于变密度优化算法在所述二维仿真模型的硅凝胶内构建介电功能梯度结构；通过所述介电功能梯度结构，构建所述高功率芯片对应的局部场强优化模型；提取所述局部场强优化模型中的可调整参数，并确定所述可调整参数的取值范围；对所述介电功能梯度结构对应的介电功能梯度区域进行调整。域进行调整。域进行调整。


技术研发人员：穆海宝 姚欢民 邵先军 陈孝信
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2022/11/29