固态功率控制器（Solid State Power Controller,SSPC）是一种兼具断路器保护和继电器开关功能的智能模块,在电子设备中得到越来越广泛的应用。叠层式结构是缩小SSPC体积、提高其功率密度的重要手段。然而叠层式结构所采用的连接体,会对产品电路设计、热性能产生较大影响,并且在温度、振动应力作用下层间连接体易发生失效,已成为制约SSPC可靠性提升的关键因素。本文以某国产叠层式SSPC为对象,研究其考虑连接体的电-热-结构仿真分析及优化设计技术,主要研究内容如下:首先,研究考虑连接体影响的SSPC电仿真分析技术。根据产品的PCB及封装设计结构模型进行连接体的寄生参数提取,建立考虑连接体的SSPC单路及多路电仿真模型。分别进行单路开关特性、多路开关一致性的仿真分析。制作SSPC样机,测试验证仿真模型的准确性。其次,研究考虑连接体的SSPC热仿真分析及优化设计技术。分析产品的高温失效机理,以确定建模及优化设计的研究重点。建立考虑连接体的SSPC热仿真模型,并进行120 A、180 A负载下的热仿真及测试验证。随后对240 A满载情况进行仿真分析。由于产品满载温升过高,所以对其进行优化设计。并且对不同工作温度下的SSPC进行批量热仿真以绘制降额曲线。然后,研究针对SSPC中层间连接体结构的振动和热综合疲劳寿命预计方法。根据损伤机理不同,将层间连接体的综合疲劳寿命分为振动疲劳及热疲劳两部分进行研究。基于振动仿真,分析层间连接体在测试中发生断裂的失效机理。考虑裂纹萌生、裂纹扩展两个部分,计算其振动疲劳寿命。基于热应变仿真,计算环境温度变化下层间连接体的热疲劳寿命。计算综合疲劳寿命,并分析振动疲劳和热疲劳的占比。最后,研究针对层间连接体结构的长寿命优化设计方法。基于焊盘引出角度、打弯形状、打弯位置、圆弧半径四个方面,设计结构优化方案。由于随机振动情况下层间连接体所受等效应力直接影响其疲劳寿命。所以基于仿真,分析布线位置及以上四个因素对等效应力的影响。建立各因素的数学模型,求解最优设计方案。计算最优方案的综合疲劳寿命,并制作新的样机进行验证。