随着第三代半导体材料（Si C、Ga N等）的推广使用,具有高频、高阻断电压、高功率密度等诸多优势的宽禁带电力电子器件得以开发,但受封装方案的限制,尚无法得到实际应用。在高压工况下的局部放电被认为是电力电子器件失效的主要形式。本文从封装结构与封装材料两个方面提出了一种新型封装方案来实现高阻断电压（＞15 k V）功率芯片的封装与应用,并针对所设计的高压模块的物理性能、电性能及可靠性展开了研究工作。首先,本文通过数值模拟对传统封装结构开展电场分布研究,定位功率模块局部放电位置,结果表明,功率模块内部峰值电场强度出现在三结合点位置（铜金属化层、陶瓷层及硅凝胶的接触位置）,这也与现有研究结果相一致,验证了仿真手段的可行性。随后通过数值模拟对直接覆铜陶瓷基板（DBC）进行形状和结构优化,模拟研究发现,采用圆形代替传统方形,同时设置叠层结构可实现峰值电场强度下降58.34%的效果。在此基础上,对叠层基板开展尺寸优化,同时在基板上铜层设置修饰电极来进一步改善空间电荷的集中,最终实现了峰值电场强度下降72.45%的效果。最后,开展了局部放电实验研究,结果表明,所设计的基板可以显著提升局部放电起始电压（PDIV）,与仿真结果保持了很好的一致性。随后,本文对封装绝缘材料开展研究,通过掺杂纳米Si C颗粒制备非线性电导均压材料,并探索了复合材料的制备工艺,得到性能均一稳定的非线性电导均压材料。之后对复合材料开展物理性能及电性能研究,研究发现,掺杂纳米Si C后,复合材料电导率呈现非线性,且掺杂量越高,非线性越大。在模块局部放电实验研究过程中,掺杂量为60%的非线性电导均压材料表现出最优异的局部放电改善效果。最后,结合耐高压DBC基板结构与非线性电导均压材料制备了封装模块,局部放电实验结果表明,模块的PDIV有效值可提升到18.50 k V（峰值电压达到26.16 k V）,实现了168.12%的提升效果,这足以实现15 k V乃至20 k V电压等级功率器件的封装。最后,研究了不同非线性电导均压材料的温湿度老化可靠性,通过热氧老化（150℃）、高低温冲击（-40℃-125℃）、湿度老化（30℃、85%湿度）,分析了非线性电导均压材料的长期绝缘可靠性及功率模块的工作稳定性,结果表明,采用非线性电导均压材料封装的功率模块绝缘可靠性始终优于商用硅凝胶材料封装的功率模块,且对功率模块的静态电性能无任何影响,具备应用前景。