目前,在新能源领域的各个方面中,功率模块都占据着举足轻重的地位,它是电力电子装置里的核心器件。传统的硅基功率模块因硅半导体材料的极限问题,无法满足未来电力电子装置的要求。因此,对宽禁带半导体功率模块的研究和开发十分必要。本文首先提出了一种新型的带有叠层母排的多芯片并联碳化硅半桥功率模块结构。该模块的特点在于叠层母排的集成、无引线键合以及对称的结构设计,从而可以显著降低模块的寄生电感以及获得较好的均流和均温特性。首先,模块采用平面型封装U结构,该结构带来的3D垂直结构设计可以减小模块内部的换流回路面积,从而实现模块内部极低的换流回路寄生电感。除此之外,设计的母排结构不仅可以实现模块内部并联芯片的互连以及模块的外部连接,而且正母排P、负母排N以及输出母排的相互叠层实现了母排的100%叠层,从而减小模块功率端子的寄生电感。此外,设计的圆形DBC结构和铜迹线的圆周排布确保了并联芯片的对称布局,且母排采用了双端口设计,可以实现较好的均流特性。根据实验结果可知,支路1和支路2的动态均衡系数?Idyn12=0.11,支路2和支路3的动态均衡系数?Idyn23=0.02,电流不均流度都非常低,因此可以得出结论,模块均流效果较好;在100V直流母线电压下,实验测得的电压尖峰为?V=16.01V,求得的换流回路寄生电感大小为6.02n H。最后,对模块的不同散热方式进行了探究,通过仿真结果可知,对称的结构设计实现了并联芯片较好的均温效果,且双面散热能进一步减小芯片之间的结温差。针对所设计功率模块的一些缺点,本文对其进行了一些优化。首先,为消除叠层母排的螺栓带来的寄生电感影响,在母排上集成去耦电容,根据仿真结果可知,寄生电感减小了22.3%。其次,针对模块栅极回路过长以及模块拓展困难的问题,基于本文的模块设计思路,对功率模块进行了重设计,重设计后的功率模块栅极回路寄生电感从10.446n H减小为3.74n H。新的模块整体换流回路寄生电感为4.46n H,减小了21%。最后,对新功率模块热特性和应力特性进行了分析,芯片之间均温效果较好,且通过减小接触面积以及对垫片边线做圆弧处理等方式,减小了模块的最大应力并消除了垫片应力集中问题。