得益于碳化硅（Silicon Carbide,SiC）材料更高的禁带宽度、电子迁移率、击穿场强和工作温度,SiC功率器件具有更高的开关频率、更低的功率损耗、更高的耐受结温,能有效提升电力电子装备的变换效率和功率密度,在新能源发电、交通电气化、国防军工等领域具有不可替代的作用。为了适应SiC功率器件的优异性能,急需低感、低热阻和高可靠的先进封装技术。双面散热（Double-sided Cooling,DSC）封装具有平面化的封装结构、多通道的散热路径和更平衡的应力分布,是SiC功率模块的发展趋势。然而,双面散热封装的设计理论匮乏和寿命模型缺失,严重制约了双面散热SiC功率模块的研发和应用。在设计方面,双面散热SiC功率模块仍然沿用传统的封装设计方法,主要依靠经验试错和反复试验,周期长、成本高、竞争力低。并且,传统的设计方法缺乏数学模型指导,往往只聚焦单一目标的优化,难以实现多目标协同优化的自动化设计。在可靠性方面,双面散热SiC功率模块成本高昂,商业化产品较少,老化实验结果和工业现场数据十分匮乏,其寿命模型还是一片空白。针对双面散热SiC功率模块的关键瓶颈问题,本文建立了双面散热SiC功率模块的热-力协同优化设计方法、多芯片优化布局方法,揭示了双面散热SiC功率模块的失效机理,建立了双面散热SiC功率模块的寿命模型,研制了双面散热SiC功率模块样机,完成了功率循环老化实验验证。（1）提出了双面散热SiC功率模块的热-力协同优化设计方法。针对双面散热封装的欠优化设计问题,建立了双面散热SiC功率模块的热阻和应力表征模型,采用多物理场分析方法和有限元仿真软件,验证了模型的可行性和有效性,基于多目标优化理论,建立了热-力协同的封装优化设计理论,并采用非支配排序遗传算法进行了求解。针对双面散热封装的多芯片并联均流问题,以寄生电感、结-壳热阻和应力应变为目标,提出了双面散热SiC功率模块的优化布局方法。（2）建立了双面散热SiC功率模块的寿命模型。针对传统功率循环实验周期长、成本高的问题,基于材料的疲劳老化机理和寿命模型,采用有限元仿真分析方法,构建了功率模块的加速老化仿真方法,采用实验结果,验证了模型和方法的可行性和有效性,揭示了功率模块的应力规律和失效机理,建立了双面散热SiC功率模块的寿命模型,对比研究了单面散热（Single-sided Cooling,SSC）和双面散热SiC和Si功率模块的寿命模型,详细分析了不同封装材料对功率模块寿命的影响规律。（3）研制了双面散热SiC功率模块的样机,搭建了功率循环实验平台,完成了加速老化实验验证。基于功率循环老化实验方法,搭建了功率模块的老化实验平台,给出了双面散热SiC功率模块的封装工艺,研制了焊接和压接混合的双面散热SiC功率模块,计及封装结构、封装尺寸和封装材料的影响,实验测试了大量双面散热SiC功率模块的功率循环寿命,验证了封装优化设计对于提升功率模块寿命的可行性。