GaN功率放大器被广泛应用于新一代通信射频技术中,是移动通信射频技术中的核心元件,然而由于移动通讯技术领域向着高功率、高容量、高传输效率、高集成化的方向发展,将不可避免地给功率放大器芯片带来极大的散热挑战,使芯片结温过高问题越来越凸显。芯片结温的过高容易引起芯片的一系列失效问题,严重影响功率放大器的性能。为此,本文针对新一代通信射频技术中GaN功率放大器芯片自热效应明显、功率密度大、集成度高而造成的芯片结温过高问题,对GaN功率放大器单芯片及多芯片传热性能进行研究分析,在传统热阻网络模型的基础上,建立了一种考虑热扩散、热耦合效应的GaN功率放大器结温预测模型。通过与实验测量结果的比较,验证了单芯片与多芯片结温预测模型的准确性,与传统热阻网络模型相比,具有较高的芯片结温预测精度,适用于不同的散热条件。此外,在GaN功率放大器结温预测模型的基础上,对芯片结温进行封装参数的优化,为芯片热设计、封装优化提供了参考。主要研究工作和结论如下:（1）围绕GaN功率放大器单芯片结温预测模型展开研究。对GaN功率放大器热测试芯片的结构进行了简化,建立了GaN功率放大器热仿真模型;采用流体仿真软件对芯片在自然工作环境下的散热进行研究,获取了芯片的自然对流换热系数,分析了芯片热量传递的主要路径;通过对芯片热量传递路径以及GaN功率放大器热源芯片垂直路径热流密度变化的研究,在传统热阻网络模型的基础上,建立了一种考虑热扩散效应的芯片结温预测理论模型;将建立的理论模型结温预测结果与实验结果、传统热阻网络模型结温预测结果进行了比较,并探究了不同散热条件对该理论模型的影响。结果表明,建立的GaN功率放大器单芯片结温预测模型具有较高准确性,与传统热阻网络模型相比具有更高的预测精度,在不同散热环境下具有一定的适用性。（2）围绕GaN功率放大器多芯片结温预测模型展开研究。在建立的GaN功率放大器单芯片结温预测模型的基础上,进一步拓展和深入对两热源芯片热流路径交叉耦合现象的研究,基于线性叠加原理,通过叠加其他芯片对其热耦合温升,建立了一种考虑热扩散、热耦合效应的GaN功率放大器多芯片结温预测理论模型;将建立的多芯片结温预测模型进行了实验验证,与传统热阻网络拓扑模型进行了比较,并探究了不同散热条件对多芯片结温预测模型的影响。结果表明,建立的GaN功率放大器多芯片结温预测模型具有较高的准确性,与传统热阻网络拓扑模型相比具有更高的预测精度,在不同散热环境下具有一定的适用性。（3）围绕GaN功率放大器芯片结温进行封装参数的优化。在GaN功率放大器多芯片结温预测模型的基础上,通过对芯片布局、材料导热系数、结构厚度、热过孔等因素对芯片结温影响的研究,建立了芯片主要结构参数与芯片结温之间关系的响应面回归方程;利用建立的响应面回归方程对GaN功率放大器芯片进行了结温优化设计。对比优化前后芯片结温情况,使热源芯片A和热源芯片B的结温分别降低了13.97%和14.54%,在一定程度上降低了芯片的结温,提高了芯片工作的可靠性。