Die Leistungsfähigkeit mikroelektronischer Bauteile hat in den letzten Jahren stetig zugenommen. Smartphones haben sich beispielsweise zu einem fast lebensnotwendigen elektronischen Begleiter entwickelt. Außerdem konnte mittels moderner Leistungselektronik der Weg zu energieeffizientem Personentransport, sowie hocheffizienter Energieerzeugung mittels erneuerbarer Energien geebnet werden. Die zwei Hauptbestandteile von mikroelektronischen Systemen sind Leiterplatten und Leistungselektronik-Bauteile, wie Power Packages, wobei beide aus komplexen Geometrien und Multimaterial-Verbünden bestehen und einer verketteten elektro-thermo-mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Aus diesem Grund ist das Verständnis für die verwendeten Materialien von entscheidender Bedeutung und ermöglicht erst die genaue Bestimmung von temperaturabhängigen Materialeigenschaften. Darüber hinaus werden klassische virtuelle Modellierungsansätze für neue hochkomplexe Leiterplattendesigns immer zeitaufwändiger und stehen somit im klaren Widerspruch zu den geforderten Produktions- und Entwicklungszeiten in der Industrie. Betrachtet man nun die Verbindung von Leiterplatte und Leistungselektronik, muss dort ein spezielles Augenmerk auf die eingebrachten Temperaturbelastungen durch aktive elektrische Beschaltung gelegt werden. Diese erfolgt nur in einem kleinen Teil des gesamten Geräts, erzeugt dort aber lokal hohe Temperaturgradienten. Diese müssen präzise berechnet werden, um eine Grundlage für eine zuverlässige Lebensdaueranalyse dieser Systeme bilden zu können. Aufgrund der geringen Spielräume bei der Auslegung der Komponenten, müssen die fertigungsinduzierten mechanischen Spannungen bewertet werden. Besonders die in der Mikroelektronik verwendeten Polymere – Duromere – müssen hierbei genauestens untersucht werden. Durch die Inklusion der fertigungsbedingten Eigenspannungen in die Lebensdauerbewertung von z.B. Power Packages, kann deren Betriebssicherheit erhöht werden. Um diese Herausforderungen zu meistern, wird in dieser Arbeit ein virtuelles Framework vorgestellt, das auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) beruht. Die vorgestellten Methoden basieren dabei auf präzisen Messmethoden zur Bestimmung der Materialparameter. Insbesondere für die thermischen Eigenschaften von Duromeren werden genaue und spezialisierte Messmethoden vorgestellt. Weiters besteht das entwickelte Framework aus drei Teilen: (i) Ein hocheffizienter und präziser FEM-Modellierungsansatz für Leiterplatten. Dabei wird es ermöglicht, FEM-Modelle von skalierbarer Komplexität für jedes beliebige Leiterplattendesign automatisch zu erstellen. (ii) Eine Methode zur Vorhersage von Eigenspannungen in duroplastischen Verkapselungsmaterialien. Diese werden hauptsächlich in Power Packages eingesetzt. Dadurch wird es möglich, verschiedene Herstellungsprozesse zu bewerten sowie die Eignung verschiedenster Power Package Designs zu vergleichen. (iii) Und schließlich ein Multi-Physik und Multi-Domain Ansatz zur räumlichen Vorhersage der erzeugten Wärme von Silizium-Halbleitern in Power Packages. Durch die Verbindung der einzelnen Teile des Frameworks, zusammen mit der vorgestellten Methodik zur Materialcharakterisierung, kann eine verbesserte, zeiteffiziente und genaue Zuverlässigkeitsbewertung von mikroelektronischen Systemen durchgeführt werden.