Mikroelektronische Bauteile werden stetig kleiner, schneller und leistungsfähiger. Die damit verbundene hohe Packungsdichte und der zunehmende Leistungsdurchsatz bedeutet aber auch eine Erhöhung der thermische Verlustleistung der Bauteile im Betriebszustand. Eine erhöhte Temperatur im mikroelektronischen Bauteil reduziert nicht nur die Lebensdauer, sondern auch die Performance. Ein optimiertes Wärmemanagement kann damit dazu beitragen, frühzeitigen Verschleiß zu vermeiden und die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Für ein erfolgreiches Wärmemanagement ist es notwendig, nicht nur ein Verständnis über die generierte Wärme und den Wärmepfad zu erarbeiten, sondern auch Kenntnisse aller thermophysikalischen Eigenschaften des Bauteils und dessen Materialien zu erlangen. Mikroelektronische Bauteile bestehen aus unterschiedlichsten Materialien in Form von Millimeter- bis hin zu Nanometer-dünnen Schichten. Das Längenskalenspektrum stellt eine große Herausforderung dar, zumal die thermophysikalischen Eigenschaften dünner Schichten von jenen der Bulkmaterialien abweichen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden thermische Analysen über alle zuvor erwähnten Längenskalen – mithilfe von zwei Messmethoden (thermische Impedanz und „Time Domain Thermoreflectance“) – durchgeführt. Die Resultate der thermischen Charakterisierung wurden in Form einer Strukturfunktion dargestellt, welche den Wärmepfad als ein thermisches Netzwerk beschreibt. Dies ermöglichte eine Visualisierung der internen Temperaturverteilung der untersuchten Proben, wodurch eine bessere Einsicht in das thermische Verhalten des strukturellen Aufbaus geboten wird. Damit können Änderungen im Wärmepfad und ihre Ursachen mithilfe der Strukturfunktion sichtbar gemacht werden. Es wurde in der Dissertation die Methode der Strukturfunktion bei beiden zuvor genannten Messarten angewandt und somit eine neuartige Wärmepfadanalyse des gesamten mikroelektronischen Bauteils – angefangen mit den Nanometer-dünnen Schichten im Chip bis hin zum gesamten Package – ermöglicht.