薄层界面的接触热阻是微电子器件冷却、低温超导薄膜等领域关注的热点问题。随着集成电路尺寸的不断减小和时钟频率的不断提高,微电子器件及模块热管理技术正变得越来越重要,耗散热能的积累不仅会限制器件的性能,还会降低其寿命和可靠性。接触热阻是在两种固体材料之间形成的散热阻碍现象,对其热接触薄层界面的热传导机理和热测量研究显得尤为重要。然而,目前科学界尚未形成统一的界面热特性测量标准,更缺少消除界面热阻的办法。当前热测量技术大多依靠自身测试设备的热源与待测器件相接触进行热传导使整个系统达到热稳态后,分析其热特性。因此,热源与待测器件之间形成的固-固接触界面对整个散热系统起着不可忽视的作用,该处薄层界面热阻的波动所引起的总热阻变化必然会干扰对器件内部热分析的准确性。本文基于电学法热阻测量的瞬态温升技术,通过制备不同表面形貌的样品,构建了多种固-固接触界面形态,在不同实验环境条件下对薄层界面的热传导机理和热测量展开研究。具体内容如下:一、自主研发了接触热阻自动化测试平台。包括控制电路、工作电路、操作界面以及测试平台的工业设计等,通过FPGA实现了与上位机软件的实时交互,驱动步进电机配合压力传感器的监控产生合适的压力,以完成对待测器件的固定。解决了手工通过机械夹具装载器件时,由于固定位置和压力不确定所引起的界面热阻误差。并完成了该自动化测试平台对TTE系列热阻测试仪的集成,快速提升了器件热管理技术的测量效率和准确性。二、研究了固-固接触界面的薄层热传导机理。通过使用研磨抛光机制备了多种表面粗糙度的铁制样品,经原子力显微镜验证符合预期工艺标准,进而为样品定制化设计了嵌套在圆台形铜质外壳的Si C肖特基二极管作为热源探头。使用热阻测试仪对探头与多种样品接触所形成的不同的微观界面形貌进行热测量,同时比较了在真空环境下的测量结果以及在固-固界面间隙中填充不同类型的热界面材料的测试结果。结果表明,界面处的传热总是以固-固材料实际接触区域内的热传导为主导,界面空气很少参与。随着表面粗糙度的增加,材料的实际接触面积减小,间隙空气热对流对界面传热的贡献增加,引起了薄层界面热阻的增大。三、提出了一种能够增加器件热分析准确性的测量准备方法。基于本文实验结果,在表面粗糙度Ra<6.4的样品中,当对样品与热源探头之间形成的界面填充导热硅脂或导热相变材料等热界面材料时,界面热阻呈现出良好的一致性。这为研究人员找到了一种保持界面接触热阻恒定的方法:在对样品进行热分析时,有必要将样品的表面粗糙度均匀地处理在此范围内并填充热界面材料,从而有效地保证外层界面接触热阻的稳定性,最终提高系统热分析的准确性。