随着纳米电子、三维堆叠芯片等技术的发展,散热问题成为限制微电子领域发展的重要原因之一。目前,热界面材料（Thermal Interface Material,TIM）主要以导热颗粒填充聚合物所得的复合材料为主,室温硫化硅橡胶所具备的弹性、绝缘性和热稳定性都符合热界面材料的要求,并且可以在室温下完成交联硫化反应。本文采用溶液共混复合法以SiC、Al、Al₂O₃、BN为导热颗粒填充到二甲基硅橡胶中制备高导热绝缘复合热界面材料,探究了单组分填料、多组分填料对热界面材料性能的影响;以实验参数为基础结合Digimat-FE建模软件和ANSYS有限元仿真软件建立热界面材料导热模型并对热导率进行求解,提出了预测聚合物基热界面材料热导率的颗粒随机分布模型。对单一填料填充的硅橡胶TIM,Al/硅橡胶TIM的热导率最高达到2.396 W/m·K,硬度44 HA,体积电阻率较低,热稳定性符合标准。SiC/硅橡胶复合TIM的热导率最高达到1.672 W/m·K,硬度较高为58 HA。对多组分填料填充的硅橡胶TIM,SiC/Al₂O₃/硅橡胶TIM的热导率最高达到2.275W/m·K,硬度为56 HA。在加入纳米Al₂O₃后,TIM的热导率最大为1.927 W/m·K,硬度为46 HA,此时硅橡胶TIM导热性能提升且具备较低的硬度。而Al/Al₂O₃/硅橡胶体系中,TIM的热导率最大为2.497 W/m·K,硬度为49 HA,体积电阻率和热稳定性均符合标准。在硅橡胶TIM的有限元仿真分析中,提出了颗粒随机分布模型,对比硅橡胶TIM热导率的有限元数值模拟结果与实验数据,验证了随机分布模型可以用于聚合物基TIM热导率的数值模拟计算。