随着电子元器件的不断发展,功能更强、集成度更高的电子芯片不断被设计出来,为保障高功率芯片能够在高热流密度环境下持续稳定工作,芯片散热结构必不可少。本文首先从平直微通道散热结构入手,对比研究多种微通道冷板结构,选取出散热效果优秀的菱形雪花结构为热沉材料结构化空间拓扑的基础结构;接着对热沉结构化材料进行结构优化,设计出散热效果与均温性能优异的结构;最后,将优化后的热沉结构化材料应用于电子元器件散热。具体工作如下:(1)确定仿真的边界条件。以常规平直通道为研究对象,研究常用的散热材料和流体工质对散热能力的影响,综合考虑选择合理材料与流体工质作为后续研究的边界条件。(2)微通道散热结构的研究。以平直微通道散热结构为基础研究依据,以增大对流换热面积为目标,提出多种断点式微通道结构。对比研究断点式微通道结构的换热效果,优化设计菱形雪花微通道结构,验证分析结构设计的可行性。(3)热沉材料结构化设计。将菱形雪花微通道结构按照一定排列方式进行空间拓扑,仿真分析此结构的散热效果与均温性能。优化提出了多层交互结构,对比分析四种不同多层优化结构,综合考虑压降、散热以及均温属性,选择三段分层结构作为热沉材料结构化设计的原型,优化热沉结构化材料的尺寸单元以及各入口流速比重,进一步提升热沉结构化材料的均温性能。(4)热沉结构化材料的应用。热沉结构化材料具备很强的散热能力与均温能力,为体现热沉结构化材料散热与均温性能受热源位置及功率的影响小的特点,设置应用场景的对照实验,分别比较自然冷却散热、平直微通道散热和热沉结构化材料散热的散热效果。对比仿真热分析结果,热沉结构化材料均温和散热结果最好。将此热沉结构化材料应用于光刻掩膜版散热,可有效降低掩膜版热变形。