随着微电子技术的高度发展,对芯片的微尺度的要求也越来越高,而随着芯片的尺寸越来越小,导致芯片的功率急剧增加,使得芯片内的热流密度非常大,相应的芯片工作温度也随之增加。本文以微尺度传热学界普遍研究的微通道热沉结构为背景,探究了微通道热沉结构的尺寸对其传热性能的影响。首先,本文是在常热流边界条件下,针对矩形微通道内流体的单相稳态层流流动与传热问题,从理论上推导矩形微通道内流体流速及温度分布规律的解析表达式,得到通用的Nusselt数和Poiseuille数的表达式,并且通过计算得出的结果可以看出,推导的Nusselt数和Poiseuille数的解析解与其他文献的结果能较好的吻合。其次,针对微通道热沉结构本身,为发挥其最大的散热优势,对梯形和矩形两种截面的微通道热沉结构进行优化设计。在给定所有材料的热力学性能和水力学性能恒定的前提下,以热阻和压降作为目标函数,以微通道的结构尺寸作为设计变量,采用数学软件Matlab作为工具,对其进行优化,以得到热阻和压降最小的热沉结构尺寸。最后,为检验微通道结构的传热性能,利用有限元法对芯片的传热过程进行模拟,数值模拟的条件与优化中相同。为了更好的证明优化过的微通道的传热特性比未优化的微通道的散热特性好,本文在数值模拟的过程中,选择了一种未优化的梯形截面和三种矩形截面微通道与优化过的微通道进行对比。对比结果表明,经过优化的微通道热沉结构的最高温度最小,压降也最小,因此表明经过优化的微通道热沉结构的传热性能比未经优化的传热性能要好。