芯片集成度及电子封装密度的提高导致电子器件发热量持续攀升,散热已成为电子器件性能发展的技术瓶颈,新型高效散热技术的研发刻不容缓。沸腾强化散热技术,作为一类高效的两相流液体散热技术近年来倍受关注。而通过引入表面微结构增加气泡形核位点,优化气液界面行为以及扩展换热面积等方式增强其传热性能成为近年来该领域的研究热点之一。本项研究设计、制作并测试了一类用以实现可芯片集成的沸腾强化散热微结构,通过优化气泡动态行为、增加气泡形核位点等方式来提升沸腾散热效率。首先,提出了一种叠层错排的铜制条状微结构阵列表面,采用COMSOL中Cahn-Hilliard相场模型,对气泡动力学行为和传热性能进行了数值研究。该设计结构在增大换热面积及形核位点数目的同时,通过上层悬空金属层设计为气泡的合并和脱离提供了加热表面上方的悬空生长平台,在释放出更多固液接触面积的同时,保证了气泡底部微液层的存在,及时补给该微区内蒸发消耗的液体工质,保证加热表面沸腾状态的相对稳定,避免干烧现象的发生。项目设计实施了以电镀和牺牲层工艺为主的微加工工艺流程,制备了沸腾强化微结构验证样品,并通过层状电阻丝模拟芯片热源实现稳定的热输入。基于制备的样品,设计建立了微结构上沸腾换热过程的实时监控和散热性能测试系统,用于评价沸腾过程中沸腾表面的可视化气泡动力学行为和传热性能。实验结果表明:沸腾强化微结构将20℃过热度下的冷却热流密度提升至光滑沸腾表面的四倍,传热系数达到50000W/(m~2K)。结果验证了微结构的沸腾强化作用,印证了气泡悬空合并、脱离的动力学行为对于提高冷却效率的有益影响。此外,本研究探讨了氮化铝基板表面独特的高颗粒度形貌在沸腾散热中的强化作用,采用实验方法对比了此类表面微结构与氧化硅光滑表面,在过热度达到15℃时氮化铝表面即可达到40000 W/(m~2K)的对流换热系数,验证了该表面微结构的沸腾强化作用。最后,针对过冷沸腾时低热流密度输入的条件下,气泡大面积堆覆在加热面上恶化传热的现象,设计立体镂空腔室结构,其在过冷沸腾时对气泡的阻隔作用以及热性能的提升作用均得到了实验证实。本研究建立的兼容芯片工艺体系的低温低成本工艺路线,为沸腾强化微结构的集成化工业应用提供了发展空间。