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随着微电子机械系统的快速发展，散热问题已成为制约电子设备快速发展的技术瓶颈之一。寻求可靠高效的冷却技术手段解决电子设备的散热问题，是目前国际传热学界关注的焦点和面临的重大课题。对于新一代的微电子器件，传统的冷却方式和加工技术已无法满足当前和未来高速发展的散热需求。因此，本文提出了复杂结构微散热器用以解决电子器件高热流密度散热问题。 首先，对微散热器的流体进出口方式、进出口槽道形状、通道截面形状分别进行了理论设计，然后利用CFD计算流体力学模拟与分析软件进行数值模拟，并得到其优化结构形式与散热效果最优的复杂结构微散热器，最后分析了微散热器内流体的压力场、温度场和速度场，并研究了流体进出口方式、进出口槽道形状、通道截面形状等对流体流动与传热特性的影响。结果表明:流体进入微散热器时，其速度方向与进出口槽道截面垂直，流体直接冲击槽道底面并均匀分配到各个方向，从而增强了流体在各个微通道内分配的均匀性。对于三种不同进出口形式的微散热器，Ⅰ型微散热器通道内流量分布相对比较均匀且呈对称分布，Z型微散热器通道内流量分布均匀性相对较差。对于三种不同进出口槽道形状的微散热器，矩形槽道微散热器内流体流动均匀性较好，三角形槽道微散热器流体流动分布相对较差。对于不同进出口形式与不同进出口槽道形状的微散热器，其流动机理可归结为分流和摩擦阻力的相互作用。对于不同通道截面形状的微散热器，凹穴型微散热器比直通道微散热器散热效果好。三角凹穴微散热器底面温度分布最均匀，且底面温度在三者之中最小。其强化传热机理可归结为增大换热面积作用、层流滞止区、边界层中断再发展及凹穴产生的二次流与主流相混合共同作用的结果。Ⅰ型矩形槽道三角凹穴型微通道散热器无论是传热性能还是流阻特性均优于其它组合的微散热器，不仅具有优越的强化传热特性，而且能够满足高热流密度的微电子器件的冷却需求。 其次，基于先进的MEMS加工工艺，设计加工了Ⅰ型矩形槽道三角凹穴型微散热器，并对其流动与传热特性进行了实验研究。结果显示:Ⅰ型三角凹穴微散热器的总压降随着流体流量增大而逐渐增大;底面平均温度、底面最高温度、底面最大温差随着流量增大而逐渐减小。实验结果与数值模拟结果相对比误差很小，满足散热技术要求，从而说明该复杂结构微散热器可以解决某些电子设备高热流密度的散热问题。