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微电子芯片的应用遍及日常生活、生产乃至国家安全的各个方面，在现代文明中扮演着极其重要的角色，而影响微电子技术发展的关键因素之一即是电子冷却技术。随着集成度的不断提高，电子设备冷却问题越来越突出，这主要表现为局部热流密度大且分布不均匀，热量容易在局部发生聚集而导致过高的局部温度。因此解决电子设备冷却的关键是如何减小过高的局部热流密度，防止因出现热斑而导致设备故障。在散热器热沉设计中，为了增强散热效果，热沉面积通常比芯片面积大很多，致使热沉散热表面的温度分布不均匀，影响了热沉的散热效果。传统的实心铜板均热器均热效果有限，亟需新型均热器的替代。平板热管均热器能最大限度的使热流密度趋于均匀，其利用热管原理进行工作，传热效率高，因此在电子冷却领域引起了广泛关注。本文对平板热管均热器进行了较为系统深入的理论与实验研究，自行研发了高性能平板热管均热器，主要工作包括：
搭建了平板热管测试实验台，利用数值模拟方法对带实心铜板均热器的翅片热沉进行了优化设计并对影响其性能的主要因素进行了分析。为了模拟电子芯片的发热器件，制作了模拟芯片热源，通过测量轴向温度梯度较为准确地测定了模拟芯片热源的热流密度。探索了平板热管加工、密封、充液等工艺过程和方法。利用商业软件对翅片热沉进行了数值模拟研究，对翅片的尺寸进行优化设计，分析了均热板厚度，翅片高度、厚度和间距等参数对翅片热沉散热性能的影响，特别研究了铜板均热器厚度及热源相对大小等因素对其均热性能的影响，指出了传统铜板均热器的缺点和问题。
对平板热管均热器进行了可视化观察和内部温度、压力测量，研究了热流密度、冷却条件、相变换热面结构和工质对均热性能的影响，对平板热管的热阻构成进行了分析，并创造性地将磁流体应用于平板热管工质．为了更好地观察和研究平板热管内部的相变传热现象及特性，制作了可视化平板热管并进行了实验研究。实验结果验证了其良好的均热特性。通过对平板热管壁面温度和蒸汽腔内压力的测量，给出了热管启动过程中压力和温度的变化情况，研究了微槽道蒸发面对平板热管工作性能的影响，测试了乙醇和水两种不同工质热管的性能。通过对平板热管内部温度的测量，计算了其轴向热阻的分布情况，得到了相变热阻是平板热管主要轴向内部热阻的结论。加工了以磁流体为工质，内部蒸汽腔高度仅为1mm的无毛细吸液芯碟形平板热管，并进行了实验研究。分析了热流密度、充液率和安置方式对磁流体平板热管性能的影响。实验证实，水工质平板热管被倒置后在各种充液率下都不能正常工作，但具有较大充液率的磁流体平板热管在外加磁场作用下能够克服重力的作用而正常工作。
设计加工了具有新型槽道结构的平板热管并对之进行了实验研究，首次明确给出了平板热管均热器与铜板均热器相比的适用条件，建立了槽道式平板热管微槽道内蒸汽及液膜流动与传热二维动网格模型，考虑了液膜形状与界面两侧压力的耦合关系。为了克服平板热管均热器均热效果好但轴向热阻大的缺点，利用通体槽道设计使蒸发面的槽道肋端部与冷凝面相接触，强化了蒸发面和冷凝面之间的导热作用，实验验证了这种新型槽道式平板热管具有较强的轴向和径向导热能力，并且能在反重力条件下工作，得到了其最佳充液量范围。通过对平板热管与铜板均热器当量热阻的比较，得到了平板热管的适用条件，证实了平板热管更适用于加热功率高和均热器与热源面积比值大的情况。铜板均热器必须达到一定的厚度才具有较好的均热效果，而平板热管在很小的厚度时，就能发挥很好的均热效果。建立了槽道式平板热管微槽道内流动和传热的二维动网格模型，给出了平板热管槽道内的压力、弯液面曲率半径、液膜厚度、温度场和速度场的分布情况，分析了槽道中形成的微液膜区域对槽道式平板热管性能的影响。
对交叉孔道式平板热管与风冷翅片热沉以及槽道式平板热管与微肋阵列液冷热沉进行了一体化设计，并对之进行了实验研究。通过对未充工质的交叉孔道式平板热管的性能测试，得到了其等效导热热阻。与其它结构平板热管的对比分析表明交叉孔道式设计使蒸发面和冷凝面局部交联为一体，减小了它们之间的导热热阻，有利于将实心铜板的轴向热阻较小和平板热管径向热阻较小的优点结合起来，从而提高均热器的性能。对翅片热沉与平板热管均热器之间的接触热阻进行了对比分析，证明了分体化设计中接触热阻在均热器外部热阻中所占的份额高达38．6％， 而一体化设计可以完全消除翅片热沉与平板热管均热器之间的接触热阻，从而大幅度地改善散热性能。对槽道式平板热管与微肋阵列液冷热沉一体化设计散热装置的性能进行了实验研究，结果表明水冷微肋与平板热管一体化设计的散热装置具有较好的均热性。通过提高冷却液体的流量可以在一定程度上改善散热效果，但模拟热源温度随流量增大而降低的幅度越来越小。
制作了槽道式平板热管与风冷翅片热沉一体化设计的CPU成品散热器，并在实际情况下对之进行了测试。按照实际应用尺寸设计制作了用于台式计算机CPU散热的成品散热器，并将其安装在电脑主板上进行了测试。