CN1829430A - 微型热声制冷模块装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用热声效应对电子光电子器件和芯片进行散热或制冷的微型热声制冷模块装置。本发明的典型模块包括前端驱动膜线圈1，前端永磁膜2，热端换热器3，热端换热器扩展面4，冷端换热器5，回热器6，骨架(谐振腔)7，冷端换热器扩展面8，后端膜线圈9，后端永磁膜10，热端换热器11，绝热膜12等零部件组成。本发明的单个模块的制冷量大于200mW，制冷温差为30℃。本发明充分利用了热声热机结构简单，基本无运动部件，可以达到较高的制冷效率等优势，实现芯片冷却，达到消除芯片热点，实现芯片可靠工作等多种目的。本发明的实施，可以大大推动芯片冷却技术的发展，提高各种电子、光电子器件和芯片的性能和应用范围。

Description

微型热声制冷模块装置

技术领域

本发明涉及一种微型热声制冷模块装置，具体地说，是涉及一种利用热声效应对电子光电子器件和芯片进行散热或制冷的微型热声制冷模块装置。

背景技术

随着“高温”超导材料和高集成电路信息技术研究的深入，电子及光电子芯片如何均匀散热并消除热点，成了电子技术新产品研究的重点方向之一。也对制冷技术的微型化提出了迫切的需求，为微型制冷技术的发展提供了很好的机遇。

微型热声制冷技术正是应以上要求发展起来的一种完全新型的制冷技术。微型热声制冷就是利用热声效应的制冷技术。热声效应就是热和声之间相互转化的现象。从声学角度看，它是由处于声场中的固体介质和振荡流体之间相互作用，使得距固体边界一定范围内沿着(或逆着)声传播方向产生的热流，并在这个区域内产生或吸收声功的现象。按能量转换的方向不同，热声效应可以分为两类：一类是由热产生声，即热驱动的声振荡，另外一类是由声产生热，即声驱动的热传递。只要具备一定的条件，热声效应可以在驻波声场、行波声场或两者混合的声场中产生和发生作用。热驱动的声制冷就是利用热来产生声，再利用声来传递热的制冷现象；而声驱动的热声制冷机即是直接利用声源产生的声场在热交换器及其回热器、谐振管等的优化配置下来制冷的现象。微型热声制冷的声波由压力振荡、温度振荡和位移振荡产生，尽管振荡很小，但在二十多年的研究中已显示出，可以利用该“热声”效应来产生有效的、实用的、效率合理的热机，包括热泵和制冷机。

而传统的热声热机在进行大规模工程应用的过程中的主要技术障碍是：(一)功率体积比太低，使其尺寸太大；(二)热声转换效率较低，使装置的相对效率(即COP/COP_Carnot)仅5％。

解决以上瓶颈问题的关键措施是提高声场频率(几百至几千赫兹)。因为对于现有的热声系统来说，一般采用半波长或者四分之一波长的系统，对于半波长的热声系统，其系统固有工作谐振频率为：

$f=\frac{1}{2}\frac{c_0}{L}$

而对于四分之一波长的声学系统，其系统固有工作谐振频率为：

$f=\frac{1}{4}\frac{c_0}{L}$

对于以上两种情况的热声声学系统的长度L均与系统工作的介质声速c₀和工作谐振频率f相关，当声学工作介质一定时，其介质声速就不变，因此系统的工作尺寸就主要与系统工作频率相关，当工作频率越高时，其相应的尺寸就越小，那么其对应的体积比功率就会越大。这一点可以从以下的描述中进行解释说明：

在热声热机和制冷机中，根据声学的基本知识，表示能量最常用的量——声强的表达式为1：

$I=\frac{\mathrm{\ω}}{2\mathrm{\π}}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}\mathrm{Re}\left[p_1\left(x\right)e^{\mathrm{i\ωt}}\right]\mathrm{Re}\left[u_1\left(x\right)e^{\mathrm{i\ωt}}\right]\mathrm{dt}=\frac{1}{2}\mathrm{Re}\left[p_1{\tilde{u}}_1\right]---\left(1\right)$

该式中有关符号的物理意义可以参考文献[P.M(美).莫尔斯，理论声学(上，下册)，科学出版社，1986]。

上式(1)表示声波在单位面积上的时间平均声强。对其作截面积分得声功流

$W_2\left(x\right)=\frac{1}{2}\mathrm{Re}\left[p_1{\tilde{U}}_1\right]=\frac{1}{2}\mathrm{Re}\left[{\tilde{p}}_1{U}_1\right]=\frac{1}{2}\left|p_1\right|\left|U_1\right|\cos \mathrm{\φ}---\left(2\right)$

其中，表示p₁和U₁之间的相位差，～表示该复数向量的共轭复数，U₁表示声波的体积流速，对于截面均匀的平面声波，U₁等于流速u₁与截面积A的乘积。

从式(1)中可以看出，声强的大小主要处决于角频率项ω，声功率的大小直接取决于角频率项ω和压力和流速之间的相角，当它们之间的相角一定的时候，那么热声系统的声功率还是直接处决于角频率ω，也即是直接处决于系统的固有工作频率f，因此当系统工作频率f越大时，其对应的声功率也就越大。所以说提高系统的固有工作频率是降低系统工作尺寸和提高体积比功率的有效手段。

另外一方面，从附图1和有关的热力学系统效率的理论，我们知道，对于热声热机和热声制冷机来说，假设热端和冷端温度分别保持在恒定值T₁和T₂，由热力学第一定律，其理想效率称为卡诺效率：

$\mathrm{\η}=1-\frac{T_2}{T_1}---\left(3\right)$

它规定了实际热机所能达到的最高效率，从上式可以看出，T₁越高，其效率越低，在实际的热声热机和热声制冷机的设计中，有时为了减小系统的体积，采取提高温差的手段来提高输出功率，从能量利用的角度来说，这样必然导致效率的降低。在对体积要求不是很高的情况下，应尽量能过增大横截面的面积来提高声功。对于实际的热声热机和热声制冷机来说，其效率远远小于理想效率，目前效率最高的热机是Swift制造的行波热机[参见文献S.Backhaus &G.W.Swift，A thermoacoustic stirling heat engine，Nature，Vol.399，1999，p335-338]，其最高效率为卡诺效率的42％，已经达到普通内燃机的水平。假设回热器的声功产率为W₀，则回热器的实际热声转化的效率为W₀/Q₁，考虑回热器不可逆的耗散损失，则回热器的声发射效率为(W₀-W_f1)/Q₁。如果以热声系统为对象，换热器和连接管等热声部件仍然要消耗部分声功，系统总的输出功率为W/Q₁，其中W为W₀-W_f1-W_f2。对于热声制冷机来说，其制冷效率称为性能系数，表示为

$\mathrm{COP}=\frac{Q_c}{W}\≤\frac{T_c}{T_0-T_c}---\left(4\right)$

式(4)中后面部分表示同温下的卡诺循环性能系数COP_c。它规定了声制冷的性能系数所能达到的最大值。

上面的论述说明了实际热声热机已经达到的最高效率和可能达到的最高效率，同时也说明了依靠提高温差来提高系统工作效率的方法是不可行的，因此这也说明了采用提高系统工作频率的方法来提高微型热声制冷机体积比功率的方法是实际可行的。

进一步来说，电子技术的发展使电路及其芯片散热问题显得格外突出，这个问题包括两个方面：其一是电子器件和芯片的散热(高于环境温度)，因为随着电子器件和芯片性能的提高，其本身消耗的功率也必然要增加，同时产生的废热也就大量增加，这就需要良好的散热，才能保证其正常的工作；另外一方面，大量的电子及光电子器件等都需要工作在较低的(低于环境温度)且稳定的温度环境才能发挥其正常的功能，这样的器件就需要微型制冷设备才能保证其正常工作。通常意义上的散热和制冷设备虽然有各自的使用范围，但也有其共同的一方面，即都需要散热器及其辅助器件，且因其使用范围不同都需要把散热或制冷(热移)元件微型化并与芯片结合为一体，才能保证芯片的散热或维持远低于环境温度的使用温度环境，以保证芯片特殊功能(如超导、红外)。芯片与热沉片集成化(比如单点冷却’spot cooler’的出现)将使芯片工作性能进一步提高，这是集成电路元件进一步发展的方向之一。

另外散热设计的好坏，直接影响电气产品的可靠性、寿命等，而且因热能产生的热应力、物理性质的改变、半导体特性的破坏，在日益注重可靠性的现代来说，无疑是一大致命伤。因此，如何在一开始设计时，便根据对散热方法的了解，考虑产品的散热问题，并作适当的安排，最后再搭配理论的分析及实验的结果，验证并求得一最佳设计，是未来电子产品设计的必经之路。

而微冷却器可实际应用在有重量限制与小体积里有极高热通量的领域上，如航天工业、光电零件冷却、化工流程传热等。目前其主要目的是为了要降低电子设备因过热而发生故障损毁的几率，并同时提高电子设备的性能及可靠性。一般最常见到的冷却器不外乎是散热片与风扇的组合，但随着工业技术不断地进步，各种电子产品无不朝着体积小、重量轻、耗电低的方向发展。现有以强制空气冷却为主的微处理器散热技术最多约只能处理60％微处理器所产生的废热，故该散热技术已达瓶颈，需依赖新一代体小质轻且效率极高的电子冷却技术来解决。因此，对新一代的电子设备而言，传统的冷却器的设计极限与制作技术已无法满足实际地要求，于是在这种需求下便孕育出利用微机电系统技术来开发微冷却器的构想。

由于最近在电子、机械与其它相关工业所发展出来的微细精密制造技术，使得我们可以制造出微米，甚至次微米的零件和结构。微细精密制造方法，使机械加工范围缩到微观的微米大小，利用光蚀刻微影(Photo-lithography)、X光深刻模造(LIGA)、微放电加工、钻石刀加工和离子束加工(Focused Ion Beam)等方法，可以制造出任凭人类想象的微型结构，如微型传感器、微型马达、微型冷却器、微型机械人等，而应用于汽车工业、航天工业、民族工业、生物医学与国防工业等。据估计与此微细精密制造有关工业的产值，将来可媲美现今的半导体工业。

由于实际的电子芯片、器件的外形一般微扁的或方形的，故我们的发明就采用扁平结构，驱动的膜片也相应的就是扁平结构的膜片，而可供选择的膜片主要有：压电膜、电动膜、静电膜、电容片等几种形式，但采用压电膜驱动时，在圆膜结构前提下的振动位移很小，如果采用扁平结构，那么其振动位移就更小，故本发明就不考虑采用压电膜。文献[OrestG.Symk0，Ehab Abdel-Rahman，DeJuan Zhang，etc，HIGH FREQUENCY THERMOACOUSTICREFRIGERATOR，U.S.Patent No.6,574,968，Jun.10，2003]明确指出，单元永磁膜片加电动膜的方案较好，因为采用电动膜可以消除了压电膜固有的一些缺陷，比如：振荡位移偏小，压电膜本身的驰豫现象等，同时电动膜容易实现阵列布置，可以根据实际需要布置相应的阵列数目。因此我们的发明就采用电动膜，也既是微型平面线圈加永磁微型薄膜驱动的扁平电动膜。

基于以上的认识，电子芯片热沉片的发展就得到了世界范围内的广大科研人员的广泛重视，已经有多种多样的热沉技术得到了发展。所以各种情况均表明了我们的发明——微型模块化的膜驱动的热声制冷器件已经实际可行了。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对实际的电子芯片、光电子芯片的多样性以及对冷却目的、温度要求的多样性，只有采用模块化的制冷器件才可以实现各个芯片制冷模块的独立控制，也就是开发模块化的制冷器件才能满足实际需求，另外也是为了克服现有热声热机微型化过程中的技术困难和提高热声热机体积比功率和系统工作效率的需要。

本发明的目的主要在于以下三个方面：第一针对实际的电子芯片、光电子芯片的多样性以及对冷却目的、温度要求的多样性，采用模块化的制冷器件就可以实现各个芯片制冷模块的独立控制，开发模块化的制冷器件才能满足实际需求；第二个目的在于，采用模块化的技术方案后，设计的模块就只能是毫米级的尺寸，对于毫米级模块的基本制作工艺就会采用半导体加工工艺来完成，这样的过渡工艺是对毫米模块级的制冷器件进一步过渡到芯片(微米模块)级的工艺考验，由于其加工材料很多都是采用单晶硅，单晶硅的工艺就与芯片的加工工艺相似，便于与芯片集成，就不会存在与芯片集成过程中对芯片的二次损坏，从而大大地提高了整个系统的良品率以及极大地降低了系统的生产成本。第三是毫米级热声制冷模块可以发展成为制冷换能器的标准模块，用这种技术使微制冷机的研究和民用制冷市场结合起来走上产品更新研究的良性循环道路。

本发明所采用的技术方案：本微型热声制冷模块利用微型平面膜片振动产生所需要的声波，再利用热声制冷技术来优化配置微型热声制冷模块谐振腔中的热端换热器(对于芯片冷却来说，就是环境换热器)、回热器、冷端换热器(该冷端换热器直接提供芯片冷却所需要的冷量和接合面)，在封闭的谐振腔充有热声工质，热声工质一般为一个大气压的惰性气体，比如说：氦气、氮气等。微型热声制冷模块的冷端换热器的扩展面直接与被冷却芯片接合，接合的方式有半导体工艺接合、硅胶加固定夹子直接接合，就像计算机CPU芯片冷却用换热器的接合方式类似，模块采用非圆形结构，一般采用方形或长方形结构。同时要求严格控制热声模块各部分的尺寸。

微型热声制冷模块化方案的基本模块尺寸为4mm×8mm×16mm，其主要技术特征是：(1)变截面扁平谐振管(2)轴向电动弹性膜压缩(3)分布型弹性膜驱动线圈，可调节弹性膜位移相角(4)回热器采用丝束填料(5)整机长度取决于回热器填料特征频率

所述微型热声模块装置由扩展的热端换热、回热器、扩展的冷端换热器、谐振腔已及永磁膜和平面线圈振动膜片相接而成，其中的永磁膜和平面线圈振动膜也可以有相对的两片平面线圈膜直接组成，这些零部件共同封闭在一个谐振腔中，谐振腔中充有一定压力的气体工质，这种气体工质一般为惰性气体，比如氦气、氮气等，充气压力一般为1个大气压。

所属谐振腔要求有一定的长度，所属的换热器有一定的高度，所属的振动膜片有一定的尺寸，膜片与膜片之间有一定的距离，这样的距离与膜片的振动幅值有关，同时可以根据实际需要配置单个微型热声制冷模块的尺寸和制冷量。

所属的回热器采用随机纤维材料，比如玻璃纤维或棉纤维来制作回热器热声叠。玻璃纤维或棉纤维被压紧成要求的厚度尺寸(比如5mm)，压紧后的纤维就能够和两端的换热器紧密接触。这种玻璃纤维的密度为0.022g/cm³(棉纤维的密度大约为0.08g/cm³)，每根纤维的热传导系数约为0.04W/m℃，平均纤维直径为5～10um，平均纤维间距为100um，这样纤维就提供了一个巨大的工质与纤维互相热传递的表面积，可以更好地加速工质与纤维之间的热传递过程，因此是十分有效的。例如，在直径为3cm的堆叠中的棉纤维的数量大约为4×10⁶，这样的热声叠的典型周长为126m，有效的泵热横截面积为7.5×10^-3m²，暴露在声场中的整个有效堆叠面积大约为7.5×103cm²，热驰豫深度与纤维间距满足约为两倍的关系，如果频率更高，则纤维的压紧程度可以进一步提高，这样均可以满足高频热声的需要，所以对于高频微型热声制冷模块来说，采用纤维材料是可行的。

本发明的有益效果：本发明充分利用了热声热机技术结构简单，基本无运动部件，可以达到较高的制冷效率等优势，实现芯片冷却的目的，达到消除芯片热点，实现芯片可靠工作等多种目的，主要有以下三个方面的有益效果：一是实现模块化的芯片冷却技术；二是良好的制冷模块与芯片接合技术可以大大降低芯片冷却的成本；三是为进一步的标准热声换热器模块做好技术和工艺上的准备，因此本发明具有非常好的效果。本发明的实施，可以大大推动芯片冷却技术的发展，提高各种电子、光电子芯片的性能和应用范围，并且本发明构造简单，加工、安装均很方便。

附图说明

图1是为热声热机原理示意图；

图2是本发明微型热声制冷模块结构方案一示意图；

图3是本发明微型热声制冷模块结构方案二示意图；

图4是本发明微型热声制冷模块振动膜片方案一示意图；

图5是本发明微型热声制冷模块振动膜片方案二示意图；

图6是本发明与芯片接合示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，热声热机原理示意图，图1中1表示为热端换热器和高温端的热流，图1中2表示为冷端换热器和低温端的冷量流，图1中的3表示为热声热机换能器的输出接口。图1表达了热声热机的基本工作原理图，这不是本发明的重点，在此就不做进一步论述。

具体实施例1：

参见图2，本发明的微型热声制冷模块结构方案一示意图，本制冷模块为微型线圈阵列膜驱动的声制冷模块方案。本发明的外形尺寸为尺寸为4.8×8×16mm，总厚度方向为4.8mm，模块的有效厚度为4mm。由前端驱动膜线圈1，前端永磁膜2，热端换热器3，热端换热器扩展面4，冷端换热器5，回热器6，骨架7，冷端换热器扩展面8，后端膜线圈9，后端永磁膜10，热端换热器11，绝热膜12等零部件以及相适应的谐振腔等组成。

图2中布置了两组回热器6、相应的冷端换热器5和热端换热器3，线圈1和永磁膜2之间有两层绝缘层12和一层骨架7组成，线圈1和永磁膜2外面也分别有相应的绝缘层12。平面膜的布置方向与换热器的扩展面方向垂直。图2中的纵向截面尺寸为8mm，回热器6组件的宽度约为8mm，冷端换热器扩展面8直接与芯片集成在一起，热端换热器扩展面4可以同热端热沉片集成或直接置于外界环境中，膜片的振动位移方向与声传播方向相同。

本发明的微型热声制冷模块的整体外形尺寸为4.8×8×16mm，采用氦气作为工质，当工作压力为1kgf/cm²，工作频率为5300Hz，填充的回热器材料为多孔介质材料，比如：不锈钢丝束，玻璃纤维等，骨架采用单晶硅平面膜制作，相应的冷热端换热器也采用单晶硅材料制作而成。初步的理论预测表明，单个制冷模块的制冷量大于200mW，制冷温差为30℃，可以满足芯片冷却的需要。

具体实施例2：

参见图3，本发明的另外一种平面膜布置所组成的微型热声制冷模块结构方案二。本发明的制冷模块的外形尺寸为尺寸为4.8×8×16mm，总厚度方向为4.8mm，模块的有效厚度为4mm。包括前端驱动膜组件1，后端膜(平面线圈)3，冷端永磁材料膜4，骨架5，冷端换热器6，回热器7，热端换热器扩展面8，热端换热器9，冷端换热器扩展面10等零部件组成，当然也有辅助绝热膜等附件。图3中的2表示为波形线，也即是当热声制冷模块工作时的声波波形线。

本发明的微型热声制冷模块的整体外形尺寸和实施实例1一致，即为4.8×8×16mm，采用氦气作为工质，当工作压力为1kgf/cm²，工作频率为5300Hz，填充的回热器材料为多孔介质材料，比如：不锈钢丝束，玻璃纤维等，骨架采用单晶硅平面膜制作，相应的冷热端换热器也采用单晶硅材料制作而成。初步的理论预测表明，单个制冷模块的制冷量大于200mW，制冷温差为30℃，可以满足芯片冷却的需要。

参见图2和图3，图2是端部压缩，图3是顶部压缩，还可以有第三种结构布置方案，即侧壁压缩。三者对比，应是图3布置方案较好，因为图3所示膜的振动结构方案在同一压缩功率下位移最大。对于图3的顶部压缩来说，由于计算的边界条件的不同，既是可以以单个线圈的直径为单膜振动的有效直径，同时又可以以整个线圈的边界条件为单个线圈计算的边界条件，这样的布置方式，其振动本征频率是不一样的，也既是系统的工作频率的范围可以位于这两个本征频率之间时，系统的有效辐射声功均可以具有较高的效率，同时图3的实施方案2的中的四到八组驱动线圈中，顶侧二线圈处于同一相位(或可相差一定相角)，而底侧两线圈大体上反相，就可以根据热声声场调节理论来实现自适应调节系统的声场中的行波分量，更好地组织谐振腔中的声场。对于以上两种实施方案，在原理上是相通的，只是膜的制备由钢丝骨架过渡到金属膜，分组驱动和扁管侧向压缩的原则不变。

参见图4，图4为本发明的微型热声制冷模块的驱动线圈布置方案，其中共布置了四组线圈，线圈的组数需根据实际所需的驱动力、驱动声功的大小来确定，同样，线圈的线径、线间距和镀层厚度都需要根据实际的驱动力大小、线圈自身所允许的散热量等来确定。

参见图5，图5为本发明的微型热声制冷模块驱动平面线圈的另外一种排线方式，在4mm×8mm的面积上面布置了两组线圈，线圈组数的多少和布置方式都要根据实际驱动力、驱动相位的需要来布置，图中线宽为50um，线间距也为50um。这种布置方式在工艺上要比图4所示布置方式要复杂一些。

以上驱动线圈的线圈基材均为铜箔，也即是把铜箔通过电镀或其他相似的工艺，然后再采取适当的工艺进行加工处理。

在此需要说明的是，沿波传播的方向，在与其垂直的横向上，在各组驱动线圈之间，沿膜的边缘有采用蚀刻技术处理的凹凸相间的波纹，这样的处理，可以使得膜的压力与位移特性更加趋于线性化，减小其非线性效应的影响，这样的技术处理在高灵敏度的传感器中得到了广泛的应用。另外，膜的质量、弹性以及膜的前后腔中的等效气体弹簧刚度必须仔细地选择，以使其工作于系统的谐振频率模式，提高其工作效率。

参见图6，图6为本发明与芯片接合的示意图。由被冷却芯片1、电子系统总线2、芯片基板即冷端底板3、微型热声制冷模块4(本发明的微型热声制冷模块)、中间支撑板5、室温端底板即热端换热器扩展板6和驱动膜片7等组成。

同时本发明还可以根据被冷却芯片的热点分布情况来采取合适的布置方式。

本发明的微型热声制冷模块的设计参数为：

本发明的应用示意图参见图4，系统图参见图2和图3，设计参数为：

室温端膜片振幅：0.02mm     低温端膜片振幅：0.015mm

回热器长度：5mm            填料充填率：0.75

回热器直径：6mm            工作频率：1000Hz

仿真计算结果：

平均充气压力Pm＝0.3Mpa时    理论制冷量Q＝0.1425W

平均充气压力Pm＝1.0Mpa时    理论制冷量Q＝0.475W

当回热器填充率为0.65，Pm＝1.0Mpa时，理论制冷量Q＝0.480W

当回热器填充率为0.80，Pm＝1.0Mpa时，理论制冷量Q＝0.471W

根据以上的仿真计算结果，对于需要冷却或散热的电子或光电子芯片而言，本发明具有结构简单、接合方便等实际的效果。特别是，随着热声系统的谐振频率提高，则模块的尺寸会更小，也即是具有更加广泛的应用前景。

Claims (8)

1、一种微型热声制冷模块装置，它可以直接与被冷却或散热的电子和光电子芯片接合在一起，包括：前端驱动膜组件，后端膜(平面线圈)，冷端永磁材料膜，骨架，冷端换热器，回热器，热端换热器扩展面，热端换热器，冷端换热器扩展面等零部件组成，当然也有辅助绝热膜等附件，这些零部件均被封闭在由骨架构成的谐振腔中，其特征在于：它由膜组件驱动，在谐振腔中产生所需要的声波，然后再根据热声制冷的原理，在其中的回热器组件两端产生所需要的温差，从而实现对电子器件、电子芯片、光电子器件及其芯片的冷却。

2、根据权利要求1所述的一种微型热声制冷模块装置，其特征在于：所述驱动膜可以是压电膜、电磁膜、平面线圈膜，当采用电磁膜和平面线圈膜时，振动膜均为成对出现，由驱动电源驱动产生所需要的振幅。

3、根据权利要求1所述的一种微型热声制冷模块装置，其特征在于：所述的微型热声制冷模块的整体尺寸为厘米级，也即是模块的外形尺寸小于10cm，大于1mm；其系统工作频率位于1000Hz～10000Hz之间，采用的工作介质为惰性气体；系统工作压力为1kgf/cm²～10kgf/cm²。

4、根据权利要求1所述的一种微型热声制冷模块装置，其特征在于：所述的回热器为多孔介质材料组成，比如：不锈钢丝束，玻璃纤维和棉纤维等随机纤维材料来制作回热器热声叠；所述的骨架采用与芯片接合一致的材料制作而成，一般采用单晶硅平面膜折叠制作而成；所述的冷热端换热器也采用与芯片接合一致的材料制作而成，一般也为单晶硅材料制作而成。

5、根据权利要求1所述的一种微型热声制冷模块装置，其特征在于：所述的驱动线圈的线宽为为10um～9000um，线间距也为10um～5000um。

6、根据权利要求1和权利要求2所述的微型热声制冷模块的驱动线圈，其特征在于：驱动线圈中可以布置多组线圈，线圈的组数需根据实际所需的驱动力、驱动声功的大小来确定，同样，线圈的线径、线间距和镀层厚度都需要根据实际的驱动力大小、线圈自身所允许的散热量等来确定。一般来说，线圈的铜泊就直接电镀在骨架上面，再采用相应的制作工艺加工出所需要的线圈。

7、根据权利要求1、权利要求2和权利要求6所述的微型热声制冷模块的驱动线圈，其特征在于：在谐振腔中沿波传播的方向，在与驱动线圈垂直的横向上，在各组驱动线圈之间，沿膜的边缘有采用蚀刻技术处理的凹凸相间的波纹。

8、根据权利要求1所述的一种微型热声制冷模块装置，其特征在于：模块的基本形状为扁形或方形结构；其对应的驱动膜也为扁形或方形结构，所属的热声组件均被封闭在骨架所制作而成的谐振腔中。

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