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申请/专利权人：中北大学

摘要：本发明公开了一种基于活体昆虫鼓膜听器共融MEMS的高灵敏宽频带声传感器，涉及微电子机械系统器件领域。包括从上到下依次设置的声波局域共振放大结构、PDMS顶盖层、PDMS防呆凹槽层、鼓膜听器腔室层与玻璃衬底层，这几个结构依次键合而成。声波局域共振放大结构包括一体成型的硅固定框、声学超材料柱、共振腔体壁与共振腔短管；PDMS顶盖层包括一体连接的顶盖座与方形凸起，PDMS防呆凹槽层为一个防呆凹槽框，鼓膜听器腔室层包括呈环绕方框状的鼓膜听器腔室与鼓膜听器；玻璃衬底层上设有信号转换装置，信号转换装置包括参考电极、记录电极片与记录电极引出焊盘。本发明具有灵敏度高和动态响应频带宽的特点，能够实现高灵敏度的声波探测。

主权项：1.一种基于活体昆虫鼓膜听器共融MEMS的高灵敏宽频带声传感器，其特征在于：包括从上到下所设置的声波局域共振放大结构（1）、PDMS顶盖层（2）、PDMS防呆凹槽层（3）、鼓膜听器腔室层（4）与玻璃衬底层（5）；所述声波局域共振放大结构（1）、PDMS顶盖层（2）从上到下依次键合为第一整体，所述PDMS防呆凹槽层（3）、鼓膜听器腔室层（4）与玻璃衬底层（5）从上到下依次键合为第二整体，所述第一整体与第二整体通过键合的方式连接为一体；所述声波局域共振放大结构（1）包括一体成型的硅固定框（101）、声学超材料柱（102）、共振腔体壁（103）与共振腔短管（104），所述硅固定框（101）呈正方形，所述声学超材料柱（102）设有多个且呈正方形阵列排布于硅固定框（101）的顶部，所述共振腔体壁（103）与共振腔短管（104）位于硅固定框（101）的中心位置，所述共振腔体壁（103）为顶部开口的中空圆柱桶状，所述共振腔短管（104）为中空圆柱筒状，所述共振腔短管（104）固定于共振腔体壁（103）的顶部开口处，所述共振腔短管（104）的外径小于共振腔体壁（103）的外径；所述PDMS顶盖层（2）包括一体连接的顶盖座（201）与方形凸起（202），所述PDMS顶盖层（2）的中心处开有共振腔体孔（203），所述共振腔体孔（203）的直径等于共振腔体壁（103）的内径，所述共振腔短管（104）、共振腔体壁（103）的内壁与共振腔体孔（203）匹配正对共同形成了亥姆霍兹共振腔腔体；所述顶盖座（201）与硅固定框（101）接触，所述方形凸起（202）的左侧设有一个用于防呆的三角形凹槽、右侧设有一个用于防呆的三角形凸起；所述PDMS防呆凹槽层（3）为一个防呆凹槽框，框体的外侧与PDMS顶盖层（2）的外周大小形状相同，内侧与方形凸起（202）的形状相匹配，使方形凸起（202）能够嵌入PDMS防呆凹槽层（3）内侧，所述PDMS防呆凹槽层（3）与顶盖座（201）的外部形状平齐；所述鼓膜听器腔室层（4）包括呈环绕方框状的鼓膜听器腔室（401）与鼓膜听器（402），所述鼓膜听器腔室（401）采用PDMS材料制作，所述鼓膜听器腔室（401）的左外侧壁上开有一个竖直方槽状的参考电极接口（403），右外侧壁上开有一个竖直方槽状的记录电极接口（404），所述鼓膜听器（402）位于鼓膜听器腔室（401）所形成的框内；所述鼓膜听器腔室（401）外部尺寸与PDMS防呆凹槽层（3）的外部形状平齐；所述玻璃衬底层（5）与鼓膜听器腔室层（4）的外部形状平齐，所述玻璃衬底层（5）上设有信号转换装置，所述信号转换装置包括参考电极（601）、记录电极片（602）与记录电极引出焊盘（603），所述参考电极（601）设于玻璃衬底层（5）上与参考电极接口（403）相匹配的位置，所述记录电极片（602）设置于与鼓膜听器（402）相匹配的位置，所述鼓膜听器（402）固定于记录电极片（602）上，所述记录电极引出焊盘（603）连接于记录电极片（602），所述记录电极引出焊盘（603）位于与记录电极接口（404）相匹配的位置。

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