传统六维力传感器绝大多数采用金属箔应变片和胶结工艺制备即通过胶水将金属箔应变片粘接在弹性体上。长时间贮存和使用后胶结工艺易老化、松动这个问题数十年无人解决。而精一微感选择了一条更具挑战和前景的技术路线MEMS 硅应变片 玻璃微熔工艺。技术一 · 感知硅基应变片把感知元件从金属箔应变片换成 MEMS 硅应变片。技术二 · 制造玻璃微熔工艺连接层里没有胶水通过加热玻璃粉把应变片烧结在弹性体上。一 传统金属箔应变片的痛点金属箔式应变片和弹性梁之间靠胶水粘接。胶层容易老化、蠕变时间一长产生微量位移导致传感器零点明显漂移准度严重下降。贴装也是问题。金属箔应变片大多手工贴装很吃工人手艺尤其是在进行侧边梁粘贴时更容易贴偏整个传感器的输出就跟着偏。这套工艺难以实现自动化、量产慢、一致性难保证、成本降不下来。传统金属箔应变片依赖工人工艺二 核心技术一硅基应变片硅基应变片利用压阻效应制备灵敏度是传统金属箔的50-100倍在同样的形变下能输出更大的信号过载时也不容易失去弹性。精一微感把这一材料特性做成可量产的应变片推出 MEMS 硅应变片力触觉传感器。硅基应变片 · 感知层100倍灵敏度对比传统金属箔应变片1/40最小面积对比传统金属箔应变片约 1/30功耗量级同等电压激励下面积与灵敏度为与同规格金属箔应变片的对比功耗按 PV²/R 计算MEMS 硅应变片来自半导体 fab 厂光刻制作的晶圆 wafer相比金属箔应变片它带来六项优势01高品质、高可靠玻璃微熔工艺将应变片高温烧结到弹性体上形成致密的无机玻璃结构牢固度和可靠性显著提高长期使用不易位移传感器零点、准度更稳定。02体积小面积可小于 0.3mm²传统金属箔应变片的最小面积通常大于 12mm²。03功耗低硅应变片阻值可做到 10kΩ远高于金属箔的 300–400Ω。在相同电压激励下电流和功耗大幅降低有利于多轴同时供电和高密度集成。04灵敏度高在相同形变下硅应变片的输出信号显著高于金属箔应变片信噪比更高抗电磁干扰能力更强无需千倍放大电路即可获得稳定可靠的力信号。05线性度好通过整机标定与温度补偿全量程内可保持稳定的线性输出。06适合大规模量产玻璃微熔工艺更契合工业量产一致性更好后期传感器标定的工作量大幅降低成本优势显著。三 核心技术二玻璃微熔工艺玻璃微熔是通过高温加热玻璃粉把硅应变片烧结在弹性体上直接替代胶水粘接从根本上解决了胶层老化、蠕变带来的传感器长期稳定性差以及手工贴装一致性差的问题。用玻璃微熔工艺制作的力传感器玻璃微熔 · 制造层0粘接环节的胶水用量玻璃界面区别于胶结工艺批次一致工艺保证一致性不依赖手工贴装制造顺序先做出 MEMS 硅应变片再用玻璃微熔把它烧结到弹性体上整个力触觉传感器就成型了。全程不经过胶水粘接这一步。从 MEMS 硅应变片到玻璃微熔烧结到弹性体再到整个力传感器成型玻璃微熔带来的价值可以归成三条•连接牢固长期稳定性好•无有机胶层不存在老化与蠕变•工艺保证一致性不依赖手工贴装四 技术路线对比常见的力感知路线有五条把它们放在同一组维度上看差异一目了然五条力感知路线在稳定性、刚度、动态特性、信噪比、成本优势五个维度上的对比MEMS 硅应变式精一微感硅基应变片玻璃微熔稳定性靠玻璃烧结保证刚度来自硅与金属弹性体的组合信噪比和动态响应受益于高灵敏度系数成本随晶圆量产摊薄。金属箔应变式各项都不差也都不突出精度稳定但依赖手工贴装刚度与信噪比受胶层和尺寸限制量产效率低成本随人工上涨。电容式结构刚度好、分辨率高但微弱电容变化极易受环境干扰屏蔽与标定成本高长期稳定性依赖介质的稳定。光学式灵敏度和精度都高但需要光源、光路与图像处理结构刚度和抗干扰受光路限制加工装调精度要求高、成本最贵。压电式动态响应最快仅适用于动态测量静态力会随时间衰减需要高阻抗电路信噪比与长期稳定性差结构刚度受晶体尺寸限制。五 结语感知硅基应变片制造玻璃微熔工艺MEMS 硅应变片实现微型化和高灵敏度感知玻璃微熔工艺解决制造一致性和可靠性——这两项工程难题分别有了各自的解法。MEMS力触觉传感器的硬核科技硅应变片与玻璃微熔工艺
MEMS力触觉传感器的硬核科技：硅应变片与玻璃微熔工艺
传统六维力传感器绝大多数采用金属箔应变片和胶结工艺制备即通过胶水将金属箔应变片粘接在弹性体上。长时间贮存和使用后胶结工艺易老化、松动这个问题数十年无人解决。而精一微感选择了一条更具挑战和前景的技术路线MEMS 硅应变片 玻璃微熔工艺。技术一 · 感知硅基应变片把感知元件从金属箔应变片换成 MEMS 硅应变片。技术二 · 制造玻璃微熔工艺连接层里没有胶水通过加热玻璃粉把应变片烧结在弹性体上。一 传统金属箔应变片的痛点金属箔式应变片和弹性梁之间靠胶水粘接。胶层容易老化、蠕变时间一长产生微量位移导致传感器零点明显漂移准度严重下降。贴装也是问题。金属箔应变片大多手工贴装很吃工人手艺尤其是在进行侧边梁粘贴时更容易贴偏整个传感器的输出就跟着偏。这套工艺难以实现自动化、量产慢、一致性难保证、成本降不下来。传统金属箔应变片依赖工人工艺二 核心技术一硅基应变片硅基应变片利用压阻效应制备灵敏度是传统金属箔的50-100倍在同样的形变下能输出更大的信号过载时也不容易失去弹性。精一微感把这一材料特性做成可量产的应变片推出 MEMS 硅应变片力触觉传感器。硅基应变片 · 感知层100倍灵敏度对比传统金属箔应变片1/40最小面积对比传统金属箔应变片约 1/30功耗量级同等电压激励下面积与灵敏度为与同规格金属箔应变片的对比功耗按 PV²/R 计算MEMS 硅应变片来自半导体 fab 厂光刻制作的晶圆 wafer相比金属箔应变片它带来六项优势01高品质、高可靠玻璃微熔工艺将应变片高温烧结到弹性体上形成致密的无机玻璃结构牢固度和可靠性显著提高长期使用不易位移传感器零点、准度更稳定。02体积小面积可小于 0.3mm²传统金属箔应变片的最小面积通常大于 12mm²。03功耗低硅应变片阻值可做到 10kΩ远高于金属箔的 300–400Ω。在相同电压激励下电流和功耗大幅降低有利于多轴同时供电和高密度集成。04灵敏度高在相同形变下硅应变片的输出信号显著高于金属箔应变片信噪比更高抗电磁干扰能力更强无需千倍放大电路即可获得稳定可靠的力信号。05线性度好通过整机标定与温度补偿全量程内可保持稳定的线性输出。06适合大规模量产玻璃微熔工艺更契合工业量产一致性更好后期传感器标定的工作量大幅降低成本优势显著。三 核心技术二玻璃微熔工艺玻璃微熔是通过高温加热玻璃粉把硅应变片烧结在弹性体上直接替代胶水粘接从根本上解决了胶层老化、蠕变带来的传感器长期稳定性差以及手工贴装一致性差的问题。用玻璃微熔工艺制作的力传感器玻璃微熔 · 制造层0粘接环节的胶水用量玻璃界面区别于胶结工艺批次一致工艺保证一致性不依赖手工贴装制造顺序先做出 MEMS 硅应变片再用玻璃微熔把它烧结到弹性体上整个力触觉传感器就成型了。全程不经过胶水粘接这一步。从 MEMS 硅应变片到玻璃微熔烧结到弹性体再到整个力传感器成型玻璃微熔带来的价值可以归成三条•连接牢固长期稳定性好•无有机胶层不存在老化与蠕变•工艺保证一致性不依赖手工贴装四 技术路线对比常见的力感知路线有五条把它们放在同一组维度上看差异一目了然五条力感知路线在稳定性、刚度、动态特性、信噪比、成本优势五个维度上的对比MEMS 硅应变式精一微感硅基应变片玻璃微熔稳定性靠玻璃烧结保证刚度来自硅与金属弹性体的组合信噪比和动态响应受益于高灵敏度系数成本随晶圆量产摊薄。金属箔应变式各项都不差也都不突出精度稳定但依赖手工贴装刚度与信噪比受胶层和尺寸限制量产效率低成本随人工上涨。电容式结构刚度好、分辨率高但微弱电容变化极易受环境干扰屏蔽与标定成本高长期稳定性依赖介质的稳定。光学式灵敏度和精度都高但需要光源、光路与图像处理结构刚度和抗干扰受光路限制加工装调精度要求高、成本最贵。压电式动态响应最快仅适用于动态测量静态力会随时间衰减需要高阻抗电路信噪比与长期稳定性差结构刚度受晶体尺寸限制。五 结语感知硅基应变片制造玻璃微熔工艺MEMS 硅应变片实现微型化和高灵敏度感知玻璃微熔工艺解决制造一致性和可靠性——这两项工程难题分别有了各自的解法。MEMS力触觉传感器的硬核科技硅应变片与玻璃微熔工艺
