MEMS力触觉传感器的硬核科技：硅应变片与玻璃微熔工艺
- 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。
01 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
02 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 | ||
| 面积与灵敏度为与同规格金属箔应变片的对比；功耗按 P=V²/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：
03 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 | ||
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
04 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） | 硅基应变片和玻璃微熔，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。 |
