MEMS力传感器的原理

力传感器

力传感器(force sensor)是能感受力的信号，并能按照一定的规律将力信号转换成电信号的器件或装置。力传感器通常由力敏感元件（如金属梁、金属膜片等）、转换原件（如电阻应变片等）及信号处理单元组成。 根据国外研究与市场咨询公司发布的《力传感器市场——增长、趋势和预测（2020-2025）》报告显示，2019年全球力传感器市场价值为18亿美元，预计到2025年将达到25.3亿美元，在2020-2025年的预测期内复合年增长率为5.9％。

MEMS力传感器的原理

传统的力传感器采用的力敏元件件或应变片多为金属或导电聚合物。而基于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）技术制造的力传感器，其力敏元件和转换元件均采用单晶硅材料。因此，其在小型化、灵敏度、精度、动态响应、可靠性及量产能力上较金属和聚合物更有优势。

力传感器的应用

目前，力传感器主要用于称重，如电子衡器、工业控制、在线控制、安全过载报警及材料试验机等领域。而随着智能手表、智能手机、笔记本电脑等消费电子设备中传感器的采用率上升，力传感器也被越来越多地应用于消费电子领域。作为人机交互重要的一环，在AR/VR领域，力传感也扮演了重要的角色。除此之外，随着智能制造、工业4.0和物联网的发展，力传感器在建筑、工业和制造、机器人、医疗保健等领域的应用也在不断被开发。

敏芯股份力传感器：MST701

敏芯基于MEMS技术，结合晶圆级封装，推出了Sensor only的MST701力传感器： MST701的工作原理：

MST701的4个压敏电阻构成惠斯通电桥结构，在外界力的作用下，器件发生变形，压敏电阻阻值随之发生变化。由于电阻摆放位置的不同，压敏电阻的阻值也相应的有不同的变化，惠斯通电桥也因此产生模拟差分信号输出。

在实际使用中，借由晶圆级封装技术Flip-Chip，MST701被焊接在柔性线路板（FPC）上，而柔性电路板（FPC）则通过VHB粘接胶粘接于外壳一侧。当外力F作用在外壳的另一侧时，外壳产生形变，并通过VHB粘接胶、柔性电路板（FPC）将力传递至MEMS芯片，引起MEMS产生形变，并最终导致其表面的压敏电阻产生变化。 MST701特征参数：

产品尺寸（带锡球）：842*842*200 [µm]

最大承受压力：100 [N]

灵敏度：2 [mV/N/V]

非线性度（Linearity）：≦ 5 [%FS]

迟滞（Hysteresis）：≦ 5% [%FS]

审核编辑 ：李倩