Qorvo的MEMS压力传感器如何消除机械按钮

我在上一篇关于MEMS压力传感器的博客中，谈到了从手表到复杂机械等众多设备中的HMI传感器如何改变了我们获取信息以及与技术交互的方式。过去，许多设备上只有机械按钮或按键，而现在则利用触摸屏及其它传感技术来控制设备和设置选项。有些设备仍然需要按钮；然而机械按钮又会增加制造及质量检测的复杂性。我还谈到Qorvo的MEMS压力传感器如何消除机械按钮，从而使产品工程师可以创建“无间隙”设计。Qorvo的压力传感器具有足够的灵敏度；设计人员亦可使用任何材料——厚度甚至可达2英寸。这些传感器有助于简化制造流程并降低成本。

那么现在，让我们一起看一个应用场景：真无线立体声（TWS）耳塞及其多功能按钮（MFB）。

TWS MFB的挑战

MEMS压力传感器可以取代机械式和电容式MFB的最常用日常设备之一便是TWS耳机。我们几乎所有人都在通话、视频会议、观看喜爱的流媒体连续剧，或者跑步、健身时使用耳塞。

当我们将耳塞与手机、平板电脑、个人电脑或电视配对后，我们会轻触——或更有可能是按下每个耳塞内置的MFB来控制我们所听到的内容。这些按钮通常是简单的机械触点；一些更昂贵的产品则使用电容式触控传感器。然而，每种设计方案都会给工程人员和制造商带来挑战。

对于机械按钮而言，所面临的挑战在于需要密封件来保持触点干燥；因为如果密封件泄漏，汗水和其它水分可能会导致开关失灵。这些密封件必须经过测试，以满足制造商所宣称的任何IP规范，由此增加了制造流程的步骤与成本。此外，这些机械组件比Qorvo的压力传感器尺寸更大。压力传感器的功能则可以应用于任何表面，使用任何材料，而不需要传统按钮中所使用的机械部件；同时更轻薄，设计更简单。

电容触控感应技术消除了按钮中的物理触点及其密封件，但它也要应对自身固有的挑战。如果戴上手套，或当手指或接触位置沾水后，电容触控会变得反应迟钝或干脆失去响应。如果耳塞没有正确佩戴，需要重新调整至合适的位置，在调整过程中触碰耳塞还可能意外激活不需要的功能。这些对用户来说都会带来不愉快的体验。

一些更具创新性的TWS设计采用双电容式压力传感器来检测是否轻微挤压耳塞柄以执行相应的功能。同样的独特设计还允许通过在耳塞柄杆上的滑动来改变音量。虽然这是一种基于电容技术的创新设计，但其结构复杂，制造成本高昂。在滑动功能方面，电容式传感方式仍然面临同样的挑战。

设计人员和制造商一直在寻求更简单的设计方法，和更便宜、更可靠的制造技术。Qorvo的MEMS压力传感器不仅能满足这两种需求，还同时提供更简单、更具成本效益的解决方案。

用于耳塞的力感应MEMS

Qorvo的MEMS压力传感器是安装在印刷电路板（PCB）上的硅基器件。PCB的制造工艺极为成熟、可靠，且成本效益高。采用MEMS压力传感器可以消除电容式触摸和滑动操控所带来的挑战，并简化制造过程——其作为一种微型商用器件，安装在极小的PCB上，并允许使用任何输入方式和任何具有高环境抗扰性的材料。

Qorvo的MEMS压力传感器在任何表面下都具有极高的灵敏度——厚度可达两英寸。虽然TWS设备的尺寸没有那么大，但也要求传感器在极端设计场景中的灵敏度。由于可以选择任何材料进行设计，工业设计人员有机会打造差异化的独特产品，从而在市场上脱颖而出，赢得竞争优势。

耳塞是我们使用的最小设备之一，所用元件均在超小尺度内制造而成。用户总是希望能够长时间佩戴，这意味着电子元件要消耗极小的电流。确实，电容式触控和机械按钮不存在待机电流消耗，而MEMS设备则消耗一些电流。但Qorvo推出的MEMS压力传感器和控制器IC可以在不影响用户听觉体验的情况下，仅消耗小于1μA的待机电流，从而让应用体验更为轻松。

Qorvo的MEMS压力传感器还能够检测对其施加的不同压力水平，为设计人员带来更多选择，以创造独特的功能。应用程序可对单次或多次轻按，以及不同压力或长按动作等做出相应的响应。例如，轻按一下可以激活一个功能，而用力按压则用于选择参数或调整音量。由此，单个传感器即可实现富有创意的设计。

市场上还能找到其它各不相同的压力传感器。Qorvo的MEMS压力传感器产品是一种硅芯片，可以以感知覆盖表面微米甚至纳米级的微变形，从而在铝、钢和碳纤维等非常厚的刚性表面上实现高灵敏度的功能。小尺寸和低功耗对电子产品的成功至关重要；Qorvo最小尺寸的传感器产品非常适用于耳塞。

Qorvo的MEMS压力传感器为工程师们带来他们以往使用机械按钮和电容触控传感器所不具备的创造性设计自由度。所需功能可在任何表面，使用任何材料，并采用任何形状实现，摆脱了复杂的组件（如密封件）以及随之而来的问题。这些传感器为设计人员提供了开发更加独特和差异化产品的全新选择。

采用压力传感器实现成功设计

MEMS力感应硅器件能够摆脱机械和电容元件，并使用不同的材料，是TWS耳机获得创意设计的理想之选。在考虑压力传感器产品时，咨询相关制造商以确保设计的成功非常关键。在Qorvo，我们从设计的起始——即构想环节便与客户协作。在早期阶段的参与让我们可以深入了解设计，帮助工程师挑选并集成所需器件，以实现他们所追求的成功产品。同时，我们还同第三方公司及分销商密切合作，以确保生产过程轻松、顺畅。

Qorvo打造业内最灵敏的MEMS压力传感器，推出了极小、可预测且低功耗的产品选择，从而推动低成本、高可靠的应用。Qorvo还能提供设计相关的专业知识与协助、仿真功能，和软件集成，助力工程人员在多个市场领域实现产品创新；其中也包括Qorvo的重大设计成果。

关于作者

# Shaune Reynolds

产品市场经理

Shaune是一位经验丰富的产品市场经理，拥有超过20年的销售与市场经验。作为模拟半导体产品领域公认的权威，他致力于引领创新，并助力客户实现尖端设计目标。

审核编辑：汤梓红