Qorvo的MEMS壓力傳感器如何消除機械按鈕

我在上一篇關于MEMS壓力傳感器的博客中，談到了從手表到復雜機械等眾多設備中的HMI傳感器如何改變了我們獲取信息以及與技術交互的方式。過去，許多設備上只有機械按鈕或按鍵，而現在則利用觸摸屏及其它傳感技術來控制設備和設置選項。有些設備仍然需要按鈕；然而機械按鈕又會增加制造及質量檢測的復雜性。我還談到Qorvo的MEMS壓力傳感器如何消除機械按鈕，從而使產品工程師可以創建“無間隙”設計。Qorvo的壓力傳感器具有足夠的靈敏度；設計人員亦可使用任何材料——厚度甚至可達2英寸。這些傳感器有助于簡化制造流程并降低成本。

那么現在，讓我們一起看一個應用場景：真無線立體聲（TWS）耳塞及其多功能按鈕（MFB）。

TWS MFB的挑戰

MEMS壓力傳感器可以取代機械式和電容式MFB的最常用日常設備之一便是TWS耳機。我們幾乎所有人都在通話、視頻會議、觀看喜愛的流媒體連續劇，或者跑步、健身時使用耳塞。

當我們將耳塞與手機、平板電腦、個人電腦或電視配對后，我們會輕觸——或更有可能是按下每個耳塞內置的MFB來控制我們所聽到的內容。這些按鈕通常是簡單的機械觸點；一些更昂貴的產品則使用電容式觸控傳感器。然而，每種設計方案都會給工程人員和制造商帶來挑戰。

對于機械按鈕而言，所面臨的挑戰在于需要密封件來保持觸點干燥；因為如果密封件泄漏，汗水和其它水分可能會導致開關失靈。這些密封件必須經過測試，以滿足制造商所宣稱的任何IP規范，由此增加了制造流程的步驟與成本。此外，這些機械組件比Qorvo的壓力傳感器尺寸更大。壓力傳感器的功能則可以應用于任何表面，使用任何材料，而不需要傳統按鈕中所使用的機械部件；同時更輕薄，設計更簡單。

電容觸控感應技術消除了按鈕中的物理觸點及其密封件，但它也要應對自身固有的挑戰。如果戴上手套，或當手指或接觸位置沾水后，電容觸控會變得反應遲鈍或干脆失去響應。如果耳塞沒有正確佩戴，需要重新調整至合適的位置，在調整過程中觸碰耳塞還可能意外激活不需要的功能。這些對用戶來說都會帶來不愉快的體驗。

一些更具創新性的TWS設計采用雙電容式壓力傳感器來檢測是否輕微擠壓耳塞柄以執行相應的功能。同樣的獨特設計還允許通過在耳塞柄桿上的滑動來改變音量。雖然這是一種基于電容技術的創新設計，但其結構復雜，制造成本高昂。在滑動功能方面，電容式傳感方式仍然面臨同樣的挑戰。

設計人員和制造商一直在尋求更簡單的設計方法，和更便宜、更可靠的制造技術。Qorvo的MEMS壓力傳感器不僅能滿足這兩種需求，還同時提供更簡單、更具成本效益的解決方案。

用于耳塞的力感應MEMS

Qorvo的MEMS壓力傳感器是安裝在印刷電路板（PCB）上的硅基器件。PCB的制造工藝極為成熟、可靠，且成本效益高。采用MEMS壓力傳感器可以消除電容式觸摸和滑動操控所帶來的挑戰，并簡化制造過程——其作為一種微型商用器件，安裝在極小的PCB上，并允許使用任何輸入方式和任何具有高環境抗擾性的材料。

Qorvo的MEMS壓力傳感器在任何表面下都具有極高的靈敏度——厚度可達兩英寸。雖然TWS設備的尺寸沒有那么大，但也要求傳感器在極端設計場景中的靈敏度。由于可以選擇任何材料進行設計，工業設計人員有機會打造差異化的獨特產品，從而在市場上脫穎而出，贏得競爭優勢。

耳塞是我們使用的最小設備之一，所用元件均在超小尺度內制造而成。用戶總是希望能夠長時間佩戴，這意味著電子元件要消耗極小的電流。確實，電容式觸控和機械按鈕不存在待機電流消耗，而MEMS設備則消耗一些電流。但Qorvo推出的MEMS壓力傳感器和控制器IC可以在不影響用戶聽覺體驗的情況下，僅消耗小于1μA的待機電流，從而讓應用體驗更為輕松。

Qorvo的MEMS壓力傳感器還能夠檢測對其施加的不同壓力水平，為設計人員帶來更多選擇，以創造獨特的功能。應用程序可對單次或多次輕按，以及不同壓力或長按動作等做出相應的響應。例如，輕按一下可以激活一個功能，而用力按壓則用于選擇參數或調整音量。由此，單個傳感器即可實現富有創意的設計。

市場上還能找到其它各不相同的壓力傳感器。Qorvo的MEMS壓力傳感器產品是一種硅芯片，可以以感知覆蓋表面微米甚至納米級的微變形，從而在鋁、鋼和碳纖維等非常厚的剛性表面上實現高靈敏度的功能。小尺寸和低功耗對電子產品的成功至關重要；Qorvo最小尺寸的傳感器產品非常適用于耳塞。

Qorvo的MEMS壓力傳感器為工程師們帶來他們以往使用機械按鈕和電容觸控傳感器所不具備的創造性設計自由度。所需功能可在任何表面，使用任何材料，并采用任何形狀實現，擺脫了復雜的組件（如密封件）以及隨之而來的問題。這些傳感器為設計人員提供了開發更加獨特和差異化產品的全新選擇。

采用壓力傳感器實現成功設計

MEMS力感應硅器件能夠擺脫機械和電容元件，并使用不同的材料，是TWS耳機獲得創意設計的理想之選。在考慮壓力傳感器產品時，咨詢相關制造商以確保設計的成功非常關鍵。在Qorvo，我們從設計的起始——即構想環節便與客戶協作。在早期階段的參與讓我們可以深入了解設計，幫助工程師挑選并集成所需器件，以實現他們所追求的成功產品。同時，我們還同第三方公司及分銷商密切合作，以確保生產過程輕松、順暢。

Qorvo打造業內最靈敏的MEMS壓力傳感器，推出了極小、可預測且低功耗的產品選擇，從而推動低成本、高可靠的應用。Qorvo還能提供設計相關的專業知識與協助、仿真功能，和軟件集成，助力工程人員在多個市場領域實現產品創新；其中也包括Qorvo的重大設計成果。

關于作者

# Shaune Reynolds

產品市場經理

Shaune是一位經驗豐富的產品市場經理，擁有超過20年的銷售與市場經驗。作為模擬半導體產品領域公認的權威，他致力于引領創新，并助力客戶實現尖端設計目標。