现代检测技术导论物理量检测

现 代 检 测 技 术 导 论第三章物理量检测与传感器3.1 传 感 器 研 制 流 程3.2 半 导 体 压 阻 式 传 感 器 l任 务 分 析 （ 用 专 业 术 语 描 述 用 户 需 求 ）l调 研 （ 国 内 外 情 况 、 各 种 技 术 对 比 、 技 术 难 点 ）l形 成 设 计 思 路 （ 工 作 原 理 、 创 新 点 、 可 行 性 ）l提 出 工 作 计 划 （ 设 计 方 案 、 人 员 安 排 、 时 间 进 度 ）l具 体 实 施 （ 理 论 分 析 与 实 验 验 证 相 结 合 ）l测 试 验 收 （ 满 足 用 户 需 求 ） 3.2.1 压 阻 效 应 与 检 测 电 桥 半 导 体 单 晶 硅 材 料 在 受 到 外 力 作 用 产 生 应 变时 ， 电 阻 率 发 生 变 化 ， 由 其 材 料 制 成 的 电 阻 也 就出 现 电 阻 变 化 ， 这 种 物 理 效 应 叫 压 阻 效 应 。 hhllRR l 纵 向 压 阻 系 数 h 横 向 压 阻 系 数 l 纵 向 应 力 h 横 向 应 力 压 阻 系 数 分 量 应 力 方 向 电 流 方 向 R/R 纵 向 11(11+12+44)/2(11+212+244)/3 横 向 12（ 11+12-44） /2 材 料 0（ cm） 压 阻 系 数 (10-3(kbar)-1) 11 12 44n-Sip-Si 11.77.8 -102.2+6.6 +53.4-1.1 -13.6+138.1Si的 压 阻 系 数 值 （ 室 温 ） （ a） 单 臂 电 桥 ； （ b） 差 动 半 桥 ； （ c） 差 动 全 桥oRRRREU 21 14 0 oRREU 2 oRREU 3.2.2 微 型 三 维 力 传 感 器问 题 的 提 出 ：lMEMS技 术 的 发 展 正 在 使 人 类 对 微 米 、 纳 米 世 界 的 操 作能 力 取 得 突 破 ；l感 知 系 统 对 于 必 须 借 助 工 具 进 行 操 作 的 任 务 十 分 重 要 ，尤 其 是 在 人 类 无 法 直 接 观 察 和 感 受 的 范 围 中 ；l微 小 型 机 器 人 进 入 特 殊 环 境 进 行 作 业 时 必 须 具 备 力 感 知能 力 ， 如 进 入 人 体 肠 胃 或 微 型 卫 星 内 部 时 ；l由 于 机 器 人 作 业 时 所 受 作 用 力 方 向 是 不 确 定 的 ， 所 以 必须 使 用 三 维 力 传 感 器 ； l已 有 的 三 维 力 传 感 器 在 尺 寸 上 不 能 满 足 微 型 化 要 求 ， 因此 必 须 研 制 微 型 三 维 力 传 感 器 。 工 作 原 理 微 型 三 维 力 传 感器 结 构 示 意 图 敏 感 膜 片 传 力 板保 护 基 片 4 4 h OL0L1 h0h1 Fx Fy Fz Mx My MzRx1 0 0 Rx2 0 0 Vx 0 0 0 0 0 Fx Fy Fz Mx My MzRy1 0 0 Ry2 0 0 Vy 0 0 0 0 0 Fx Fy Fz Mx My MzRz1 0 0 Rz2 0 0 Rz3 0 0 Rz4 0 0 Vz 0 0 0 0 0 a. 桥 路 Cx及其 响 应 输 出b. 桥 路 Cy及其 响 应 输 出c. 桥 路 Cz及其 响 应 输 出检 测 桥 路 对 多 维 力 的 响 应 输 出 力 学 分 析 a = 1.5mm, b = 0.5mm。 r 2b2a 弹 性 体 的 E形 园 膜 片 模 型 Fz XO ZM y FxY Fy MxMz （ 1） 当 Fz=3N作 用 在 中 央 凸 台 时 ， 在 圆 板 半 径 r处 的 径 向应 力切 向 应 力梁 变 形 所 产 生 的 位 移其 中 k = r/a, K = b/a = 1/3, m = a/h 0 = 18.75， 板 厚 h0 = 80m， 20)0.167(1)0.621( 202)0.167(1)0.621( 0222 )()(10.434(1 0.51 22 221 2 所 以 ， 最 大 径 向 应 力 这 时 对 应 位 置 的 切 向 应 力 中 央 凸 台 位 移 610330)( 61099)( 4.89)( （ 2） My = 2 Nmm。 当 My作 用 在 中 央 凸 台 时 ，最 大 应 力中 央 凸 台 转 角其 中 、 为 与 结 构 尺 寸 、 形 状 有 关 的 系 数 ， 可 由 文 献27的 表 4.9-3查 出 ， 2.35， 0.269。根 据 方 程 （ 2-1） ， 得 到 硅 各 向 异 性 腐 蚀 后 ， 中 央 凸 台顶 面 的 宽 度 b 0 = 0.4mm， 因 此 由 于 中 央 凸 台 转 动 而 产 生 的位 置 变 化 20y)( 30y （ 3） 强 度 与 保 护 间 隙 计 算当 Fz和 My同 时 作 用 时 ， 中 央 凸 台 的 总 变 形这 时 总 的 最 大 应 力 为 两 者 之 和 ， 即 = 820106Pa。单 晶 硅 的 屈 服 强 度 = 7109Pa， 远 远 高 于 ， 因 此在 Fz和 My同 时 作 用 下 该 传 感 器 有 足 够 的 安 全 系 数 。我 们 设 定 过 载 保 护 间 隙 h1 = 6m， 这 时 当 仅 有 My作 用时 可 能 产 生 的 应 力 最 大 因 此 ， 该 传 感 器 在 上 述 极 端 条 件 下 仍 然 是 安 全 的 。 输 出 分 析 对 于 半 导 体 压 阻 式 传 感 器 ， 其 扩 散 电 阻 变 化 量 与 所 受 到的 应 力 、 应 变 成 比 例 关 系 ， 即 ：上 式 中 11为 的 纵 向 压 阻 系 数 ， 12为 横 向 压 阻 系 数 。 对 于我 们 所 采 用 的 P型 扩 散 硅 电 阻 ， 11 = 6.610-11 (m2/N)， 12 = -1.110-11 (m2/N)。在 本 项 研 究 中 均 采 用 差 动 半 桥 检 测 电 路 （ 图 4-2） ， 桥 路电 压 V c为 3V， 所 以 电 压 输 出 变 化当 Fz作 用 时 ， )(21 2122121101 32.1)(21 Kk1211 工 艺 流 程 ( a ) ( b )( c ) ( d ) ( e ) 硅 掺 杂 硅 氧 化 硅 氮 化 硅 金 属微 型 三 维 力 工 艺 流 程 (a) 芯 片 正 面 (b) 芯 片 背 面 三 维 力 敏 感 芯 片 实 验 结 果 与 数 据 处 理 实 验 装 置 三 维 力 标 定 装 置 X-Y平 台Z向 移 动 齿 条标 准 传 感 器 被 测 传 感 器数 据 处 理计 算 机数 字 电 压 表 稳 压 电 源 原 始 测 量 数 据 （ N, mV) 次 数 Fx Fy Fz Vx Vy Vz1 0 0 0 0 0 02 0.049 0.058 0.977 1.220 1.455 13.5343 0.090 0.085 1.953 2.402 2.982 27.0704 0.122 0.109 2.939 3.615 4.551 40.7415 0.769 -0.011 3.044 5.452 6.207 42.1136 0.811 0.761 3.086 6.781 4.518 42.7077 0.028 -0.001 0.509 0.682 0.895 6.9418 0.151 0.020 1.466 1.951 2.499 20.3169 0.400 -0.057 1.543 2.655 3.251 21.240 10 0.421 0.388 1.578 3.475 2.313 21.885 数 据 处 理由 标 定 测 试 得 到 的 传 感 器 输 出 信 号 V， 通 过 线性 解 耦 矩 阵 D可 以 转 换 成 传 感 器 所 受 到 的 三 维力 F。 , , 333231 232221 131211 0.01930.30010.1908 0.03550.15280.2416 解 耦 结 果 与 误 差 测量次数 实 际 力 F（ N） 计 算 力 F（ N） 误 差 （ %FS）Fx Fy Fz Fx Fy Fz x y z1 0 0 0 0 0 0 0 0 02 0.049 0.058 0.977 0.037 0.057 0.977 0.40 0.03 03 0.090 0.085 1.953 0.075 0.086 1.954 0.50 0.03 0.037 0.028 -0.001 0.509 0.055 -0.005 0.501 0.90 0.13 0.27 8 0.151 0.020 1.466 0.132 0.014 1.467 0.63 0.20 0.039 0.400 -0.057 1.543 0.384 -0.059 1.536 0.53 0.07 0.2310 0.421 0.388 1.578 0.416 0.391 1.582 0.17 0.10 0.13 附 录 ： 微 机 械 加 工 技 术 硅 体 微 加 工 1、 各 向 异 性 腐 蚀氢 氧 化 钾 （ KOH） 水 溶 液 、 邻 苯 二 酚 乙 二 胺 水（ EPW） 和 四 甲 基 氢 氧 化 胺 水 溶 液 （ TMAHW） 。 图 2-1、 （ 100） 硅 片 的 各 向 异 性 腐 蚀顶 视 图 ：剖 视 图 ： 腐 蚀 掩 膜54.74 whbw = h / tan54.74。 Si + H2O + 2KOH = K2SiO3 + 2H2 三 角 形 掩 膜 补 偿 法 条 形 掩 膜 补 偿 法 三 角 形 掩 膜 与 条 形 掩 膜 的 关 系310 d h1h2 a b130 010b/2d d = 1.2 +3.12H (m) (2-3) a = 3.78+9.83H-1.5b（ m） (2-9) 2、 电 化 学 腐 蚀 电位（V ）0.0-0.5-1.0-1.5 四 电 极 电 化 学 腐 蚀 系 统 示 意 图（ 图 中 N Si区 域 连 通 ） 采 用 四 电 极电 化 学 腐 蚀技 术 加 工 的硅 梁 3、 高 温 硅 直 接 键 合 工 艺步 骤 1、 预 处 理 ： 将 两 抛 光 硅 片 先 经 含 OH 的 溶 液 浸 泡 处 理 ， 然后 烘 干 ；步 骤 2、 预 键 合 ： 在 常 温 下 将 两 硅 片 对 准 贴 合 在 一 起 ；步 骤 3、 热 处 理 ： 加 热 至 500、 800、 1000C， 形 成 高 温 键 合 。 800C退 火 处 理 后 水 汽 产 生 的 气 孔 键 合 完 成 后 的 红 外 图 象 玻 璃硅 片加 热 板- Vs+ 静 电 键 合 装 置 4、 静 电 键 合 工 艺1、 硅 片 清 洗 、 烘 干 ；2、 射 频 溅 射 PbO玻 璃 薄 膜 ， 真 空 度 10-6Torr， 通 氩 气 和 氧 气 ， 玻 璃 膜厚 度 1m；3、 将 镀 有 玻 璃 膜 的 硅 片 与 另 一 块 本 体 硅 片 对 准 后 压 紧 ， 分 别 接 电 源负 极 和 正 极 。 在 常 温 下 加 50V直 流 电 压 ， 时 间 10min。 硅 /玻 璃 膜 界 面 的 SEM图 象 常 温 键 合 硅 片 剥 开 后 的 玻 璃 膜 粘 附 现 象 硅 表 面 微 加 工 LIGA技 术 同 步 辐 射 X光 光 刻 (Lithographie)+微 电 铸 (Galvanoformung)+微 复 制 (Abformung) 3.2.3 MEMS触 觉 传 感 器 类 皮 肤 型 触 觉 传 感 器 必 须 具 备 的 功 能 和 特 性 ：1、 触 觉 敏 感 能 力 ， 包 括 接 触 觉 、 分 布 压 觉 、 力 觉 和滑 觉 ；2、 柔 性 接 触 表 面 ， 以 避 免 硬 性 碰 撞 和 适 应 不 同 形 状的 表 面 ；3、 小 巧 的 片 状 外 型 ， 以 利 于 安 装 在 机 器 人 手 爪 上 。 压 阻 元 件 与应 变 检 测 电 路模 拟 开 关 热 敏 电 阻放 大 补 偿 电 路A/D计 算 机 主 板 D/A 数 据 处 理 电 路 机 器 人 控 制 器 分 布 接 触 力解 码 器触 觉 敏 感 阵 列 触 觉 传 感 器 系 统 框 图地 址 控 制 器 未 粘 贴 橡 胶 层 的 触 觉 敏 感 阵 列橡 胶 层 传 力 柱 基 板保 护 阵 列金 丝外 引 线 敏 感 单 元 中 央 凸 台敏 感 阵 列 结 构 图触 觉 敏 感 阵 列 制 作 工 艺敏 感 芯 片 的 制 作基 本 与 微 型 三 维 力 传 感 器 芯 片 相 同 ， 但 是 应 在 采 用 离 子注 入 掺 杂 工 艺 制 作 敏 感 电 阻 的 同 时 ， 增 加 制 作 信 号 选 通集 成 电 路 和 Al连 线 的 相 关 工 艺 。 传 力 阵 列 的 制 作 传 力 柱 A 传 力 柱 B边 框 A 边 框 B 边 框 B边 框 A悬 臂 梁 A 悬 臂 梁 B梁 厚 控 制 V形 槽 阵 列 分 离 槽 梁 厚 控 制 V形 槽传 力 阵 列 剖 面 图 保 护 阵 列 的 制 作 1、 准 备 硅 片 。 技 术 要 求 ： （ 100） 晶 向 ， 厚 度 50015m，双 面 抛 光 ， 无 错 位 ， 晶 向 偏 差 1， 平 行 度 20m；2、 热 氧 化 ， 生 长 3000厚 的 氧 化 硅 膜 ， 作 为 腐 蚀 保 护 膜 ；3、 光 刻 过 载 保 护 浅 坑 和 横 向 通 气 孔 腐 蚀 窗 口 ；4、 各 向 异 性 腐 蚀 至 6m深 。 腐 蚀 条 件 ： 33%KOH溶 液 ，76C， 腐 蚀 速 率 1m/min；5、 采 用 沙 轮 切 片 机 切 割 分 离 各 保 护 阵 列 芯 片 ， 清 洗 、 烘 干后 备 用 。传 感 器 组 装 工 艺 触 觉 传 感 器阵 列 组 装 工艺 流 程 信 息 融 合 线 性 单 元 解 耦力 敏 信 号 触 觉 图 象人 工 神 经 网 络总 力摩 擦 系 数 对 比 阈 值 计 算单 元 力 滑 动 状 态 接 触 状 态触 觉 信 息 处 理流 程 图 单 元 解 耦由 触 觉 敏 感 单 元 Eij得 到 的 输 出 信 号 Vij， 通 过 线 性 解 耦矩 阵 Dij转 换 成 单 元 力 Fij。 , 333231 232221 131211 ijijij ijiijij ijijijij zijyijxijijzijyijxijij DDD DDD DDDD VVVVFFFF 81 4181 4181 4181 41j i zijj i ijzijy j i zijj i ijzijx FYFP FXFP作 用 力 中 心 位 置 ： 人 工 神 经 网 络 ni1ni2n i96ni97 no1no2nh32nh1nh1 no3 Fx11Fy11Fz48T FxFyFz 反 传 算 法 神 经 网 络 隐 神 经 元 nhl的 输 出 为 Vhl： 11 ,97 1 k ikklhl VWU输 出 神 经 元 的 输 出 值 ： /2000, 2000,1 2000,1 ,32 1 l hllmom VWU 滑 动 状 态 判 断 ： , 静 止 状 态， 临 界 状 态 ， 滑 动 状 态 或 即 将 滑 动 0.85C,State 0.850.75, 0.75,将 输 出 值 转 换 成 与 各 方 向 力 量 程 相 对 应 的 三 维 力 ： 3),(1)(25 2),(10 1),(10 实 验 结 果1、 触 觉 图 象 与 接 触 觉 钥 匙 触 觉 图 象 砝 码 触 觉 图 象 力 分 布 点 阵 图照 片 力 分 布 高 度 图螺 母 触 觉 图 象 2、 接 触 总 力 和 滑 觉 -1001020304050 60 0 10 20 30 40 50Fx Fy Fz Fzba. 单 独 施 加 Fz Fz (N)(N)输 出力 （N） 施 加 力 (N) Fx (N)b. 保 持 Fz为 50N时 施 加 Fx-100102030405060 0 2 4 6 8 10Fx Fy Fz Fxb Fzb输出力（ N） 施 加 力 三 维 接 触 总 力 标 定 曲 线 （ 图 中 Fxb、 Fyb、 Fzb 为 实 际 施 加 的 力 值 ， Fx、Fy、 Fz为 传 感 器 输 出 的 力 值 ， 输 出 力 与 施 加 力 之 间 的 误 差 放 大 了 十 倍 。） (N) Fy (N)-10010203040 5060 0 2 4 6 8 10Fx Fy Fz Fyb FzbC.保 持 Fz为 50N时 施 加 Fy输出力（ N） 施 加 力 触 觉 传 感 器 达 到 的 主 要 性 能 与 技 术 指 标 为 ： 敏 感 单 元 ： 4 8 个 敏 感 面 积 ： 16 32 mm3 阵 列 尺 寸 ： 20 50 7 mm3 测 力 范 围 ： Fx、 Fy: 10 N； Fz: 050 N 标 定 精 度 ： 2 FS 触 觉 阈 值 ： 0.2 N 测 力 分 辨 力 ： 0.1 N 滑 觉 输 出 : 未 滑 =0、 临 界 =1、 滑 动 或 即 将 滑 动 =2 接 触 觉 输 出 ： 未 接 触 =0、 接 触 =1 响 应 时 间 ： 10 ms (其 中 敏 感 单 元 响 应 ms， 信 号 处 理 8ms) 3.2.4 柔 性 触 觉 传 感 器研 究 目 标 ： 针 对 机 器 人 、 特 殊 检 测 、 智 能 皮 肤 等 应 用 需 求 ，将 MEMS传 感 器 单 元 与 柔 性 基 板 相 结 合 ， 研 究 与 开 发 出 基 于 柔性 衬 底 的 MEMS传 感 器 阵 列 的 关 键 加 工 技 术 ， 并 研 制 出 两 种 分别 含 有 三 维 触 觉 传 感 器 和 热 觉 传 感 器 阵 列 的 柔 性 智 能 皮 肤 ，将 目 前 的 硅 基 微 传 感 器 阵 列 从 只 能 用 于 两 维 平 面 测 量 拓 展 到能 用 于 三 维 曲 面 测 量 。l主 要 技 术 指 标 :l(1) 硅 岛 侧 壁 垂 直 性 ： 901。l(2) 整 个 智 能 皮 肤 的 可 弯 曲 角 度 ： 大 于 90不 断 裂 。 l(3) 触 觉 智 能 皮 肤 的 触 觉 分 辨 率 为 0.1N（ X、 Y、 Z） ， 硅岛 阵 列 密 度 为 4 4。l(4) 热 觉 智 能 皮 肤 的 温 度 分 辨 率 为 0.1 ， 硅 岛 阵 列 密 度为 4 4 l 三 维 力 传 感 器 的 工 艺 实 现l 三 维 力 传 感 器 阵 列 通 过 标 准 的 半 导 体 平 面 工 艺 技 术 和微 机 械 加 工 工 艺 技 术 制 作 。 首 先 采 用 标 准 的 半 导 体 平面 工 艺 在 轻 掺 杂 的 n型 硅 片 上 制 作 力 敏 电 阻 （ P型 扩 散电 阻 ） 以 及 电 极 引 线 等 ， 再 用 ICP（ Ion Coupling Plasma:离 子 耦 合 等 离 子 体 ） 刻 蚀 工 艺 形 成 E型 膜 结 构 。l E型 膜 的 厚 度 通 过 改 变 刻 蚀 条 件 进 行 控 制 ， 以 适 应 不 同范 围 的 测 力 需 求 。 l ICP工 艺 研 究 ： 本 项 目 的 完 成 离 不 开 ICP工 艺 ， 所以 特 别 对 ICP工 艺 进 行 了 研 究 。 采 用 的 工 艺 设 备 为OXFORD INSTRUMENTS 的 Plasmalab System 100 ICP180 。 Bosch 腐 蚀 工 艺 ：使 用 气 体 ： SF6 and C4F8. 工 作 原 理 ： 腐 蚀 与 淀 积 交 替 进 行 ， 实 现 对 垂 直 表 面 的 刻 蚀和 对 侧 壁 的 保 护 。优 点 ： 可 以 在 室 温 下 高 速 率 腐 蚀 。 方 案 一 ： 聚 酰 亚 胺 薄 膜 金 属 薄 膜 l 在 文 献 资 料 调 研 的 基 础 上 ， 我 们 首 先 选 用 聚 酰 亚 胺 材 料 薄膜 作 为 柔 性 衬 底 ,在 其 上 制 作 三 维 力 传 感 器 阵 列 。l 将 聚 酰 亚 胺 用 甩 胶 工 艺 在 硅 片 上 甩 成 几 微 米 厚 的 薄 膜 ， 再在 一 定 温 度 下 进 行 处 理 ， 形 成 柔 性 薄 膜 。l 聚 酰 亚 胺 薄 膜 的 力 学 、 热 学 、 电 学 特 性 研 究 。 测 试 了 柔 性衬 底 的 力 学 、 热 学 、 电 学 等 特 性 ， 以 及 它 与 硅 材 料 的 粘 合强 度 。l 研 究 表 明 ， 聚 酰 亚 胺 薄 膜 具 有 较 大 的 抗 拉 强 度 、 较 好 的 热稳 定 性 和 优 良 的 绝 缘 性 能 ， 并 能 牢 固 地 附 着 在 硅 片 上 。l 研 究 了 在 其 上 制 作 金 属 引 线 的 工 艺 条 件 ， 并 对 制 作 出 来 的金 属 薄 膜 的 黏 附 性 能 进 行 了 研 究 。 l 采 用 薄 膜 工 艺 的 柔 性 三 维 力 传 感 器 阵 列 工 艺 流 程 l 以 聚 酰 亚 胺 薄 膜 材 料 作 为 柔 性 衬 底 的 柔 性 阵 列 图 我 们 试 验 了 几 种 不 同 型 号 聚 酰 亚 胺 材 料 制 作 的 薄 膜 ，包 括 杜 邦 PI-2808型 材 料 ， 通 过 工 艺 实 验 发 现 ： a. 在 其 上 制 作 金 属 引 线 的 黏 附 性 存 在 问 题 ， 包 括 用蒸 发 、 溅 射 等 方 法 制 作 金 属 引 线 ， 其 黏 附 性 都 不 好 。 b. 三 维 力 传 感 器 电 极 过 渡 到 聚 酰 亚 胺 薄 膜 上 引 线 的实 现 较 困 难 。 c. 整 个 工 艺 流 程 的 兼 容 性 差 。 方 案 二 ： 聚 酰 亚 胺 厚 膜 金属 箔 l 借 鉴 多 层 柔 性 电 路 板 的 制作 工 艺 ， 将 三 维 力 触 觉 传感 器 单 元 通 过 表 面 贴 装 的方 式 集 成 在 已 经 做 好 电 极引 线 的 柔 性 基 底 上 ；l 采 用 丝 网 印 刷 方 式 预 涂 导电 胶 图 形 ， 在 硅 单 元 对 准粘 贴 后 ， 以 200Co加 热 烘 2小 时 ， 使 柔 性 基 底 上 电 极与 三 维 力 触 觉 传 感 器 上 电极 实 现 电 连 接 。 l 柔 性 温 度 传 感 器 结 构 设 计 图l 柔 性 温 度 传 感 器 工 艺a.聚 酰 亚 胺 薄 膜 上 镀 金 属 钛 薄 膜 。b.光 刻 、 腐 蚀 薄 膜 温 敏 电 阻 。 l 信 号 选 通 的 实 现 等 电 位 法 l 信 号 的 计 算 机 处 理 程 序 开始 设备检测?设置采样 端口开始测量 结束测量？图形化及保存数据 启动AD 选择采样通道 结束 YN Y N l 三 维 力 传 感 器 的 测 试 方 法 ： 将 传 感 器 固 定 在 测 试 台 上 ， 分 别 施 加 X、 Y、Z三 个 方 向 的 力 ， 记 录 传 感 器 的 响 应 曲 线 。 Z方 向 施 加 力 ： 以 砝 码 作 为 力 源 ， 进 行 标 定 。 X、 Y方 法 加 力 ： 以 二 维 力 传 感 器 进 行 测 试 ，精 确 测 量 施 加 的 力 的 大 小 并 准 确 确 定 方 向 。 l 施 加 Fx切 向 力 的 输 出 曲 线l （ 应 变 膜 厚 度 约 50微 米 ） l 施 加 Fy切 向 力 的 输 出 曲 线l （ 应 变 膜 厚 度 约 50微 米 ） l 施 加 Fz法 向 力 的 输 出 曲 线l （ 应 变 膜 厚 度 约 50微 米 ） l 温 度 传 感 器 相 应 曲 线l （ 放 大 10倍 ） l 测 试 结 论 （ 1） 柔 性 传 感 器 特 性l 柔 性 三 维 力 触 觉 传 感 器 ： 弯 曲 度 大 于 90； 触 觉 分 辨 率为 0.1N。l 柔 性 温 度 传 感 器 ： 弯 曲 度 大 于 90度 ； 温 度 分 辨 率 为0.1 。l 符 合 合 同 技 术 指 标 。 44单 元的 触 觉 和温 度 传 感器 在 作 用力 下 弯 曲 l 硅 岛 垂 直 度 ：l 指 刻 蚀 硅 岛 时 硅 片 表 面 与 侧 壁 的 垂 直 程 度 。l 垂 直 度 测 试 方 法 如 下 ：如 SEM图 所 示 ， 为 用 ICP工 艺 刻 蚀三 维 力 传 感 器 E型 膜 结 构 的 图 像 ，刻 蚀 深 度 为 160.64微 米 。l 刻 蚀 角 度 计 算 如 下 ：l 刻 蚀 角 度 =arctan2 垂 直 高 度 底 边 (下 底 ) 宽 度 -上边 （ 上 底 ） 宽 度 l 刻 蚀 角 度 =arctan2 160.64 88.41-85.34 =89.45 l 结 论 ： 符 合 合 同 技 术 指 标 。 问 题 ：1、 多 维 力 传 感 器 中 被 测 量 的 个 数 与 检 测 桥路 的 数 量 有 何 关 系 ？2、 触 觉 传 感 器 主 要 的 性 能 指 标 应 该 包 括 哪几 项 ？