Các cảm biến đo lực kích thước nhỏ chế tạo bằng công nghệ vi cơ đã được thiết kế và chế tạo lần đầu tiên tại Việt nam bởi nhóm MEMS tại Trung tâm ITIMS. Cấu trúc cảm biến này gồm một màng silic chiều dày cỡ 45 micron, ở tâm có thiết kế thêm một tâm cứng làm điểm đặt lực. Tín hiệu cơ được chuyển đổi qua một cầu điện trở hoặc điện trở 4 điện cực thành tín hiệu điện lối ra. Trong bài báo này chúng tôi trình bày sơ đồ nguyên lý, qui trình chế tạo, và các khảo sát đặc trưng của cảm biến.

Các cấu trúc đo tín hiệu cơ tiêu biểu thường có dạng các màng hoặc các thanh dầm được chế tác 3 chiều từ các vật liệu khối. Chỉ có thể chế tạo các cấu trúc này với độ chính xác cao nhờ công nghệ vi cơ (micromachining technology). Do tính đặc thù cũng như khả năng đặc biệt của công nghệ vi cơ, công nghệ này đã được ứng dụng để chế tạo các cấu trúc và các bộ cảm biến ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong công nghiệp, kỹ thuật, y tế, quân sự,… Trong những năm gần đây, với sự hỗ trợ đắc lực của công nghệ vi điện tử và công nghệ tin học, công nghệ vi cơ đã phát triển mạnh mẽ và rộng khắp trên thế giới. Nhóm MEMS ở Trung tâm Quốc tế Đμo tạo về Khoa học Vật liệu (ITIMS) là nhóm đầu tiên ở Việt nam triển khai và thành công trong một số loại cảm biến nhờ công nghệ này. Trên cơ sở chế tạo thành công cảm biến áp suất với cấu trúc cơ bản là một màng phẳng, một mẫu cảm biến mới với một tâm cứng được thiết kế thêm ở tâm mμng đã được phát triển để đo lực và đo khối lượng. Nhờ tâm cứng này, các tác dụng tập trung vào một điểm như tác dụng lực có thể đặt trực tiếp lên màng cảm biến. Sự uốn cong của màng dưới tác dụng của lực sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện lối ra nhờ một cầu điện trở hoặc điện trở 4 điện cực đã khuếch tán trên màng tương tự như trong các cảm biến áp suất [1,2]. Tuỳ theo yêu cầu về phạm vi đo lực hay đo khối lượng, bề dày màng và kích thước cạnh màng được lựa chọn một cách thích hợp khác nhau. Trong khảo sát của chúng tôi, các cảm biến lực với màng vuông 5 x 5mm2, 7 x 7 mm2, 9 x 9 mm2, vμ 10 x 10 mm2, bề dày màng cỡ 45 mm đã được thực hiện. Trong vùng làm việc tuyến tính, các lực lớn nhất có thể đo được là 0.686 N (tương ứng với khối lượng là 70 g), lực nhỏ nhất đo được là 0.013 N (tương ứng với khối lượng là 13 mg). Độ nhạy lực đạt tới 78.63 mV/V.N (hay 0.77 mV/V.g).