那些微小荷重(數十 μN)的差異,是否會被雜訊掩蓋?

*2026.05製
 以 µN(mg)等級解析度,讓微小力量可視化:建立定量評估與安全設計的實測依據。
力的量測常應用於產品材料特性評估、耐久性測試、品質驗證等多種用途。

 

近年來,在機電整合、半導體製程、醫療領域、生物力學等尖端研發應用中,越來越需要觀測與監控傳統荷重感測器難以檢測的「數十 μN 等級微小力量」。
 
然而,這些力量往往是設計上「應該施加的力量」,或是在實際作動中「可能被施加到的力量」,因此需要透過實測數據加以驗證。將理論、CAE 分析與過往經驗,透過實際量測轉化為可靠的數據依據,並在設備開發與量產機導入前掌握實際狀態,是非常重要的評估基礎。
 

1. 您是否遇過類似的量測極限?

  • 雖然使用 Load Cell 荷重元,但雜訊過大,難以判斷接觸瞬間。
  • 想將穿刺或剝離行為數據化,但感度與微動量測能力不足。
  • 為避免細微元件受損,無法精準掌握可施加的最佳力量範圍。
若將微小力量「20 µN」換算成重量,大約相當於 2 mg(0.002 g),約為一粒米重量 20 mg(0.02 g)的十分之一。
要檢測如此微小的力量,需要具備超高感度的荷重感測器。
 

 

 

THK PRECISION 以專注於 µN~mN 領域檢測與量測的力感測技術,協助客戶實現製程最佳化,並提升設計開發的精度與可靠性。

 

2. 各領域解決方案  (圖片為示意圖)

【半導體/高密度封裝製程】

.可視化 µN~mN 等級接觸荷重的高精度感測解決方案。
在探針測試與細微接合製程中,以 µN 等級高解析度檢測接觸荷重。
=> 將接觸荷重轉換為可判讀的數據,可協助防止晶片裂損,並有助於製程最佳化與良率提升。

 

主要用途:

  • 監控探針測試製程及微細接合時的接觸、加壓荷重。
  • 防止精密元件與薄型晶片因過荷重而受損。
  • 應用於新材料、新製程導入初期的條件設定與最佳化。

    

 

 

即時處理監控解決方案

可即時檢測切割刀片或拋光加工過程中的變形和研磨阻力。
=> 透過掌握刀刃磨耗與工件接觸狀態,有助於最佳化加工條件,提升品質穩定性並降低不良率。

 

主要用途:

  • 監控切割刀片的變形與研削阻力。
  • 及早檢測刀刃磨耗,以及工具/工件開始接觸的時機,協助加工穩定化。
  • 將加工條件設定與條件變化可視化,例如速度、轉速、硬度控制等。

    

 


【醫療/器材開發】
穿刺、切開製程/機械性能評估與控制解決方案
可高精度取得注射針、導管、手術刀及精密前端部位所承受的微小反作用力曲線。
=> 透過掌握力量變化與接觸瞬間,可建立低侵入性設計的實測依據,並有助於提升安全性。

 

主要用途:

  • 評估穿刺/切割力及反作用力曲線。
  • 高精度檢測入口點、穿透點和接觸開始時間。
  • 透過量測數據,判斷手術輔助機器人尖端的接觸狀態與受力變化。
  • 開發微創醫療器材之設計驗證,以及基於微小力回饋之安全控制與自動停止技術。

    

 


 

【生物/組織研究】
微摩擦學和組織特性評估解決方案
可針對細胞、生體組織、纖維等對象,以 µN 等級高精度測量黏彈性、硬度、摩擦力與剝離力。
=>透過捕捉材料或組織的細微變化與微小行為,取得量測數據評估並比較組織結構與狀態差異。
 

主要用途:

  • 透過量測數據,分析細胞、生體組織、纖維的黏彈性與硬度。
  • 評估微小摩擦力、附著力、剝離力等微觀摩擦學特性。
  • 高感度檢測裂紋、剝離等細微行為,並定量比較條件差異與個體差異。

    

 

3. 多元應用實例

  • 航太領域相關微小流體量測監控
  • 微小彈簧力測量
  • 摩擦力測量
  • 彎曲力測量
  • 黏彈性測試
  • 液滴量監控
  • 搭配精密平台與應力感測器,觀察次微米動作時的行為

4. 使用方法

將感測器直接連接至專用「感測器放大器」,即可測量與力量成比例輸出的電壓值(0~+10V)。
※ 電壓截取設備需由客戶自行準備。

※ 高感度與反應速度之間存在取捨關係,詳細說明請參考頁面下方 Q&A
  

5. 產品系列

以獨特的感測結構,能夠捕捉 µN 等級的微小受力變化。
  • FS1M-0.1N 型號的解析度為 20 µN(0.002 g)。
  • 可精準可視化製程中的微小變化與負載上升狀態。
  • 獨特的應變體設計,在全量測範圍內提供高度可靠性。

 

※ 量測範圍、感度、外型變更等客製化需求,歡迎洽詢。
※ 另有最大 100N 的高剛性型感測器產品可供選擇。

超高感度類型|解析度:20 μN(≒0.002 gf)

 

 

型號 檢測方向 測量範圍 解析度 重複精度 檢測方式 重量
FS1M-0.1NPL 壓力測定 0~100 mN
(≒10 gf)
20 μN
(≒0.002 gf)
±20 μN
(≒±0.002 gf)
靜電容量式 100 g
FS1M-0.1NTL 拉力測定
FS1M-0.1NBL 壓力/拉力測定 ±50 mN(≒±5 gf)

高感度型|解析度:0.1 mN(≒0.01 gf)

 

 

型號 檢測方向 測量範圍 敏感度 重複性 檢測方法 重量
FS1M-1NPL 壓力測定 0~1 N(≒100 gf) 0.1 mN
(≒0.01 gf)
±0.1 mN
(≒±0.01 gf)
靜電容量式 40 g
FS1M-1NTL 拉力測定
FS1M-1NBL 壓力/拉力測定 ±0.5 N(≒±50 gf)

中感度型|解析度:0.5 mN(≒0.05 gf)

型號 檢測方向 測量範圍 敏感度 重複性 檢測方法 重量
FS1M-5NPL 壓力測定 0~5 N(≒500 gf) 0.5 mN
(≒0.05 gf)
±0.5 mN
(≒±0.05 gf)
靜電容量式 40 g
FS1M-5NTL 拉力測定
FS1M-5NBL 壓力/拉力測定 ±2.5 N(≒±250 gf)

臂式超高感度型|解析度:50 μN(≒0.005 gf)

 

 

型號 檢測方向 測量範圍 感度 重複精度 檢測方法 重量
FSCU1-0.1NS 臂式 0~100 mN
(≒10 gf)
50 μN
(≒0.005 gf)
±50 μN
(≒±0.005 gf)
應變規式 10 g

感測器放大器

  

 

型號 檢測方法 輸出電壓 外部尺寸 重量 電源/消耗功率
FSA201CL
FSA202CL
靜電容量式 0~+10V 74.5(W) × 287(D) × 120(H) mm 約 2 kg AC100~120V,
AC200~240V,
50/60Hz,
30VA
FSA201S
FSA202S
應變規式

6. 常見問題 Q&A

Q1:關於感度校正,以及電壓與力量之間的關係?

產品交付時會提供感度係數書(N/V)。出貨前會依據安裝方向與荷重條件,使用標準砝碼進行感度校正。
Q2:高感度(數十 μN)與反應速度之間的關係?
為了實現數十 μN 等級的高感度,反應速度會與感度形成取捨關係。由於採用可感測「極微小力量」的彈性鉸鏈結構,因此剛性與機械共振頻率不會過高。此外,溫度、濕度、外部振動等環境穩定性,也是影響量測的重要因素。

Q3:是否可與高精度平台搭配使用?

可搭配本公司高精度壓電平台等產品,將次微米動作過程中所產生的位移與數十 μN 等級力量之間的關係,以類比電壓方式進行可視化。

Q4:是否可客製為應變規型感測器或特殊規格?

我們可對應多種客製化需求;可依據過往實績與應用條件,針對所需量測範圍、軸數、特殊環境等需求進行評估與提案。

 

歡迎與廣億科技專業人員聯繫
若您正在評估微小力量測、接觸荷重監控、製程條件可視化或客製化感測方案,歡迎與我們聯繫,將由專業人員協助您討論選型方向與應用提案。