Year 2020, Volume , Issue 18, Pages 136 - 141 2020-04-15

Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması

Osman ÜLKİR [1] , İshak ERTUGRUL [2]


Bu çalışmada birçok mikro-elektro-mekanik- sistemin (MEMS) temelini oluşturan mikro kirişin tasarımı ve analizi gerçekleştirilmiştir. Mikro kiriş içerisinden geçen akım, termal genleşme ile ısı enerjisini dağıtmaktadır. Bu genleşme, kiriş içerisinden geçen akım ve yayılan sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. COMSOL yazılımı kullanılarak tasarlanan model için polikristalin silikon malzeme ataması gerçekleştirilerek gerekli analizler yapılmıştır. Bu malzeme, önemli fiziksel ve elektriksel özellikleri nedeniyle MEMS alanında çok sık kullanılan bir malzeme türüdür. Oluşturulan mikro kirişin iki ucundaki destek noktaları bir substrata sıkıca bağlanır. Bu destek noktalarından modele 10V giriş potansiyeli uygulanarak mikro kirişte üretilen yer değiştirmeler ve sıcaklık verileri incelenmiştir. Sabit gerilim altında polikristalin malzeme için mikro kiriş uzunlukları değiştirilerek ortaya çıkan deformasyonlar rapor edilmiştir. Dört farklı kiriş uzunluğu (50 µm, 100 µm, 150 µm ve 200 µm) girilerek oluşturulan modellerde ortaya çıkan deformasyon verileri arasında ciddi bir artış gözlemlenirken sıcaklık değerleri birbirine yakın çıkmıştır. Polikristalin silikon malzeme için en yüksek deformasyon 200 µm uzunluğundaki mikro kirişte 2.01 µm iken; en düşük deformasyon 50 µm uzunluğunda 0.6 µm olarak ölçülmüştür. Sıcaklık verileri ise en düşük 4890 K iken; en yüksek 4940 K olarak ölçülmüştür. Sonuç olarak, mikro kiriş tasarımında kiriş uzunluğu değişiminin deformasyon özelliklerini ciddi bir biçimde etkilediği gözlemlenmiştir.
Mikro kiriş, Elektrik potansiyeli, COMSOL
  • Arora, S., Arora, A., & George, P. J. (2012). Design of MEMS based microcantilever using comsol multihysics. International Journal of Applied Engineering Research, 7(11), 1-3.
  • Ashraf, M. W., Tayyaba, S., & Afzulpurkar, N. (2011). Micro electromechanical systems (MEMS) based microfluidic devices for biomedical applications. International journal of molecular sciences, 12(6), 3648-3704.
  • Bernstein, J. J., Bancu, M. G., Cook, E. H., Chaparala, M. V., Teynor, W. A., & Weinberg, M. S. (2013). A MEMS diamond hemispherical resonator. Journal of Micromechanics and Microengineering, 23(12), 125007.
  • Cao, B. Y., Sun, J., Chen, M., & Guo, Z. Y. (2009). Molecular momentum transport at fluid-solid interfaces in MEMS/NEMS: a review. International journal of molecular sciences, 10(11), 4638-4706.
  • Kamisuki, S., Fujii, M., Takekoshi, T., Tezuka, C., & Atobe, M. (2000, January). A high resolution, electrostatically-driven commercial inkjet head. In Proceedings IEEE Thirteenth Annual International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (Cat. No. 00CH36308) (pp. 793-798).
  • Krylov, S., Seretensky, S., & Schreiber, D. (2008, January). Pull-in behavior and multistability of a curved microbeam actuated by a distributed electrostatic force. In 2008 IEEE 21st International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (pp. 499-502). Lee, K. W., Kanno, S., Kiyoyama, K., Fukushima, T., Tanaka, T., & Koyanagi, M. (2010). A cavity chip interconnection technology for thick MEMS chip integration in MEMS-LSI multichip module. Journal of Microelectromechanical Systems, 19(6), 1284-1291.
  • Nisar, A., Afzulpurkar, N., Mahaisavariya, B., & Tuantranont, A. (2008). MEMS-based micropumps in drug delivery and biomedical applications. Sensors and Actuators B: Chemical, 130(2), 917-942.
  • Reddy, V. M., & Kumar, G. S. (2013). Design and analysis of microcantilevers with various shapes using comsol multiphysics software. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 3(3).
  • Zang, X., Zhou, Q., Chang, J., Liu, Y., & Lin, L. (2015). Graphene and carbon nanotube (CNT) in MEMS/NEMS applications. Microelectronic Engineering, 132, 192-206.
  • Younis, M. I., Abdel-Rahman, E. M., & Nayfeh, A. (2003). A reduced-order model for electrically actuated microbeam-based MEMS. Journal of Microelectromechanical systems, 12(5), 672-680.
  • Wang, B., Zhou, S., Zhao, J., & Chen, X. (2011). Size-dependent pull-in instability of electrostatically actuated microbeam-based MEMS. Journal of Micromechanics and microengineering, 21(2), 027001.
Primary Language tr
Subjects Engineering
Journal Section Articles
Authors

Orcid: 0000-0001-8133-5889
Author: Osman ÜLKİR (Primary Author)
Institution: MUŞ ALPARSLAN ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Orcid: 0000-0001-9586-0377
Author: İshak ERTUGRUL
Institution: MUŞ ALPARSLAN ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Dates

Publication Date : April 15, 2020

APA Ülki̇r, O , Ertugrul, İ . (2020). Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması . Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (18) , 136-141 . DOI: 10.31590/ejosat.672464