Yıl: 2020 Cilt: 0 Sayı: 18 Sayfa Aralığı: 136 - 141 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.31İ590/ejosat.672464 İndeks Tarihi: 12-10-2020

Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması

Öz:
Bu çalışmada birçok mikro-elektro-mekanik- sistemin (MEMS) temelini oluşturan mikro kirişin tasarımı ve deformasyon analizigerçekleştirilmiştir. Mikro kiriş içerisinden geçen akım, termal genleşme ile ısı enerjisini dağıtmaktadır. Bu genleşme, kiriş içerisindengeçen akım ve yayılan sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. COMSOL yazılımı kullanılarak tasarlanan model için polikristalin silikonmalzeme ataması gerçekleştirilerek gerekli analizler yapılmıştır. Bu malzeme, önemli fiziksel ve elektriksel özellikleri nedeniyle MEMSalanında çok sık kullanılan bir malzeme türüdür. Modellenen mikro kirişin iki ucundaki destek noktaları bir substrata sıkıca bağlanır.Bu destek noktalarından modele 10V giriş potansiyeli uygulanarak mikro kirişte ortaya çıkan deformasyon ve sıcaklık verileriincelenmiştir. Deneysel çalışmalarda polikristalin malzeme atanan mikro kirişin uzunluğu değiştirilerek ortaya çıkan deformasyonlarrapor edilmiştir. Dört farklı kiriş uzunluğu (50 µm, 100 µm, 150 µm ve 200 µm) girilerek oluşturulan modellerde ortaya çıkandeformasyon verileri arasında ciddi bir artış gözlemlenirken; sıcaklık değerleri birbirine yakın çıkmıştır. Polikristalin silikon malzemeiçin en yüksek deformasyon 200 µm uzunluğundaki mikro kirişte 2.01 µm iken; en düşük deformasyon 50 µm uzunluğunda 0.6 µmolarak ölçülmüştür. 100 µm ve 150 µm mikro kiriş uzunlukları için deformasyon değerleri ise sırasıyla 0.93 µm ve 1.41 µm olarakölçülmüştür. Sıcaklık verileri ise en düşük 4890 K iken; en yüksek 4940 K olarak ölçülmüştür. Sonuç olarak, mikro kiriş tasarımındakiriş uzunluğu değişiminin deformasyon özelliklerini ciddi bir biçimde etkilediği gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelime:

Investigation of the Effect of Micro Beam Length Variation on Deformation

Öz:
In this study, the design and deformation analysis of the micro beam, which forms the basis of many micro-electro-mechanical-systems (MEMS), was carried out. The current passing through the micro beam distributes the heat energy by thermal expansion. This expansion varies depending on the current passing through the beam and the radiating temperature. For the model designed using COMSOL software, polycrystalline silicon material was assigned and necessary analyzes were performed. This material is a type of material that is frequently used in the field of MEMS due to its important physical and electrical properties. The support points on both ends of the modeled microbeam are firmly connected to a substrate. By applying 10V input potential to the model from these support points, deformation and temperature data emerging in the micro beam were examined. In experimental studies, deformations that occur by changing the length of the micro-beam assigned polycrystalline material have been reported. While a significant increase is observed between the deformation data that occurs in the models created by entering four different beam lengths (50 µm, 100 µm, 150 µm and 200 µm); temperature values are close to each other. The highest deformation for the polycrystalline silicon material was 2.01 µm in the 200 µm long micro beam; the lowest deformation was measured as 50 µm and 0.6 µm in length. Deformation values for micro beam lengths of 100 µm and 150 µm were measured as 0.93 µm and 1.41 µm, respectively. Temperature data was the lowest at 4890 K; measured as the highest 4940K. As a result, it has been observed that the change of beam length seriously affects the deformation properties of the micro beam design.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 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.
  • 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.
  • Bittner, A., Hochstein, D., Rockstroh, J., Dehnert, J., Hedrich, F., Billat, S., & Dehé, A. (2019). Plasma techniques in the production of customized MEMS‐applications. Plasma Processes and Polymers, 16(9), 1900047.
  • Choudhary, N., & Kaur, D. (2016). Shape memory alloy thin films and heterostructures for MEMS applications: A review. Sensors and Actuators A: Physical, 242, 162-181.
  • Dai, H. L., & Wang, L. (2017). Size-dependent pull-in voltage and nonlinear dynamics of electrically actuated microcantilever-based MEMS: a full nonlinear analysis. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 46, 116-125.
  • Faria, D., Abreu, C. S., Buciumeanu, M., Dourado, N., Carvalho, O., Silva, F. S., & Miranda, G. (2018). Ti6Al4V laser surface preparation and functionalization using hydroxyapatite for biomedical applications. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 106(4), 1534-1545.
  • Geitmann, A. (2017). Microfluidic-and Microelectromechanical System (MEMS)-Based Platforms for Experimental Analysis of Pollen Tube Growth Behavior and Quantification of Cell Mechanical Properties. In Pollen Tip Growth (pp. 87-103). Springer, Cham.
  • Krylov, S., Seretensky, S., & Schreiber, D. (2008). Pull-in behavior and multistability of a curved microbeam actuated by a distributed electrostatic force. 21st International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, 499-502.
  • Krysko, A. V., Awrejcewicz, J., Pavlov, S. P., Zhigalov, M. V., & Krysko, V. A. (2017). Chaotic dynamics of the size-dependent nonlinear micro-beam model. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 50, 16-28.
  • Lau, G. K., & Shrestha, M. (2017). Ink-jet printing of micro-electro-mechanical systems (MEMS). Micromachines, 8(6), 194.
  • 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.
  • Lyshevski, S. E. (2018). MEMS and NEMS: systems, devices, and structures. CRC press.
  • Mehrpouya, M., & Cheraghi Bidsorkhi, H. (2016). MEMS applications of NiTi based shape memory alloys: a review. Micro and Nanosystems, 8(2), 79-91.
  • 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).
  • Saravanan, P., Satyanarayana, N., Duong, H. M., & Sinha, S. K. (2018). Tribology of Self-lubricating SU-8 composites for MEMS applications. surfaces, 11, 14.
  • Sim, G. D., Krogstad, J. A., Reddy, K. M., Xie, K. Y., Valentino, G. M., Weihs, T. P., & Hemker, K. J. (2017). Nanotwinned metal MEMS films with unprecedented strength and stability. Science advances, 3(6), e1700685.
  • 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.
  • Zhou, L., Zhang, X., & Xie, H. (2019). An Electrothermal Cu/W Bimorph Tip-Tilt-Piston MEMS Mirror with High Reliability. Micromachines, 10(5), 323.
  • 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.
APA ÜLKİR O, ERTUGRUL I (2020). Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. , 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
Chicago ÜLKİR OSMAN,ERTUGRUL ISHAK Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. (2020): 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
MLA ÜLKİR OSMAN,ERTUGRUL ISHAK Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. , 2020, ss.136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
AMA ÜLKİR O,ERTUGRUL I Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. . 2020; 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
Vancouver ÜLKİR O,ERTUGRUL I Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. . 2020; 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
IEEE ÜLKİR O,ERTUGRUL I "Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması." , ss.136 - 141, 2020. 10.31İ590/ejosat.672464
ISNAD ÜLKİR, OSMAN - ERTUGRUL, ISHAK. "Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması". (2020), 136-141. https://doi.org/10.31İ590/ejosat.672464
APA ÜLKİR O, ERTUGRUL I (2020). Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0(18), 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
Chicago ÜLKİR OSMAN,ERTUGRUL ISHAK Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 0, no.18 (2020): 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
MLA ÜLKİR OSMAN,ERTUGRUL ISHAK Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.0, no.18, 2020, ss.136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
AMA ÜLKİR O,ERTUGRUL I Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 0(18): 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
Vancouver ÜLKİR O,ERTUGRUL I Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 0(18): 136 - 141. 10.31İ590/ejosat.672464
IEEE ÜLKİR O,ERTUGRUL I "Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması." Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0, ss.136 - 141, 2020. 10.31İ590/ejosat.672464
ISNAD ÜLKİR, OSMAN - ERTUGRUL, ISHAK. "Mikro Kiriş Uzunluğu Değişiminin Deformasyona Etkisinin Araştırılması". Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 18 (2020), 136-141. https://doi.org/10.31İ590/ejosat.672464