ISSN: 1859-1531
BAN BIÊN TẬP

Tổng biên tập
GS.TSKH. Bùi Văn Ga

Phó Tổng biên tập
GS.TS. Trần Văn Nam

Trưởng ban biên tập
PGS.TS. Nguyễn Tấn Hưng

Cơ quan Đại học Đà Nẵng
41 Lê Duẩn, TP Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa
54 Nguyễn Lương Bằng, Quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng
Trường Đại học Kinh tế
71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
Trường Đại học Sư phạm
459 Tôn Đức Thắng - Liên Chiểu - Đà Nẵng
Trường Đại học Ngoại ngữ
131 Lương Nhữ Hộc, Đà Nẵng
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật
48 Cao Thắng - Đà Nẵng
Phân hiệu ĐHĐN tại KonTum
129 Phan Đình Phùng, Kon Tum
Khoa công nghệ thông tin và tuyền thông
Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
Khoa Y Dược
Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
Khoa Giáo dục Thể chất
62 Ngô Sỹ Liên, Liên Chiểu, Đà Nẵng
Khoa Quốc tế
41 Lê Duẩn, Đà Nẵng
Viện Nghiên cứu & Đào tạo Việt Anh
158A Lê Lợi
Trung tâm phát triển phần mềm
41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
Trung tâm kiểm định chất lượng giáo dục
41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
Trung tâm ngoại ngữ
131 Lương Nhữ Hộc, Tp Đà Nẵng
Trung tâm nghiên cứu phát triển quản trị và tư vấn doanh nghiệp
71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
Tổng: 19,381,065
DESIGN AND SIMULATION OF AN OUT-OF-PLANE ELECTROTHERMAL MICROACTUATOR
 Author: Van Men Truong, Ngoc Bich Duong
Đăng tại: Vol. 18, No. 12.1, 2020; Trang: 24-27
Abstract:
Microactuators are one of the most important components in microelectromechanical systems (MEMS). Therefore, designing effective out-of-plane actuators has been in progress for the last decade. This paper presents a novel design of the microactuator with a double stepped beam structure for large out-of-plane deflection output applied to microvalves. The design and analysis of the out-of-plane microactuator are implemented by the finite element method. Silicon is selected as the material of the actuator and the beam motion is generated by the Joule heating effect. Compared to a single stepped beam design reported in the literature, the simulation results show that the proposed double-stepped beam structure can deliver a much larger out-of-plane deflection. Under an applied current of 15 mA, the maximum deflection of the double stepped beam is nearly seven times higher than that of the single stepped beam structure. In addition, the stress analysis indicates that the largest stress (1.46 GPa) induced in the beam is much smaller than the yield strength (7 GPa) of the selected silicon material.
Key words: double stepped beam; electrothermal; large deflection; microactuator
Tài liệu tham khảo:
[1] Fujita H., Toshiyoshi H., "Micro actuators and their applications", Microelectronics Journal, vol. 29, pp. 637-640, 1998.
[2] Chen W.-C., Chu C.-C., Hsieh J., Fang W., "A reliable single-layer out-of-plane micromachined thermal actuator", Sensors and Actuators A: Physical, vol. 103, pp. 48-58, 2003.
[3] Almajid A., Taya M., Hudnut S., "Analysis of out-of-plane displacement and stress field in a piezocomposite plate with functionally graded microstructure", International Journal of Solids and Structures, vol. 38, pp. 3377-3391, 2001.
[4] Yusri I., Ghazaly M. M., Rahmat M. F., Chong S. H., Ranom R., Abdullah Z., Tee S. P., Yeo C. K., "Effects of varying arc angles and poles numbers on force characteristics of switched reluctance (sr) actuator", International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering, vol. 16, pp. 41-47, 2016.
[5] Khan I., Ben Mrad R., "Development of a MEMS repulsive actuator for large out-of-plane force", Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 24, pp. 035022, 2014.
[6] Atre A., "Analysis of out-of-plane thermal microactuators", Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 16, pp. 205-213, 2005.
[7] Lim S.-H., Horowitz R., Majumdar A., "Modeling and performance of two types of piston-like out-of-plane motion micromechanical structures", J Micromech Microeng, vol. 16, pp. 1258-1266, 2006.
[8] Kim Y.-S., Dagalakis N., Gupta S., "Creating large out-of-plane displacement electrothermal motion stage by incorporating beams with step features", Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 23, pp. 055008, 2013.
[9] Sohi A. N., Nieva P. M., Khajepour A., "Electrothermomechanical modeling of out-of-plane deformation in single-stepped beams actuated by resistive heating", Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 25, pp. 035028, 2015.
[10] Chen W., Yeh P., Hu C., Fang W., "Design and Characterization of Single-Layer Step-Bridge Structure for Out-of-Plane Thermal Actuator", Journal of Microelectromechanical Systems, vol. 17, pp. 70-77, 2008.
[11] McCarthy M., Tiliakos N., Modi V., Fréchette L. G., "Thermal buckling of eccentric microfabricated nickel beams as temperature regulated nonlinear actuators for flow control", Sensors and Actuators A: Physical, vol. 134, pp. 37-46, 2007.
[12] Ozsun O., Alaca B., Yalcinkaya A., Yilmaz M., Zervas M., Leblebici Y., "On heat transfer at microscale with implications for microactuator design", Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 19, pp., 2009.
[13] PAUW L. J. v. d., "A method of measuring specific resistivity and hall effect of discs of arbitrary shape", In Semiconductor Devices: Pioneering Papers, pp. 174-182,
[14] Buehler M. G., "Bridge and van der Pauw Sheet Resistors for Characterizing the Line Width of Conducting Layers", J Electrochem Soc, vol. 125, pp. 650, 1978.

BAN BIÊN TẬP

Tổng biên tập
GS.TSKH. Bùi Văn Ga

Phó Tổng biên tập
GS.TS. Trần Văn Nam

Trưởng ban biên tập
PGS.TS. Nguyễn Tấn Hưng

Cơ quan Đại học Đà Nẵng
41 Lê Duẩn, TP Đà Nẵng
Trường Đại học Bách khoa
54 Nguyễn Lương Bằng, Quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng
Trường Đại học Kinh tế
71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
Trường Đại học Sư phạm
459 Tôn Đức Thắng - Liên Chiểu - Đà Nẵng
Trường Đại học Ngoại ngữ
131 Lương Nhữ Hộc, Đà Nẵng
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật
48 Cao Thắng - Đà Nẵng
Phân hiệu ĐHĐN tại KonTum
129 Phan Đình Phùng, Kon Tum
Khoa công nghệ thông tin và tuyền thông
Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
Khoa Y Dược
Hòa Quý - Ngũ Hành Sơn - Đà Nẵng
Khoa Giáo dục Thể chất
62 Ngô Sỹ Liên, Liên Chiểu, Đà Nẵng
Khoa Quốc tế
41 Lê Duẩn, Đà Nẵng
Viện Nghiên cứu & Đào tạo Việt Anh
158A Lê Lợi
Trung tâm phát triển phần mềm
41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
Trung tâm kiểm định chất lượng giáo dục
41 Lê Duẩn, Tp. Đà Nẵng
Trung tâm ngoại ngữ
131 Lương Nhữ Hộc, Tp Đà Nẵng
Trung tâm nghiên cứu phát triển quản trị và tư vấn doanh nghiệp
71 - Ngũ Hành Sơn - TP. Đà Nẵng
Tổng: 19,381,065