A Study on the Mechanics of an Electrically Actuated Micro Cantilever Beam Switch

Abstract

Bugünlerde gelişen teknoloji ile artık RF NEMS (Radyo Frekansı Nano Elektro Mekanik Sistemler) olarak da anılmaya başlanan RF MEMS, iletişim teknolojisi için çok önemli bir yere sahiptir. Bu yüzdendir ki boyutları küçültmek, yüksek frekansa ulaşmak, hızlı anahtarlama sağlamak, düşük voltaj harcamak ve uygulama alanlarını genişletmek açısından oldukça gereklidir. Bu tez çalışmasında RF MEMS anahtarları kısaca tanıtılmış, görece küçük, metal temaslı, sinyali kendi üzerinden ileten bir RF MEMS anahtar yapısı tasarlanarak bunun mekanik parametreleri incelenmiştir. Tasarımda bir delik kullanılarak rijitliğin azaltılması hedeflenmiştir. Voltaj uygulanması sonucu tasarlanan ankastre mesnetli kiriş yapısının üzerinde oluşan yayılı yük hesaplanmıştır. Bu yayılı yükün yapacağı sehim temel mukavemet prensipleriyle elde edilmiş ve buradan hareketle üç çeşit yay sabiti hesaplanmıştır. Bu çözüm yöntemi literatürden alınan ve tasarımı benzer bir kiriş modeli üzerinde de doğrulanmıştır. Rezonans frekansı, çökme voltajı, aşağıda tutma voltajı, çökme süresi, serbest kalma süresi, temas kuvveti ve salıverme kuvveti gibi parametreler çalışılmış ve simülasyonu yapılmıştır. Salıverme kuvveti için iki farklı yaklaşım tartışılmıştır. Çözüm sonuçları ile simülasyon sonuçları birbiriyle kıyaslanarak hata oranları tartışılmıştır. Buna ilave olarak, kalıntı stresinin sehim üzerindeki etkisinden de bahsedilmiştir. Ayrıca çökme voltajı hesabı için yeni bir yaklaşım getirilmiş ve bunun akış şeması gösterilmiştir. Simülasyon ve hesaplamalarda MATLAB ve COVENTOR programları kullanılmıştır.