МАТРИЧНО-СТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ГНУЧКИХ МІЖЗ’ЄДНАНЬ І КОМПОНЕНТІВ МЕМС
DOI:
https://doi.org/10.30837/2522-9818.2020.11.122Ключові слова:
мікроелектромеханічні системи, міжз’єднання, метод скінченних елементів, напружено-деформований стан, деформація, зсувАнотація
Конструкції сучасної електронної техніки є складними механічними системами з безліччю жорстких зв'язків, а їх мікромінітюаризація у багатьох випадках дійшла до фізичної межі розмірного, зарядового та енергетичного квантування компонентів. Для таких механічних систем, з некласичними для механіки способами кріплення окремих конструктивних елементів, складно побудувати розрахункову модель, досить просту і в той же час таку, що добре відображає фізичні і динамічні властивості. Для забезпечення механічної міцності міжз’єднань та зверхтонких електронних компонентів необхідною є можливість визначення напружено-деформованого стану елементів конструкцій. Ці причини зумовлюють необхідність застосування чисельних методів для розрахунку динамічних параметрів конструкцій міжз’єднань електронної техніки, що дозволить підвищити показники надійності розроблюваних засобів, що відповідають вимогам нормативно-технічної документації по механічним характеристикам, скоротити терміни і вартість їх створення. Предметом даної роботи є дослідження деформації балки постійного поперечного перерізу під дією осьових сил, згинальних моментів і крутного моменту щодо поздовжньої осі. Метою даної роботи є визначення деформації елементів конструкції пристроїв з використанням матриці жорсткості при відомому векторі зовнішніх сил. Для досягнення поставленої мети необхідне вирішення наступних завдань: розглянути існуючі методи опису та аналізу, які враховують специфіку використовуваних конструкцій і технологічних процесів виготовлення конкретних структур МЕМС; дослідити сутність цих методів; провести розрахунок переміщень і деформацій, використовуючи метод скінченних елементів; використовуючи матрицю жорсткості, визначити деформації елементів конструкції пристроїв; провести розрахунок деформації балки постійного поперечного перерізу під дією осьових сил, згинальних моментів і крутного моменту щодо поздовжньої осі. Висновки: матриця жорсткості, побудована з використанням матричного функціонального аналізу, дозволяє забезпечити розрахунок деформації елементів МЕМС і гнучких електронних міжз’єднань.
Посилання
Nevliudov, I. Sh., Ponomarova, H. V., Bortnikova, V. O. (2018), "MEM аccelerometers production technological process simulation" ["Imitatsiina model tekhnolohichnoho protsesu vyhotovlennia mikroelektromekhanichnykh akselerometriv"], Scientific notes of Taurida National V.I. Vernadsky University". Series : Technical Sciences, Vol. 29 (68), Part 1, No. 1, P. 204–210.
Pupena, O. M., Elperin, I. V., Mirkevych, R. M. (2017), "Modern standards of integrated management and ways of their implementation in Ukraine" ["Suchasni standarty intehrovanoho keruvannia i shliakhy yikh vprovadzhennia v Ukraini"], Naukovi pratsi Natsionalnoho universytetu kharchovykh tekhnolohii, Vol. 23, No. 1, Р. 25–41.
Gong, N. W. (2013) "Design and applications of inkjet-printed flexible sensate surfaces", Massachusetts Institute of Technology, http://hdl.handle.net/1721.1/91434
Wong, W. S., Salleo, A. (ed.) (2009), Flexible electronics: materials and applications, Springer Science & Business Media, Vol. 11, 461 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-0-387-74363-9
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=6701370245&eid=2-s2.0-85021303139">Timoshenkov, S., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=7005901413&eid=2-s2.0-85021303139">Kalugin, V., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55316511700&eid=2-s2.0-85021303139">Korobova, N., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56521113100&eid=2-s2.0-85021303139">Shalimov, A., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57194624033&eid=2-s2.0-85021303139">Kalmikov, D., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57194624125&eid=2-s2.0-85021303139">Golovinsky, M., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57194243453&eid=2-s2.0-85021303139">Aung, K.M., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57194624541&eid=2-s2.0-85021303139">Zhora, V., https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=14032014300&eid=2-s2.0-85021303139">Plis, N. (2017), "Providing of MEMS inclinometer operation under external influencing factors ", Paper presented at the 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology, ELNANO 2017, Proceedings, P. 88–91. DOI: 10.1109/ELNANO.2017.7939721
Nevliudov, I. Sh., Razumov-Fryziuk, Ye. A., Demska, N. P., Hurina D. V. (2017), "Influence of mechanical stresses on the possibility of miniaturization of flexible structures of electronic equipment on the example of ZIF connector" ["Analiz vplyvu mekhanichnykh napruzhen na mozhlyvist miniatiuryzatsii hnuchkykh struktur elektronnoi tekhniky na prykladi ZIF z’iednuvacha"], Problemy tertia ta znoshuvannia, No. 3 (76), Р. 74–80. DOI: 10.18372/0370-2197.3(76).11953
Davydovskyi, Y., Reva, O., Artiukh, O., Kosenko, V. (2019) "Simulation of computer network load parameters over a given period of time", Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, No. 3 (9), P. 72–80. DOI: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2019.9.072
Palagin, V., Razumov-Fryziuk, I., Botsman, I., & Nevliudova, V. (2018), "Development of multi-probe connecting deviceson flexible polyimide base for MEMS components testing ", Paper presented at the 2018 14th International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design, MEMSTECH 2018, Proceedings, P. 232–235. DOI: 10.1109/MEMSTECH.2018.8365740
Nevliudov, I. S., Borshchov, V. M., Palagin, V. A., Razumov-Fryziuk, I. A., Tymchuk, I. T., Nevliudova, V. V., & Petrova, A. Y. (2019), "Mathematical model of bending two-layer film aluminium-polyimide structure due to temperature changes", Functional Materials, No. 26 (2), Р. 342–346. DOI: 10.15407/fm26.02.342
Nevliudov, I. Sh., Palahin, V. A. (2017), Microsystem technology and nanotechnology [Mikrosystemna tekhnika ta nanotekhnolohii], Kyiv, NAU, 528 p.
Hantmakher, F. R. (2001), Lectures on analytical mechanics [Lektsyy po analytycheskoi mekhanyke], Moscow, Fyzmatlyt, 264 р.
Pavlovskyi, M. A., Putiata, T. V. (1985), Theoretical mechanics [Teoretycheskaia mekhanyka], Kyiv, Vyshcha shkola, 478 р.
Przemieniecki, J., Przemieniecki, S. (1968), Theory of matrix structural analysis, Vol. 1, New York : McGraw-Hill, 501 р.
Bobalo, Yu. Ya Volochii., B. Yu., Lozynskyi, O. Yu., Mandzii, B. A., Ozirkovskyi, L. D., Fedasiuk, D. V., Shcherbovskykh, S. V., Yakovyna, V. S. (2013), Mathematical models and methods of reliability analysis of radio-electronic, electrotechnical and software systems [Matematychni modeli ta metody analizu nadiinosti radioelektronnykh, elektrotekhnichnykh ta prohramnykh system] : monograph, Lviv, Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 300 р.
Hancq, D. A., Walters, A. J., Beuth, J. L. (2000), "Development of an object-oriented fatigue tool", Engineering with computers, Vol. 16, No. 2, P. 131–144. DOI: https://doi.org/10.1007/s003660070016
Nevlyudov, I., Palagin, V., & Botsman, I. (2017), "The general principles of electromagnetic compatibility improving with microsystem technology using", Paper presented at the 2016 3rd International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications Science and Technology, PIC S and T 2016, Proceedings, P. 237-238. DOI: 10.1109/INFOCOMMST.2016.7905393.
Balan, N. N. (2004), "Determination of the elastic properties of movable elements of MEMS structures" ["Opredelenye upruhykh svoistv podvyzhnykh elementov MEMS-struktur"], Nano-y mykrosystemnaia tekhnyka, No. 2, P. 14–19.
Tesliuk, V M. (2011) Automation of MEMS design at the component level [Avtomatyzatsiia proektuvannia MEMS na komponentnomu rivni], Lviv, Vydavnytstvo "Lvivska politekhnika", 192 р.
Woinowsky-Krieger, S. (1956), "Über die verwendung von bipolarkoordinaten zur lösung einiger probleme der plattenbiegung", Ingenieur-Archiv, No. 24 (1), P. 47–52. DOI: 10.1007/BF00536955.
Nevliudov, I., Razumov-Fryziuk, Ie., Palagin, V. (2017), "Improved reliability of interconnects of electronics components", Paper presented at the 2nd International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics, UkrMiCo 2017, Proceedings, P. 1–5. DOI: 10.1109/UkrMiCo.2017.8095396.
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Igor Nevliudov, Nataliia Demska, Victor Palagin, Irina Botsman
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
