Teknologi Heat Sink
dalam Pendinginan Komponen Elektronik
||
||
||
||
||
||
||
Oleh Kelompok 4:
- Fahry Fathurrahman - Muhammad Fahri Nazda - Raufan Multahada
I. Pendahuluan
I.a. Latar Belakang
Setiap komponen elektronik sampai saat ini belum ada yang tingkat efisiensi nya mencapai 100% murni. Sekian persen dari total energi output biasanya berubah menjadi panas/ kalor. Hal inilah yang menyebabkan panas pada komponen elektronik yang sedang bekerja.
Panas yang dihasilkan oleh komponen elektronik tersebut (misalnya: hardware komputer) menyebabkan penurunan performa dan durabilitas komponen tersebut. Oleh karena itu sejak dahulu kala dilakukan berbagai usaha dalam mengurangi panas yang menghambat kinerja komponen tersebut. Salah satunya ialah pemasangan suatu komponen tambahan yaitu Heatsink, yang biasanya ditambahkan fan (kipas) dalam aplikasinya, sehingga sering juga disebut HSF (Heat Sink Fan), dengan tujuan untuk meningatkan performa proses pendinginan.
I.b. Tujuan
II. Aplikasi Heatsink
II.a. Proses Pendinginan
Apa itu pendinginan?
Pendinginan berarti kebalikan dari pemanasan. Pemanasan berarti proses bertambahnya energi kalor / panas dalam suatu benda/ lingkungan, maka dari itu, pendinginan berarti kebalikannya, yaitu proses berkurangnya energi kalor / panas pada suatu benda / lingkungan.
Kalor merupakan energi yang disebabkan oleh getaran molekul pada suatu benda. Semakin panas suatu benda, partikel-partikel pembentuk benda tersebut bergerak dan bergetar semakin cepat.
Temperatur merupakan ukuran dari panas suatu benda, yang berarti pengukuran dari getaran molekul benda tersebut. Semakin cepat partikel pembentuk benda tersebut bergerak dan bergetar, semakin tinggi temperaturnya.
Bagaimana peranan heatsink dalam proses pendinginan?
Dalam aplikasinya, Heatsink memanfaatkan salah satu sifat kalor, yaitu dapat ditransfer ke benda lain. Metode yang digunakan ialah mentransfer kalor dari komponen yang hendak didinginkan ke benda lain yang suhunya lebih rendah dan memiliki kapasitas kalor yang lebih tinggi (heatsink itu sendiri).
Bagaimana panas ditransfer ke heatsink?
Panas dapat dipindahkan karena pada saat partikel bergetar, getaran tersebut menyebabkan resonansi pada partikel di sekitarnya untuk bergetar pula. Dalam hal ini, faktor resistansi panas (thermal resistance) sangat berpengaruh. Beberapa material dapat menyerap kalor dengan baik, contohnya tembaga. Sebaliknya, beberapa material sulit untuk menyerap kalor, contohnya plastik.
Bagaimana heatsink mengurangi panas?
Panas yang ditransfer ke heatsink nantinya harus disalurkan lagi ke tempat lain. Kalau tidak, panas hanya akan bertumpuk disana dan komponen tujuan tetap akan semakin panas.
Kemudian panas akan berpindah ke udara sekitar karena perbedaan tekanan udara (aplikasi hukum termodinamika).
Namun proses tersebut sangat bergantung kepada keadaan udara di sekitar. Suhu udara di sekitar heatsink harus lebih rendah dari lingkungan di heatsink tersebut agar panas dapat berpindah. Untuk membantu mengalirkan panas tersebut ke udara, seringkali digunakan komponen tambahan yaitu fan (kipas) untuk membantu mengalirkan udara (yang membawa panas). Udara yang dialirkan diharapkan akan bersirkulasi sehingga udara yang masuk ialah udara yang lebih dingin, yang kemudian akan keluar menjadi udara yang membawa panas dari komponen tujuan.
Penggabungan antara heatsink dan fan ini biasanya disebut sebagai HSF (Heat Sink Fan). Kombinasi inilah yang paling sering diterapkan pada komponen elektronik pada komputer, mengingat kondisi interior pada casing komputer merupakan ruangan tertutup yang juga harus diterapkan sistem sirkulasi udara. banyak sekali kalor. Sehingga sangat membutuhkan komponen pendingin untuk menjaga suhunya.
card, PCI card, Hard Disk Drive, dll. Tentu saja dalam aplikasi heatsink sirkulasi udara dalam casing PC sangat berpengaruh sehingga kipas dalam casing akan sangat membantu proses pendinginan.
Instalasi pada komponen
Dalam instalasi / pemasangan heatsink pada suatu komponen elektronik (contohnya CPU), heatsink harus sebisa mungkin mendapat area kontak fisik maksimum terhadap komponen tersebut agar transfer kalor antar komponen dapat disalurkan dengan maksimal. Namun sayangnya, bentuk permukaan dari komponen yang hendak dipasangi heatsink tidak selamanya datar sehingga tidak mudah untuk mendapat area kontak permukaan yang maksimal terhadap heatsink.
Oleh karena itu, di antara komponen tujuan dan heatsink, biasanya digunakan komponen antarmuka tambahan yaitu thermal interface compound, yaitu sejenis material yang ditempatkan diantara komponen tujuan dan heatsink untuk meningkatkan konduktivitas dan mencegah ruang kosong diantaranya.
II.c. Tinjauan Teori Fisika
pengeluran panas melalui heatsink (kekekalan energi). Heatsink hanya digunakan sebagai penyalur panas (pembuang) sehingga panas yang ada dalam CPU berkurang. Energi dalam pada computer (CPU) adalah 0, karena kalor yang dikeluarkan sama dengan kalor yang diterima.
II.d. Ukuran performa heatsink
Salah satu cara untuk mengukur performa pada heatsink biasanya diukur dalam satuan oC/W atau K/W. Karena yang diperhatikan ialah
perbedaan temperatur (∆oC / ∆K), maka sama saja antara pemakaian satuan
celcius maupun kelvin.
Contohnya, jika panas dengan daya 20W ditransfer pada suatu heatsink dan menyebabkan kenaikan suhu pada sumber panas (komponen tujuan) sebesar 10 oC, maka heatsink tersebut memiliki rating performa
sebesar 10/20 = 0.5 oC/W.
Ukuran performa tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor yang paling mempengaruhi ialah:
- Bahan dasar material dari heatsink
Bahan yang biasa digunakan untuk heatsink biasanya ialah alumunium, tembaga, campuran alumunium & tembaga, atau perak.
- Bentuk desain dari heatsink
- Keadaan udara di sekitarnya saat pengujian
Keadaan udara, terutama temperatur dan tekanan udara sekitar sangat mempengaruhi.
- Bentuk dan bahan dasar thermal compound interface yang digunakan
Thermal compound interface biasanya tersedia dalam wujud yang bervariasi. Ada yang berwujud lembaran (thermal pad) yang elastis, ada juga yang berwujud seperti tanah liat yang mudah dibentuk.
Biasanya dibuat dari bahan silikon, yang juga mengandung zinc oxyde
III. Kesimpulan dan Penutup
III.a. Kesimpulan
Kesimpulan yang bisa kami ambil ialah bahwa seriap komponen elektronik pasti menghasilkan energi panas. Untuk itu perlu diterapkan
cooling system atau sistem pendingin, contohnya penerapan komponen heatsink ini. Heatsink menerapkan konsep termodinamika yang pertama, yaitu panas akan mengalir dari tempat yang bertekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah.
III.b. Daftar pustaka
Wikipedia (english)
http://en.wikipedia.org/wiki/computer_cooling.html http://en.wiipedia.org/wiki/heat_sink.html
http://en.wikipedia.org/wiki/
Thermal_management_of_electronic_devices_and_systems.htm
The Heatsink Guide
http://www.heatsink-guide.com/heatsinkinfo.shtml http://www.heatsink-guide.com/compound.shtml
Overclock.net
