Teknologi Heatsink dalam Pendinginan Komponen Elektronik

  Oleh Kelompok 4:

  Teknologi Heat Sink dalam Pendinginan Komponen Elektronik || || || || || || ||

• Fahry Fathurrahman - Muhammad Fahri Nazda - Raufan Multahada - Rheza Y.P.
• Prastito - Theofilus G.

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

  Makalah dan presentasi Fisika dengan tema kalor/ termodinamika ini kami lakukan dengan tujuan untuk memperdalam ilmu kami dan melengkapi tugas mata kuliah Fisika 1. Kami tertarik untuk mengambil tema teknologi pendinginan pada Heat Sink karena aplilkasi teknologinya yang dekat dengan bidang kami yaitu komputer.

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.

  Pada komponen elektronik yang menghasilkan kalor ketika bekerja, kita harus mengurangi kalor pada benda tersebut agar tidak mengganggu performa dan durabilitas komponen tersebut. Kita tidak bisa begitu saja menghilangkan energi kalor tersebut, namun kita bisa memindahkan / mentrasfer panas tersebut ke benda lain. Benda lain tersebut yang kita gunaka ialah heatsink.

  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.

  Oleh karena itu, panas dari heatsink disalurkan ke udara di sekitarnya dengan cara mengubah desain bentuk heatsink di bagian atasnya menjadi bersirip-sirip. Desain tersebut bertujuan untuk mendapatkan luas permukaan yang maksimum agar kontak dengan udara sekitar makin maksimal. 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.

  II.b. Aplikasi Penggunaan Heatsink Komponen pemakai heatsink

  Komponen elektronik yang paling sering menggunakan heatsink sebagai komponen pendingin contohnya ialah CPU (Central Processing

  

Unit), yaitu otak pada komputer yang dalam kinerjanya menghasilkan

  banyak sekali kalor. Sehingga sangat membutuhkan komponen pendingin untuk menjaga suhunya.

  Selain CPU, banyak juga komponen lain pada komputer yang 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

  Pada proses pendinginan komputer, berlaku Hukum Pertama Termodinamika. Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.Heatsink menggunakan 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 _o diukur dalam satuan C/W atau K/W. Karena yang diperhatikan ialah _o perbedaan temperatur (∆ C / ∆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 _o tujuan) sebesar 10 _o

  C, maka heatsink tersebut memiliki rating performa sebesar 10/20 = 0.5 C/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

  Bagaimana bentuk desain dari heatsink, terutama pada bentuk dan ukuran sirip-sirip pada heatsink tersebut sangat mempengaruhi proses pelepasan panas pada udara sekitar.

• 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 (seng oksida).

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)

  

  The Heatsink Guide

  

  Overclock.net