Heat Sink Dijelaskan: Fungsi, Desain, dan Proses Pembuatan
Perangkat elektronik seperti komputer pribadi menghasilkan panas saat dioperasikan. Listrik mengalir melalui berbagai kabel dan komponen perangkat, menemui resistensi saat berjalan, dan resistensi ini menghasilkan panas, dengan cepat meningkatkan suhu perangkat.
Biarkan tanpa pengawasan, panas ini dapat memiliki konsekuensi merusak bagi perangkat: komponen seperti unit pemroses pusat (CPU) rapuh dan tidak mampu menahan suhu yang sangat tinggi; panas berlebihan oleh karena itu dapat menyebabkan kerusakan atau kerusakan permanen.
Untungnya, banyak perangkat elektronik dan mekanis mencegah masalah ini dengan menggunakan heat sink (atau heatsink): komponen khusus yang membuang panas dari area penting perangkat untuk menjaga pendingin dan berfungsi.
Meskipun ukurannya kecil, heat sink adalah komponen yang sangat penting dan dapat dibuat dengan berbagai cara. Artikel ini melihat bagaimana heat sink bekerja, keuntungan heat sink, berbagai jenis heat sink, dan bagaimana heat sink dibuat.
Apa itu heat sink?
Heat sink adalah jenis penukar panas pasif yang fungsinya untuk mengatur suhu perangkat elektronik atau mekanis. Itu mentransfer panas dari komponen yang menghasilkan panas ke fluida (udara atau pendingin cair), memungkinkan panas untuk menyebar dari perangkat.
Heat sink bekerja dengan menggunakan konduktor termal untuk mengambil panas dari sumber panas, menariknya menuju area permukaan besarnya yang bersentuhan dengan medium pendingin, yaitu udara atau fluida lain. Kebutuhan akan area permukaan besar adalah mengapa heat sink biasanya terdiri dari dasar yang terhubung dengan sejumlah fin atau pin yang sangat sempit: bentuk ini adalah cara terbaik untuk memasukkan sebanyak mungkin area permukaan ke dalam volume tertentu.
Digunakan dalam berbagai industri, heat sink sering digunakan untuk pendingin komponen komputer seperti CPU dan GPU, serta daya transistor dan laser.
Menentukan apakah heat sink diperlukan — dan jenis heat sink apa — melibatkan penetapan suhu operasi juncsi maksimum dari rangkaian. Jika suhu operasi terlampaui, itu akan mengakibatkan kerusakan atau patah bagian. Secara umum, komponen dengan suhu operasi maksimum yang lebih rendah (atau yang cukup menghasilkan banyak panas) memerlukan heat sink yang lebih efektif.
Keuntungan heat sink
Fungsi inti heat sink adalah mengatur suhu dan mencegah panas berlebihan. Ini memberikan keuntungan seperti berikut:
- Mencegah panas berlebihan
- Mencegah kegagalan atau patah bagian
- Menampilkan panas jika suhu turun terlalu rendah
Jenis heat sink
Heat sink biasanya terdiri dari dasar padat dengan proyeksi yang menyentul darinya. Tetapi bentuk dan ukuran proyeksi ini mempengaruhi bagaimana heat sink beroperasi. Jenis heat sink yang paling umum meliputi:
- Pin-fin heat sink: Pin-fin heat sink memiliki pin yang menyentul dari dasar. Mereka menawarkan area permukaan terbesar dari semua jenis heat sink dan terbaik dalam situasi aliran udara rendah (atau aliran udara acak/multidirektional). Pin dapat memiliki bentuk yang berbeda:
- Plate fin heat sink: Lebih umum daripada pin-fin heat sink, plate fin heat sink memiliki fin persegi panjang yang menyentul dari dasar. Ini adalah jenis heat sink terbaik ketika aliran udara satu arah.
- Flared fin heat sink: Variasi dari plate fin heat sink, flared fin heat sink memiliki pengaturan fin yang meluas dan mengurangi resistensi aliran.
Beberapa heat sink memiliki kipas yang terlampir, dan heat sink jenis ini mungkin disebut heat sink aktif atau heat sink pendingin kipas. Tanpa kipas mungkin disebut heat sink pasif. Kipas memberikan sumber aliran udara konstan, yang meningkatkan fungsionalitas heat sink.
Bahan heat sink
Heat sink biasanya terbuat dari alloy aluminium atau tembaga, dengan bahan biasanya ditentukan oleh aplikasi, intensitas panas, metode produksi, dan anggaran.
Aluminium heat sink biasanya terbuat dari aluminium 1050 (sangat konduktif termal tetapi kekuatan rendah) atau aluminium 6060, 6061, atau 6063 (kurang konduktif tetapi dengan properti mekanis yang lebih baik). Heat sink yang paling terjangkau umumnya terbuat dari alloy aluminium.
Tembaga heat sink menawarkan konduktivitas termal yang sangat baik — dua kali lebih konduktif daripada aluminium — serta resistensi korosi, resistensi antimikroba, dan properti lainnya yang diinginkan. Ini membuat heat sink tembaga menjadi pilihan kelas atas; namun, tembaga lebih mahal daripada alloy aluminium dan secara umum lebih sulit dibentuk.
Metode pemasangan heat sink
Metode pemasangan heat sink adalah cara heat sink dipasang pada komponen yang suhunya diatur, mis. CPU komputer.
Metode pemasangan termasuk tape konduktif termal (untuk heat sink ber Massa rendah), epoksi (ikat mekanis kuat namun tidak dapat dibalikkan), klip, wire form Z-clips, push pin kuningan/plastik, atau threaded standoffs (untuk heat sink yang sangat besar).
Faktor yang mempengaruhi performa heat sink
Beberapa variabel mempengaruhi bagaimana heat sink beroperasi dan seberapa efektifnya dalam membuang panas dari komponen seperti CPU. Faktor performa heat sink yang penting meliputi:
- Konduktivitas termal bahan heat sink (mis. tembaga atau alloy aluminium)
- Ukuran heat sink
- Jenis, jumlah, dan susunan fin pada heat sink
- Ukuran saluran di antara setiap fin
- Koefisien transfer panas
- Laju aliran udara
Cara membuat heat sink
Bagaimana Anda membuat heat sink? Itu tergantung pada beberapa faktor, seperti ukuran dan bahan heat sink Anda, dan jenis produsen yang membuatnya. Pembuatan heat sink sebenarnya dapat melibatkan berbagai teknologi produksi, termasuk cetak dan pemesinan CNC.
Extrusion
Extrusion, proses memaksa billet logam panas melalui die baja, adalah cara paling umum untuk membuat heat sink aluminium. Ini adalah metode yang cepat, efektif, dan hemat biaya untuk membuat heat sink dari bahan ductile seperti aluminium 1050. Heat sink aluminium yang diekstrusi biasanya di-anodis sebelum digunakan.
Skiving
Skiving atau scarfing, proses memotong bahan menjadi irisan, adalah proses manufaktur umum untuk produksi heat sink plate fin dan flared fin. Proses ini memungkinkan fin yang lebih tipis dan lebih padat daripada extrusion, dan juga memberikan tingkat kekasaran permukaan, yang sedikit meningkatkan area permukaan total.
Casting
Casting, proses mencurahkan logam cair ke dalam cetakan, adalah cara lain untuk membuat heat sink — aluminium atau tembaga. Heat sink yang di pressure die cast dapat memiliki tingkat kompleksitas yang tinggi dan menawarkan properti mekanis yang sangat baik. Die casting juga kadang digunakan untuk membuat heat sink seng.
Milling
Milling, proses pengurangan dari memotong bahan dari workpiece kosong, adalah cara yang terjangkau untuk membuat heat sink dengan bentuk geometri apa pun, dari bahan seperti alloy aluminium. Heat sink yang digiling (atau heat sink yang dipolesin) mungkin lebih mahal dari alternatif, terutama dalam jumlah besar, tetapi juga dapat dibuat sangat cepat. Pelajari lebih lanjut tentang pemesinan aluminium.
3D printing
Perkembangan terbaru dalam manufaktur aditif tembaga telah membuat heat sink cetak 3D menjadi alternatif yang viable terhadap samanhara tradisional. Teknologi powder bed fusion dan directed energy combustion telah digunakan paling sukses untuk tujuan ini.
Untuk membuat heat sink dengan 3ERP menggunakan proses seperti pemesinan CNC, extrusion, atau casting volume rendah, hubungi kami untuk penawaran gratis.
