BAB 1
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi komputer dari tahun ke tahun semakin berkembang pesat, hal tersebut bertujuan untuk memudahkan pengguna untuk memanfaatkan komputer sebagai alat bantu dalam menjalankan segala aktifitasnya. Namun ada salah satu hal penting dari proses pembuatan komputer. Proses hardware (pembuatan atau perakitan) komputer itu sendiri. Pada proses ini ada salah satu cabang ilmu fisika yang berperan sangat penting. Ilmu fisika tersebut adalah listrik statis (Electro Static).
Pada komputer yang biasa kita pakai terdiri dari 3 bagian penting, input device, proses device, dan output device. Untuk kali ini kita akan membahas mengenai proses device atau bisa kita sebut CPU. Kita tahu bahwa CPU terdiri dari banyak slot, dimana tiap-tiap slot terdiri dari ratusan atau bahkan ribuan komponen elektronik dan IC (Integrated Circuit). Pada suatu saat komponen elektronik dan IC tersebut akan mengalami kerusakan. Pernahkan kita berpikir mengapa komponen tersebut rusak…?. Apa penyebabnya…?. Pada kesempatan kali ini penulis akan membahas mengenai dampak listrik statis (electro static)terhadap komponen elektronik.
Dengan adanya makalah ini diharapkan dapat menambah pengetahuan pembaca mengenai listrik satis, dan diharapkan kita sebagai pengguna komputer diharapkan lebih berhati-hati apabila hendak membongkar pasang CPU ataupun perangkat elektonik lainnya. Dalam perkembangannya saat ini listrik statis sangat diperhatikan oleh perusahaan pembuat komponen elektronik sampai perusahaan perakitnya. Tidak ada salahnya kita sebagai user / pengguna lebih memperhatikan dampak dari listrik statis ini.
1. 2. Tujuan
Melalui makalah ini, penulis selaku penyusun mempunyai beberapa tujuan dan harapan di antaranya adalah sebagai berikut :
1. Pembaca dapat mengetahui apa yang dimaksud dengan listrik statis (electro static),
2. Pembaca dapat membedakan listrik statis (electro static) dan listrik dinamis (electro dynamic),
3. Pembaca dapat mengetahui dampak yang ditimbulkan oleh listrik statis (electro statis),
4. Pembaca dapat mengetahui penanggulangan atau pencegahan dari dampak listrik statis (electro statis) ini,
5. Pembaca dapat mempraktekkan dan mengaplikasikan pengetahuan mengenai listrik statis (electro static) dalam lingkungan kerja, lingkungan kampus maupun kehidupan sehari-hari.
BAB 2
PEMBAHASAN
2. 1. Sejarah Listrik Statis (Electro Static)
Listrik Statis pertama kali ditemukan oleh Charles-Augustin de Coulomb (14 Juni 1736 ~ 23 Agustus 1806). Seorang ilmuwan Perancis yang berasal dari keturunan bangsawan. Percobaan yang Coulomb lakukan meliputi tekanan yang bisa memecahkan suatu benda (
1773) dan ini adalah awal ilmu modern tentang kekuatan benda-benda. Karyanya di bidang listrik dan
magnet yang membuatnya begitu terkenal, baru diterbitkan dalam serangkaian makalah antara tahun
1785 dan
1789.
Kemudian Coulomb melakukan percobaan dengan magnet
kompas, ia langsung melihat bahwa gesekan pada sumbu jarum menyebabkan kesalahan. Ia membuat kompas dengan
jarum tergantung pada benang lembut. Dan ia menarik kesimpulan; besarnya puntiran pada benang haruslah sama dengan kekuatan yang mengenai jarum dari
medan magnetik bumi. Ini mengawali penemuan Timbangan Puntir, untuk menimbang benda-benda yang sangat ringan.
Timbangan puntir tadi membawa Coulomb ke penemuannya yang paling penting. Dengan menggerakkan dua bulatan bermuatan listrik di dekat timbangan puntir, ia menunjukkan bahwa kekuatan di antara kedua benda itu berbeda-beda jika kedua benda itu saling menjauh. Dari tahun
1784 sampai 1789, saat bekerja di berbagai departemen pemerintah, ia terus meneliti
elektrostatika dan magnet. Tahun
1785 keluarlah
hukum Coulomb; daya tarik dan daya tolak kelistrikan antara dua benda yang bermuatan listrik adalah perkalian muatannya dengan kuadrat terbalik dari jaraknya..
Di sebuah kota di daerah Perancis bernama Blois, Coulomb meneliti sifat muatan listrik pada benda dan diketemukannya bahwa muatan tersebut hanya ada pada permukaan benda. Didapatkannya pula bahwa daya magnet juga mengikuti hukum kuadrat terbalik seperti daya listrik statis.
I : Arus Discharge (Ampere)
D q : Besarnya Muatan Statis (Coulomb)
D t : Waktu Discharge (detik)
D q (Coulomb)
D t (Detik)I = ---------------------
Penemuan Coulomb yang memastikan adanya hubungan antara kelistrikan dan magnetisme kelak dibuktikan oleh
Hans Christian Ørsted serta
Siméon Poisson. Dan ini menjadi dasar penelitian elektrodinamika oleh
Andre-Marie Ampere. Selanjutnya Andre Marie Ampere yang menyempurnakan penelitian yang dilakukan oleh Coulomb.
Andre Marie Ampere seorang fisikawan, matematikawan, dan kimiawan Perancis ini lahir di Lyon 20 Januari 1775. Guru dan rekan-rekan kerjanya adalah para pakar ilmuwan seperti Euler, Bernoulli, Fresnel, dan Oersted. Kontribusinya dalam bidang Fisika, Matematika, dan Kimia sangat besar. Namanya diabadikan sebagai nama satuan arus listrik pada sistem satuan internasional (Ampere).
I = q / tKontribusinya dalam bidang Fisika adalah perumusan teori tentang listrik Ampere mendefinisikan bahwa pada suatu rangkaian listrik yang disebut arus listrik adalah muatan listrik yang bergerak pada suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu.
Didapat persamaan :
J = I / A
Sedangkan rapat arusnya didapat persamaan :
ρ = E / JKuat arus listrik dalam suatu penghantar juga bergantung pada kuat medan listrik (E) di dalam penghantar tersebut. Sifat penghantar dari suatu bahan disebut hambatan jenis ρ.
Dinyatakan dalam persamaan :
Selanjunya itu penemuan Coulomb mengenai listrik statis dibuktikan oleh Bejamin Franklin, seorang ilmuwan asal Amerika. Benjamin yang sangat kagum akan kekuatan badai dan petir berargumen bahwa petir menyambar mengandung aliran listrik. Ia berargumen bahwa listrik dan petir mempunyai banyak kesamaan, kesamaan yang dimaksud adalah kesamaan warna cahaya, arah aliran, bunyi yang dihasilkan dan banyak lagi. Pada saat itu banyak ahli yang memiliki pendapat yang sama, namun hanya Benjaminlah yang mampu membuktikan pendapat tersebut. Pada tahun 1747 Benjamin memperkenalkan istilah positif dan negatif untuk menggambarkan muatan listrik untuk menggantikan istilah vitroeus dan resinous yang dipakai sebelumnya.
Pada tahun 1750 ~ 1752, dalm upayanya membuktikan bahwa petir adalah listrik, ia mulai berpikir untuk melindungi manusia, gedung, dan struktur lain dari bahaya sambaran petir. Ia kemudian menciptakan alat dari batangan besi dengan panjang 8 sampai 10 kaki yang ditanam kebumi, Ia berpendapat bahwa besi berujung runcing akan menarik listrik dan dengan dihubungkan ke tanah (bumi) akan mengosongkan listrik satis yang berasal dari awan. Percobaan penemuannya dilakukan dengan cara menempatkan batang besi runcing pada sebuah bangunan dan menggunakan layang-layang yang telah ditempeli kunci logam sebagai alat penghubung untuk mendekatkan dengan awan. Percobaan ini berhasil alat penangkal petir temuan Benjamin yang terkenal dengan nama Franklin Rod hingga sekarang banyak digunakan oleh rumah, gedung dan jenis bangunan lainnya.
2. 2. Listrik Statis (Electro Static)
Sebenarnya apa itu listrik statis?, mungkin ini pertanyaan yang timbul pada saat pertama kali membaca makalah ini. Sebelum menjawab pertanyaan tersebut ada baiknya kita lakukan percobaan dibawah ini. Potong kertas menjadi bagian kecil-kecil, kemudian ambil penggaris mika. Gosok-gosokan penggaris mika pada tangan / rambut, setelah itu dekatkan penggaris pada kertas kecil yang telah kita potong-potong tadi. Apa yang terjadi …??. Kertas kecil-kecil tadi akan berterbangan disekitar penggaris mika. Itulah yang disebut listrik statis.
Listrik statis (Electro statis) adalah muatan listrik yang berada pada benda isolator (mika, baju, celana, rambut, dll). Kertas kecil-kecil berterbangan karena adanya ketidakseimbangan electron-elektron pada permukaan sebuah benda. Electron-electron ini bisa berpindah karena beberapa factor, yaitu:
1. Adanya contact and separation dua permukaan benda atau biasa disebut triboelectric charge. Untuk memperjelas ilustrasi Lihat Gambar ....!
2. Adanya gesekan antara dua permukaan benda atau biasa disebut Friction charge.
3. Berdekatan dengan medan elektrostatic atau biasa disebut Induction charge.
Proses perpindahan muatan listrik statis (Electro static) antara dua benda yang mempunyai potensial listrik berbeda disebut Electro Static Discharge (ESD). Proses inilah yang berbahaya dan perlu kita waspadai karena berpotensi merusak komponen semikonduktor yang ada.
Kok bisa merusak teorinya gimana…?
Ingat hukum Coulomb tentang muatan (Q = I x t). Karena waktu perpindahan muatan itu sangat cepat dalam ordo sepersekian detik, maka Arus yang dihasilkan sangat besar, suatu komponen elektonik memiliki batasan arus tertentu apabila batasan tersebut dilewati maka dapat mengakibatkan berubahnya karakteristik (sifat) kelistrikan suatu komponen semikonduktor (electro static sensitive device) sehingga menyebabkan kerusakan. Contohnya saja, umur part (Life Time) tersebut bisa berkurang.
Contoh Electro Static Sensitive Device …?
Contohnya : Pick up laser pada CD/DVD Rom, Processor, IC pada motherboard, IC pada VGA card, Transistor, IC CMOS, FET, dan banyak lagi.
Ketika kita berjalan, kita akan bergesekan dengan lantai, semakin lama atau sering kita bergesekan maka tubuh kita menjadi semakin bermuatan. Ketika kita menyentuh benda maka muatan electro static yang berada pada tubuh kita akan berpindah.Contoh nyata sehari – hari ....?
Lalu.., Bagaimana cara mencegah kerusakan tersebut…?
Caranya adalah dengan menjaga electro static sensitive device tidak tersentuh benda bermuatan , yaitu dengan cara :
Untuk Manufacture Electronik / Semikonduktor.
Ø Mengkondisikan Listrik statis (electro static) pada ruangan kerja selalu sama / balance ( Vorang = Valat = Vlingkungan = Vproduk ).
A. Untuk Orang, harus menggunakan wrist strap, heel strap yang terhubung dengan ground. Atau kita juga bisa memakai sandal anti static (lantai ruangan harus antistatic). Jari tangan harus memakai Finger Cots atau Hand Glove yang terbuat dari bahan anti static. Untuk Pakaian kerja tidak boleh terbuat dari nylon.
Sering kita lihat iklan di media mengenai Prosesor Intel, terlihat orang yang bekerja menggunakan pakaian seperti ninja atau astronot. Itu adalah pakaian khusus yang terbuat dari bahan anti static.
Heel Strap
Sandal Anti Static
GND
Wrist Strap
PERLENGKAPAN ANTISTATIC UNTUK MANUSIA (HUMAN)
ANTISTATIC ROOM
CAUTION UNTUK ANTISTATIC ROOM
B. Untuk Alat / equipment dan tools harus terhubung ke grounding system (pentanahan) termasuk meja kerja. Pastikan semua AC socket (Tegangan AC 220 Volt) terhubung ke grounding. Untuk menetralkan apabila terjadi perpindahan muatan electrostatic, selain itu grounding juga berfungsi sebagai proteksi apabila ada tegangan / arus bocor.
GND
Working table
GND
Mat floor
TERMINAL GROUNDING PADA MANUFACTURE
C. Untuk Lingkungan (area kerja), gunakan ESD Ionizer atau Clean Bench untuk menetralisir udara disekitar area kerja. Lantai bisa dicat dengan cat anti static atau dengan mengganti lantai vinly dengan lantai vinly anti static.
ESD IONIZER
CLEAN BENCH WITH HEPA FILTER
D. Untuk Produk, Menaruh Electro Static Sensitive Device pada tempat yang terbuat dari bahan anti static (bahan-bahan yang kondisi electronnya selalu seimbang / balance). Biasakan memegang produk memakai finger cots atau shand glove anti static atau bisa memakai bekas dari standart packing yang digunakan (sebagai contoh pada saat kita membeli Processor, IC, Motherboard, atau VGA Card untuk standart kemasan dari pabrik perusahaan biasanya memakai aluminium foil atau sejenisnya, standart kemasan tersebut terbuat dari bahan anti static, gunakan jika kita ingin memasang, memindahkan Electro Static Sensitive Devica dari satu tempat ke tempat lain.
Untuk User (pengguna)
Ø Buat Grounding system (sistem pentanahan) pada rumah. Kita bisa membuat baru atau bila rumah kita sudah dilengkapi grounding PLN kita bisa menghubungkan / mengkoneksikannya ke sana. (Grounding PLN biasanya terdapat di bawah meteran listrik atau dibawah sekering).
Ø Pastikan semua AC socket, AC plug, dan kabel terdiri dari 3 buah pin atau kabel (phase, netral, ground).
Ø Koneksikan semua peralatan elektonik ke Grounding system yang telah kita buat.
Ø Apabila kita hendak membongkar suatu peralatan elektronik, gunakan bekas kemasan aluminium foil untuk memindahkan komponen tersebut.
Tips diatas sangat penting, karena selain sebagai pencegahan dari efek electrostatic, tips diatas juga sebagai safety (keamanan) terhadap kita. Mungkin kita pernah terkena aliran listrik (tersetrum) pada saat memegang CPU, atau pada saat memcuci pakaian dengan mesin cuci, atau ketika kita menyentuh peralatan elektronik lainnya. Ikuti langkah diatas dan hal tersebut tidak akan pernah terjadi lagi.
Pada pembahasan diatas disinggung mengenai grounding (pentanahan), berikut pembahasannya.
2. 3. Gounding (Pentanahan)
Grounding (Pentanahan) adalah salah satu bagian terpenting dari pengontrolan ESD. Semua material yang bersifat konduktive dan dissipative harus mempunyai sistem pentanahan yang baik untuk menetralkan apabila terjadi perpindahan muatan electrostatic, Grounding berfungsi untuk menjaga agar semua benda (part, equipment, mesin, dll) dan tubuh manusia berada pada tegangan listrik yang sama, sehingga tidak timbul muatan listrik yang dapat menyebabkan ESD.
Grounding seharusnya mempunyai tegangan lisrik 0 Volt terhadap tanah, dan memiliki nilai resistansi < 10 Ohm
Grounding dilakukan dengan cara
Menghubungkan semua benda (area kerja, manusia, equipment, dll) ke titik ground yang mempunyai tegangan listrik sama yang disebut dengan “common point ground”.
Common point ground merupakan sistem atau metode untuk menghubungkan dua atau lebih gounding pada bahan penghantar ke tegangan listrik yang sama.
Tanda untuk Common Point Ground
(Titik Ground Instalasi)
Tanda ini berfungsi untuk mengidentifikasi bahwa titik / tempat tersebut merupakan Common Point Ground.
2. Menghubungkan common point ground ke grounding pada equipment atau ke kabel grounding PLN (kabel ketiga yang tidak bertegangan listrik). Ini merupakan salah satu cara penggrounding yang cukup efektif, karena semua equipment di area kerja tersebut pada dasarnya sudah terhubung dengan kabel grounding PLN. Menghubungkan semua benda atau equipment ke kabel grounding PLN menjadikan semua yang ada di area kerja mempunyai tegangan listrik yang sama.
SIMBOL –SIMBOL YANG BERKAITAN DENGAN ESD
Tanda untuk Electro Static Sensitive Device
Tanda untuk titik Ground Instalasi
Lambang ESD Safe
Lambang ESD Association
.
BAB 3
KESIMPULAN
Electro Static Discharge (ESD) adalah Proses perpindahan muatan listrik statis (Electro static) antara dua benda yang mempunyai potensial listrik berbeda, proses ini sangat berbahaya karena berlangsung sangat cepat (dalam hitungan seper sekian detik) sehingga arus yang mengalir menjadi besar.
Peralatan Elektronik maupun Komponen Semikonduktor yang bisa terkena dampak dari Electro Static Discharge (ESD) biasa disebut dengan Electro Static Sensitive DeviceDischarge (ESD).
Dampak yang ditimbulkan Electro Static Discharge (ESD) seringkali tidak langsung merusak, melainkan mempersingkat umur (Life Time) suatu produk atau barang. Karena sifat / karakteristik dari ESD yang tidak tetap inilah maka ESD dianggap sebagai bahaya besar bagi Manufacture Elektronik dan Komponen Semikonduktor. ESD bagaikan bom waktu yang bisa meledak kapan saja. Kerusakan dari komponen tidak bisa diprediksikan, bisa terjadi di manufacture, distributor, ataupun di tingkat user (pengguna), waktunya pun bervariasi, bisa dalam hitungan tahun, bulan, atau bahkan dalam hitungan hari.
Karena dampak yang ditimbulkan ESD sangat besar, Manufacture Elektronik dan Komponen Semikonduktor berlomba-lomba untuk mengurangi dampak dari ESD, walaupun konsekuensinya biaya yang mereka keluarkan untuk investasi bisa mencapai ratusan ribu dollar. Mereka berlomba-lomba untuk membuat ESD control program yang efektif dan efisien.
Sudah selayaknya kita sebagai end user (pengguna akhir) ikut berhati-hati terhadap dampak dari ESD, dan pandai-pandai memilih produk yang akan kita beli (baik electronik maupun hardware dari komputer).
