PCB vs PCBA: Pilih dengan Bijak untuk Daya Tahan Industri

Ranah mesin industri dan teknik kelistrikan sama-sama dan secara sembarangan menggunakan istilah yang sama sementara dalam praktiknya ada PCB (Papan Sirkuit Tercetak) dan PCBA (Perakitan Papan Sirkuit Tercetak) yang memiliki perbedaan penting dalam kompleksitas proses pembuatan, biaya yang dikeluarkan, dan fungsi produk. Bagi para insinyur dan pembeli di domain khusus di mana ketidakefisienan dalam kontrol industri menyebabkan kerugian dalam proporsi yang sangat besar, membedakan antara sirkuit tercetak dan papan sirkuit yang dirakit sepenuhnya bukan hanya masalah semantik; ini adalah masalah strategi.

Tujuan dari dokumen ini adalah untuk mengeksplorasi perbedaan antara papan kosong dan versi rakitan dalam konteks penggunaan industri, di mana daya tahan komponen elektronik, keandalannya, dan stabilitas rantai pasokan merupakan hal yang paling penting.

Apa itu PCB?

Dalam produk dan aplikasi elektronik, Papan Sirkuit Tercetak (PCB) adalah konektor listrik dan penyangga mekanis. Sampai saat itu, secara efektif, ini adalah PCB kosong atau papan datar-komponen yang tidak aktif. Ini berisi substrat non-konduktif-biasanya laminasi resin epoksi yang diperkuat fiberglass (FR4)-diikat dengan lapisan konduktif dari kertas tembaga.

Tujuan utama papan PCB adalah bertindak sebagai dasar untuk merakit komponen elektronik dan membuat jalur untuk terhubung satu sama lain untuk menyalurkan daya dan sinyal. Dibandingkan dengan elektronik konsumen, PCB dalam pengaturan industri harus tahan dan dirancang untuk mengakomodasi keausan yang lebih besar dalam bentuk arus yang lebih tinggi, tegangan, dan suhu yang lebih tinggi. Meskipun demikian, PCB dengan sendirinya bukanlah perangkat elektronik yang fungsional. Tanpa penambahan komponen aktif, tidak ada kemampuan untuk melakukan konversi daya, pemrosesan sinyal, atau operasi logika. Sebaliknya, ini adalah kemampuan fungsional.

Kerumitan desain PCB secara langsung dipengaruhi oleh seberapa rapat desain sirkuit elektronik dan keterbatasan ukuran wadah perangkat. Di bawah ini adalah jenis-jenis PCB industri:

Apa itu PCBA?

Perakitan papan sirkuit tercetak (PCBA) adalah hasil dari mengambil papan kosong dan memasangnya dengan potongan-potongan elektronik-menggunakan pasta solder dan oven reflow-menciptakan sirkuit elektronik yang lengkap. Ini adalah langkah terakhir dalam proses perakitan PCB. Sementara PCB adalah struktur perangkat, PCBA adalah bagian perangkat yang hidup. Dibandingkan dengan elektronik konsumen yang diproduksi secara massal yang dibuat mini dan dirancang agar terlihat ramping dan dipoles, produk elektronik industri dibuat dengan PCBA yang dirancang agar kuat, mampu bertahan dalam kondisi yang keras.

Bergantung pada aplikasi industri tertentu dari perangkat, PCBA dapat berupa penggerak kontrol motor (VFD) yang bertindak sebagai otot perangkat, mengendalikan daya dan torsi, atau dapat berupa pengontrol logika terprogram (PLC) yang melakukan pemrosesan logika sebagai otak. Semua perangkat ini memerlukan unit catu daya (PSU) untuk memasok energi yang stabil dan kemudian mengontrol perangkat dengan antarmuka manusia-ke-mesin (HMI) yang kompleks. Untuk semua perangkat ini, PCBA adalah bagian yang paling penting.

Jika Anda menginginkan penjelasan rinci mengenai sebagian teknik manufaktur (Teknologi Pemasangan Permukaan v. Teknologi Lubang Tembus), serta seluruh proses prosedur perakitan, silakan merujuk ke panduan teknis kami yang komprehensif: Perakitan Papan Sirkuit Cetak.

PCB vs PCBA: Apa Saja Perbedaan Kritisnya?

Untuk membuat keputusan sumber yang tepat, penting untuk memahami perbedaan antara PCBA vs PCB di sejumlah bidang. Tabel berikut menyoroti perbedaan utama:

Kelengkapan Fungsional dan Komposisi BOM

Dalam Bill of Material (BOM), perbedaan terbesar dapat ditemukan. Sebuah PCB, dengan sendirinya, dihitung sebagai satu baris tunggal dalam BOM. di sisi lain, fungsionalitas perangkat elektronik akhir ditentukan oleh ratusan, bahkan ribuan, komponen yang tercantum di sebelahnya.

Dalam domain industri, komposisi BOM adalah yang paling penting. Komponen aktif yang digunakan menentukan nilai keseluruhan sistem. Komponen pasif dalam sirkuit, seperti resistor dan kapasitor, membantu menstabilkan sirkuit.

• Manajemen Daya: Mengalihkan catu daya, driver LED, dan transformator.
• Kontrol dan Logika: Mikrokontroler, PLC, dan encoder.
• Aktuasi dan Pengalihan: Kontaktor AC, pemutus sirkuit udara, dan relai.
• Penginderaan: Sensor jarak, sensor fotolistrik, dan sakelar batas.

Papan PCB melayani fungsi-fungsi penting ini semata-mata sebagai interkoneksi pasif. Jika PCB diproduksi secara akurat. Namun, jika BOM menetapkan relai yang memiliki peringkat kontak yang tidak memadai, atau sensor dengan karakteristik buruk yang mewakili penyimpangan termal, PCBA akan gagal di lapangan.

Analisis Struktur Biaya: Bahan vs. Perakitan

Dalam analisis keuangan proyek PCB vs PCBA, papan kosong, rata-rata, 10 hingga 15% dari total biaya unit. Sisa 85% hingga 90% digunakan untuk komponen, tenaga kerja proses perakitan, dan pengujian.

Kesalahpahaman pengadaan yang umum terjadi adalah fokus pada negosiasi dengan produsen PCB untuk harga papan kosong, bukan komponen.

• Suku Cadang Komoditas: Resistor dan kapasitor standar harganya sepersekian sen.
• Suku Cadang Industri Kritis: Sensor industri khusus, catu daya dengan keandalan tinggi, atau pemutus sirkuit bersertifikat dapat berharga jauh lebih mahal.
• The Efek Pengganda: Biaya suku cadang industri berkinerja tinggi, terlebih lagi dengan pasokan yang langka dalam rantai pasokan, mungkin bergantung pada harga pasar spot. Biaya penundaan dapat meningkat hingga ke titik di mana seluruh lini produksi dapat terhenti karena chip logika yang hilang atau konektor yang hilang.

Oleh karena itu, fokus strategi pengoptimalan biaya adalah untuk lebih mengedepankan BOM dan strategi sumber komponen, daripada hanya berkonsentrasi pada biaya fabrikasi PCB.

Desain untuk Manufaktur (DFM) & Perakitan (DFA)

Sering kali dianggap sebagai satu bidang studi, DFM dan DFA sebenarnya adalah dua bidang teknik yang terpisah, yang masing-masing berfokus pada tingkat produksi yang berbeda.

Fase PCB (DFM - Desain untuk Fabrikasi): Hal ini mempertimbangkan elemen-elemen proses fabrikasi kimia dan fisika. Ini menjawab pertanyaan dari:

• Apakah lebar jejak sesuai untuk proses etsa?
• Apakah rasio aspek lubang bor berada dalam kemampuan proses pelapisan?
• Apakah ada “perangkap asam” (sudut tajam pada jejak) yang dapat menyebabkan sirkuit terbuka?
• Kegagalan untuk mematuhi DFM menghasilkan papan yang tidak dapat diproduksi atau memiliki tingkat sisa yang tinggi di rumah fabrikasi.

Fase PCBA (DFA - Desain untuk Perakitan): Hal ini berfokus pada tata letak fisik mengenai proses penyolderan dan populasi. Ini membahas berbagai masalah:

• Jarak Komponen: Apakah komponen kecil ditempatkan terlalu dekat, sehingga mencegah nosel mesin pick-and place beroperasi?
• Bantuan Termal: Apakah ada konfigurasi jari-jari pelepas termal pada bantalan yang terhubung dalam unit yang disolder ke bidang arde untuk menghindari penurunan panas selama penyolderan (yaitu, sambungan/cacat solder dingin)?
• Membayangi: Untuk penyolderan gelombang, apakah komponen besar menghalangi aliran solder ke komponen yang lebih kecil di belakangnya?

Dalam kasus DFA dalam desain industri yang melibatkan komponen desain tapak besar seperti blok terminal dan kapasitor besar, komponen ini dimasukkan dan disolder secara manual, sehingga menciptakan hambatan produksi jika desain tapak tidak selaras dengan toleransi fisik komponen.

PCB vs PCBA: Cara Memilih

Keputusan untuk membeli PCB Bare vs PCBA dipengaruhi dengan jelas oleh volume produksi pembeli dan kemampuan in-house (atau tidak), dengan volume yang lebih dibatasi karena kemampuannya lebih sedikit.

Pilih PCB (Bare Boards) Kapan:

• Pembuatan prototipe: Anda sedang dalam tahap R&D dan perlu menukar komponen secara manual untuk menguji tata letak desain sirkuit yang berbeda.
• Internal Kapasitas: Fasilitas Anda memiliki jalur SMT, mesin solder gelombang, dan tenaga kerja yang terampil.
• Sensitif IP: Firmware atau logika kepemilikan sangat sensitif, dan Anda ingin melakukan pemrograman dan perakitan akhir secara internal untuk menjaga kerahasiaan.

Pilih PCBA (Perakitan Siap Pakai) Kapan:

• Volume Produksi: Anda membutuhkan jumlah yang signifikan (ribuan) dan perakitan manual menjadi tidak praktis.
• Fokus pada Kompetensi Inti: Perusahaan Anda tidak terlibat dalam proses penyolderan dan sebagai gantinya memusatkan fokusnya pada desain produk, perangkat lunak, atau integrasi sistem.
• Persyaratan Keandalan: Standar industri (seperti IPC Kelas 3) memerlukan pemeriksaan optik otomatis (AOI) dan pemeriksaan sinar-X untuk chip BGA, yang umumnya hanya tersedia melalui layanan PCBA profesional.

Peran Komponen dalam Keandalan PCBA Industri

Ketika menganalisis kegagalan dalam elektronik industri, akar penyebabnya jarang sekali adalah resin epoksi atau lapisan konduktif PCB. PCB adalah bahan yang statis dan tahan lama. Sebagian besar kegagalan terjadi di zona lemah, yaitu pada antarmuka kabel komponen dan solder.

Substrat bersifat statis dan tidak gagal. Dalam lingkungan industri, variabel agresif (sering kali ekstrem) termasuk getaran, debu, siklus termal, dan gangguan elektromagnetik.

• Getaran: Komponen industri diasumsikan menggunakan relai atau trafo berat, yang dengan sendirinya, dapat terlepas dari bantalan dudukan permukaan karena getaran terus menerus. Komponen industri yang berkualitas memiliki pin pemasangan yang canggih untuk integritas struktural.
• Bersepeda Termal: Catu daya atau driver LED yang dipilih dengan buruk tanpa desain pembuangan panas yang memadai akan menjadi terlalu panas, menyebabkan kerusakan semikonduktor.
• Erosi Kontak: Dalam aplikasi peralihan, relai elektromekanis dengan kualitas yang lebih rendah akan mengalami oksidasi kontak atau pengelasan lebih cepat daripada yang premium, yang mengakibatkan terhentinya sistem.

Dengan demikian, umur panjang PCBA bergantung pada kualitas komponen yang dipasang padanya. Keunggulan dalam desain PCB tidak akan mampu mengimbangi sensor berkualitas buruk atau pemutus sirkuit yang diremehkan.

Manajemen Rantai Pasokan: Pengadaan PCB dan Komponen

Manajemen Rantai Pasokan yang efektif melibatkan koordinasi produsen PCB dan akuisisi BOM.

Mengelola Siklus Hidup dan Ketersediaan Komponen

Salah satu risiko terbesar dalam manufaktur industri adalah pengumuman End-of-Life (EOL) untuk komponen-komponen utama. Sering terjadi ketidaksesuaian antara siklus hidup komponen dan siklus hidup peralatan industri; komponen elektronik konsumen di dalam mesin dapat menjadi usang dalam 3-5 tahun sementara mesin diharapkan beroperasi selama 15-20 tahun. Ketika komponen penting pada PCBA menjadi usang, pabrikan dipaksa untuk memilih di antara dua opsi yang mahal: Pembelian Terakhir Kali, di mana mereka menimbun komponen dengan biaya tinggi, atau mendesain ulang seluruh PCBA, yang memicu pembuatan prototipe dan proses sertifikasi ulang yang mahal.

Sebagai solusinya, strategi pengadaan harus berfokus pada komponen berstatus “Aktif” bersama dengan peta jalan produksi yang ekstensif. Manajer rantai pasokan harus memberikan perhatian ekstra pada bendera “Tidak Direkomendasikan untuk Desain Baru” (NRND) dan menjalin hubungan dengan pemasok yang berfokus pada umur panjang industri daripada volatilitas tingkat konsumen. Strategi semacam itu sangat penting untuk menghindari skenario di mana produksi mandek, dan untuk menjamin kemampuan manufaktur PCBA selama masa pakai alat berat.

Sumber Strategis: Model Penjaminan vs Model Konsinyasi

Pembeli diberikan dua pilihan untuk pembuatan kontrak PCBA:

• Turnkey (Pengadaan Penuh): Rumah perakitan bertanggung jawab untuk mencari sumber PCB kosong dan semua komponen.
  • Manfaat: Logistik yang lebih mudah dan hanya satu kontrak.
  • Kelemahan: Kurangnya kontrol mengenai merek komponen. The perakit memiliki opsi untuk memutuskan untuk mengimplementasikan komponen generik yang “setara” pada penghematan biaya dasar, yang dapat menghambat keandalan industri perakitan.
• Pembelian Konsinyasi atau Pembelian Langsung: Pembeli menyediakan komponen kepada perakit, atau menginstruksikan perakit untuk membeli dari pemasok tertentu.
  • Analisis: Dalam hal resistor dan kapasitor standar, Turnkey adalah pendekatan yang lebih disukai. Namun, sehubungan dengan Komponen Penting, khususnya modul catu daya, sensor, dan sakelar utama, model Pembelian Terarah harus dianggap sebagai standar.

OEM menjamin bahwa perakit akan memenuhi spesifikasi kinerja yang diperlukan, mengalihdayakan tenaga kerja perakitan dan menggunakan komponen vendor tepercaya dan berkualitas tinggi untuk simpul terpenting sirkuit.

Untuk menjalankan strategi Pembelian Terarah yang sukses untuk aplikasi industri, OMCH berdiri sebagai mitra penting. OMCH mengatasi risiko volatilitas dengan menyediakan portofolio suku cadang otomasi industri yang komprehensif yang didukung oleh strategi pasokan jangka panjang yang kuat. Dengan lebih dari 3.000 SKU yang mencakup kategori penting seperti sensor jarak, catu daya switching, dan relay, OMCH memastikan bahwa persyaratan industri campuran tinggi dan volume rendah dipenuhi dengan presisi. Memanfaatkan pengalaman manufaktur selama 38 tahun, OMCH menawarkan penyesuaian fleksibel (OEM / ODM) mulai dari solusi daya 10W hingga 1000W. Yang terpenting, setiap komponen menjalani protokol kualitas yang ketat - termasuk pemeriksaan bahan baku dan uji penuaan beban penuh 100% - memastikan bahwa suku cadang yang diintegrasikan ke dalam PCBA Anda memenuhi standar daya tahan tertinggi yang diminta oleh pasar global.

Kesimpulan: Membuat Keputusan Manufaktur yang Tepat

Saat membandingkan PCB vs PCBA, penting untuk mengetahui bahwa yang satu adalah desain dan yang lainnya adalah produk. PCB menawarkan kerangka kerja fisik dan jalur konduktif agar sirkuit listrik berfungsi; PCBA adalah sistem kerja yang lengkap. Kedua kreasi tersebut harus bekerja bersama-sama. Jika fabrikasi PCB cacat, perakitan akan hancur. Di sisi lain, jika komponen yang buruk dipilih, PCB tidak berguna. Sistem akan bekerja, tetapi tidak akan efisien dan dengan demikian jauh dari sistem yang berfungsi.

Untuk produsen industri dan integrator sistem, kuncinya adalah melihat lebih dari sekadar papan, dan ekosistem Bill of Material. Desain dan perakitan sirkuit terintegrasi yang mahir, ditambah dengan manajemen rantai pasokan yang stabil, memastikan kinerja keandalan yang tinggi dalam lingkungan yang menuntut.

Saat merencanakan proyek otomasi industri Anda berikutnya, jangan biarkan komponen penting terlewatkan. Pastikan PCBA Anda dibangun di atas fondasi kualitas dengan memilih catu daya, sensor, dan relai kelas industri yang sesuai dengan ketelitian teknik desain sirkuit Anda. Hubungi tim kami hari ini untuk mendiskusikan kebutuhan komponen Anda dan mengamankan keandalan yang dibutuhkan lini produksi Anda.