Технология творческого мышления - Марк Меерович

Трубка не годится. Стали изгибать ножки, чтобы они держались в отверстиях за счет трения. Сделали для этой операции специальный автомат. Но гетинакс (материал, из которого делали печатные платы) хрупкий, получить точное отверстие при толщине платы 2 мм трудно, изогнутые ножки то плохо вставлялись, то проваливались. Кроме того, изогнутая часть ножек заполняла отверстия, и газам от сгоревшего флюса опять было некуда выходить (рис. 9.1). Как тут быть?

С условием все ясно? Давайте кратко сформулируем проблему. В отверстия платы нужно было вставить ножки радиоэлементов так, чтобы они выступали с другой стороны платы на 0,5 мм, затем собранную плату перенести на ванну с оловом и запаять волной припоя, при этом положение элементов на плате не должно было изменяться.

Еще короче: вставить ножки в отверстия — выставить на 0,5 мм — удержать в данном положении — перенести на ванну — запаять волной.

Здесь ПЯТЬ операций, но задач может быть не ПЯТЬ, а значительно больше. Например, как создать волну припоя определенной высоты на всей длине ванны. Но мы ограничимся только двумя: выставить ножки на 0,5 мм и удержать в данном положении.

ТРИЗ требует решать задачи по одной. Но, чтобы решить первую, даже АРПС не понадобится. Нужен лишь дуршлаг и спички. Возьмите их и вставьте спички в отверстия дуршлага. Что нужно, чтобы спички выступали на нужное расстояние из отверстий? Правильно, поднять дуршлаг. И закрепить его в таком положении.

Остается вторая задача, значительно более сложная — удержать элементы в этом положении, когда мы будем переносить плату с места сборки на ванну. Применим для ее решения АРПС.

Шаг 1. ТС для удержания радиоэлементов в печатной плате состоит из платы, радиоэлементов и трубочек, которые надевают на ножки. Однако трубочки перекрывают отверстия, в которые вставляются ножки, и мешают выходу газов во время пайки.

Заменим термин «трубочки» понятием «удержалки».

Схема задачи.

ОФ — удерживать радиоэлементы над платой в фиксированном положении.

ПД — установка на ножки удержалок.

Состав системы — плата, радиоэлементы, трубочки-удержалки.

НЭ1 — невозможность выхода газов при пайке через отверстие.

СУ — снять удержалки с ножек.

НЭ2 — радиоэлементы в фиксированном положении не держатся.

Если удержалки снимать с ножек, то газы будут выходить через отверстия, но элементы не удержатся в фиксированном положении.

Если удержалки не снимать с ножек, то элементы удерживаются в фиксированном состоянии, но газы не выходят.

Шаг 2. Постановка изобретательской задачи:

Необходимо, не снимая удержалки и сохраняя таким образом их способность удерживать элементы в фиксированном положении, обеспечить возможность выхода газов через отверстия.

Шаг 3. Оперативная зона (ОЗ). Конфликт возникает из-за того, что торец «удержалки» перекрывает отверстие (рис. 9.1) и образовавшимся газам некуда выйти. Значит, ОЗ — зона контакта торца удержалки с отверстием в плате, в которое вставляется ножка радиоэлемента.

Шаг 4. Оперативное время (ОВ) включает:

Т1 — время конфликта, т.е. время пайки, когда образовавшимся газам некуда выйти.

Т2 — предконфликтное время, в период которого элементы устанавливают и закрепляют в отверстиях на плате.

Т3 — время выполнения основной функции, т.е. период, когда элементы надо удерживать в фиксированном состоянии. Это время от момента закрепления элемента на плате до окончания пайки. Очевидно, что Т1 и Т2 являются частями Т3:

Т = Т3 = Т1 + Т2.

Шаг 5. Физическое противоречие на макроуровне (М-ФП): между торцом «удержалки» и платой должен быть зазор, чтобы обеспечить возможность прохождения газов, и зазора быть не должно, так как в это же время элементы должны надежно опираться на плату! Прекрасное физическое противоречие!

Что же делать? Еще раз внимательно присмотримся к оперативной зоне. Конфликт возник, так как торец «удержалок» (трубочек из парафина) плотно, без зазоров, прилегал к поверхности платы и даже склеивался с ней. Значит, их нужно разделить и ввести между ними вещество, которое было бы прочным, как парафин, чтобы удерживать элементы, и в то же время проницаемым для газов, чтобы пайка получалась качественной. Это и будет формулировкой шага 6 — физическое противоречие на микроуровне (μ-ФП): пространство между торцом «удержалки» и платой должно быть заполнено средой, проницаемой для газов во время пайки (время Т1), причем среда должна быть прочной, чтобы поддерживать элементы с момента их установки до окончания пайки (время Т3). А с учетом того, что Т1 является частью Т3, мы можем с полным правом сказать, что среда должна быть и прочной, и проницаемой в течение периода времени Т3.

В этом месте было бы очень полезно вспомнить лампу Бабакина и хирургическую иглу. Зачем? Если между торцом удержалки и платой вводится новая среда, которая должна обладать свойством «быть прочной», тогда для чего нужна удержалка?! Пусть новая среда выполняет по совместительству и функцию удержалки!

Шаг 7. Идеальный конечный результат (ИКР) в этом случае будет выглядеть так: техническая система должна сама обеспечивать между радиоэлементами и платой наличие частиц, удерживающих радиоэлементы от момента их установки до конца пайки и пропускающих газы во время пайки.

Что же изменилось в задаче? Раньше элементы опирались на плату трубочками, и эти трубочки удерживали элементы в фиксированном состоянии. Теперь функцию — удерживать элементы в фиксированном состоянии — мы передали частицам, на которые опирается сам элемент. Отверстия свободны, и газы свободно пройдут через них. Осталось лишь подобрать частицы.

Шаг 8. Сформулируем условия, которым должны удовлетворять частицы, чтобы обеспечивались необходимые по шагу 7 противоположные физические состояния. Какими же они должны быть?

Для этого вернемся к первой половине задачи — установке элементов так, чтобы ножки торчали на 0,5 мм из платы. И помогут нам в этом МЧ — «маленькие человечки»!

Итак, между нижней поверхностью платы и опорной поверхностью должен быть образован зазор в 0,5 мм, тогда ножки элементов вылезут из платы как раз на эту длину. Теперь должны прибежать «человечки», схватить элементы и держать их так крепко, чтобы они не упали и не сдвинулись при переноске платы на оловянную ванну. Во время пайки «человечки» должны свободно пропустить через себя газы, а когда припаянные элементы будут держаться сами, «человечки» должны убежать.

Теперь технологический процесс будет выглядеть так: установка платы на приспособление — установка элементов — заполнение пространства между элементами и платой «человечками» — перенос платы на ванну — пайка — удаление «человечков».

Требования к «человечкам»:

по агрегатному состоянию они должны представлять собой твердое вещество, так как газообразные «человечки» не удержат элементы на весу в фиксированном положении, а жидкие «человечки» не пропустят газы, да еще и сами «удерут» через отверстия;

по структуре это должны быть частицы, так как обладать подвижностью, чтобы залезть под каждый элемент и плотно схватить его, могут только твердые вещества в сыпучем состоянии. По размеру они должны быть достаточно большими, чтобы не высыпаться в щель между ножкой и стенкой отверстия, и достаточно маленькими, чтобы подлезть под каждый элемент и плотно его охватить.

Форма частиц определяется требованием: через них должны свободно проходить газы. Исключим даже такой невероятный случай: прямоугольные частицы улягутся плотным ровным слоем без зазоров на поверхность платы, поэтому выберем частицы круглой или овальной формы.

И еще одно очень важное условие: «человечки» должны, хотя бы на короткое время, выдерживать высокую температуру расплавленного олова.

Шаг 9. Анализ состава системы показывает, что элементов, обладающих сформулированными на шаге 8 свойствами, в ее составе нет.

Рассказывают забавный эпизод, связанный с этой задачей. Она возникла на заводе по выпуску радиоприборов, и над ней долго бились, пока не применили ТРИЗ. Дело было вечером, и поиск подходящего материала решили отложить на утро. А дома начальник цеха, в котором выпускали эти платы, перечислил жене требования к материалу. «Возьмите ПШЕНО!» — тут же предложила жена. Немая сцена...

Утром первые платы, засыпанные пшеном, прекрасно пропаялись. При этом, чтобы «человечки» не разбегались, плату со всех сторон оградили стенкой (рис. 9.2). В дальнейшем подобрали другой материал, более технический...

И еще одна проблема, решенная с помощью «маленьких человечков», в которой возможности этого метода проявляются особенно ярко. Называется она по имени автора, который ее впервые поставил и решил.

Проблема 2

ЦЕНТРИФУГА Г.Х. ПОДОЙНИЦЫНА29