Технология творческого мышления

Радиосхемы собирали на печатных платах. Для этого каждый элемент (диод, резистор, микросхему) вставляли ножками в отверстия в плате и припаивали с противоположной стороны. Первое время все это делали вручную и поэтому очень медленно. Чтобы механизировать процесс монтажа плат, решили паять плату всю сразу — волной припоя. Для этого все элементы (150–200 шт.) устанавливали на плате так, чтобы их ножки выступали с противоположной стороны платы на 0,5 мм, собранную плату устанавливали над поверхностью ванны с расплавленным оловом и создавали в ванне «волны», чтобы расплав касался нижней поверхности платы. А чтобы олово надежно прилепилось к ножкам элементов, нижнюю поверхность вместе с ножками предварительно смачивали специальным составом — флюсом. Чтобы яснее представить себе ситуацию, возьмите дуршлаг и десяток спичек, можно сгоревших. Вставьте спички в отверстия дуршлага — и вы сразу поймете, в чем проблема: ножки радиоэлементов, как и спички, в отверстиях не держались — проваливались (диаметр отверстий под радиоэлементы — от 0,8 до 1,2 мм, толщина платы — 2 мм, диаметр ножек — 0,2–0,5 мм). Вместе с ножками проваливались и ложились на плату сами элементы, а они должны были стоять над платой на высоте 3–5 мм.

Предложили надевать (вручную!) на ножки трубочки определенной высоты. А как их потом снять? Расплавить?! Сделали трубочки из материала типа парафина. Собрали плату, сделали волну. Оказалось, что многие ножки не припаялись. При пайке флюс сгорал, образовывались газы, которым выходить было некуда: сверху отверстие закрыто вязкой парафиновой трубкой, снизу — волна припоя.

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.