TRIZ因果链分析及其应用浅探

摘要

对于工程系统中的问题与演化趋势，TRIZ理论给出了一些创新工具和方法。其中因果链分析以问题为始，通过因果逻辑的层层剖析，得出影响问题的相应因素。本文以静电消除为例，对于因果链分析及其在电子设备ESD设计应用进行简要分析，给出了电子设备静电因果链，以利专利挖掘。

关键词：TRIZ，因果链，ESD，电子设备

TRIZ理论是“发明问题解决理论”，作为一种创新方法论，基本内容包括技术系统进化法则、最终理想解、技术矛盾、发明原理、通用工程参数等^[1]，包含多种工具，如功能分析、因果链分析、剪裁、特性传递等，可应用于技术预测、专利战略等多个领域。随着工程系统的进化，TRIZ理论随之演进更新。本文运用因果链分析方法，对电子设备ESD设计进行分析探索。

一、因果链分析

因果链分析是全面识别工程系统缺点的分析工具。因果链分析，始于项目目标决定的初始缺点，分析其影响因素，得出中间缺点，并进而继续挖掘下一层级的影响因素，直到末端缺点。

如以人的视角，人对于较大静电能量会有疼痛的感觉，因而静电消除的因果链分析可以表示为图1[2]：

图1 静电消除的因果链

对于防止静电放电损伤，从图1所示的末端缺点入手，可以有减少摩擦、少穿羊毛类毛衣、控制空气温湿度、在操作时佩戴静电手环、并设置良好接地导线等等。

二、电子设备ESD设计

电子设备设计，涉及结构件、元器件、电路板等等，相应测试又包含HBM，MM，CDM等多种模型，测试方法包含空气放电、接触放电等。参照图1所示的静电消除的因果链，对于电子设备ESD设计，可进一步调整为图2所示：

图2 电子设备静电因果链

以设备视角，静电对于设备产生的影响可表现为设备故障。在仅考虑故障为静电造成的情况下，此现象内因是设备本身，外因则是静电能量。因此可以从电能和设备两方面入手进行调整，一方面可以降低能量，另一方面加强设备防护和构建良好的静电能量泄放途径。

数学公式是因果关系的较佳体现。对于静电能量，由公式电能能量=电压*电流*时间可知，可以从静电电压、电流以及作用时间等因素进行考虑。电压因电荷积累产生，电流则与电荷累积、接触和导体形成的回路有关。电荷积累、电流的因果链可以参考图1分析。对于作用时间，依照IEC61000-4-2标准所示4kV下的理想接触放电波形（模拟实际静电放电情形），作用时间很短，较难进行人为控制。

电子设备通常由电路板和结构件构成。对于结构件，其材料特性和互连可靠性会影响静电能量泄放途径。首先应根据项目要求选择相符的材料和工艺制成的结构件，并应保证可靠连接。除构建稳固的内部连接和一致性较好的能量传输通道外，与外部大地有连接的结构件应保证良好接地，同时也应注意防止静电能量进入，将影响因素及早排除在外。电路板则涉及元器件、自身的材料工艺、元器件的空间拓扑（布局）、以及互连布线。对于电路板，可以考虑规避、吸收与防护的策略。选择达到一定ESD规格的元器件，选择合适的电路板材和制造工艺，布局布线方面应注意电源和地回路、信号回路、回路面积、走线方向和走线长度与宽度等；在信号完整性、电源完整性方面等^[3]均需要审慎考虑。

三、总结

本文以静电为例，参照因果链分析的方法，介绍了以人的视角进行静电消除的因果链，并以设备视角对静电消除进行分析。谨以抛砖引玉，以利专利挖掘，思虑不周之处，请方家指正。

参考文献

[1] 马天旗等. 专利挖掘[M].北京：知识产权出版社，2016.

[2] 孙永伟. TRIZ：打开创新之门的金钥匙I [M].北京：科学出版社，2015.

[3] 王剑宇，苏颖. 高速电路设计实践[M].北京：电子工业出版社，2010.

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