运用混合多准则决策方法为现代电子系统中的印刷电路板选择最佳高性能聚合物复合材料

《Scientific Reports》：Selection of optimum high-performance polymer composite for the PCB in modern electronic systems using a hybrid multi-criteria decision-making technique

　　

摘要

为印刷电路板（PCB）基底选择具有低热膨胀系数、优异的热稳定性、介电性能且成本合理的新型高性能聚合物是一项颇具挑战性的任务。在本研究中，采用混合多准则决策方法来为现代电子系统挑选最佳的PCB基底材料。研究人员制备了以粉煤灰颗粒增强的聚醚酮（PEK/FA）复合材料，并对其物理、电气、热学及力学性能进行了评估。除了这些复合材料外，还有文献中提到的其他高性能聚合物复合材料以及传统材料（FR 4），均通过理想解相似度排序法（TOPSIS）进行评估，以便对各种材料进行排名。研究共考虑了七项决策准则，包括热膨胀系数、热导率、介电常数、损耗因子、热降解温度、密度、硬度以及成本。这些准则的相对权重是通过准则间相关性重要性分析法（CRITIC）确定的。研究结果表明，成本（23%）和电气性能（18%）是最具影响力的准则，其次是热学性能和密度。TOPSIS分析显示，含有30 wt.%粉煤灰颗粒的PEK/FA复合材料是最适合用于现代PCB应用的材料，其性能得分高达0.811；而PEEK/AlN复合材料的性能得分仅为0.401，是最不适合的材料。此外，研究还进行了敏感性分析，以验证排序结果的一致性。分析表明，各材料的排序结果相当接近，尤其是排名前三的材料之间。