Étude expérimentales des défauts de connecteurs encartables dorés et mise en oeuvre d'outils de diagnostic

Experimental study of PCB gold connectors defaults and implementation of diagnostis tools

• Auteur / Autrice : Hans Essone Obame
• Direction : Rochdi El Abdi, Erwann Carvou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique du contact

Connecteurs électriques

Résistance électrique

Défauts électriques -- Localisation

Usure (mécanique)

Résumé

Ce travail a pour objectif l'étude des défauts entrainant la défaillance des connecteurs encartables dorés. Plusieurs paramètres peuvent être à l'origine d'un « faux contact »  dans ce type de connecteur : perte de force des ressorts, corrosion, pollution. Si des solutions ont été apportées pour lutter contre la corrosion (dépôt d'or aux surfaces de contact), la perte des propriétés mécaniques des contacts est inévitable du fait de la longue durée de vie prévue de ces connecteurs (40 ans initialement). Leur durée de vie résiduelle représente un enjeu majeur et nécessite d'être connue. Pour y répondre, l'évolution des différents paramètres qui caractérisent ces connecteurs, tels que les forces d'insertion et de contact, la déflection des ressorts ou de la résistance de contact, est étudié pour un nombre élevé de manœuvres d'insertion – extraction grâce aux bancs réalisés. Des analyses EDX des surfaces de contact sont effectuées afin d'évaluer l'importance des dégradations. Une fois ces paramètres connus, un prototype innovant de capteur de force adapté au connecteur conçu, basé sur l'effet piézorésistif, permet de mesurer directement la force de contact. Grâce à l'utilisation de ce capteur, les variations de la force de contact peuvent être suivies, et ce même pour des connecteurs neufs. La tolérance géométrique de l'embase du connecteur est la principale cause de ces variations. Une corrélation est faite entre les mesures obtenues par le capteur de force et celles d'écarts entre les lyres (différence de gap) obtenus grâce à un système d'inspection visuelle, et ce dans le but de trouver un effet de causalité entre ces deux paramètres.

This work has for objective the study of the default involving to low level thin gold layer connectors for printed circuit boards failure. Several parameters can be at origin of a «false contact» in this kind of connector: loss of force due to the relaxation of springs, corrosion and pollution. If solutions were brought to protect against the corrosion (gold deposit in contact areas), loss of the mechanical properties of the contacts is inevitable because of the long lasting of life planned by these connectors (40 years initially). Their remaining life expectancy represents a major stake and requires to be known. To answer it, evolution of various parameters that characterize these connectors, such as insertion force, contact force, springs deflection, and contact resistance, is studied for a high number of operations of insertion/withdrawal phases thanks to insertion and friction contacts benches realized. EDX Analysis of the contact areas is made to estimate importance of contact surface damages. . Once these parameters known, an innovative prototype sensor for force measurement was developed for connector, based on piezoresistive effect, allows direct measurement of contact force. A major observation during those measures of force with this sensor is variation of this one according to contacts. The geometric tolerance of connector housing is assumed to be the major explanation of these variations. A correlation is made between measurements obtained by force sensor and measurements of distances between springs (difference of gap) obtained thanks to a visual inspection system for connectors with the aim to find an effect of causality between those two parameters.