Étude de l'inter-compatibilité tribologique des différents revêtements dans le domaine de la connectique

par Ana Torrealba istillarte

Projet de thèse en Génie électrique

Sous la direction de Sophie Noel.


  • Résumé

    Le développement de nouvelles technologies ainsi que l'augmentation constante du nombre d'appareils électroniques engendrent également une augmentation du nombre de connecteurs électriques dans le monde. Ces connecteurs peuvent être soumis à des vibrations qui génèrent des micro-frottements de l'interface de contact et/ou à des cycles d'insertion-extraction qui génèrent des frottements macroscopiques. Ces deux sollicitations (frottement micro ou macroscopiques) peuvent provoquer une usure mécanique et/ou chimique qui peut détériorer l'interphase de contact et donc conduire à une dégradation de la résistance de contact. Le fonctionnement du connecteur sous ces sollicitations peut donc être perturbé et la durée de vie du contact peut ainsi être raccourcie. C'est pourquoi, afin de fiabiliser les connexions électriques, les substrats sont revêtus par un ou plusieurs métaux. Historiquement, le métal le plus utilisé est l'or ; c'est en effet u n métal noble donc très résistant à la corrosion et avec des bonnes propriétés tribologiques. Cependant, en raison de son coût, d'autres systèmes de revêtements ont vu le jour pour remplacer l'or épais, tel que les dépôts de palladium-nickel recouverts d'une très fine couche d'or (flashAu) ou les dépôts d'argent avec ou sans cette finition dorée. Mon travail de thèse consiste à mieux comprendre les mécanismes d'usure des quatre revêtements cités précédemment (Au, flashAu/PdNi, Ag et flashAu/Ag) soumis à des frottements micro et macroscopiques et de connaître leur durée de vie sous ces sollicitations. Des configurations symétriques (les deux zones de contact ont le même revêtement) et dissymétriques (les deux zones de contact ont des revêtements différents) ont été étudiées. Les évolutions des zones de contact ont été analysées et quantifiées à l'aide notamment d'un profilomètre optique et d'un microscope électronique à balayage muni d'une sonde EDS. Finalement, connaître la durée de vie d'un connecteur, comprendre leurs mécanismes d'usure et être capable d'adapter sa conception en fonction de son utilisation est un atout majeur pour cette industrie.

  • Titre traduit

    Study of the tribological inter-compatibility of different plating in the field of connectivity


  • Résumé

    The development of new technologies as well as the constant increase in the number of electronic devices also leads to an increase in the number of electrical connectors in the world. These connectors can be subjected to vibrations that generate micro-friction of the contact interface and/or to insertion-extraction cycles that generate macroscopic friction. Both of these stresses (micro or macroscopic friction) can cause mechanical and/or chemical wear that can deteriorate the contact interphase and thus lead to a degradation of the contact resistance. The operation of the connector under these stresses can therefore be impaired and the service life of the contact can be shortened. For this reason, in order to make electrical connections more reliable, the substrates are plated with one or more metals. Historically, the most used metal is gold; it is a noble metal and therefore very resistant to corrosion and with good tribological prope rties. However, due to its cost, other plating systems have emerged to replace thick gold, such as palladium-nickel deposits covered with a very thin layer of gold (flashAu) or silver deposits with or without this gold finish. My thesis work consists in better understanding the wear mechanisms of the four coatings mentioned above (Au, flashAu/PdNi, Ag and flashAu/Ag) subjected to micro and macroscopic friction and to know their life span under these solicitations. Symmetrical (both contact areas have the same plating) and asymmetrical (both contact areas have different plating) configurations have been studied. The evolution of the contact zones was analyzed and quantified using an optical profilometer and a scanning electron microscope equipped with an EDS probe. Finally, knowing the life of a connector, understanding their wear mechanisms and being able to adapt its design according to its use is a major asset for this industry.