Etude de couches moléculaires organiques pour la protection des contacts électriques bas niveau

• Auteur / Autrice : David Alamarguy
• Direction : Sophie Noël
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Génie électrique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Corrosion

Thiol

Couche autoassemblée

Résumé

Mon travail de these a consiste a etudier un revetement permanent pour la protection des contacts electriques bas niveau dores, permettant une bonne protection contre la corrosion sans degrader les proprietes electriques et mecaniques. Il a ete effectue en collaboration avec des chimistes (universite de namur belgique, universite de nice et solvay) dans le cadre d'un projet europeen du 5eme pcrd. Il s'agissait d'elaborer un nouveau type de revetement impliquant une couche greffee au substra-metallique et une couche libre on a etudie l'interaction des molecules avec le substrat metallique avec differentes techniques: xps, mesure d'angle de contact, afm (mode conducteur). Des coupons proteges par des couches realisees a partir de differents types de thiols fluores ont etes soumis a des tests 4 gaz. On a etudie en parallele les proprietes electriques et mecaniques de contacts pion/plan. Des tests de frottement de grande et petite (fretting) amplitude ont ete realises. On montre qu'une bonne protection vis a vis de la corrosion n'est obtenue qu'avec des couches mixtes impliquant le codepot de plusieurs types de molecules thiol greffees. Ces couches ont ensuite ete mises en oeuvre sur des contacts de connecteurs et soumises au test de corrosion 4 gaz. On a alors trouve une formulation offrant une protection tres efficace sans modifier les proprietes electriques ou mecaniques. En parallele nous avons mis en evidence que les couches ainsi formees avaient des proprietes electriques et mecaniques tout a fait particulieres que nous avons etudiees a l'echelle microscopique et macroscopique. Un breveta ete depose sur le procede mis au point.

This work concerns the study of a permanent organic coating for gold low level electrical contacts improvement. The aim of the coating is to ensure low friction and high corrosion protection while maintaining good electrical properties of the protected contact. It was performed in collaboration with chemists (university of namur, belgium, university of nice, and solvay, italy) in the framework of a european contract of the 5th framework programme. The main idea was to elaborate a novel type of coating involving a grafted layer and a free layer. The interactions of the molecules with the metallic substrate were studied. Various characterisation tools were used : xps, contact angles, afm and afm in conductive mode. The effect of various fluorinated thiol molecules was studied. The corrosion protection of the various layers was evaluated by exposing the protected coupons to a 4-gas test. At the same time mechanical and electrical properties were investigated. Large amplitude friction tests and low amplitude ones (fretting) were performed. It was shown that efficient protection against corrosion was obtained only when a mixed layer of codeposited thiol molecules was grafted on the surface. The process of coating deposition was transposed to connector terminals which were then submitted to the standardised industrial specifications. A formulation was found that gave outstanding results. It was shown in parallel that the layers displayed particular mechanical and electrical properties which were then studied both at the macroscopic and microscopic scale. A patent on the process and its application was deposited.