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Contacts bas-niveau

Pour tout renseignement s'adresser à :

Sophie NOËL
  • Tél. : 01 69 85 16 43
  • sophie.noel[at]lgep.supelec.fr


Nos travaux concernent depuis plusieurs années les problèmes de fiabilité et de dégradation des contacts électriques bas niveau. Ces problèmes sont liés aux phénomènes mécaniques (mettant en jeu la tribologie) et de corrosion (mettant en jeu les surfaces) pour lesquels nous recherchons des solutions de matériaux de protection innovantes: c'est là l'un des points forts de l'équipe.


Grâce à de nombreux travaux (dont des thèses) sur les mécanismes physiques et/ou physico-chimiques responsables des dégradations des contacts bas niveau, nous possèdons une expertise sur les défaillances de contact qui suscite de nombreuses collaborations industrielles. Notre compréhension de ces phénomènes nous amène à mettre en œuvre des solutions permettant de diminuer ces effets: lubrification, optimisation des revêtement de surface, couches organiques de protection.


Ainsi notre activité s'articule selon deux axes:

  • Un axe Fiabilité où nous développons des moyens d'étude des performances des contacts bas niveau soumis à un ensemble de contraintes représentatives des conditions réelles d'utilisation;

  • Et un axe Matériaux et films de protection ou nous recherchons des matériaux ou des revêtements diminuant le frottement, l'usure, la corrosion tout en étant conducteurs.



Axe Fiabilité des contacts et dispositifs de connexion bas niveau :


Dans un premier temps nous recréons des conditions d'utilisation accélérées des contacts électriques (sur des contacts modèles ou sur des éléments de contact réels ou sur des dispositifs de connexion) menant à leur dégradation. Après avoir décrit les mécanismes, leurs cinétiques, les facteurs aggravants, il s'agit d'établir une relation entre dégradation et défaut de fonctionnement des contacts. Dans un deuxième temps nous étudions les conditions d'apparition des défauts.


Nous avons mis en œuvre plusieurs bancs de dégradations mécaniques afin d'étudier les effets (frottement et usure) de:


  • Déplacements macroscopiques.

  • Déplacements de l'ordre du micromètre créant dans nos conditions un mécanisme de dégradation appelé fretting (ou fretting-corrosion).

  • Vibrations de différentes fréquences amplitudes, de différents modes (sinus, aléatoires).


Lors de ces essais nous étudions les propriétés électriques des contacts. Des méthodes d'acquisition ultrarapides permettent par exemple d'étudier les phénomènes de micro/nano coupure.



Axe Matériaux et films de protection :


Nous étudions les matériaux typiquement utilisés pour les contacts électriques classiques (alliages cuivreux, couches électro-déposées de nickel, d'or, d'argent, d'étain): il s'agit de contacts macroscopiques de type connecteurs ou contacteurs. Depuis peu nous étudions aussi des contacts utilisant la technologie silicium et mettant en œuvre des revêtements dorés ou autres.


Les études portent principalement sur l'évolution des propriétés de ces matériaux au cours du vieillissement (thermique, électrique, climatique). Par exemple les problèmes dus à la formation de phases intermétalliques sont souvent rencontrés.


Les films de protections que nous étudions sont de deux types:

  • des films minces métalliques, souvent électro-déposés

  • des films minces organiques:

1. liquides

2. auto-assemblés

3. mixtes auto-greffés

4. solides, solides composites ou nanocomposites


Pour toutes ces études on montre l'importance des propriétés physico-chimiques des films: énergie de surface, cohésion, interaction avec le substrat, sur leurs performances en tant que protection. Ces études sont entreprises à l'échelle macroscopique ET à l'échelle micro/nanoscopique en utilisant les techniques de microscopie en champ proche par exemple. Les propriétés électriques et mécaniques des revêtements sont réalisées à l'échelle submicronique dans une configuration de nanocontact (pointe AFM/surface).