MINATEC

Cadre du stage :

Cadre du stage :
Ce stage s’inscrit dans le cadre d’un projet multi-partenaires portant sur la réalisation de composants simples imprimés sur support souple à l’aide d’un procédé de type « jet de matière ». Une des briques de ce projet concerne la réalisation d’un interrupteur. La fonction contact électrique sera réalisée par la mise en contact de deux pièces dont les surfaces actives seront recouvertes de matériaux nano-composites en couche mince. La réussite de cette partie du projet repose en grande partie sur la maîtrise du contact électrique qui devra assurer de façon fiable l’établissement et l’interruption d’un courant électrique selon les spécifications du cahier des charges (force de contact, niveau de courant, résistance de contact, critère de défaillance, durée de vie, etc.). Ce stage concerne la partie préliminaire et portera sur l’évaluation des performances d’un revêtement obtenu par impression et utilisé comme couche terminale dans un contact électrique. On cherchera en particulier à connaître les limites inhérentes à cette technologie, à comprendre les modes défaillance et à définir une architecture optimale de l’interrupteur.
Ce stage doit permettre d’évaluer, par une approche à la fois expérimentale et théorique, les caractéristiques de ces revêtements élaborés par l’un des partenaires et leur aptitude à réaliser la fonction « contact électrique ».
 
Travail demandé :
On commencera par s’intéresser à leurs propriétés électriques et mécaniques (recherche bibliographique + essais expérimentaux). La détermination des modules d’Young et de la dureté s’effectuera au moyen d’essais de nano-indentation et les mesures de résistivité se feront à partir d’essais sous pointes sur de motifs du type « van der Pauw » ou équivalent. L’étude du contact électrique sera principalement menée sur un banc d’endurance instrumenté qui permet de réaliser du cyclage mécanique (sans courant) et du cyclage électrique (sous courant en « cold switching » et en « hot switching »). Les travaux envisagés comprennent l’adaptation et la mise au point de ce moyen expérimental avec les échantillons fournis et la réalisation d’essais dans différents environnements (air, azote, vide) selon un protocole qu’il faudra définir. Dans le cadre de ces travaux, il est envisagé d’étudier plusieurs variantes de matériaux nano-composites ainsi qu’un ou plusieurs matériaux métalliques qui serviront de référence. Les analyses des surfaces de contact avant et après les essais permettront de comprendre les mécanismes de dégradation sous l’effet de différents paramètres comme le courant et la force de contact. On s’intéressera en particulier aux mécanismes d’érosion et aux risques de soudure. La caractérisation des contacts sera basée sur de la microscopie à champ proche (AFM), profilométrie optique, MEB et analyses chimiques de surface. Les lois de comportement identifiées permettront d’orienter le choix du matériau de contact final et d’optimiser l’architecture de l’interrupteur.