Connecteurs
Objet
Cette fiche couvre les matériaux et technologies des connecteurs. Le document apporte des informations d'impacts environnementaux afin de guider les concepteurs dans la sélection de règles d'écoconception (cf. fiche CheckList en fin de document).
1. Rappel technologique
Les connecteurs se répartissent en plusieurs familles, selon la fonction d'interconnexion assurée : transmission de puissance électrique, de signaux basse fréquence ou haute vitesse, de liaisons RF, ou de signaux optiques.
| Famille | Avantages | Inconvénients | Applications |
| Carte-à-Carte (board-to-board) | - Connexion directe sans câble intermédiaire - Forte densité d'I/O (arrays haute densité) - Longueur de piste et impédance minimisées - Assemblage rigide, robuste aux vibrations |
- Tolérances mécaniques strictes (coplanarité, hauteur d'empilement) - Positionnement figé après assemblage - Contraintes thermomécaniques sur les brasures lors des cycles thermiques |
- Cartes mezzanine, cartes filles - Empilement de cartes (stacking) - Backplanes |
| Carte-à-Câble (wire-to-board — ex. USB, Ethernet) | - Flexibilité de routage entre sous-ensembles distants - Facilité de maintenance et de remplacement - Forte standardisation, interopérabilité, écosystème large |
- Câble additionnel : matière et masse supplémentaires - Doublement des points de contact (mâle/femelle) : risque de défaillance, résistance de contact - Volume additionnel lié au blindage EMI et à l'étanchéité |
- Interfaces utilisateur/périphériques (USB) - Interconnexion réseau (Ethernet/RJ45) - Liaisons intra-équipement entre sous-ensembles |
| RF / coaxial | - Impédance contrôlée (50/75 Ω) garantie sur toute la liaison - Blindage intégral : faible rayonnement, immunité CEM élevée - Large bande passante - Connectorique très standardisée (SMA, SMB, MCX, BNC, N…) |
- Plaquage or/argent des contacts (perte d'insertion, résistance à la corrosion) : matières critiques et procédés galvaniques - Encombrement lié au blindage - Sensibilité au couple de serrage pour les connecteurs filetés |
- Liaisons RF/hyperfréquence, antennes, radars - Équipements télécom et défense - Instrumentation |
| Solutions optiques / émergentes (ex. optical transceiver) | - Bande passante élevée - Immunité aux perturbations électromagnétiques - Pas de perte ohmique liée à la longueur de liaison - Réduction de la masse de cuivre sur longues distances |
- Coût plus élevé - Composants actifs embarqués (laser, photodiode) : matière et énergie supplémentaires - Maturité industrielle moindre - Complexité d'intégration (alignement optique) |
- Liaisons haut débit intra-équipement (mid-board optics) - Interconnexions inter-châssis - Architectures haute densité de données |
2. Aspects environnementaux
Les connecteurs sont des composants passifs : ils n'ont pas de phase d'usage active (pas de consommation énergétique en fonctionnement). Leurs impacts environnementaux se concentrent exclusivement sur les phases amont du cycle de vie : l'extraction des matières premières (métaux des contacts, polymères du boîtier isolant), la fabrication des contacts métalliques (usinage, revêtement de surface), et l'assemblage des contacts dans le boîtier plastique (plasturgie, surmoulage).
La méthode d'ACV simplifiée est appliquée pour illuster les impacts environnementaux des connecteurs. Des modèles spécifiques de connecteurs sont créés à partir des déclarations de matériaux.
Exemple 1 — Couple de connecteurs Carte-à-Carte
Couple de connecteurs Carte-à-Carte, 40 points, 0,5 mm de pas, finition Nickel-Or.
SAMTEC ERF5-040-05.0-L-DV-K — masse totale 512,7 mg — CRM 17,5 %
| Sous-ensemble | Matériau | Masse (mg) | CRM |
|---|---|---|---|
| Boitier isolant | Polymère à cristaux liquides | 421 | — |
| Contacts électriques | Cuivre | 86,1 | oui |
| Contacts électriques | Béryllium | 1,5 | oui |
| Contacts électriques | Cobalt | 0,2 | oui |
| Contacts électriques | Nickel | 0,3 | oui |
| Revêtement des contacts | Nickel | 1,8 | oui |
| Revêtement des contacts | Or | 0,9 | — |
| Revêtement des contacts | Étain | 0,9 | — |
SAMTEC ERM5-040-05.0-L-DV-P — masse totale 1 108,5 mg — CRM 18,4 %
| Sous-ensemble | Matériau | Masse (mg) | CRM |
|---|---|---|---|
| Boitier isolant | Polymère à cristaux liquides | 901,9 | — |
| Contacts électriques | Cuivre | 197 | oui |
| Contacts électriques | Béryllium | 2,4 | oui |
| Contacts électriques | Nickel | 0,6 | oui |
| Revêtement des contacts | Nickel | 4 | oui |
| Revêtement des contacts | Or | 1 | — |
| Revêtement des contacts | Étain | 1,6 | — |
Note : déclarations de matériaux téléchargeables sur le site samtec.com
Le tableau ci-après donne les impacts environnementaux des 2 connecteurs pour l'extraction des matières premières et les procédés de mise en forme des matériaux.
| Référence | Impacts Changement Climatique (g CO₂e) | Impacts Épuisement des ressources abiotiques (mg Sbe) | Impacts Épuisement des ressources fossiles (MJ) |
|---|---|---|---|
| SAMTEC ERF5-040-05.0-L-DV-K | 5,79 | 0,51 | 0,1 |
| SAMTEC ERM5-040-05.0-L-DV-P | 8,9 | 0,57 | 0,16 |
| Couple ERF5/ERM5 | 14,69 | 1,08 | 0,26 |
Note : modélisation effectuée avec la base CODDE® 2026-04 du logiciel EIME.
La modélisation des composants distingue les matières premières (MP) des procédés de transformation :
- MP
- Boitier isolant (instanciation d'une résine polyester renforcée à la fibre de verre)
- Contacts électriques (métaux : cuivre, nickel ; le béryllium est absent de la base de données, il est substitué par du cadmium pour un équivalent de toxicité)
- Revêtement des contacts (métaux : nickel, or, étain)
- Procédés de transformation
- Usinage du cuivre des contacts (en Europe)
- Injection plastique (en Europe)
Pour un connecteur (SAMTEC ERF5-040-05.0-L-DV-K), le graphique ci-après démontre que la grande majorité des impacts (pour les 3 catégories) est attribuée à l'extraction des matières premières (à plus de 92 %).
Lorsqu'on fait un focus sur l'extraction des matières premières, on s'aperçoit que la majorité des impacts provient du revêtement de surface (à plus de 60 %). En analysant les impacts des métaux de finition, on montre que l'or contribue à presque 100 % de toutes les catégories d'impacts.
A retenir
Le béryllium est un métal gris-acier, léger, dur et rigide, non-magnétique, bon conducteur électrique, transparent aux rayons X, réflecteur de neutrons thermiques et modérateur de neutrons rapides. Son oxyde est à la fois excellent conducteur thermique et excellent isolant électrique. Allié au cuivre, il améliore notablement sa stabilité mécanique et sa résistance à l'usure, d'où son usage important pour les connecteurs électroniques. Les poussières et les composés de Be sont très toxiques, les usages de ce métal sont donc restreints aux marchés où il est difficilement substituable. Bien que non répertorié parmi les substances dangereuses de la directive RoHS, le béryllium contenu dans les connecteurs peut causer des impacts lors du traitement en fin de vie des équipements électroniques.
Exemple 2 — Couple connecteur / nappe flexible
Couple connecteur/nappe flexible, 40 points, 0,5 mm de pas. Deux références 541044096 et 541044031, respectivement avec finitions Étain et Or, sont analysées.
Molex 541044096 — Connecteur FPC — masse totale 456 mg
| Sous-ensemble | Matériau | Masse (mg) |
|---|---|---|
| Actionneur plastique | Polysulfure de phénylène (PPS) | 53,92 |
| Actionneur plastique | Fibre de verre | 39,64 |
| Actionneur plastique | 1-méthyl-2-pyrrolidone | 0,057 |
| Boitier isolant | PA46 | 61,52 |
| Boitier isolant | Fibre de verre | 61,60 |
| Boitier isolant | Retardateur de flamme | 23,87 |
| Boitier isolant | Trioxyde d'antimoine (Sb₂O₃) | 5,39 |
| Pointes de fixation | Bronze | 14,6 |
| Contacts électriques | Bronze | 187,98 |
| Revêtement des pointes de fixation | Nickel | 0,2 |
| Revêtement des pointes de fixation | Étain | 0,2 |
| Revêtement des contacts électriques | Nickel | 1,92 |
| Revêtement des contacts électriques | Étain | 1,86 |
Molex 151660427 — Nappe FFC — L = 51 mm — masse totale 427 mg
| Sous-ensemble | Matériau | Masse (mg) |
|---|---|---|
| Film PET-1 | Polyéthylène téréphtalate | 100,31 |
| Composite | Adhésif RU020121 | 62,99 |
| Film PET-1 | Polyéthylène téréphtalate | 62,99 |
| Conducteurs | Cuivre | 185,1 |
| Conducteurs | Étain | 1,78 |
| Conducteurs | Argent | 0,065 |
| Conducteurs | Cuivre | 0,018 |
Le polysulfure de phénylène (PPS) est un thermoplastique technique semi-cristallin qui offre une excellente stabilité dimensionnelle, une bonne résistance chimique ainsi qu'une bonne tenue lors de l'usinage. En outre, les plastiques PPS sont par nature de bons isolants électriques qui présentent également des propriétés mécaniques remarquables et une résistance élevée à la chaleur et aux flammes.
Le retardateur de flamme, la 1-méthyl-2-pyrrolidone et le trioxyde d'antimoine sont des substances dangereuses pouvant causer des impacts lors du traitement en fin de vie des équipements électroniques.
Par manque de données sur l'adhésif RU020121, la nappe FFC n'est pas modélisée.
Avec la même méthode que l'exemple 1, une modélisation du connecteur FPC permet d'évaluer les impacts environnementaux.
- MP
- Boitier isolant (instanciation de PPS renforcé à la fibre de verre ; la substance 1-méthyl-2-pyrrolidone n'est pas modélisée)
- Contacts électriques et pointes de fixation (métaux : bronze)
- Revêtement des contacts (métaux : nickel, étain pour la référence 541044096 ; nickel, or pour la référence 541044031)
- Procédés de transformation
- Usinage du cuivre des contacts (en Europe)
- Injection plastique (en Europe)
Pour le connecteur, la finition Or génère respectivement 20 %, 121 % et 16 % d'impacts de plus que la finition Étain.
| Référence | Impacts Changement Climatique (g CO₂e) | Impacts Épuisement des ressources abiotiques (mg Sbe) | Impacts Épuisement des ressources fossiles (MJ) |
|---|---|---|---|
| Molex 541044096 — Finition Étain-Bismuth | 1,72 | 4,44 | 0,0358 |
| Molex 541044031 — Finition Or | 2,06 | 9,83 | 0,0414 |
A retenir
à écrire.3. Synthèse pour l'écoconception
Les connecteurs sont des composants passifs : leur impact environnemental se joue intégralement en amont du cycle de vie (extraction des matières premières, fabrication des contacts, plasturgie du boîtier), sans contribution en phase d'usage. Les leviers d'écoconception portent donc sur le choix des matériaux et de la finition, pas sur l'efficacité énergétique.
La finition des contacts est le principal levier
Sur l'exemple du connecteur Carte-à-Carte SAMTEC, plus de 92 % des impacts (changement climatique, épuisement des ressources abiotiques et fossiles) proviennent de l'extraction des matières premières, et au sein de ce poste, plus de 60 % sont attribués au revêtement de surface — l'or représentant à lui seul la quasi-totalité des impacts liés aux métaux de finition. Sur le couple connecteur/nappe FPC (Molex), le passage d'une finition étain à une finition or augmente les impacts de +20 % (changement climatique), +121 % (épuisement des ressources abiotiques) et +16 % (ressources fossiles).
Le béryllium-cuivre mérite une attention en fin de vie
Utilisé pour ses propriétés mécaniques (stabilité, résistance à l'usure) dans les contacts électriques, le béryllium n'est pas listé comme substance dangereuse RoHS mais reste toxique et peut générer des impacts lors du traitement en fin de vie des équipements.
Les additifs du boîtier isolant et des nappes flexibles doivent être surveillés
L'exemple du connecteur FPC/nappe FFC montre la présence de substances dangereuses (retardateur de flamme, trioxyde d'antimoine, 1-méthyl-2-pyrrolidone) pouvant générer des impacts en fin de vie.
Le choix du boîtier plastique apparaît secondaire face à la finition métallique
Sur la base des deux exemples disponibles dans la fiche, la masse du boîtier isolant est généralement supérieure à celle des contacts, mais son poids dans les impacts reste inférieur à celui du revêtement métallique. Cette observation repose sur un nombre limité d'exemples et ne doit pas être généralisée sans données complémentaires. Les innovations sur les plastiques bio-sourcés constituent un progrès, mais ne répondent pas suffisamment à l'enjeu environnemental principal identifié ici, qui porte sur les métaux critiques (or, béryllium) et non sur la nature du polymère du boîtier.
Le contenu recyclé du cuivre et de l'or est un levier théorique, mais peu actionnable en l'état
Le cuivre des contacts et l'or du revêtement pourraient provenir de matière recyclée, ce qui réduirait quantitativement l'impact environnemental (notamment sur l'épuisement des ressources abiotiques). En pratique, le taux de matière recyclée est rarement documenté par les fournisseurs de connecteurs : cette information n'est pas systématiquement disponible dans la documentation technique, ni dans les déclarations de matériaux.
Recommandations d'écoconception
- Limiter la finition Or aux cas où elle est techniquement requise (fiabilité de contact, tenue à la corrosion, application RF/hyperfréquence exigeante) et privilégier une finition étain lorsque le cahier des charges le permet.
- Documenter la présence de béryllium (alliage béryllium-cuivre) dans les contacts et limiter son usage aux applications où il est difficilement substituable.
- Vérifier la composition des retardateurs de flamme utilisés et privilégier des alternatives sans antimoine lorsqu'elles sont disponibles.
- Demander aux fournisseurs le taux de matière recyclée (cuivre, or) dans le cadre des déclarations de matériaux, lorsque cela est possible.
4. CheckList
| N° | Axe d'éco-conception | Recommandation | Lien vers la source | Priorité |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Choix des matériaux | La finition Or est-elle limitée aux cas où elle est techniquement requise (fiabilité de contact, tenue à la corrosion, RF/hyperfréquence), une finition étain étant privilégiée lorsque le cahier des charges le permet ? | § 3 — La finition des contacts | Haute |
| 2 | Fin de vie | La présence de béryllium (alliage béryllium-cuivre) dans les contacts est-elle documentée, et son usage limité aux applications où il est difficilement substituable ? | § 3 — Le béryllium-cuivre | Moyenne |
| 3 | Choix des matériaux | La composition des retardateurs de flamme du boîtier et des nappes a-t-elle été vérifiée, et des alternatives sans antimoine privilégiées lorsqu'elles sont disponibles ? | § 3 — Additifs boîtier / nappes | Moyenne |
| 4 | Choix des matériaux | Le taux de matière recyclée (cuivre, or) a-t-il été demandé au fournisseur dans le cadre des déclarations de matériaux ? | § 3 — Contenu recyclé | Basse |