Reinhard Weiß - Info
Kupferklebebänder mit elektrisch leitfähigem Kleber

AbschirmbandSelbstklebende Kupferbänder werden vielfach angeboten. Sie gibt es in verschiedenen Breiten ab 5 mm und sie eignen sich besonders für Reparaturen und Testaufbauten, weil sie sich gut löten lassen. Ein Sonderfall sind solche, die einen elektrisch leitfähigen Kleber verwenden. Damit kann man gut provisorische Abschirmungen (HF-Abdichtungen) erstellen, wie sie etwa für EMV-Untersuchungen gebraucht werden, da werden sie demzufolge auch Abschirmband genannt. Natürlich sind diese Bänder auch zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen geeignet. Die Klebebänder sind meist unter 0,1 mm dick, wovon der Kleber etwa die Hälfte ausmacht.

Allerdings darf man sich das nicht so vorstellen, dass die Leitfähigkeit der Klebeschicht ähnlich wie die auf der Kupferseite ist. Vielmehr ist es eher ein "niederohmiger" Kleber, dessen Widerstand je nach Einsatzfall einige Ohm betragen kann. Für reine Abschirm- und Ableitzwecke ist das ausreichend, die aufgedampfte Heckscheibenheizung im Auto kann man damit aber nicht reparieren.

Der Klebstoff basiert meist auf einem Acryl- bzw. Acrylat-Kleber, der mit metallischen Füllstoffen wie Silber angereichert ist. Sogenannte anisotrope Klebstoffe sind mit leitfähigen Spezialpartikeln im µm-Bereich gefüllt, so dass die Leitfähigkeit beim Kontaktieren nur in eine Richtung ("z-Achse") gegeben ist. Daneben gibt es auch Kupferklebebänder, die zwar elektrisch leitfähig sind, aber keinen elektrisch leitfähigen Kleber verwenden. Diese widersprüchliche Funktion wird durch geprägte Kupferfolien erzeugt, deren Prägestellen den Kontakt zum Untergrund herstellen.

Eigentlich wollte ich zu diesem Thema mehr physikalische und praktische Details vom Hersteller 3M erfahren und bat ihn, mir Informationen oder Quellen hierfür zu nennen, um die Thematik besser zu verstehen. Leider stellt sich 3M einfach tot, es kommt keinerlei Rückmeldung, trotz Nachfrage. Obwohl ich für die Anfrage die Kategorie "Endkunde - 3M Lösungen für Endkunden" gewählt hatte, wurden keine "Lösungen" angeboten. Offenbar bin ich als Endkunde nicht attraktiv. Oder man war überrascht von der Anfrage und wusste nicht, wer zuständig ist.

In der Praxis ist es wichtig herauszufinden, ob es sich tatsächlich um leitfähigen Kleber handelt oder nicht, vor allem dann, wenn die Bezugsquelle unsicher ist (etwa bei Produkten im Direktverkauf aus China). Denn nicht leitfähige Kupferklebebänder sind sehr viel billiger als leitfähige. Die einfachen Bänder mit 5-6 mm Breite bekommt man aus China unter 3 € für 30 m (0,10 €/m) inkl. Versand, die guten leitfähigen (3M/Scotch Typ 1181) kosten hingegen bei deutschen Anbietern zwischen 1,00 und 1,80 €/m zzgl. Versand (16,5 m Rolle). Letzere hat einen nominellen Durchgangswiderstand von 5 mOhm/mm² (nach Mil-STD-202). Das 3M 1181 hat eine Kupferfolienstärke von 40 µm und eine Gesamtdicke von 66 µm. Seine Abschirmeffektivität beträgt > 85 dB zwischen 1 MHz und 2 GHz.

AbschirmbandIch zeige nachfolgend, wie man die Leitfähigkeit feststellt und welche Widerstandswerte zu erwarten sind. Geht man mit normalen Tastspitzen eines Multimeters auf die Kleberschicht, wird man kein Ergebnis erhalten. Es sei denn, man stößt sehr kräftig auf das Band (die Spitzen bohren sich dann in den Kupferträger). Stattdessen sollte man auf die Klebeseite schmale Kontaktbleche setzen, die eine flächige Kontaktierung ermöglichen. Die Blechstreifen sollte man nur der Länge nach aufkleben, um nicht die Kanten des Kupferstreifens zu berühren, was dann ein falsches Ergebnis liefern könnte. Ich verwende hierfür umgebogene Lötösen. Im Bild sieht man die Anordnung mit 4-Pol-Klemmen zur Messung der Widerstände über das LCR-Meter PK2170.
Abhängig von der zufälligen (und druckempfindlichen) Klebekaft an den Kontakten gibt es unterschiedliche Messwerte. Bei Messfrequenzen zwischen 1 und 100 kHz gibt es keine deutlichen Unterschiede. Die folgende Messreihe zeigt bei wiederholten Messungen Werte zwischen 0,5 und 1,9 Ohm, aber auch 10 Ohm konnte ich messen. Entsprechend der Anordnung beider Lötösen entspricht die Messung dem doppelten Durchgangswiderstand. Auffällig ist die sehr unstabile Messung, wo Driften und Sprünge vorkommen.

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Anders sieht es aus, wenn man den Druck auf die Kontaktstreifen erhöht, ohne durch den Kleber hindurchzudrücken. Ich habe hierfür Wäscheklammern verwendet, die die Kontaktstücke fest auf den Kleber drücken:

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Hier kommt man auf den niedrigsten Wert von 71 mOhm. Bei wiederholten Messungen lagen die Werte zwischen 60 und 80 mOhm. Das bezieht sich wie gesagt auf den doppelten Durchgangswiderstand (2 Kontaktstellen).

Man kann die Messungen natürlich auch mit Gleichstrom machen, wobei man nur darauf achten muss, dass Zuführung des Stroms und Abnahme des Spannungsabfalls an unterschiedlichen Stellen der Lötösenkontakte erfolgen sollten (z.B. nebeneinander, ohne sich zu berühren), also eine 4-Pol-Messung (Kelvin-Kontaktierung genannt). Auch hier ergeben sich Widerstandswerte von 50...60 mOhm bei fest angedrückten Kontakten und bis zu etwa 1 Ohm nach "Entspannung". Überschlägig kann man auch mit einen normalen Ohmmeter einen Durchgang feststellen. Bevor man aber zum Schluss kommt, dass der Kleber nicht leitfähig sei, sollte man die Kontaktstreifen noch einmal sehr kräftig andrücken, das hilft vermutlich.

AbschirmbandEine alternative Testmöglichkeit ohne Lötösen habe ich auch probiert, indem ich zunächst einen schmalen Streifen Kupferband (4 mm breit und ca. 40 mm lang), das schmäler als das zu messende Kupferband (5 mm) sein muss, auf eine glatte und feste Unterlage klebe und mit dem Fingernagelrücken fest glatt streiche. Eine Kontaktstelle (Lötpunkt) ist am linken Ende (im Bild). Wenige mm davon entfernt klebe ich quer über das Band ein etwa 5 mm langes Stück transparenten Klebefilm zur Isolierung, das an dieser Stelle die ganze Breite des Kupferbands abdeckt (links im Bild schwach zu erkennen). Auf diesem Isolierstück beginnend wird das zu testende 5 mm-Kupferklebeband, ebenfalls ca. 40 mm lang, auf das untere der Länge nach geklebt. Es endet also etwas hinter dem unteren (rechts im Bild). Hier ist dann die 2. Kontaktstelle. Auch dieses Kupferband wird mit dem Fingernagel glatt gestrichen und fest aufgedrückt. Diese versetzte Anordnung soll vermeiden, dass es an den Bandkanten zu ungewollten Kurzschlüssen kommt. Nun kann man zwischen den beiden Kontaktstellen den Widerstand bestimmen. Mit einem Teststrom von 100 mA fallen bei mir 6 mV ab, d.h. der Widerstand zwischen beiden Folien beträgt 60 mOhm. Wenn man wie im Bild 2 getrennte Litzen an jedem Ende auflötet, kann man Teststrom-Zuführung (z.B. blau) und Abgriff zur Messung (rot) trennen und Verfälschungen vermeiden.

Leider fand ich bei Nachmessungen immer wieder Probleme mit der Leitfähigkeit, die dann erst bei sehr festem Andrücken in den Kleber festzustellen war und dann auch stark schwankte. Bei stabileren Werten war eine über Stunden anhaltende Drift zu niedrigeren Werten zu beobachten. Bei geringfügigen Bewegungen des Testaufbaus traten sofort starke Veränderungen auf, weil sich wohl der Kontaktdruck zur Klebeschicht änderte. Mein Eindruck ist auch, dass die Klebestärke und damit die Leitfähigkeit möglicherweise schnell nachlässt, wenn man das Band mehrfach verwendet oder die Klebeschicht mit dem Finger berührt.

Ganz allgemein muss man berücksichtigen, dass niedrige Durchgangswiderstände einen festen Andruck erfordern. Man sollte also nicht so große Erwartungen an die Niederohmigkeit stellen. Allerdings dürfte das für die üblichen Anwendungen Abschirmung und Aufladungsableitung auch keine große Rolle spielen.

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(erstellt 14.05.2021, letzte Änderung 29.09.2021)

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© Reinhard Weiß 2021 - letzte Änderung: 12.10.2021 19:44 / 1