JP2014520401A - 容量性センサの電極構成を備えている印刷回路基板 - Google Patents

Abstract

評価デバイス（Ｅ）および容量性センサの電極構成を備えている印刷回路基板（Ｐ）が提供され、電極構成は、一方が他方の上に配列され、互に離間されている少なくとも２つの電極を有し、各々が、印刷回路基板（Ｐ）の少なくとも１つの導電層の一部によって形成され、電極構成の少なくとも１つの電極は、印刷回路基板（Ｐ）の導体経路を介して評価デバイス（Ｅ）と結合される。本発明による少なくとも１つの印刷回路基板（Ｐ）を備えている電気携帯用デバイスがさらに提供される。

Description

本発明は、評価デバイスおよび少なくとも１つの容量性センサの電極構成を備えている印刷回路基板と、本発明による少なくとも１つの印刷回路基板を備えている電気携帯用デバイスとに関する。

電気携帯用デバイス、例えば、モバイル無線ユニット、コンピュータマウス、遠隔制御等は、それぞれ、手による携帯用デバイスの接触または携帯用デバイスに向かう手の接近を検出し、携帯用デバイスとの接触時またはそれに向かっての接近時に所定のデバイス機能をアクティブ化するために、ますます、容量性タッチセンサおよび近接センサを具備しつつある。

電気携帯用デバイス内で使用されるもの等の容量性センサは、実質的に、評価デバイスと、それぞれ、評価デバイスと結合される、いくつかの電極またはセンサ電極とから成る。そうすることによって、電極は、別個に製造または組み立てられ、電極専用に提供される剛体または可撓性印刷回路基板上に配列される。それぞれ、電極または電極が配列される印刷回路基板は、プラグイン接続を介して同様に印刷回路基板上に配列される、評価デバイスに接続される。

そうすることによって、電極が配列される印刷回路基板およびプラグイン接続のための追加のコストを被るという不利点がある。非常にコスト重視の用途では、これらの追加のコストは、容量性センサの使用を控えることにつながり得る。加えて、前述の説明される容量性センサデバイスの設計は、また、電気携帯用デバイスの製造の労力およびコストも、増加しつつあるという事実につながる。なぜなら、一方では、その上に配列される電極を備えている印刷回路基板を生産するために、他方では、それぞれ、電極または印刷回路基板を評価デバイスと結合するために、追加の作業ステップが製造するために要求されるからである。

容量性センサデバイス、特に、携帯用デバイスを製造するための時間と労力およびコストを削減するために、その上に配列される電極を備えている印刷回路基板の設計および製造プロセスを簡略化することが知られている。例えば、可能である場合、接地表面を背面に伴わない、片面のみの印刷回路基板が、使用される。さらに、導電性色を費用効果的なキャリア材料（ｃａｒｒｉｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）上に適用することによって、電極を生産することが実行可能である。さらなる代替実施形態では、例えば、電極は、穿孔されたシート金属部品として実現され得る。

さらに、前述のプラグイン接続の代わりに、費用効果的代替、例えば、電極または電極が配列される印刷回路基板を評価デバイスと接続するために、接続要素として、バネまたは導電性エラストマーを提供することによって、容量性センサデバイスを製造するための時間と労力およびコストを削減することが知られている。

このように、容量性センサデバイスの材料コストは、削減され得るが、しかしながら、それぞれ、容量性センサデバイスを製造するための時間と労力およびコストは、実質的に、同じままである。前述の手段によって、少なくとも１つの容量性センサを備えている電気携帯用デバイスを製造するための労力は、実質的に削減されることができない。

本発明の目標は、先行技術と比較して、容量性センサおよび電気携帯用デバイスのより単純かつより費用効果的製造プロセスを提供する、容量性センサデバイス、特に、電気携帯用デバイスのための解決策を提供することである。

本目標は、本発明および独立請求項による印刷回路基板、ならびに本発明による少なくとも１つの印刷回路基板を備えている電気携帯用デバイスによって達成される。本発明の有利な実施形態は、それぞれの従属請求項に与えられる。

それによって、評価デバイスおよび少なくとも１つの容量性センサの電極構成を備えている印刷回路基板が提供され、電極構成は、一方が他方の上に配列され、互に離間されている少なくとも２つの電極を有し、各々が、印刷回路基板の少なくとも１つの導電層の一部によって形成され、電極構成の少なくとも１つの電極は、印刷回路基板の導体経路を介して評価デバイスと結合される。

電極構成の電極は、印刷回路基板の導体経路を介して評価デバイスと結合され得る。

電極構成は、上側電極と下側電極との間に配列されている第３の電極を有し得、上側電極および下側電極の一方の電極は、伝送電極として動作可能であり、上側電極および下側電極のそれぞれの他方の電極は、受信電極として動作可能であり、第３の電極は、補償電極および／または接地電極として動作させられ得る。

電極構成はまた、上側電極と下側電極との間に配列されている第３の電極を有し得、上側電極および下側電極は、それぞれ、接地電極として動作させられ得、第３の電極は、負荷電極として動作させられ得る。

電極構成は、電極構成の上側電極と下側電極との間に配列されている少なくとも１つのさらなる電極を有し得、上側電極と下側電極との間に配列される２つの電極の一方は、補償電極として動作させられ得、上側電極と下側電極との間に配列される２つの電極のそれぞれの他方の電極は、接地電極として動作させられ得る。

少なくとも１つの電極構成は、印刷回路基板の縁領域において、印刷回路基板上に配列され得る。

印刷回路基板上の縁領域における少なくとも１つの電極構成の配列は、電極構成の少なくとも１つの電極が、印刷回路基板の終了境界まで延在するように選択され得る。

電極構成の少なくとも１つの電極は、少なくとも部分的に、印刷回路基板の周りの周辺に配列され得る。

電極構成の少なくとも２つの電極は、印刷回路基板の同じ導電層の一部によって形成され得る。

電極構成の電極のうちの少なくとも１つ、または、少なくとも１つのさらなる電極は、印刷回路基板の縁における表面に配列される導電層によって形成され得る。

印刷回路基板は、縁領域、好ましくは、印刷回路基板の２つの反対終了境界に配列されている少なくとも２つの電極構成を有し得、一方の電極構成の少なくとも１つの電極は、伝送電極として動作させられ得、他方の電極構成の少なくとも１つの電極は、受信電極として動作させられ得る。

電極構成の少なくとも２つの電極は、異なる交番電気信号で負荷がかけられ得る。

評価デバイスは、少なくとも２つの動作モードで動作させられ得、評価デバイスの動作モードに応じて、電極構成のいくつかの電極は各々、交番電気信号で負荷がかけられる。

印刷回路基板は、両面印刷回路基板であり得、電極構成の電極のうちの少なくとも１つは、印刷回路基板の上側面に配列され、電極構成の残りの電極は、印刷回路基板の下側面に配列される。

印刷回路基板は、少なくとも部分的に、可撓性に形成され得る。

少なくとも１つのさらなる電極が印刷回路基板上に配列され得、直接、評価デバイスと結合されず、容量性またはガルバニック様式において、電極構成の少なくとも１つの電極と結合され得る。

少なくとも１つのさらなる電極が、印刷回路基板の導電層の一部によって形成され得る。

本発明によって、少なくとも１つの印刷回路基板を備えている電気携帯用デバイスがさらに提供される。

携帯用デバイスは、筐体の内側面に導電層を備え得、これらの導電層のうちの少なくとも１つは、容量性またはガルバニック様式において、本発明による印刷回路基板の電極構成の少なくとも１つの電極と結合され得る。

例えば、電気携帯用デバイスは、スマートフォン、モバイル無線ユニット、携帯電話、コンピュータマウス、遠隔制御、デジタルカメラ、モバイルミニコンピュータ、タブレットＰＣ、または別の電気携帯用デバイスであり得る。

本発明のさらなる詳細および特性ならびに本発明の具体的例示的実施形態は、図面と一緒に、以下の説明からもたらされる。

図１ａは、上面図、正面図、および側面図における、本発明による電極構成を備えている印刷回路基板を示す。 図１ｂは、縁領域において、印刷回路基板上に配列される電極構成を備えている印刷回路基板の断面を示す。 図２は、上面図、正面図、および側面図における、本発明による電極構成を備えている印刷回路基板のさらなる実施例を示す。 図３は、上面図、正面図、および側面図における、本発明による電極構成を備えている印刷回路基板のなおもならなる実施例を示す。 図４は、印刷回路基板上に配列されるいくつかの電極構成を備えている印刷回路基板の実施例を示す。 図５は、印刷回路基板において、周辺に、縁領域に配列される、本発明による電極構成を備えている印刷回路基板を示す。 図６は、本発明による電極構成を備えている印刷回路基板の例示的実施形態を示し、電極の一部は、印刷回路基板の上側面に配列され、電極の残りの部分は、印刷回路基板の下側面に配列される。 図７ａは、ガルバニック様式において、電極構成と結合される、印刷回路基板の側壁に配列される電極を備えている本発明による印刷回路基板を示す。 図７ｂは、印刷回路基板の側壁に配列される２つの電極を備え、それらの各々が電極構成と容量的に結合される、本発明による印刷回路基板を示す。 図８は、本発明による４つの電極構成を備えている本発明による印刷回路基板を示す。

本発明による、容量性センサの電極構成は、容量性センサの評価デバイスも備えている印刷回路基板内に統合される。電極構成は、一方が他方の上に配列され、互に離間されている少なくとも２つの電極を有し、電極は各々、いくつかの導電層を備えている印刷回路基板の導電層の一部によって形成される。電極構成の電極は各々、導体経路を介して容量性センサの評価デバイスと結合され、導体経路は、好ましくは、印刷回路基板の導電層の一部によって形成される。少なくとも１つの電極は、交番電場が、この電極に形成されるように、交番電気信号によって負荷がかけられる。

本明細書に示されない本発明のさらなる実施形態では、容量性センサの電極構成は、第１の印刷回路基板内に統合され得る一方、容量性センサの評価デバイスは、第２の印刷回路基板上に配列される。また、この場合も、電極構成は、一方が他方の上に配列され、互に離間されている少なくとも２つの電極を有し、電極は各々、いくつかの導電層を有する第１の印刷回路基板の導電層の一部によって形成される。２つの印刷回路基板は、例えば、プラグイン接続を介して相互に接続され得る。代替として、第１の印刷回路基板はまた、直接、プラグイン接続を介して評価デバイスと結合され得る。

一方が他方の上に配列され、互に離間される電極によって、それぞれ、積層または層状センサ電極あるいは電極ユニットが、印刷回路基板内に統合されて提供される。

有利な様式におけるそのような容量性センサデバイスの電極は、他の伝導性構造（例えば、導体経路）と一緒に、１つの作業ステップにおいて、印刷回路基板上に製造され得る。それによると、その上に配列されるセンサ電極を備えている、別個の基板の製造は、適用されない。さらに、例えば、プラグイン接続またはバネとしての接続要素は、電極を容量性センサの評価デバイスが配列される印刷回路基板と接続するために要求されず、有意なコスト削減につながり、他方では、容量性センサシステムのより単純な生産につながる。

好ましくは、いわゆる多層印刷回路基板が、少なくとも２つの導電層を有するように選定される。本発明のある実施形態では、また、例えば、図６に関して示されるように、印刷回路基板の両面（上側面および下側面）上にいくつかの伝導性層を有する印刷回路基板が使用され得る。

好ましくは、積層または層状電極の電極構成は、縁領域において、印刷回路基板上に配列される。これは、電極が各々、印刷回路基板の導電層の縁領域における面積によって形成されることを意味する。このように、各々が縁領域に配列される電極構成の電極は、例えば、図１ｂに関して示されるように、印刷回路基板の終了境界まで延在する。

しかしながら、電極構成の一方の電極のみが、印刷回路基板の終了境界に向かって、そこまで延在する一方、電極構成の他方の電極が、印刷回路基板の終了境界から、ある距離、約０．２ｍｍを有するとき、有利である。このように、印刷回路基板の縁領域における加工中、導電性チップが２つの電極間に短絡を生成し得ることが回避される。しかしながら、また、いくつかの電極も、印刷回路基板の終了境界に向かって、そこまで延在し得るが、但し、導電性材料が、電極間に短絡を生成し得ないことを条件とする。印刷回路基板の終了境界に向かって、そこまで延在する電極の約０．５ｍｍ以上の電極距離でもまた、印刷回路基板の縁領域における加工中、導電性チップが、２つの電極間に短絡を生成することができないことが保証され得る。

それぞれ、電極構成および電極構成の電極は、それらによって生成される交番電場が、好ましくは、側面に向かって伝播し、特に好ましくは、側面に向かってのみ伝播し、特に、側面からの接近によって影響を受け得るように、印刷回路基板に配列される。

以下では、図１ａから図７ｂに関して、本発明による印刷回路基板の例示的実施形態が示され、各々、一方が他方の上に配列され、互に離間される３つまたは４つの電極および電極層を備え、これは、積層様式にあることを意味する。本発明によると、しかしながら、各々、一方が他方の上に配列される、２つのみの電極および電極層を備えている、または一方が他方の上に配列される４つを超える電極を備えている電極構成も提供され得る。

また、いくつかの電極が、電極構成の電極層内に配列され得るように、いくつかの電極は、印刷回路基板の同じ導電層の一部によって形成され得る。電極層のこれらの電極は、印刷回路基板の異なる縁に配列され得る。

図１ａは、上面図、側面図、および正面図における、本発明による印刷回路基板Ｐの第１の例示的実施形態を示す。印刷回路基板Ｐ（多層ＰＣＢ）は、実質的に、いくつかの導電層から成り、各々の間には、電気的絶縁材料が、配列される。導電層は、電極ならびに導体経路を製造するために提供される。印刷回路基板Ｐ上に配列されるのは、容量性センサデバイスの評価デバイスＥである。評価デバイスＥに加え、配列されるのは、さらなる電気および電子構成要素、例えば、電気携帯用デバイスのマイクロコントローラであり得る。

印刷回路基板Ｐ上の縁領域に提供されるのは、電極が一緒に、層状または積層センサ電極あるいは電極ユニットを形成するように、一方が他方の上に配列され、互に離間される３つの電極Ａ、ＢおよびＣである。電極自体は各々、印刷回路基板の導電層の一部によって形成される。図１ａに示される実施例では、印刷回路基板Ｐは、少なくとも３つの導電層を備え、層ごとに、電極構成の電極が形成される。正面図および側面図から分かるように、下側電極Ｃは、印刷回路基板Ｐの下側導電層の一部によって形成され、上側電極Ａは、印刷回路基板Ｐの上側導電層の一部によって形成され、電極Ａと電極Ｃとの間に配列される電極Ｂは、下側伝導性層と上側伝導性層との間に配列される、印刷回路基板Ｐの導電層の一部によって形成される。電極Ａ、Ｂ、およびＣは各々、導体経路ＬＢによって、容量性センサの評価デバイスと結合される。導体経路ＬＢはまた、好ましくは、印刷回路基板Ｐのそれぞれの導電層によって形成される。

しかしながら、上側電極Ａは、必ずしも、印刷回路基板Ｐの最上または最外導電層によって形成される必要はない。電極構成の電極はまた、その内側に位置する、印刷回路基板Ｐの導電層によって形成され得る。例えば、５層の多層ＰＣＢ内に３つの電極を備えている本発明による電極構成の３つの電極は、印刷回路基板Ｐの第２、第３、および第４の電気伝導性層によって形成され得る。

図１ａから分かるように、下側電極Ｃおよび上側電極Ａは、実質的に、同一の寸法を有する一方、電極Ａと電極Ｃとの間に配列される電極Ｂは、電極ＡおよびＣより広くかつ長い。例えば、電極ＡおよびＣは各々、２ｍｍの幅および約４０ｍｍの長さを有し得る一方、電極Ｂは、４ｍｍの幅および約４５ｍｍの長さを有し得る。当然ながら、電極はまた、ここに示される電極より大きいまたは小さくてもよく、最終的に、容量性センサデバイスのための特定の用途または特定の要件に依存する。

印刷回路基板Ｐの導電層、したがって、また、電極構成の電極も、銅を備え得る。個々の電極間の距離は、例えば、１５０μｍであり得、個々の電極の厚さは、例えば、３５μｍであり得、ここでも同様に、電極の距離および厚さは、容量性センサデバイスのための特定の要件に依存する。

図１ａに示される電極構成では、電極Ａは、伝送電極として使用され、電極Ｂは、補償電極として使用され、電極Ｃは、受信電極として使用される。評価デバイスＥは、電極Ａおよび電極Ｂの各々に、交番電気信号で負荷をかけ、電気信号を電極Ｃでタップするように設計され得る。電極ＡおよびＢに供給される交番電気信号は、位相および／または振幅に関して、異なり得る。代替として、電極Ｂはまた、接地電極として使用され得、または評価デバイスの接地と結合され得る。

図１ｂは、本発明による電極構成を備えている本発明による印刷回路基板Ｐの縁断面を示す。ここから分かるように、電極構成の電極Ａ、Ｂ、およびＣは各々、印刷回路基板Ｐの終了境界Ｋまで延在する。このように、縁領域において、印刷回路基板Ｐに接近する物体、例えば、指が、縁領域に形成する電束線を操作し、電束線が評価デバイスＥによって検出または分析され得ることが実行可能である。

図１ｂに示される実施例では、図１ａに関して既に説明されたように、電極Ａは、伝送電極として動作させられ、電極Ｃは、受信電極として動作させられ、電極Ｂは、補償電極として動作させられる。伝送電極Ａならびに補償電極Ｂが、交番電気信号で負荷がかけられると、実質的に、縁領域に配列される交番電場が、それらから放出され、受信電極Ｃに結合される。好ましくは、交番電場は、実質的に、印刷回路基板Ｐの終了境界Ｋに対して垂直に放出される。このように、また、印刷回路基板に向かって側方に接近する指が、交番電場を操作することが保証され、容量性センサデバイスの実施形態に応じて、電極Ａと電極Ｃとの間の容量性結合の減少または増加をもたらす。しかしながら、上方または下方から印刷回路基板の縁領域に接近する指は、そのように形成される交番電場に非常にわずかのみ影響を及ぼすか、または全く影響を及ぼさない。

図２は、評価デバイスＥおよび容量性センサの電極構成を備えている本発明による印刷回路基板のさらなる例示的実施形態を示す。ここでも同様に、電極構成の電極は、一方が他方の上に配列され、互に離間される。さらに、電極構成の電極は、印刷回路基板Ｐの縁領域に配列される。

図１ａおよび図１ｂに示される実施例とは対照的に、電極構成は、ここでは、４つの電極Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを有し、電極ＢおよびＤは、上側導電層と下側導電層との間に配列される印刷回路基板Ｐの中央導電層の一部によって形成される。

図２に示される例示的実施形態では、電極Ｂは、補償電極として動作させられ、電極Ｄは、接地電極として動作させられる。好ましくは、評価デバイスＥは、ここに示される電極構成を使用して、一方では、容量性センサデバイスの較正、他方では、接近または接触の検出が実施され得るように、いくつかの動作モードで動作させられ得る。較正活動中、電気信号が、補償電極Ｂに供給され得、その機能は、実質的に、図１ｂに関して説明されるものに類似する。接近または接触の検出中、電極Ｂはまた、接地電極として動作させられ得る。

接近または接触の検出中、電極構成の電極Ａと電極Ｃとの間の容量性結合が、測定される。加えて、第２の電極構成が、印刷回路基板Ｐの反対縁領域に配列されている場合、一方の電極構成の電極Ａと他方の電極構成の電極Ｃとの間の容量性結合も測定され得、したがって、例えば、携帯用デバイスの把持が検出されるべき場合、有利である。

図３は、評価デバイスＥと、一方が他方の上に配列され、互に離間される４つの電極Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを備えている電極構成とを備えている本発明による印刷回路基板を示す。図２に示される例示的実施形態とは対照的に、電極ＢおよびＤは各々、ここでは、実質的に、４つの電極層を備えている電極構成が、提供されるように、一方が他方の上に配列される２つの導電層の一部によって形成される。電極Ｂは、ここでは、補償電極として動作させられ、電極Ｄは、接地電極として動作させられ、その効果は、実質的に、図２に関して説明されるものに等しい。

図４は、縁領域において、印刷回路基板Ｐ上に配列される、それぞれ、４つの層電極または電極構成ＳＥ１からＳＥ４を備えている印刷回路基板Ｐを示す。この場合、電極構成ＳＥ１からＳＥ４は、図１ａから図３に関して示されるように設計され得る。

電極構成ＳＥ１およびＳＥ２は、図２に関して本明細書で既に説明されるように、電気携帯用デバイスの把持を検出するために提供され得る。把持の検出中、例えば、電極構成ＳＥ２は、送信機として動作させられ得、電極構成ＳＥ１は、受信機として動作させられ得る。送信機として動作させられる電極構成ＳＥ２では、一部または全部の電極は、交番電場が、携帯用デバイスを把持する手を介して受信機、すなわち、電極構成ＳＥ１に結合される一部または全部の電極において放出されるように、交番電気信号で負荷がかけられ得る。受信機として動作させられる電極構成ＳＥ１では、一部または全部の電極は、受信電極として動作させられ得る。

さらに、それぞれ、２つの層電極および電極構成ＳＥ１およびＳＥ２もまた、例えば、図１ｂに関して説明されたように、それぞれの電極構成に向かう接近を検出するために提供され得る。

電極構成ＳＥ１およびＳＥ２が接続される評価デバイスが、少なくとも２つの異なる動作モードで動作させられ得る場合、有利であり、一方の動作モードでは、携帯用デバイスの把持、他方の動作モードでは、それぞれの電極構成に向かう接近が、検出され得る。それぞれの動作モードに応じて、電極構成の電極は各々、異なる交番電気信号で負荷がかけられ得る。

例えば、電極構成ＳＥ３およびＳＥ４は、容量性キーボタンとして使用され得、２つの電極構成は各々、図１ｂに関して説明されたように動作させられ得る。

図５は、容量性センサの電極構成を備えている本発明による印刷回路基板Ｐの例示的実施形態を示し、中央電極Ｂは、印刷回路基板Ｐの周りの周辺に、印刷回路基板Ｐ上の縁領域に配列される。上側電極は、部分的に、印刷回路基板Ｐの周りの周辺に配列され、かつ印刷回路基板Ｐ上の縁領域に配列され、上側電極は、電極区画Ａ、Ａ’Ａ’’、およびＡ’’’によって形成される。代替として、電極構成の電極のいくつかのみ、印刷回路基板Ｐの周辺を取り巻く様式に配列されることも実行可能である。さらに、電極構成の電極は、例えば、印刷回路基板Ｐの縁領域の所定の面積が、例えば、生産プロセスの理由から、導電層を具備しなくてもよい場合、部分的にのみ、印刷回路基板Ｐの周りの周辺に配列されることも実行可能である。

図６は、断面図において、本発明による印刷回路基板Ｐのさらなる例示的実施形態を示す。印刷回路基板Ｐは、ここでは、電気的に非伝導性のキャリア材料Ｔから成り、いくつかの導電層Ｌを下側面Ｕならびに上側面Ｏのそれぞれに備えている。両面にそのように積層された印刷回路基板では、本発明による電極構成は、印刷回路基板の上側面における導電層ならびに印刷回路基板の下側面における導電層によって形成され得る。

代替として、図６に示されるように、また、電極構成のいくつかの電極は、印刷回路基板Ｐの上側面Ｏ上の導電層によって形成され、電極構成の他の電極は、印刷回路基板Ｐの下側面Ｕにおける導電層によって形成されることも実行可能である。例えば、本発明による電極構成の電極Ａは、印刷回路基板Ｐの上側面Ｏにおける最上導電層の一部によって形成され得、電極ＢおよびＣは各々、印刷回路基板Ｐの下側面Ｕにおける２つの最上導電層の一部によって形成され得る。

図１ａから図６を参照すると、それぞれの印刷回路基板Ｐが、説明され、各場合におけるそれぞれの電極構成の電極は、印刷回路基板Ｐの導電層の一部によって形成される。導体経路ＬＢを介して容量性センサの評価デバイスと結合される、印刷回路基板Ｐの導電層の一部によって形成される電極に加え、また、さらなる電極が、提供され得、直接、評価デバイスＥと結合されない。これらのさらなる電極の各々も、印刷回路基板Ｐの導電層の一部によって形成され得る。代替として、これらのさらなる電極はまた、加えて、印刷回路基板Ｐに適用される導電性材料によって形成され得る。これらのさらなる電極は、好ましくは、電極構成の少なくとも１つの電極と容量性結合状態にされ得るように、電極構成の電極に対して配列される。そうすることによって、例えば、電極構成のそれぞれの電極の有効表面または容量は、変化され得る。しかしながら、これらのさらなる電極はまた、ガルバニック様式において、本発明による電極構成の少なくとも１つの電極と連結され得る。

図７ａは、上面図および断面図において、印刷回路基板の側壁に配列される追加の電極ＶＥを備えている本発明による印刷回路基板を示す。例えば、この追加の電極ＶＥは、導電性ラッカーとして適用され得る。さらに、電極ＶＥは、ここでは、電極Ａの有効電極表面（電極Ａが伝送電極として動作させられる場合、電極Ａにおいて放出される交番電場の増幅に対応する）が増加され、電極構成の上側電極Ａとガルバニック的に結合される。電極Ａが、受信電極として動作させられるとき、追加の電極ＶＥは、有効結合表面を増加させる。

追加の電極ＶＥを電極構成の電極Ａとガルバニック的に結合させるために、上面図から分かるように、印刷回路基板Ｐの終了境界Ｋまで、電極Ａを少なくとも部分的に延在させることが有利であり得る。さらに、追加の電極ＶＥの幅および電極Ａに対するその位置は、好ましくは、他の電極ＢおよびＣを覆わないように選定される。

また、印刷回路基板の側壁に、さらなる追加の電極が提供され得、各追加の電極は、電極構成のそれぞれの電極とガルバニック的に結合され得る。

図７ｂは、加えて、印刷回路基板の側壁に配列される２つの電極ＶＥ１およびＶＥ２を備えている本発明による印刷回路基板を示す。電極ＶＥ１は、上側電極Ａと容量的に結合（容量Ｃ１）され、電極ＶＥ２は、下側電極Ｃと容量的に結合（容量Ｃ２）される。さらに、また、第３の追加の電極が、提供され得、中央電極Ｂと容量的に結合され得る。電極構成の電極との容量性結合は、ガルバニック結合（図７ａ参照）に優る利点を有し、電極構成の電極が、印刷回路基板Ｐの終了境界Ｋまで延在する必要がなく、印刷回路基板Ｐの加工中、導電性粒子が、電極構成のいくつかの電極間に短絡を生成する危険がない。

さらに、それぞれ、追加の電極ＶＥ１およびＶＥ２の幅ならびに電極Ａおよび電極Ｃに対するその位置は、好ましくは、中央電極Ｂを覆わないように選定される。

本明細書に示されないさらなる実施形態では、追加の印刷回路基板の側壁に配列される電極のいくつかは、電極構成の電極とガルバニック的に結合され得、追加の印刷回路基板の側壁に配列される電極のいくつかは、電極構成の電極と容量的に結合され得る。実際、どのタイプの結合（ガルバニック、容量性、または両方の組み合わせ）が使用されるかは、実質的に、容量性センサシステムに対する特定の要件に依存する。

加えて、印刷回路基板Ｐに近接して配列され得る、他の構成要素の導電性構造も、電極構成の電極と容量的に結合され得る。このように、例えば、筐体の内側面に適用される伝導性層は、印刷回路基板Ｐ上の電極構成の電極と容量的に結合され得、少なくとも印刷回路基板Ｐおよび筐体から成るデバイスの生産中、利点となり得る。

図８は、各々が、前述のように、印刷回路基板上に配列される本発明による４つの電極構成Ｅ１からＥ４を備えている本発明による印刷回路基板を示す。ここでは、電極構成の電極Ｅ１、Ｅ２およびＥ４は、それぞれ、印刷回路基板の３つの最上導電層によって形成される。電極構成の電極Ｅ３は、ここでは、印刷回路基板の最上、最底、および内側（すなわち、内側にある）伝導性層によって形成される。電極構成Ｅ１からＥ４は各々、それぞれ、以下に説明されるように、異なる様式で動作および使用され得る。評価デバイスＥは、ここには示されない。電極構成Ｅ１からＥ４は、単一評価デバイスＥと結合され得る。代替として、それぞれの専用評価デバイスが、各電極構成のために提供され得る。

特定の用途に応じて、電極構成の電極Ｅ１からＥ４は、異なる方法で動作させられ得る。要件に応じて、電極は各々、実質的に、以下のように動作させられ得る。
−伝送電極（交番電場がそこから放出されるように、電気信号が、伝送電極に供給される）、
−補償電極（交番電場がそこから放出されるように、電気信号が、補償電極に供給される。供給される信号は、伝送電極に供給される信号に対して位相シフトされ得、および／または異なる振幅を有し得る）、
−受信電極（電気信号が受信電極においてタップされ、電気信号は、好ましくは、評価デバイスによって分析および処理される）、
−電場測定電極（電気信号が電場測定電極においてタップされ、電気信号は、好ましくは、評価デバイスによって分析および処理される）、または
−負荷電極（負荷電極では、交番電場がそこから放出されるように、電気信号が供給され、負荷電極の容量性負荷は、評価デバイスによって検出および分析される）。

以下の特定の用途において、実施例が説明される。

（実施例１）
本実施例では、電極構成Ｅ１およびＥ２のみが、アクティブ化される。容量性センサデバイスは、３つの異なる動作モードで動作させられ得、電極構成の電極Ｅ１およびＥ２は、動作モードに応じて、異なるように使用される。

第１の動作モードは、「伝送モード」と呼ばれる。この伝送モードでは、電極構成Ｅ１の電極Ａ１は、伝送電極として使用され、電極構成Ｅ２の電極Ａ２は、受信電極として使用される。電極Ｂ１およびＢ２は各々、接地に接続される。伝送モードでは、２つの電極Ａ１とＡ２との間の容量性結合が、分析される。

伝送モードでは、電極Ａ１は、交番電場が、そこから放出されるように、交番電気信号で負荷がかけられる。電極Ａ１およびＡ２に向かう手の接近中、電極Ａ１において放出される交番電場は、電極Ａ１と電極Ａ２との間の容量性結合が生成され、現在の低容量性結合が増加されるように、手を介して電極Ａ２に結合される。２つの電極Ａ１とＡ２との間の容量性結合は、電極Ａ１とＡ２との間の結合容量の変動が、センサデバイスに向かう手の接近の指標として使用され得るように、センサデバイスに向かう手のさらなる接近中、変化する。電極構成Ｅ１およびＥ２は、印刷回路基板の両側に配列されるので、印刷回路基板が配列される、携帯用デバイスの把持も検出され得る。

電極Ｃ１およびＣ２は、この場合、使用されない。しかしながら、それらも、それぞれ、伝送電極（Ｃ１）および受信電極（Ｃ２）として動作させられ得る。

第２の動作モードは、「負荷モード」と呼ばれる。負荷モードでは、電極と基準接地との間の容量性負荷が、電極に向かう手の接近を検出するために使用される。容量性負荷は、電極から基準接地への有効電場の強度が、導電性の手の接近によって増加され、したがって、電極と基準接地との間の容量が増加することを意味する。容量性負荷は、それぞれ、電極と基準接地との間の有効電場の強度の評価基準であり、かつ電極と基準接地との間の容量の評価基準である。

第２の動作モードでは、第１の電極構成Ｅ１の電極Ａ１は、電極Ａ１に向かう接近を検出するために、負荷電極として使用される。電極Ｂ１は、接地に接続され得る。電極は、使用されない。対応して、また、第２の電極構成Ｅ２の電極も使用され得る。ある実施形態では、電極構成Ｅ１およびＥ２は、代替として、負荷センサとして使用され得る。

第３の動作モードは、伝送モードと呼ばれ、しかしながら、この場合、２つの異なる電極構成間の容量性結合は、検出されないが、電極構成のそれぞれの２つの電極間の容量性結合が、検出される。本実施例では、第１の電極構成Ｅ１の２つの電極間および第２の電極構成Ｅ２の２つの電極間の容量性結合が、検出される。

第３の動作モードでは、電極Ａ１およびＡ２は各々、伝送電極として動作させられ、電極Ｃ１およびＣ２は各々、受信電極として動作させられる。電極Ｂ１およびＢ２は、接地に接続され得る。交番電場は、それぞれ、電極Ａ１およびＡ２において放出され、それぞれ、電極Ｃ１およびＣ２に結合され得る。容量性センサデバイスの実際の接地条件に応じて、電極に向かう手の接近構成は、それぞれ、それぞれの電極構成において、電極Ａ１とＣ１間、およびＡ２とＣ２間の容量性結合の減少または増加につながる。

それぞれの受信電極Ｃ１またはＣ２にタップされる、受信信号は、第３の動作モードにおいて容量性センサデバイスのシステム試験が実施され得るように、所定の許容誤差を満たすために試験され得る。

（実施例２）
電極構成Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３が、本発明による印刷回路基板が配列される電気携帯用デバイスによって、携帯用デバイスの把持を検出するために提供され得、同時に、携帯用デバイスが、その背面またはその正面側で、手のひらに向かって配向される場合を検出され得る。

そのために、電極Ａ１は、伝送電極として使用され、電極Ａ２は、受信電極として使用される。検出の精度を向上させるために、また、電極Ｃ１およびＣ２も、それぞれ、伝送電極および受信電極として使用され得る。電極Ｂ１およびＢ２は、接地に接続され得る。伝送電極Ａ１（および、Ｃ１、適用可能である場合）および受信電極Ａ２（および、Ｃ２、適用可能である場合）によって、第１の電極構成Ｅ１と第２の電極構成Ｅ２との間の容量性結合が、測定され得る。携帯用デバイスの把持中、この容量性結合は、変化し、それは、手による携帯用デバイスの把持の指標として使用され得る。

さらに、第３の電極構成Ｅ３の電極Ａ３およびＣ３は、電場測定電極として使用され、そこで受信された信号は、走査および分析される。電極Ｂ３は、接地と結合され、電極Ａ３の電極Ｃ３からの容量性分断を実質的に達成する。電極Ａ３は、印刷回路基板の上側面に配列され、電極Ｃ３は、印刷回路基板の下側面に配列される。

伝送電極Ａ１において放出される交番電場は、携帯用デバイスを把持する手を介して、それぞれ、電場測定電極Ａ３およびＣ３に結合する。携帯用デバイスのどの面（上側面または下側面）が、手のひらに向かって配向されるかに応じて、電極Ａ１と電極Ａ３との間の容量性結合、または電極Ａ１と電極Ｃ３との間の容量性結合が、より大きくなる。

さらに、本実施例では、２つの動作モードを提供することが実行可能である。第１の動作モードでは、把持のみ検出される。第２の動作モードでは、携帯用デバイスのどの面が、手のひらに向かって配向されるかのみ検出される。好ましくは、第１の動作モードから第２の動作モードへの切替は、実際、把持が第１の動作モードで検出されるときのみ生じる。第２の動作モードでは、次いで、第１の動作モードで受信電極として動作させられる電極Ａ２（および、電極Ｃ２、適用可能である場合）も、伝送電極として動作させられ得る。

本実施例のさらなる実施形態では、タッチセンサ式ボタンが、第４の電極構成Ｅ４を使用することによって、携帯用デバイスの側壁で実現され得る。そのために、第４の電極構成Ｅ４の電極Ａ４は、電場測定電極として使用される。電極Ｂ４は、接地に接続され得る。伝送電極Ａ１（および、電極Ａ２、適用可能である場合）において放出される交番電場は、携帯用デバイスを把持する手を介して電極Ａ４に結合する。誤ったアクティブ化を回避するために、電極構成Ｅ４が、把持が検出されたときのみ、アクティブ化されるように提供され得る。さらに、携帯用デバイスは、その背面が手のひらに向かって配向されるときのみ、電極構成Ｅ４をアクティブ化することが有利であり得る。

また、１つの伝送電極Ａ１またはＡ２のみおよび電場測定電極Ａ４のみ、ボタンの単純作動を検出するようにアクティブであることも実行可能である。

また、代替実施形態では、電極構成Ｅ４のみ、アクティブであり得、この場合、電極構成のいずれかが、伝送モード（Ａ４−伝送電極、Ｃ４−受信電極）または負荷モード（Ａ４−伝送電極）において動作させられ、タッチセンサ式ボタンを実現し得る。

（実施例３）
以下に説明されるのは、それぞれ、本発明による電極構成および印刷回路基板の実施形態であり、電極構成の電極Ｅ１からＥ４のうちの少なくとも１つが、補償電極として使用される。

ここでは、電極Ａ１は、伝送電極として動作させられ、電極Ａ２は、受信電極として動作させられる。電極Ｃ２は、補償電極として動作させられる。電極Ｂ１およびＢ２は、接地に接続され得る。

伝送電極Ａ１は、交番電気信号で負荷がかけられる。補償電極Ｃ２もまた、交番電気信号で負荷がかけられ、好ましくは、伝送電極Ａ１が負荷がかけられる交番電気信号の波形および周波数を有する。補償電極Ｃ２の交番電気信号は、伝送電極Ａ１の交番電気信号に対して位相シフトされ得、および／または異なる振幅を有し得る。

伝送電極Ａ１に供給される交番電気信号は、伝送電極Ａ１によって放出される交番電場が、受信電極Ａ２に結合され得るように設計される。補償電極Ｃ２に供給される交番電気信号は、補償電極Ｃ２によって放出される交番電場もまた、受信電極Ａ２に結合され得るように設計される。適用可能である場合、伝送電極Ａ１によって放出される交番電場に対して位相シフトされる補償電極Ｃ２によって放出される交番電場によって、受信電極Ａ２に反応する交番電場のレベルは、反対位相と重なる場合、低減または（事実上）排除される。

電極に向かう手の接近によって、受信電極Ａ２に存在する交番電場は、電極に向かう手の接近を表す電流が、受信電極Ａ２内に発生されるように変化させられる。

加えて、また、第１の電極構成Ｅ１の電極Ｃ１は、伝送電極として使用され得る。

実施例３による本実施形態では、携帯用デバイスの把持が、検出され得る。

実施例３に説明される原理はまた、単一電極構成、例えば、電極構成Ｅ１のために使用され得る。例えば、電極Ａ１は、伝送電極として使用され得、電極Ｃ１は、受信電極として使用され得、電極Ｂ１は、補償電極として使用され得る。ここでは、動作モードは、前述のものと同じである。

さらに、実施例３ではまた、第３の電極構成Ｅ３は、携帯用デバイスの正面またはその背面が、手のひらに向かって配向されているかどうかを検出するために提供され得る。そうすることによって、電極Ａ１が伝送電極として動作させることのみで十分となり得る。容量性センサデバイスを２つの動作モードで動作させることは、有利となり得、第１の動作モードでは、携帯用デバイスの把持、第２の動作モードでは、手のひらに対する携帯用デバイスの配向が、検出される。第２の動作モードでは、第１の動作モードにおいて補償電極として使用される電極Ｃ１またはＣ２は、それぞれ、さらなる伝送電極として使用され得る。

さらに、実施例３ではまた、第４の電極構成Ｅ４は、タッチセンサ式ボタンを実現するために提供され得る。この場合、動作モードは、実施例２に関して説明されるものと同じである。さらに、ここでは、電極Ｃ４を補償電極として動作させることが有利であり得る。

本発明による印刷回路基板Ｐは、少なくとも部分的に、可撓性に形成され得る。

Claims (18)

1. 評価デバイス（Ｅ）と少なくとも１つの容量性センサの電極構成とを備えている印刷回路基板（Ｐ）であって、前記電極構成は、一方が他方の上に配列され、互に離間されている少なくとも２つの電極を備え、各々は、前記印刷回路基板（Ｐ）の少なくとも１つの導電層の一部によって形成され、前記電極構成の少なくとも１つの電極は、前記印刷回路基板（Ｐ）の導体経路を介して前記評価デバイス（Ｅ）と結合されている、印刷回路基板。
2. 前記電極構成の電極は、前記印刷回路基板（Ｐ）の導体経路を介して前記評価デバイス（Ｅ）と結合されている、請求項１に記載の印刷回路基板。
3. 前記電極構成は、１つの上側電極（Ａ）と１つの下側電極（Ｃ）との間に配列されている第３の電極（Ｂ）を有し、前記上側電極（Ａ）および前記下側電極（Ｃ）の一方の電極は、伝送電極として動作させられ、前記上側電極（Ａ）および前記下側電極（Ｃ）のそれぞれの他方の電極は、受信電極として動作させられ、前記第３の電極（Ｂ）は、補償電極および／または接地電極として動作させられる、請求項１〜２のいずれかに記載の印刷回路基板。
4. 前記電極構成は、上側電極（Ａ）と下側電極（Ｃ）との間に配列されている第３の電極（Ｂ）を有し、前記上側電極（Ａ）および前記下側電極（Ｃ）は、それぞれ、接地電極として動作させられ、前記第３の電極（Ｂ）は、負荷電極として動作させられる、請求項１または２のいずれかに記載の印刷回路基板。
5. 前記電極構成は、前記電極構成の前記上側電極（Ａ）と前記下側電極（Ｃ）との間に配列されている少なくとも１つのさらなる電極を有し、前記上側電極（Ａ）と前記下側電極（Ｃ）との間に配列されている２つのうちの一方の電極は、補償電極（Ｂ）として動作させられ、前記上側電極（Ａ）と前記下側電極（Ｃ）との間に配列されている前記２つのうちのそれぞれの他方の電極は、接地電極（Ｄ）として動作させられる、請求項３または４に記載の印刷回路基板。
6. 前記少なくとも１つの電極構成は、前記印刷回路基板（Ｐ）の縁領域に配列されている、請求項１〜５のいずれかに記載の印刷回路基板。
7. 前記印刷回路基板（Ｐ）上の前記少なくとも１つの電極構成の前記縁領域における配列は、前記電極構成の少なくとも１つの電極が、前記印刷回路基板（Ｐ）の終了境界（Ｋ）まで延在するように選定されている、請求項６に記載の印刷回路基板。
8. 前記電極構成の少なくとも１つの電極は、少なくとも部分的に、前記印刷回路基板（Ｐ）の周りの周辺に配列されている、請求項１〜７のいずれかに記載の印刷回路基板。
9. 前記電極構成の少なくとも２つの電極は、前記印刷回路基板（Ｐ）の同じ導電層の一部によって形成されている、請求項３から８のいずれかに記載の印刷回路基板。
10. 前記電極構成の電極のうちの少なくとも１つ、または、少なくとも１つのさらなる電極は、前記印刷回路基板（Ｐ）の表面（Ｋ）の前記縁領域に配列されている導電層によって形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の印刷回路基板。
11. 前記印刷回路基板（Ｐ）は、前記縁領域、好ましくは、前記印刷回路基板（Ｐ）の２つの反対終了境界（Ｋ１、Ｋ２）に配列されている少なくとも２つの電極構成を有し、一方の電極構成の少なくとも１つの電極は、伝送電極として動作可能であり、他方の電極構成の少なくとも１つの電極は、受信電極として動作可能である、請求項１〜１０のいずれかに記載の印刷回路基板。
12. 前記電極構成の少なくとも２つの電極は、異なる交番電気信号で負荷がかけられ得る、請求項１〜１１のいずれかに記載の印刷回路基板。
13. 前記評価デバイス（Ｅ）は、少なくとも２つの動作モードで動作させられ、前記評価デバイス（Ｅ）の動作モードに応じて、前記電極構成のいくつかの電極は各々、交番電気信号で負荷がかけられる、請求項１〜１２のいずれかに記載の印刷回路基板。
14. 前記印刷回路基板は、両面印刷回路基板であり、前記電極構成の電極のうちの少なくとも１つは、前記印刷回路基板（Ｌ）の上側面（Ｏ）に配列され、前記電極構成の残りの電極は、前記印刷回路基板（Ｌ）の下側面（Ｕ）に配列されている、請求項１〜１３のいずれかに記載の印刷回路基板。
15. 前記印刷回路基板（Ｐ）は、少なくとも部分的に、可撓性に設計されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の印刷回路基板。
16. 前記印刷回路基板（Ｐ）上に、少なくとも１つのさらなる電極が配列され、前記少なくとも１つのさらなる電極は、前記評価デバイス（Ｅ）と直接結合されず、容量性またはガルバニック様式において、前記電極構成の少なくとも１つの電極と結合される、請求項１〜１５のいずれかに記載の印刷回路基板。
17. 前記少なくとも１つのさらなる電極は、前記印刷回路基板（Ｐ）の導電層の一部によって形成されている、請求項１６に記載の印刷回路基板。
18. 請求項１〜１７のいずれかに記載の少なくとも１つの印刷回路基板（Ｐ）を備えている、電気携帯用デバイス。

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