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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-09
(45)【発行日】2024-01-17
(54)【発明の名称】伸縮性のある配線に接続されたセンサ
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20240110BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 430
G06F3/041 600
G06F3/041 640
G06F3/044
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021517386
(86)(22)【出願日】2019-09-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-12
(86)【国際出願番号】 FI2019050689
(87)【国際公開番号】W WO2020065136
(87)【国際公開日】2020-04-02
【審査請求日】2022-08-26
(31)【優先権主張番号】20185811
(32)【優先日】2018-09-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FI
(31)【優先権主張番号】19397512.5
(32)【優先日】2019-04-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】519012677
【氏名又は名称】フォルシオット オイ
【氏名又は名称原語表記】ＦＯＲＣＩＯＴ ＯＹ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｒｍｉａｎｋａｔｕ １２ Ｂ Ｔａｍｐｅｒｅ Ｆｉｎｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100075557
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎
(72)【発明者】
【氏名】イソ－ケトラ，ペッカ
(72)【発明者】
【氏名】カッコーネン，ラリ
(72)【発明者】
【氏名】リイマッタ，トニ
(72)【発明者】
【氏名】ラーデスマキ，セッポ
(72)【発明者】
【氏名】マキランタ，アンネ
【審査官】円子 英紀
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１９２４７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０５６３２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０１１４６４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－０９０１１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５０８７８７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３／０４１
Ｇ０６Ｆ ３／０４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
可撓性で伸縮性のある第１導電性ワイヤ（２２２）と、圧縮性層（３１０）と、
一体型補強構造（３２０）と、
静電容量を測定するための第１電極（２２４）であって、第１導電性ワイヤ（２２２）に結合される、第１電極（２２４）とを含む静電容量式センサ（１００）において、
静電容量式センサ（１００）は、
静電容量式センサ（１００）の第１部分（１００ａ）であって、センサの厚みの方向（Ｓｚ）にセンサ（１００）を通って延び、
補強構造（３２０）の第１部分（３２０ａ）と、
第１導電性ワイヤ（２２２）の第１部分（２２２ａ）と、
圧縮性層（３１０）の第１部分（３１０ａ）とを含み、
補強構造（３２０）の第１部分の少なくとも一部が、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）において、圧縮性層（３１０）の第１部分（３１０ａ）の少なくとも一部と重なり、
圧縮性層（３１０）の第１部分（３１０ａ）の少なくとも一部が、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）において、第１導電性ワイヤ（２２２）の第１部分（２２２ａ）の少なくとも一部と重なる、静電容量式センサ（１００）の第１部分（１００ａ）と、
静電容量式センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）であって、センサの厚みの方向（Ｓｚ）にセンサ（１００）を通って延び、
補強構造（３２０）の第２部分（３２０ｂ）と、
第１導電性ワイヤ（２２２）の第２部分（２２２ｂ）とを含む、静電容量式センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）と、
に分割可能であり、
第１導電性ワイヤ（２２２）は、第１ワイヤ（２２２）を、フレキシブル回路基板（４１０）またはコネクタ（４０５）などの他の導電性構造（４００）に接続するための第１接合部（２２６）に取り付けられ、
第１導電性ワイヤ（２２２）は、第１接合部（２２６）から、センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）を介して、センサ（１００）の第１部分（１００ａ）まで、そしてさらに第１電極（２２４）まで延び、
［Ａ］
センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）は、圧縮性層（３１０）の第２部分（３１０ｂ）を含み、
圧縮性層（３１０）の第２部分（３１０ｂ）の面内剛性は、圧縮性層（３１０）の第１部分（３１０ａ）の面内剛性よりも小さい、または
［Ｂ］
圧縮性層（３１０）はセンサ（１００）の第２部分（１００ｂ）まで延在しない、
ことを特徴とする静電容量式センサ（１００）。
【請求項2】
圧縮性層（３１０）の第２部分（３１０ｂ）のヤング率は、圧縮性層（３１０）の第１部分（３１０ａ）のヤング率よりも小さい、および／または圧縮性層（３１０）の第２部分（３１０ｂ）の厚み（Ｔ３１０ｂ）は、圧縮性層（３１０）の第１部分（３１０ａ）の厚み（Ｔ３１０ａ）よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項3】
センサ（１００）の第１部分（１００ａ）内で、第１導電性ワイヤ（２２２）の第１部分（２２２ａ）は、直接または少なくとも１つの層を介して、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）に、補強構造（３２０）の第１部分（３２０ａ）に取り付けられ、センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）内で、第１導電性ワイヤ（２２２）の第２部分（２２２ｂ）は、直接または少なくとも１つの層を介して、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）に、補強構造（３２０）の第２部分（３２０ｂ）に取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項4】
センサ（１００）の変形された第１部分（１００ａ’）は、第１面内剛性を有し、センサ（１００）の変形された第２部分（１００ｂ’）は、第１面内剛性よりも低い第２面内剛性を有し、変形された第１部分（１００ａ’）は、センサ（１００）の第１部分（１００ａ）から補強構造（３２０）の第１部分（３２０ａ）を除去することによって、センサ（１００）の第１部分（１００ａ）から変形され、
変形された第２部分（１００ｂ’）は、センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）から補強構造（３２０）の第２部分（３２０ｂ）を除去することによって、センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）から変形されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項5】
第１導電性ワイヤ（２２２）に接続されるフレキシブル基板（４１０）を含むことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項6】
静電容量式センサ（１００）の第１部分（１００ａ）の外側に配置され、かつ第１接合部（２２６）に電気的に接続される、剛性構成要素（４２０）を含むことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項7】
静電容量式センサ（１００）の第１部分（１００ａ）の外側に配置され、かつ第１接合部（２２６）に電気的に接続される、剛性構成要素（４２０）を含み、
フレキシブル基板（４１０）は、第１導電性ワイヤ（２２２）に接続され、
フレキシブル基板（４１０）は、剛性構成要素（４２０）に接続されることを特徴とする請求項５に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項8】
可撓性で伸縮性のある基板（２１０）を含む多層導体構造（２００）を含み、第１導電性ワイヤ（２２２）は、基板（２１０）上に配置されることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項9】
静電容量式センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）内で、第１導電性ワイヤ（２２２）は蛇行していることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項10】
静電容量式センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）内で、第１導電性ワイヤ（２２２）は、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）に蛇行していることを特徴とする請求項９に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項11】
センサ（１００）の第２部分（１００ｂ）の少なくとも一部は、接合部（２２６）とセンサ（１００）の第１部分（１００ａ）との間に、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）に垂直な方向に配置され、第２部分（１００ｂ）内に延びる第１ワイヤ（２２２）の部分の長さ（Ｌ２２２ｂ）は、第１部分（１００ａ）内の圧縮性層（３１０）の厚み（Ｔ３１０ａ）よりも大きいことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項12】
第１共通電位電極（３４０）を含み、圧縮性層（３１０）の一部は、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）において、第１共通電位電極（３４０）と第１電極（２２４）との間に配置されることを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項13】
スペーサ層（３３０）を含み、第１導電性ワイヤ（２２２）の少なくとも一部は、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）において、圧縮性層（３１０）とスペーサ層（３３０）との間に配置されることを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項14】
第２共通電位電極（３５０）を含み、スペーサ層（３３０）の一部は、センサ（１００）の厚みの方向（Ｓｚ）において、第２共通電位電極（３５０）と第１電極（２２４）との間に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の静電容量式センサ（１００）。
【請求項15】
第２電極（２２５）と、第２導電性ワイヤ（２２３）とを含み、
第２導電性ワイヤ（２２３）は、第２導電性ワイヤ（２２３）を、フレキシブル回路基板（４１０）またはコネクタ（４０５）などの別の導電性構造（４００）に接続するための第２接合部（２２７）に取り付けられ、
第２導電性ワイヤ（２２３）は、第２接合部（２２７）から多層導体構造（２００）の第２部分（２００ｂ）を介して、多層導体構造（２００）の第１部分（２００ａ）まで、そしてさらに第２電極（２２５）まで延びることを特徴とする請求項１～１４のいずれか１項に記載の静電容量式センサ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、力センサ、圧力センサ、およびタッチセンサに関する。本発明は、静電容量式力センサ、静電容量式圧力センサ、および静電容量式タッチセンサに関する。本発明は、ウェアラブル静電容量式力、圧力およびタッチセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
健康への関心が高まっている。これは、個人の健康、およびヘルスケアを含む。これは、センサなどの多くの個人用および医療用監視デバイスをもたらした。このようなセンサは、グローブ、ミット、履物、ヘルメットなどの衣類に埋め込むことができる。衣類のための力または圧力センサに関して、それらは、たとえば、圧電抵抗式、圧電式、または静電容量式であってもよい。タッチセンサ、すなわち触覚センサは、ほとんどの場合静電容量式である。静電容量式の力／圧力／タッチセンサは、典型的には、容易に入手できる材料だけに関与している。一例として、フィンランド国特許第１２７２４５号明細書は、静電容量式力および／または圧力センサを開示している。力および／または圧力センサとは対照的に、タッチセンサは電極の近くに変形可能な材料を有する必要はない。
【0003】
図１を参照すると、このようなセンサは、典型的には、剛性構成要素である超小型電子チップ９１０を備える。超小型電子チップ９１０は、バンプなどの入力／出力チャネル９１２ａ，９１２ｂを備える。これらの入力／出力チャネル９１２ａ，９１２ｂは、より良い機能のためにチップ９１０用の多くの入力／出力チャネル９１２ａ，９１２ｂを有するために、互いに近くに配置されている。
【0004】
特にウェアラブルセンサでは、使用の快適さが望まれる。したがって、センサの大部分は、適合シート９３０上に形成されてもよい。適合シート９３０は、適合し導電性でもある配線９３２を含んでもよい。このような配線９３２は、たとえば、印刷することによって作製されてもよい。しかしながら、製造技術のために、適合配線９３２の線幅は、典型的には、超小型電子チップ９１０の入力／出力チャネル９１２ａ，９１２ｂ間の距離によって必要とされるものよりもはるかに大きい。
【0005】
適合配線９３２を入力／出力チャネル９１２ａ、９１２ｂに電気的に結合するために、超小型電子チップ９１０と適合シート９３０との間にフレキシブル回路基板９２０が使用されてもよい。フレキシブル回路基板９２０は、適合配線９３２の線幅よりもはるかに小さい線幅で製造することができる。したがって、フレキシブル回路基板上の配線９２２は、第１位置で、入力／出力チャネル９１２ａ，９１２に接触させるように十分に狭くすることができ、第２位置では、配線９２２のワイヤは、適合配線９３２のワイヤに接触させるように互いに分離することができる。
【0006】
しかしながら、このような解決手段は、しばしば機械的に信頼できない。特に、適合部品９３０および／または可撓性部品９２０の形状が変化するような方法で使用されるとき、信頼性の問題がしばしば発生する。
【発明の概要】
【0007】
本発明は、適合部分および可撓性部分を有する静電容量式センサに関する。特に、本発明は、静電容量式センサに関し、適合部分は、機械的に変化する環境においても取り付けの信頼性が高くなるように、可撓性部分に取り付け可能である。電気配線の伸縮性を活用することで信頼性が向上される。伸縮性は、たとえば、フレキシブル基板に接続するための接合部の近くにセンサをより弾力的にすることによって、主に利用することができる。本発明は、独立請求項１により具体的な用語で開示されている。伸縮性を改善するいくつかの方法は、請求項２に開示されている。伸縮性は、ワイヤを、センサの厚みの方向において第１点で補強構造に接続することによって、そして、ワイヤを、センサの厚みの方向において第２点で補強構造に接続しないことによって二次的に利用することができ、補強構造は、第１点から第２点まで延びる。実施形態は、従属請求項３においてより具体的な用語で開示されている。センサのいくつかの部分の伸縮性は、従属請求項４においてより具体的に開示されている。
【0008】
図において、方向Ｓｚは、センサの厚みの方向を示している。方向ＳｘおよびＳｙは、相互に垂直であり、Ｓｚに垂直である。図は、センサを実質的に平面の形で示しているが、センサは適合性があるので、別の形に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】関連技術を概略的に示す。
【図2a】多層導体構造を上面図で示す。
【図2b】第１ワイヤを含む配線を含む多層導体構造の一部を側面図で示す。
【図2c】第１ワイヤを含む配線を含む別の多層導体構造の一部を側面図で示す。
【図2d】ワイヤを含まない多層導体構造の一部を側面図で示す。
【図3a1】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図3b1】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図3c1】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図3d】第１部分１００ａおよび第２部分１００ｂに分割されたセンサの一部を側面図で示す。第１部分および第２部分を点線で示す。
【図3e1】センサの一部を側面図で示し、接着剤が圧縮性層の一部を形成している。
【図3e2】センサの一部を側面図で示し、第２部分の圧縮性材料は、第１部分よりも薄い。
【図3f】センサを側面図で示し、電子機器のパッケージが補強構造を形成している。
【図4a】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図4c】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図5a】静電容量式センサ１００を上面図で示す。
【図5b】静電容量式センサ１００を上面図で示す。
【図6a】静電容量式センサ１００を上面図で示す。
【図6b】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図7】静電容量式センサ１００を側面図で示す。
【図8a1】第１部分１００ａ、第２部分１００ｂおよび第３の部分１００ｃに分割された静電容量式センサ１００を側面図で示し、第１、第２および第３の部分を点線で示す。
【図8b1】第１部分１００ａ、第２部分１００ｂおよび第３の部分１００ｃに分割された静電容量式センサ１００を側面図で示し、第１、第２および第３の部分を点線で示す。
【図9a】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図9b】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図9c】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図9d】静電容量式センサ１００の一部を側面図で示す。
【図10】静電容量式センサ１００の部品を側面図で示す。
【図11】静電容量式センサ１００の部品を側面図で示す。
【図12】中敷きとして使用するための静電容量式センサを示す。
【図13a】他の用途のための静電容量式センサを示す。
【図13b】他の用途のための静電容量式センサを示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
背景技術に示されるように、本発明は、さまざまな機械的応力下での信頼性が向上した静電容量式センサ、たとえば、力および／または圧力センサまたはタッチセンサに関する。好ましくは、センサは適合性である。
【0011】
静電容量式センサでは、電極の静電容量が測定される。静電容量は、周囲に対して、または接地電極などの別の電極に対して測定可能である。一般に、３つの動作原理がある。（１）電極に近い（たとえば、２つの電極の間）誘電体材料が変化し、これによって静電容量が変化し、（２）２つの電極間の距離が変化し、これによってこれらの電極間の静電容量が変化し、および／または（３）電極の面積が変化するか、または２つの電極間の相互面積が変化し、これによって、電極の静電容量が（たとえば、別の電極または周囲に対して）変化する。
相互面積は、たとえば、せん断荷重下で変化してもよい。
これらの原理は当業者に知られている。簡単な形では、物体が電極に近づいたり遠ざかったりすると、周囲に対する電極の静電容量が変化する。典型的には、２つの電極は、電極間の材料が使用中に圧縮されるように精度を向上させるために使用される。このようなセンサは、フィンランド国特許第１２７２４５号明細書に開示されている。タッチセンサでは、接触する物体（たとえば、ユーザの指）は、たとえば空気とは異なる誘電率を有する。したがって、電極の静電容量は、（上記の動作原理１に従って）接触する物体の動きによって変化する。
相互面積は、たとえば、せん断荷重下で変化してもよい。
これらの原理は当業者に知られている。簡単な形では、物体が電極に近づいたり遠ざかったりすると、周囲に対する電極の静電容量が変化する。典型的には、２つの電極は、電極間の材料が使用中に圧縮されるように精度を向上させるために使用される。このようなセンサは、フィンランド国特許第１２７２４５号明細書に開示されている。タッチセンサでは、接触する物体（たとえば、ユーザの指）は、たとえば空気とは異なる誘電率を有する。したがって、電極の静電容量は、（上記の動作原理１に従って）接触する物体の動きによって変化する。
【0012】
典型的には、力および／または圧力センサでは、測定電極の近傍の弾性材料は、たとえば、２つの電極の間で、（局所的に）印加された圧力に応じて少なくとも局所的に圧縮および変形される。第２電極は必ずしも必要ではない。なぜなら典型的には、圧力を形成する物体は圧縮された弾性材料とは異なる誘電率を有し、それによってすでに変形が周囲に対する静電容量の変化を引き起こすからである。したがって、電極近傍の局所的な圧力を決定することができる。さらに、複数の電極が異なる場所で使用される場合、複数の局所圧力を異なる場所で決定することができる。力は圧力の積分ある。したがって、力を測定するためには、前述の特許に記載されているように、実質的にすべての測定領域が測定に使用される電極で覆われている必要がある。したがって、力センサでは、実質的にすべての測定領域が測定に使用される電極で覆われている必要があるが、圧力センサでは、圧力が測定されるべき領域にのみ測定に使用される電極を提供するだけで十分である。
【0013】
背景技術に示されるように、さまざまな形状の物体に広く適用できるようにするには、センサ、または少なくともセンサの大部分が適合している必要がある。適合センサは、ウェアラブル電子機器など、その形状が変化を受ける環境でも使用できる。
【0014】
ここで、適合性という用語は、少なくとも可撓性で伸縮性があり、好ましくは圧縮性でもある材料を指す。可撓性という用語については、平面可撓性材料を２０°Ｃの温度で材料を破壊することなく、曲率半径１０ｍｍ（またはそれ以下）まで曲げることができる。さらに、その後、可撓性材料を材料を破壊することなく、２０℃の温度で平面形態に戻すことができ、または、破損することなく自然に平面に戻ってもよい。伸縮性という用語に関しては、伸縮性のある材料は、可逆的に少なくとも１０％だけ伸ばすことができる。特に、伸縮性材料の層は、層の厚みの方向に垂直な方向に可逆的に少なくとも１０％だけ伸ばすことができる。伸縮の可逆性は自発的、すなわち弾性的である。圧縮性という用語に関しては、圧縮性材料は可逆的に少なくとも１０％だけ圧縮することができる。特に、圧縮性材料の層は、層の厚みの方向に可逆的に少なくとも１０％だけ圧縮することができる。圧縮の可逆性は自発的、すなわち弾性的である。このようにして、平面適合材料は、上記に示したように可撓性があり、平面適合材料の平面の方向に伸縮性があり、好ましくは、上記で詳述したように、その厚みの方向にも圧縮性がある。平面適合材料は、半径１０ｃｍ（またはそれ以下）の球の半球の表面を、２０℃の温度で破壊することなく適合させるように配置することができる。典型的には、平面適合材料は、材料に有意な塑性（すなわち不可逆的）変形を導入することなく、２０℃の温度で半径１０ｃｍ（またはそれ以下）を有する半球の表面に適合するように配置することができる。ここで、「有意な」という用語は、半球上に配置されたとき、適合材料の弾性ひずみがその塑性ひずみよりも大きいことを意味する。したがって、平面適合材料は、たとえば、足または拳の表面に適合するように配置することができる。
【0015】
図２ａ～図２ｄは、いくつかのセンサの一部を示す。図２ａは上面図であり、図２ｂ～図２ｄは、図の方向Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚによって示されるような側面図である。Ｓｚは、センサ１００の厚みの方向を指す。方向Ｓｘ，ＳｙおよびＳｚは、相互に垂直であり、少なくともセンサが平面でないとき、位置に依存してもよい。従来のように、「厚み」という用語は、センサが最も伸びない方向を指す。したがって、厚みは長さまたは幅よりも小さくなる。図２ａ～図２ｃを参照すると、センサ１００は、第１導電性ワイヤ２２２を含む導電性配線２２０を備える。センサ１００は、静電容量を測定し、第１導電性ワイヤ２２２に結合された第１電極２２４を備える。ワイヤ２２２の機能は、測定回路に電極２２４をたとえば、可撓性構造を介して結合することである。したがって、第１接合部２２６は、たとえば、図３ａ１に示されるように、第１ワイヤ２２２に接合される。結合部２２６は、ワイヤ２２２を他の電子機器に結合するのに適している。電極２２４は、配線２２０の一部を形成してもよい。配線２２０、特にその第１ワイヤ２２２は、これらの用語について上記で論じた意味で可撓性で伸縮性がある。好ましくは、第１電極２２４もまた、これらの用語について上記で論じた意味で可撓性で伸縮性がある。以下に詳述するように、配線２２０は、導電性多層構造２００の一部として配置されてもよい。
【0016】
図３ａ１～図３ｆを参照すると、センサ１００は、第１導電性ワイヤ２２２を備える。第１導電性ワイヤ２２２は、これらの用語について上記で論じた意味で可撓性で伸縮性がある。第１導電性ワイヤ２２２は、配線２２０の少なくとも一部を形成する（図２ａを参照）。配線２２０および／またはワイヤ２２２は、印刷などの伸縮性のある導電性配線を製造する積層造形技術を使用することによって製造されてもよい。あるいは、配線は材料の層に積層されてもよい。配線２２０は、可撓性で伸縮性のある基板２１０上に製造（たとえば、印刷または積層）されてもよい。あるいは、配線２２０は、圧縮性層３１０上に製造（たとえば、印刷または積層）されてもよい。
【0017】
図３ａ１～図３ｆを参照すると、センサ１００は、圧縮性層３１０を備える。力および／または圧力センサでは、圧縮性層３１０は、使用中の圧力下で圧縮および変形するように構成される。さらに、容量性動作原理のために、圧縮性層３１０はまた、電気絶縁性である。層３１０の他の特性および適切な材料について、以下で説明する。センサ１００がタッチセンサ（すなわち、触覚センサ）として使用されるとき、圧縮性層３１０は、電極（２２４，２２５）近傍に必要とされない。しかしながら、タッチセンサにおいても、圧縮性層３１０は、信頼性を改善するために使用されてもよい。したがって、圧縮性層３１０は、第１電極２２４と重なるように延びる必要はない。
【0018】
図３ａ１～図３ｆを参照すると、センサ１００は、補強層などの補強構造３２０を備える。補強構造３２０の機能は、センサ１００の第１部分１００ａをセンサの電子部品、特にフレキシブル基板４１０に接続することである。したがって、補強構造３２０の機能は、第１部分１００ａと接合部２２６との間でセンサの第２部分１００ｂの大きすぎる面内伸縮を防止することである。このようにして、補強構造３２０の機能は、少なくとも、第１ワイヤ２２２の他の電子機器との接続の近傍でセンサ１００を補強することである。適切に補強するために、補強構造３２０は一体型である、すなわち、別個の部品から構成されていない。したがって、補強構造３２０は、補強構造３２０の各２点の間で延びる。特に、補強構造３２０の第１部分３２０ａは、補強構造３２０の第２部分３２０ｂまで延びる（これらの部分は後で定義される）。これらの部品（３２０ａ，３２０ｂ）は、直接または補強構造３２０の別の部分を介して接続されている。さらに、好ましくは、第１部分３２０ａと第２部分３２０ｂとの間に材料界面が配置されていない。第１導電性ワイヤ２２２と圧縮性層３１０とは、補強構造３２０の同じ側に配置されている。それに応じて、補強構造３２０の一部は、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて、第１導電線２２２と圧縮性層３１０との間に配置されていない。好ましくは、圧縮性層３１０の一部は、方向Ｓｚにおいて、第１導電性ワイヤ２２２と補強構造３２０との間に配置される。しかしながら、図３ｄに示されるように、第１導電性ワイヤ２２２の一部は、圧縮性層３１０と補強構造３２０との間に配置されてもよい。補強構造３２０は、適切な補強材料の層であってもよく、適切な補強材料の層を含んでもよい。補強構造３２０は、図３ｆのように、センサ１００の剛性構成要素４２０および／またはフレキシブル基板４１０のためのパッケージングの一部であってもよく、パッケージングの一部を形成してもよい。補強構造３２０は導電性であってもよく、それによって、共通電位電極３４０と同様に、接地電極として使用されてもよい。補強構造３２０は、最上層であってもよく、必要に応じて仕上げることができる。したがって、補強構造は、最上層３８０として使用することができる。
【0019】
第１ワイヤ２２２の伸縮性を利用して、センサ１００の信頼性を向上できることに気付いた。特に、第１ワイヤ２２２は伸縮性があるので、その伸縮能力を利用して信頼性を向上させてもよい。この特性は、使用中に、第１ワイヤ２２２の一部（すなわち、以下で説明するように、センサの第２部分１００ｂ内のワイヤ２２２の一部）がほとんどの機械的変形を取り込むように利用することができる。これは、接合部２２６近傍で、補強構造３２０を除いて、センサ１００が接合部２２６からさらに遠く離れるよりも容易に面内で変形するように材料設計によって達成することができる。接合部２２６は、第１ワイヤ２２２に接続され、第１ワイヤ２２２を介して第１電極２２４に接続される。
【0020】
より具体的には、図３ａ２、図３ｂ２および図３ｅ２を参照して、補強構造を除いて、接合部２２６近傍のセンサ１００の弾力性は、少なくとも以下の３つの解決手段によって向上させることができる。
（ｉ）図３ａ１および図３ａ２に示されるように、センサ１００の第２部分１００ｂは、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂを含み、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂのヤング率が、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａのヤング率よりも小さい、または
（ｉｉ）図３ｂ２に示されるように、圧縮性層３１０は、センサ１００の第２部分１００ｂまで延在しない、または
（ｉｉｉ）図３ｅ１および図３ｅ２に示されるように、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂの厚みＴ３１０ｂは、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａの厚みＴ３１０ａよりも小さい。
（ｉ）図３ａ１および図３ａ２に示されるように、センサ１００の第２部分１００ｂは、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂを含み、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂのヤング率が、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａのヤング率よりも小さい、または
（ｉｉ）図３ｂ２に示されるように、圧縮性層３１０は、センサ１００の第２部分１００ｂまで延在しない、または
（ｉｉｉ）図３ｅ１および図３ｅ２に示されるように、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂの厚みＴ３１０ｂは、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａの厚みＴ３１０ａよりも小さい。
【0021】
以下に詳述するように、これらの解決手段の少なくとも１つを利用することによって、センサ１００の第２部分１００ｂの弾力性が向上される。特に、代替案（ｉ）および（ｉｉｉ）のそれぞれは、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂの面内剛性が、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａの面内剛性よりも小さいという技術的効果を有する。ここで、部分３１０ａ，３１０ｂの面内剛性は、その部分の厚みを掛けたものとしてのその部分の面内弾性係数を指す。本明細書では、面内弾性係数は、面内ヤング率と同等であるとみなされ、用語もまた、この特性にも一般的に使用される。
【0022】
代替案（ｉｉ）に関しては、圧縮性層３１０は第２部分１００ｂまで延在しないので、間隙３１２は、圧縮性層の第１部分３１０ａに隣接して残され、事実上、間隙の面内剛性は、ゼロである。したがって、すべての代替案（ｉ）～（ｉｉｉ）は、第２部分１００ｂ内の圧縮性層の面内剛性を低下させることを目的としている。さらに、第２部分１００ｂの少なくとも一部は、接合部２２６と第１部分１００ａとの間に配置されている。ここで、「間に」という用語は、センサの厚みの方向Ｓｚに垂直な方向の間にあることを指す。
【0023】
しかしながら、構造の他の層はまた弾力性に影響を与えてもよい。センサが、第１面内剛性を有する変形された第１部分１００ａ’と、第１面内剛性よりも低い第２面内剛性を有する変形された第２部分１００ｂ’とを有するとき、信頼性がさらに向上され、ることが見出され、ここで、変形された第１部分１００ａ’は、補強構造３２０の第１部分３２０ａを除去することによってセンサ１００の第１部分１００ａから変形され、変形された第２部分１００ｂ’は、補強構造３２０の第２部分３２０ｂを除去することによるセンサ１００の第２部分１００ｂから変形された。面内剛性は、面内弾性係数（Ｙ１００ａ，Ｙ１００ｂ）に層の厚みを掛けたものを指す。変形された第１（１００ａ’）および第２（１００ｂ’）の部分、ならびに対応する面内弾性係数は、図３ａ３、図３ｂ３および図３ｃ３に示される。ここでも、第２部分１００ｂの少なくとも一部は、センサの厚みの方向Ｓｚに垂直な方向において接合部２２６と第１部分１００ａとの間に配置されている。さらに、好ましくは、接合部２２６と第１部分１００ａとの間の全領域は、第１部分１００ａよりも弾力性がある。より正確には、一実施形態では、センサ１００は、（ｉ）接合部２２６と第１部分１００ａとの間に配置され、（ｉｉ）その面内剛性（たとえば、弾性係数）が補強構造３２０の除去後の第１面内剛性（たとえば、弾性係数Ｙ１００ａ）以上である部分を有さない。より好ましくは、センサ１００は、（ｉ）接合部２２６と第１部分１００ａの間に配置され、（ｉｉ）その面内剛性（たとえば、弾性係数）は、補強構造３２０の除去後の第２面内剛性（たとえば、弾性係数Ｙ１００ｂ）よりも高い部分を有さない。一実施形態では、センサの第２部分１００ｂは、第１部分１００ａおよび第２部分１００ｂの共通の縁１００ａｂから接合部２２６まで延びる。
【0024】
図３ａ１～図３ｆに示されるように、静電容量式センサ１００は、静電容量式センサ１００の第１部分１００ａと、静電容量式センサ１００の第２部分１００ｂとを有する。したがって、センサは、部分１００ａ，１００ｂに分割可能である。センサ１００のこのような分割は、たとえば、点線の長方形によって図３ａ１～図３ｄおよび図４ａ～図４ｄに示される。第１部分１００ａは、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにセンサ１００を通って延びる。第２部分１００ｂは、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにセンサ１００を通って延びる。図３ａ２は、図３ａ１のセンサのこれらの２つの部分への分割を示し、図３ｂ２は、図３ｂ１のセンサのこれらの２つの部分への分割を示し、図３ｃ２は、図３ｃ１のセンサのこれらの２つの部分への分割を示し、図４ｂは、図４ａのセンサのこれらの２つの部分への分割を示し、図４ｄは、図４ｃのセンサのこれらの２つの部分への分割を示している。図８ａ１～図８ｂ２に示されるように、センサは３つ以上の部分に分割することができる。分割は、物理センサ１００が物理的に分割さないそのような部分を定義する精神的工程として理解されるべきである。図３ａ２、図３ｂ２、図３ｃ２および図１２に示されるように、センサ１００の第１部分１００ａおよびセンサ１００の第２部分１００ｂは、それらが共通の縁１００ａｂを共有するように定義される。
【0025】
センサ１００の第１部分１００ａは、（上記で論じたような）補強構造３２０の第１部分３２０ａと、第１導電性ワイヤ２２２の第１部分２２２ａと、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａとを含む。これらの層は、補強構造３２０の第１部分３２０ａが、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて、第１導電性ワイヤ２２２の第１部分２２２ａ、または第１導電性ワイヤ２２２の第１部分２２２ａに合理的に近い少なくとも１つの領域と重なるように、互いに対して配置されている。したがって、圧縮性層３１０は、補強構造３２０の支持力を、第１部分１００ａ内の第１導電性ワイヤ２２２に伝達する。たとえば、補強構造３２０は、開口が第１導電性ワイヤ２２２の第１部分２２２ａと重なるように開口を備えてもよい。好ましい実施形態では、第１部分１００ａ内で、補強構造３２０の第１部分３２０ａは、第１ワイヤ２２２の第１部分２２２ａの位置で厚みの方向Ｓｚに平行であり、第１ワイヤ２２２の第１部分１２２ａを貫通する直線を半径方向に取り囲む。
【0026】
さらに、補強構造の第１部分３２０ａは、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａ（またはその少なくとも一部）と重なる。本明細書全体を通して、重なるという用語は、層の一部がセンサ１００の厚みＳｚの方向において、互いの上に配置されていることを指す。たとえば図３ｂ２に示されるように、第１導電性ワイヤ２２２の第１部分２２２ａは、多層導体構造２００の第１部分２００ａによって構成されてもよい。このような場合、好ましくは、補強構造３２０の第１部分３２０ａは、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて多層導体構造２００の第１部分２００ａと重なる。さらに、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａの少なくとも一部は、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて、第１導電性ワイヤ２２２の第１部分２２２ａの少なくとも一部と重なる。典型的には、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａの一部は、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて第１導電性ワイヤ２２２の第１部分２２２ａと重なる。
【0027】
静電容量式センサ１００の第２部分１００ｂは、補強構造３２０の第２部分３２０ｂと、第１導電性ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂとを備える。これらの層は、補強構造３２０の第２部分３２０ｂが、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて第１導電性ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂと重なる、または第２部分２２２ｂに少なくとも近接するように互いに対して配置されていてもよい。好ましい実施形態では、第２部分１００ｂ内で、補強構造３２０の第２部分３２０ｂは、第１ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂの位置で厚みの方向Ｓｚに平行であり、第１ワイヤ２２２の第２部分１２２ｂ貫通するような直線を半径方向に取り囲む。たとえば、図３ｂ２に示されるように、第１導電性ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂは、多層導体構造２００の第２部分２００ｂによって構成されてもよい
【0028】
上記に示したように、一実施形態では、センサ１００の変形された第１部分１００ａ’であって、補強構造３２０以外のセンサ１００の他のすべての部分を含む変形された第１部分１００ａ’は、第１面内弾性係数Ｙ１００ａを有する。面内弾性係数という用語は、たとえば、試験で測定されたヤング率を指し、ここで、変形の方向は、センサ１００の厚みの方向Ｓｚに垂直である。このような場合、変形の方向は、垂直方向ＳｘおよびＳｙ（ＳｘおよびＳｙ自体を含む）の線形結合に平行である。センサ１００が平面である場合、変形の方向はセンサ１００の平面内にある。さらに、このような実施形態では、センサ１００の変形された第２部分１００ｂ’であって、補強構造３２０以外のセンサ１００の他のすべての部分を含む変形された第２部分１００’は、第２面内弾性係数Ｙ１００ｂを有する。一実施形態では、第２面内弾性係数Ｙ１００ｂは、第１面内弾性係数Ｙ１００ａよりも小さい。第１および第２弾性係数Ｙ１００ａおよびＹ１００ｂは、図３ａ３、図３ｂ３および図３ｃ３に示される。特に図３ａ３および図３ｃ３を参照すると、第２弾性係数Ｙ１００ｂは小さい。なぜなら、これらの実施形態では、センサの第２部分１００ｂ内で、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂの材料が、たとえば、圧縮層の第１部分の３１０ａの材料などのセンサの第１部分１００ａ内の材料よりも柔らいからである。特に図３ｂ３を参照すると、第２部分１００ｂは圧縮性層３１０の一部を含まないので、第２弾性係数はより大きくてもよい。しかしながら、このような場合、変形された第２部分１００ｂ’の面内剛性は、上記で論じたように、変形された第１部分１００ａの面内剛性よりも小さい。さらに、図３ｂ２において、間隙３１２は、ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂと補強構造３２０の第２部分３２０ｂとの間に形成される。弾力性（または剛性）は、変形された部分１００ａ’および１００ｂ’に関して与えられる。なぜなら補強構造３２０が、信頼性に有意な影響を与えることなく、局所的に（すなわち、部分１００ａおよび１００ｂの両方で別々に）必要に応じて設計できることに気付いたからである。
【0029】
圧縮性層３１０（存在する場合）の第２部分３１０ｂの材料は、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａの材料よりも低いヤング率、たとえば、すくなくとも２５％低いヤング率を有していてもよい。第２部分３１０ｂの材料の代わりに間隙３１２が使用される場合、間隙の弾性係数は定義されず、実質的にゼロである。
【0030】
図３ｅ２を参照すると、面内剛性は、さらに、または代わりに、層の厚みによって影響を受ける可能性がある。図３ｅ２に示されるように、第１部分１００ａ内で、圧縮性層３１０は、第２部分１００ｂ内よりも厚くしてもよく、これによって、高さが層３１０の厚みよりも小さい間隙３１２が、圧縮性層３１０に隣接して残される。したがって、センサ１００の変形された第１部分１００ａ’の面内剛性は、センサ１００の変形された第２部分１００ｂ’の面内剛性よりも大きい。なぜなら圧縮性層３１０が、第２部分１００ｂ内でより薄いからである。これは、圧縮性層の第１部分３１０ａと第２部分３１０ｂの材料が同じであっても起こる。圧縮性層の第１部分３１０ａの厚みはＴ３１０ａで示され、圧縮性層の第２部分３１０ｂの厚みはＴ３１０ｂで示される。図３ｅ１では、層３１０は、第１部分１００ａに存在し、圧縮性層３１０の一部を形成する接着剤３１４の欠如のために、第２部分１０ｂよりより薄い。第２部分３１０ｂの厚みＴ３１０ｂは、特に接着剤３１４が第１部分１００ａにおいてだけ層３１０を厚くされて使用する場合に、第１部分３１０ａの厚みＴ３１０ａの、たとえば最大で９８％であってもよい。このような場合、接着剤３１４は、典型的には、圧縮性層の残余の部分よりも堅い。
【0031】
【0032】
図２ｂを参照すると、一実施形態では、センサ１００は、第１導電性ワイヤ２２２を有する配線２２０を含む、多層導体構造２００を備える。多層導体構造２００は、可撓性で伸縮性のある基板２１０を含む。このように、基板は、これらの用語について上記で説明した意味で、可撓性と伸縮性とがある。好ましくは、可撓性で伸縮性のある基板２１０はまた、圧縮性であり、それにより、好ましくは適合性である。配線２２０、特に第１導電性ワイヤ２２２は、基板２１０上に配置される。したがって、可撓性で伸縮性のある基板２１０は、第１導電性ワイヤ２２２との界面２３６を形成する。図３ａ４を参照すると、基板２１０は、少なくとも多層導体構造２００が配線と基板２１０のみを含むとき、配線２２０（およびワイヤ２２２）を保護するために使用することができる。少なくとも導電性ワイヤ２２２との界面２３６を形成するように基板２１０を有する場合、ワイヤ２２２は、少なくとも片側で、弾性層２１０に取り付けられるので、構造の信頼性が向上させる（図２ｂを参照）。
【0033】
図２ｃを参照すると、より好ましくは、多層導体構造２００は、可撓性で伸縮性のある保護層２３０をさらに含む。保護層２３０は、配線２２０の少なくとも一部をさらに保護していてもよい。さらに、他の部分では、保護層２３０は、基板２１０に取り付けられる。したがって、配線２２０は、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０との間に配置される。一実施形態では、第１導電性ワイヤ２２２の少なくとも一部は、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０との間に配置される。配線が存在しないような場所に配置されると、保護層２３０は、可撓性で伸縮性のある基板２１０との第１界面２３２を形成する（図２ｄを参照）。同様に、配線２２０が存在するような場所において、保護層２３０は、第１導電性ワイヤ２２２との第２界面２３４を形成する（図２ｃ）。また、第１導電性ワイヤ２２２との界面２３４を形成するように保護層２３０を有する場合、ワイヤ２２２は、両側で弾性層２１０,２３０に取り付けられるので、構造の信頼性がさらに向上させる。（図２ｃを参照）。
【0034】
第１電極２２４が配線２２０の一部を形成するこのような実施形態では、第１電極２２４の少なくとも一部は、配線２２０と同じ可撓性で伸縮性のある基板２１０の側に配置される。このような場合、好ましくは、第１電極２２４（の全体）は、可撓性で伸縮性のある基板２１０の、配線２２０と同じ側に配置される。保護層２３０も使用され、第１電極２２４が配線２２０の一部を形成する場合、第１電極２２４の少なくとも一部は、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０との間に配置される。このような場合、好ましくは、第１電極２２４（の全体）は、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０の間に配置される。
【0035】
好ましくは、多層導体構造２００は、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０との間に、可撓性で伸縮性のある基板２１０と、可撓性で伸縮性のある保護層２３０と、１または複数の層とから成る。上記で示されたように、一実施形態では、配線２２０の少なくとも一部は、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０との間に配置される。しかしながら、ある接着剤はまた、複数の層を結合するために、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０の間に配置されてもよい。
【0036】
好ましくは、センサ１００は、第１電極２２４および第２電極２２５などの複数の電極を含む（図２ａを参照）。図２ａはまた、たとえ明確化のための独自の参照番号がない場合であっても、他の電極を示している。好ましくは、電極は、すべての電極を同時に使用して静電容量が測定可能であるように配置される。対照的に、いくつかの従来技術の用途では、多重化が使用され、それによって、複数の電極の一部だけが静電容量を測定するために一度に使用できる。特に、一実施形態では、複数の電極は、センサの断面積の大部分、たとえば断面積の少なくとも５０％または少なくとも８０％をカバーし、静電容量は、すべての電極を使用して電極によってカバーされた全断面積にわたって同時に測定可能である。
【0037】
したがって、一実施形態では、電極２２４（または電極２２４，２２５）は、測定領域を規定する。測定領域は、厚みの方向Ｓｚにセンサ１００を通って延びているセンサ１００の一部である。測定領域内には、少なくとも１つの電極２２４（または２２５）が配置される。電極によって規定される測定領域は、静電容量が電極によって測定されるように構成されている領域である。さらに、２つの異なる測定領域の電極は互いにガルバニック接触ではない。さらに、センサ１００の剛性構成要素４２０は、電極を使用して測定領域のそれぞれの静電容量を測定するように構成されてもよく、その各電極は、測定領域のうちの唯一の測定領域を規定する。好ましくは、剛性構成要素４２０は、ある時点で第１電極２２４の全領域からの静電容量を測定するように構成される。言い換えれば、好ましくは、後続の測定は、第１電極２２４の全領域からの静電容量を測定するために実行されない。これは、多重化を使用する必要がないので、測定の時間精度を向上できるという有益な効果を有する。より好ましくは、各測定領域について、センサは、電極２２４，２２５に導電的に取り付けられたワイヤ２２２、２２３を含む。これは、静電容量が各測定領域から同時に測定可能であるという有益な効果を有する。好ましくは、第１ワイヤ２２２は、１つの電極２２４だけに電気的に接続されている。より好ましくは、各ワイヤ２２２，２２３は、１つの電極（それぞれ２２４，２２５）だけに電気的に接続されている。
【0038】
圧縮性層３１０の範囲またはその部分３１０ａ，３１０ｂの材料選択に加えて、センサ１００の第１部分１００ａ内に、第１ワイヤ２２２を、随意に他の層を介して、センサの厚みの方向Ｓｚにおいて補強構造３２０に取り付けることによって信頼性がさらに向上され得ることに注目した。センサの厚みの方向Ｓｚに取り付けることは、補強構造３２０が、たとえばワイヤ２２２の第１部分２２２ａと補強構造３２０との間に材料の層が配置されているときに、ワイヤ２２２の第１部分２２２ａと重なる必要があることを意味するものではない。図３ａ２を参照すると、ワイヤ２２２の第１部分２２２ａは、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａに（Ｓｚ方向において）取り付けられており、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａは、補強構造３２０の第１部分３２０ａに（Ｓｚ方向において）取り付けられている。これは、補強構造３２０が、たとえば、補強構造３２０がワイヤ２２２と重なる開口部を備えていて、ワイヤ２２２と重ならなくても、行われてもよい。ワイヤの第１部分２２２ａを補強構造３２０に取り付けることによって、補強構造３２０は、構造を強化して信頼性を向上させる。
【0039】
さらに、センサ１００の第２部分１００ｂ内で、ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂを、センサ１００の厚みＳｚの方向において直接であれ、他の層を介してであれ補強構造３２０の第２部分３２０ｂに取り付けないことによって信頼性を向上させることができる。図３ａ２を参照すると、このような場合、（ｉ）ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂが、圧縮性層の第２部分３１０ｂに取り付けられておらず、および／または（ｉｉ）圧縮性層の第２部分３１０ｂが、補強構造３２０の第２部分３２０ｂに取り付けられていない。ワイヤ２２２を（第２部分１００ｂ内で）補強構造３２０に取り付けないことによって、ワイヤ２２２は、補強構造３２０に対して自由に動くように構成され、これによって、ワイヤ２２２が機械的ひずみを取り込むことを可能にする。
【0040】
上記のように、第１導電性ワイヤ２２２が多層導体構造２００の一部を形成する場合、製造上の理由から、第２部分１００ｂ内に、第１導電性ワイヤ２２２は、多層導体構造２００の他の層２１０または層２１０，２３０に取り付けられたままである多層導体構造２００の第２部分２００ｂを補強構造３２０の第２部分３２０ｂに取り付けないようにしてもよい。
【0041】
したがって、一実施形態では、多層導体構造の第１部分２００ａ（または、層２１０，２３０のいずれも使用されない場合、ワイヤ２２２の第１部分２２２ａ）は、センサの第１部分１００ａ内の信頼性を向上させるために隣接層３１０，３２０，３３０、好ましくは、存在する場合、両方の隣接層にに取り付けられる。さらに、隣接層は、隣接層がすでに補強構造３２０である場合を除いて、補強構造３２０の第１部分３２０ａに取り付けられている。一実施形態では、多層導体構造の第２部分２００ｂは、接続付近の信頼性をさらに向上させるために、隣接層３１０，３２０，３３０に対して比較的自由に移動するように構成される。「隣接層」という用語に関しては、この用語は、多層導体構造２００の隣にある層を指す。たとえば、図３ａ１から図３ａ３では、圧縮性層３１０は、ワイヤ２２２の隣接層を形成する。たとえば、図３ｂ１～図３ｃ３では、圧縮性層３１０は、多層導体構造２００の隣接層を形成する。図３ｄでは、補強層３２０と圧縮性層３１０の両方が隣接層であり、いずれか一方を隣接層と見なすことができる。図４ａ～図４ｄでは、圧縮性層３１０とスペーサ層３３０の両方が隣接層であり、いずれか一方が隣接層と見なすことができる。「比較的自由に移動する」という用語、および第２部分１００ｂの定義に関しては、好ましくは、多層導体構造の第２部分２００ｂ全体が、隣接層３１０，３２０，３３０に対して比較的自由に移動するように構成される。したがって、一実施形態では、第１導電性ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂのいずれの部分も、直接または他の層を介して、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて、補強構造３２０の第２部分３２０ｂに取り付けられていない。
【0042】
センサの第１部分１００ａ内で、第１ワイヤ２２２の第１部分２２２ａは、センサ１００の厚みＳｚの方向において、隣接層または両方の隣接層に、さらに、補強構造３２０の第１部分３２０ａに取り付けられている（第１部分３２０ａがすでに隣接層である場合を除く）。それは接着剤を使用して取り付けられてもよい。これによって、第１部分１００ａ内の信頼性が向上させる。さらに、一実施形態では、ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂは、補強構造３２０（存在する場合）の第２部分３２０ｂに取り付けられていない。その一部では、これによって、層の自由な移動を相互に可能とする。
【0043】
上記に示したように、比較的自由な移動は、第一に、圧縮性層３１０の範囲またはその部分３１０ａ，３１０ｂの材料選択によって、第二に、第１ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂを補強構造３２０の第２部分３２０ｂに取り付けないことによって、第三に、それぞれの変形された部分１００ａ’，１００ｂ’の厚みと面内弾性係数Ｙ１００ａ，Ｙ１００ｂの積によって定義される異なる面内弾性剛性によって達成される。
【0044】
補強層３２０の外側で、多層導体構造２００は、使用される場合、取り扱いを助け、信頼性を向上させるために、好ましくは隣接層（３１０，３３０）に取り付けられる。多層導体構造２００が使用されない場合、補強層３２０の外側で、第１導電性ワイヤ２２２は、取り扱いを助け、信頼性を向上させるために、好ましくはワイヤ２２２に隣接する隣接層（３１０，３３０）に取り付けられる。
【0045】
他の電子機器への接続の信頼性を向上させるために、第１導電性ワイヤ２２２は、第１ワイヤ２２２を別の導電性構造４００に接続するための第１接合部２２６に取り付けられる。このような結合部２２６は、図３ａ１、図３ａ２、図３ｂ２、図３ｃ２、図３ｄ、図４ｂ、図４ｄ、図６ｂ、および図１２に示される。たとえ図示されていない場合でも、このような接合部は、他の実施形態にも存在する。このような別の導電性構造４００は、たとえばフレキシブル回路基板４１０またはコネクタ４０５であってもよい。コネクタ４０５は、ワイヤ２２２をフレキシブル基板またはチップに接続するために使用されてもよい。さらに、第１接合部２２６、第１ワイヤ２２２、および第１電極２２４を測定に使用するために、第１導電性ワイヤ２２２は、第１接合部２２６からセンサ１００の第２部分１００ｂを介してセンサ１００の第１部分１００ａまで、そしてさらに第１電極２２４まで延びる。第１接合部２２６は、センサ１００の第２部分１００ｂ内に配置されていてもよい。または、第１接合部２２６は、第１部分１００ａの外側および第２部分１００ｂの外側に配置されていてもよい。しかしながら、上記に示したように、第２部分１００ｂの少なくとも一部は、接合部２２６と第１部分１００ａとの間に配置されている。ここで、「間に」という用語は、センサ１００の厚みの方向Ｓｚに垂直な方向（Ｓｘ、Ｓｙ、またはそれらの線形結合）における間にあることを指す。好ましい実施形態では、補強構造３２０の一部は、第１接合部２２６と重なる。しかしながら、補強構造は、第１接合部２２６と重なる必要はない。補強構造３２０は、第１結合部２２６の位置において、厚みの方向Ｓｚに平行であり、第１結合部２２６を貫通する直線を少なくとも部分的に半径方向に取り囲むことで十分である。これは、信頼性をさらに向上させる。別の好ましい実施形態では、補強構造３２０の一部は、フレキシブル回路基板４１０の少なくとも一部と重なる。これは、信頼性をさらに改善する。
【0046】
信頼性を向上させるための第２部分１００ｂの能力に関して、第１ワイヤ２２２は、第２部分１００ｂ内（たとえば、第１接合部２２６と第１部分１００ａの間）に妥当な長さだけ延びるべきである。好ましくは、第１ワイヤ２２２は、第１部分１００ａ内の圧縮性層３１０の厚みＴ３１０ａよりも長い距離、第２部分１００ｂ内に延びる。したがって、図３ａ２および図３ｂ２を参照すると、好ましくは、センサ１００の第２部分１００ｂ内に延びる第１ワイヤ２２２の部分２２２ｂの長さＬ２２２ｂは、第１部分１００ａ内の圧縮性層３１０の厚みＴ３１０ａよりも大きい、すなわちＬ２２２ｂ＞Ｔ３１０ａ（図３ａ２および図３ｂ２を参照）である。加えて、または代わりに、長さＬ２２２ｂは、たとえば、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、または少なくとも５ｍｍである。第１ワイヤ１２２が蛇行する場合、長さＬ２２２ｂは、ワイヤ２２２に沿って測定され得る。
【0047】
上記に示したように、多層導体構造２００は、使用される場合、可撓性で伸縮性があり、好ましくは適合性がある。さらに、可撓性で伸縮性のある基板２１０、および使用される場合は、可撓性で伸縮性のある保護層２３０は、電気的に絶縁されている。たとえばそれらの電気抵抗率は、２３℃の温度で少なくとも１０Ωｍであってもよい。少なくとも以下の材料が層２１０および／または２３０に適している。すなわちポリウレタン、ポリエチレン、ポリ（エチレン－酢酸ビニル）、ポリ塩化ビニル、ポリボロジメチルシロキサン、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、スチレン－ブタジエンスチレン、エチレンプロピレンゴム、ネオプレン、コルク、ラテックス、天然ゴム、シリコーン、および熱可塑性エラストマゲル。層２１０，２３０の一方または両方は、この材料の群から選択されてもよい。
【0048】
配線２２０に関しては、一実施形態では、第１ワイヤ２２２は、破損することなく少なくとも１０％伸縮可能であるような材料から成る。さらに、一実施形態では、第１電極２２４は、破壊することなく少なくとも１０％伸縮可能であるような材料から成る。このような材料は、たとえば、インク、ペースト、または導電性ポリマなどである。一実施形態では、第１ワイヤ２２２（および随意に第１電極２２４）は、２３℃の温度で少なくとも１Ｓ／ｍの導電率を有するいくつかの材料を含む。一実施形態では、第１ワイヤ１２２（および随意に第１電極２２４）は、導電的に互いに付着した薄片またはナノ粒子などの導電性粒子を含む。一実施形態では、第１ワイヤ２２２（および随意に第１電極２２４）は、２３℃の温度で少なくとも１Ｓ／ｍの導電率を有するいくつかの材料の導電性粒子を含む。一実施形態では、第１ワイヤ２２２（および随意に第１電極２２４）は、炭素、亜鉛、ニッケル、白金、鉄、銅、銀、アルミニウム、および金のうちの少なくとも１つを含む導電性粒子を含む。一実施形態では、第１ワイヤ２２２（および随意に第１電極２２４）は、ポリアニリン、ポリビニル（たとえば、ポリビニルアルコールまたはポリ塩化ビニル）、および／またはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（すなわち、ポリ（３，４エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸）のような導電性ポリマを含む。いくつかの導電性ポリマでは、導電性は、上記のような導電性粒子の結果であってもよい。第１ワイヤ２２２の材料について述べられたことは、一実施形態では、配線２２０（すなわち、すべてのワイヤ２２２、２２３）および／または全ての電極（２２４，２２５）に、随意に共通電位電極（３４０，３５０）にも適用される。
【0049】
補強構造３２０は、信頼性を向上させることが観察されているという意味での補強である。硬かったり剛であったりする必要はない。図３ｅ１を参照すると、一実施形態では、補強は、布地および／またはフィルムを含んでいてもよい。したがって、図１１の最上層３８０と同様の最上層は、補強構造３２０として機能していてもよい。しかしながら、図１１に示されるように、センサは、最上層と補強構造との両方を含んでいてもよい。図３ｅ１に示されるように、圧縮性層３１０は、圧縮性本体３１０’および接着剤３１４を含んでいてもよい。接着剤３１４は、圧縮性本体３１０’をワイヤ２２２に取り付けられていてもよい。接着剤３１４は、圧縮性層３１０をさらに厚くし、面内剛性を増加させる。図３ｅ１において、センサ１００の第１部分１００ａは、接着剤３１４を含み、接着剤３１４は、センサの第２部分１００ｂまで延在しない。このようにして、第１部分１００ａの圧縮性層３１０の厚みは、第２部分１００ｂよりも薄い。さらに、第２部分１００ｂ（または変形された第２部分１００ｂ’）の面内剛性は、第２部分１００ｂの接着剤３１４が存在しないために、第１部分１００ａ（または変形された第１部分１００ａ’）の面内剛性よりも小さい。
【0050】
しかしながら、好ましくは、補強構造３２０は、適度に厚く、適度に硬いという意味での補強である。ヤング率に関して、補強構造３２０は、圧縮性層３１０、可撓性で伸縮性のある基板２１０（存在する場合）、および可撓性で伸縮性のある保護層２３０（存在する場合）のそれぞれよりも高いヤング率を有する材料から成っていてもよく、少なくともそれを含んでいてもよい。補強構造３２０のヤング率は、たとえば、１５ＭＰａより大きくてもよい。一実施形態では、補強構造３２０の厚みは、少なくとも０．１ｍｍであり、好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。補強構造３２０は、ガラス繊維、アラミド繊維、および炭素繊維のうちの少なくとも１つなどの繊維材料を含んでいてもよい。補強構造３２０は、ポリマ、たとえばヤング率が１５ＭＰａより大きいポリマを含んでいてもよい。図３ｆを参照すると、補強構造３２０は、たとえば、フレキシブル基板４１０および／または剛性構成要素４２０の少なくとも一部などの他の電子機器のパッケージ４２２であってもよい。センサ１００の能動電子機器のパッケージ４２２が補強構造３２０の少なくとも一部を形成するとき、補強構造３２０は、たとえばヤング率が１５ＭＰａより大きい、随意に上記のように繊維で補強された、ポリマを含んでいてもよい。
【0051】
圧縮性層３１０の圧縮性のレベルは、たとえばヤング率に関して定義されてもよい。一実施形態では、圧縮性層３１０のヤング率は、０．０５ＭＰａ～１５ＭＰａであり、たとえば０．２ＭＰａ～５ＭＰａである。圧縮性層３１０の電気抵抗率は、２３℃の温度で少なくとも１０Ωｍでああってもよい。さらに、層３１０は圧縮性であるので、可逆的に少なくとも１０％まで圧縮することができる。
【0052】
基板２１０と同じ材料が圧縮性層３１０に適している。したがって、一実施形態では、圧縮性層３１０の材料は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ（エチレン－酢酸ビニル）、ポリ塩化ビニル、ポリボロジメチルシロキサン、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、スチレン－ブタジエンスチレン、エチレンプロピレンゴム、ネオプレン、コルク、ラテックス、天然ゴム、シリコーン、および熱可塑性エラストマゲルから成る群から選択される。圧縮性層３１０の厚みＴ３１０ａは、好ましくは、少なくとも０．５ｍｍである。
【0053】
フレキシブル回路基板４１０に適した材料として、これらには、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエーテルエーテルケトンが含まれる。一実施形態では、フレキシブル回路基板４１０は、これらの材料から成る群から選択される材料を含む。フレキシブル回路基板４１０の可撓性はまた、基板４１０が比較的薄い結果である。一実施形態では、フレキシブル回路基板４１０の厚みは、１ｍｍより小さく、たとえば最大で０．５ｍｍまたは０．４ｍｍより小さい。さらに、フレキシブル回路基板４１０は、上記のように導電性配線を備える。
【0054】
このような材料は可撓性があるが、可逆的に大きく伸縮させることはできない。一部の材料は、数パーセント可逆的に引き伸ばされる場合があるが、伸縮性材料について上記で定義されたほどでははない。低い伸縮性のために、エッチングなどの従来の回路基板製造技術を使用して、配線を備えた可撓性基板４１０を製造してもよい。これらの製造技術と、伸縮性もない配線材料とのために、線幅は、可撓性で伸縮性のある多層導体構造２００の線幅よりもはるかに小さくすることができる。したがって、一実施形態では、フレキシブル基板４１０は、導電性配線を含む。フレキシブル基板４１０の配線の電気伝導率は、２３℃の温度で少なくとも１Ｓ／ｍであってもよい。一実施形態では、第１導電性ワイヤ２２２は第１線幅を有し、フレキシブル基板４１０の配線は、第２線幅を有するワイヤを含み、第２線幅は第１線幅よりも小さい。
【0055】
図５ａおよび図５ｂを参照すると、一実施形態では、センサ１００は、剛性構成要素４２０を備える。剛性構成要素４２０は、センサ１００の第１部分１００ａの外側に配置される。剛性構成要素４２０は、第１結合部２２６に電気的に接続されている。典型的に、センサ１００は、第２接合部２２７も含み、剛性構成要素４２０は、第２接合部２２７にも電気的に接続され、第２接合部２２７を介して第２ワイヤ２２３に、さらに第２電極２２５に電気的に接続される。剛性構成要素は、受動電子部品（たとえばコネクタ）または能動電子部品（たとえばチップ）を指す。剛性構成要素という用語は、厚み（すなわち、３つの垂直な寸法のうちの最小値）が０．１ｍｍを超え、少なくとも１ＧＰａのヤング率を持つ材料を含む構成要素を指す。このような高いヤング率を有する材料に加えて、剛性構成要素は、より低いヤング率を有する別の材料を含んでいてもよい。たとえば、剛性構成要素は、いくつかの柔らかい機械的部品に加えてシリコンを含むチップを含んでいてもよい。なお、結晶シリコンの弾性特性は配向に依存するが、一般にそれらは６０ＧＰａ～１７０ＧＰａの範囲である。一実施形態では、補強構造３２０の一部が剛性構成要素４２０と重なる。これは、剛性構成要素４２０の近くでも信頼性を向上させる。また、いくつかの用途では、たとえばセンサ１００が中敷きまたはミットで使用される場合、補強構造３２０が剛体構成要素４２０によって引き起こされる応力を分散するので、これは使用の快適さを向上させる。
【0056】
剛性構成要素４２０は、１つ以上の電子チップを含む電子チップ構成と、随意にそれに関連するパッケージとを備えていてもよい。電子チップ構成は、第１電極２２４の静電容量を測定するように構成される。上記で詳述したように、好ましくは、剛性構成要素４２０は、ある時点で第１電極２２４の全領域からの静電容量を測定するように構成される。より好ましくは、剛性構成要素４２０は、ある時点で第１電極２２４の全領域からの静電容量を測定し、同じまたは別の時点で第２電極２２３の全領域からの静電容量を測定するように構成される。静電容量は、周囲、または共通電位電極３４０などの別の電極に対して測定されてもよい。静電容量は、アナログ形式で受信機に転送可能であってもよい。しかしながら、好ましくは、電子チップ構成は、測定された静電容量をデジタル信号に変換するように構成される。好ましくは、剛性構成要素４２０は、静電容量をデジタル形式に変換するように構成された電子チップを含む。このようなチップは、一般に静電容量－デジタルコンバータ（ＣＤＣ）として知られている。一実施形態では、剛性構成要素４２０は、静電容量－デジタルコンバータを含む。
【0057】
図５ａおよび図５ｂを参照すると、一実施形態では、センサ１００は、第１接合部２２６を介して第１導電性ワイヤ２２２に接続されたフレキシブル基板４１０を備える。さらに、このような実施形態では、フレキシブル基板４１０は、剛性構成要素４２０に接続される。したがって、剛性構成要素４２０は、フレキシブル基板４１０を介して第１接合部２２６に接続される。したがって、剛性構成要素４２０は、フレキシブル基板４１０を介して第２接合部２２７に接続されてもよい。ワイヤ－基板コネクタは、剛性構成要素４２０をフレキシブル基板４１０に接続するために使用できる。一実施形態では、フレキシブル基板４１０の少なくとも一部は、補強構造３２０の一部と重なる。これは、第１接合部２２６近傍の信頼性、すなわち多層構造２００とフレキシブル基板４１０の間の信頼性をさらに向上させる。
【0058】
一実施形態では、フレキシブル基板４１０は、圧着接続または異方性導電接着剤（ＡＣＦ）などの導電性接着剤などの適切な接合技術を使用して、第１導電性ワイヤ２２２に接続される。このような場合、導電性接着剤は、第１接合部２２６またはその一部を形成してもよい。導電性接着剤は、信頼性の高い接合部を形成することがわかっている。最も好ましくは、補強構造３２０の一部は、剛性構成要素４２０と重なり、補強構造３２０の別の部分は、フレキシブル基板４１０の少なくとも一部と重なる。これは、剛性構成要素４２０近傍と第１接合部２２６近傍との両方の信頼性を向上させる。フレキシブル基板４１０は、第２接合部２２７の一部を形成するように、同様に第２ワイヤ２２３に接続されてもよい。
【0059】
図６ａおよび図６ｂを参照すると、第１ワイヤ２２２を第１接合部２２６近傍で蛇行させることによって、第１接合部２２６近傍の信頼性をさらに向上できることが注目される。蛇行ワイヤは、伸縮性がある場合でも、まっすぐなワイヤよりもさらに効果的に機械的応力を取り込む。したがって、一実施形態では、静電容量式センサ１００の第２部分１００ｂ内で、第１導電性ワイヤ２２２が蛇行する。第１導電性ワイヤ２２２は、第１導電性ワイヤが第１点Ｐ１から第２点Ｐ２まで延び、第１導電性ワイヤ２２２に沿って測定されたときのこれらの点の間の距離（Ｐ１，Ｐ２）が、これらの点（Ｐ１，Ｐ２）間の真っ直ぐに測定された距離よりも大きいように、少なくとも第２部分１００ｂ内で蛇行していてもよい。好ましくは、第１導電性ワイヤ２２２は、第１導電性ワイヤが第１点Ｐ１から第２点Ｐ２まで延び、第１導電性ワイヤ２２２に沿って測定されたときのこれらの点の間の距離（Ｐ１、Ｐ２）が、これらの点（Ｐ１，Ｐ２）間の真っ直ぐに測定された距離よりも少なくとも５％大きいように、第２部分１００ｂ内で蛇行する。第２点Ｐ２は、第１接合部２２６に配置されてもよい。第１点Ｐ１は、センサ１００の第１部分１００ａおよびセンサ１００の第２部分１００ｂの共通の縁１００ａｂに配置されていてもよい。
【0060】
図６ａを参照すると、一実施形態では、第１導電性ワイヤ２２２は、基板２１０上で（上から見て）、たとえば基板２１０と保護層２３０との間で蛇行している。基板２１０は蛇行する必要はないが、蛇行していてもよい。したがって、ワイヤ２２２は、（少なくとも）基板２１０の接平面内で蛇行していてもよい。さらに、または代わりに、多層導体構造２００は、図６ｂに示されるように、厚みの方向Ｓｚで蛇行していてもよい。特にセンサの厚みの方向Ｓｚでの蛇行は、Ｓｚ方向に蛇行するワイヤーが面内方向（すなわちＳｚに垂直）で極めて弾力性があるので、信頼性を向上させることが注目される。第１導電性ワイヤ２２２は、基板２１０および保護層２３０の一方のみが使用されているか、またはどちらも使用されていない場合でも、蛇行していてもよい。
【0061】
上記で動機付けられたように、センサ１００の少なくとも一部、たとえば半分以上が適合している。しかしながら、補強構造３２０は、適合性である必要はなく、または少なくともセンサ１００の残りの部分ほど適合性である必要はない。図７を参照すると、一実施形態では、第１導電性ワイヤ２２２は、補強構造３２０の縁３２２を超えて延びる。したがって、第１導電性ワイヤ２２２の一部は、補強構造３２０と重ならない。さらに、一実施形態では、補強構造３２０は、第１電極２２４の一部と重ならない。しかしながら、一実施形態では、補強構造３２０は、第１電極２２４全体と重なる。さらに、一実施形態では、補強構造３２０は、すべての電極（２２４および２２５を含む）と重なる。これによって、信頼性が向上する場合がある。
【0062】
断面積に関して、一実施形態では、補強層のＡ３２０の断面積（図１２を参照）は、センサ１００（たとえば、多層導体構造２００）の断面積Ａ２００の最大で５０％または最大で３５％である。ここで、断面積は、センサ１００の接線面上で測定される断面の面積を指す。センサ１００が略平面であるか、または略平面の形態にすることができる場合、断面積は、センサの厚みの方向Ｓｚに法線を有する平面上の断面の領域を指す。このタイプの比較的小さな補強層を持つことで、センサの使いやすさが向上する。
【0063】
図の多くに示されるように、補強構造３２０の一部は、第１導電性ワイヤ１２２と重なってもよいが、上記のように、重なっている必要はない。特に、第１導電性ワイヤ２２２は、第１接合部２２６から、多層導体構造の第２部分２００ｂを介して、多層導体構造の第１部分２００ａまで、そしてさらに第１電極２２４まで延びる。一実施形態では、多層導体構造２００の第１部分２００ａは、第１ワイヤ２２２の第１部分２２２ａを含む。一実施形態では、多層導体構造２００の第２部分２００ｂは、第１ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂを含む。第１ワイヤ２２２に加えて、基板２１０および保護層２３０も、補強構造３２０の縁３２２を超えて延びてもよい。さらに、この実施形態では、圧縮性層３１０も、補強構造３２０の縁３２２を超えて延びる。図８ａ１～図８ｂ２に示されたように、このような場合、センサ１００は、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにセンサ１００を通って延び、補強構造３２０の一部を含まない第３の部分１００ｃにさらに分割可能である。さらに、センサの第３の部分１００ｃは、第３の面内弾性係数Ｙ１００ｃを有する。第３の面内弾性率Ｙ１００ｃは、変形された第１部分１００ａ’、すなわち補強構造３２０のない第１部分１００ａの第１面内弾性率Ｙ１００ｃと同じか、または略同じであってもよい。あるいは、上記、特にタッチセンサに関連して示したように、圧縮性層３１０および共通電位電極３４０は、縁３２２を超えて延びる必要はない。このような場合、第３の部分１００ｃの面内剛性は、変形された第１部分の剛性１００ａ’面内剛性よりも小さいであろう。
【0064】
上記に示したように、測定の精度は、２つの電極間の静電容量を測定することによって向上されてもよい。２つの電極のうちの他方の電極は、第１共通電位電極３４０を指してもよい（図８ａ１および図８ｂ１を参照）。第１共通電位電極３４０の電位が接地電位に設定されている場合、該電極は、第１接地電極を指してもよい。第１共通電位電極３４０は、第１対の電極（第１共通電位電極３４０および第１電極２２４を含む）および第２対の電極（第１共通電位電極３４０および第２電極２２５）に共通である第１電極として機能してもよい。圧縮性層３１０の一部が第１共通電位電極３４０と第１電極２２４との間に置かれているとき、特に第１共通電位電極３４０に対する第１電極２２４の静電容量を測定することができる。
【0065】
したがって、一実施形態では、センサ１００は、第１共通電位電極３４０を備える。さらに、圧縮性層３１０の一部は、第１共通電位電極３４０と第１電極２２４との間に配置される。このようにして、測定可能な静電容量は、第１共通電位電極３４０と第１電極２２４の間で生じる。好ましくは、センサ１００のこれらの層は、第１共通電位電極３４０の少なくとも一部が、第１電極２２４の少なくとも一部と重なるように、互いに対して配置される。さらに、圧縮性層３１０の一部は、センサ１００の厚みの方向Ｓｚにおいて、第１共通電位電極３４０と第１電極２２４との間に配置される。より好ましくは、共通電位電極３４０の少なくとも一部は、第１電極２２４全体と重なる。一実施形態では、第１共通電位電極３４０は、剛性構成要素４２０に接続される。第１共通電位電極３４０はまた、必要な変更を加えて同様にして第２電極２２５にも重ねてもよい。
【0066】
第１共通電位電極３４０は、均一に導電性であってもよく、たとえば均一な表面に導電性インク、ペースト、または導電性ポリマを使用して作られてもよい。導電性材料に関しては、（上記のように）第１ワイヤ２２２に適した材料は、第１共通電位電極３４０の導電性材料にも適している。あるいは、第１共通電位電極３４０は、導電性糸のメッシュであってもよく、たとえば導電性インクまたはペーストまたはフィラメントを使用して作られてもよい。第１共通電位電極３４０が蛇行した導電線から成ることも十分あり得る。第１共通電位電極３４０が複数の別個の導電線を含むことも十分あり得る。一実施形態では、第１共通電位電極３４０の少なくとも一部は、導電性インクから成る。一実施形態では、第１共通電位電極３４０は、導電性布を含む。一実施形態では、第１共通電位電極３４０は、導電性ポリマ（たとえば、ポリアニリン、ポリビニル、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳまたは導電性粒子を有するポリマ）を含む。
【0067】
図４ａ～図４ｄを参照すると、センサ１００の信頼性は、スペーサ層３３０を適用することによってさらに向上されてもよい。スペーサ層３３０は、上記で論じられた隣接層として機能してもよい。スペーサ層３３０が、随意に多層構造２００の他の部分を介して第１ワイヤー２２２に取り付けられるとき、スペーサ層３３０もまた、ワイヤ２２２の機械的支持を提供し、このようにして、少なくとも第２部分１００ｂでの弾力性が折り合わないとき、信頼性を向上させる。図に示すように、第１ワイヤ２２２の少なくとも一部は、センサの厚みの方向Ｓｚにおいて、圧縮性層３１０とスペーサ層３３０との間に、配置されている。
【0068】
スペーサ層３３０の材料は、必要に応じて選択されてもよい。スペーサ層３３０が適合性である必要がある場合、および／または使用中に圧縮されるように構成される必要がある場合、スペーサ層３３０の材料は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ（エチレン－酢酸ビニル）、ポリ塩化ビニル、ポリボロジメチルシロキサン、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、スチレン－ブタジエンスチレン、エチレンプロピレンゴム、ネオプレン、コルク、ラテックス、天然ゴム、シリコーン、および熱可塑性エラストマゲルよりなる群から選択されてもよい。しかしながら、スペーサ層３３０が可撓性であることが十分である場合には、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリエーテルエーテルケトンから成る群から選択される材料も、いくつかの他の柔軟な材料に加えて使用することができる。さらに、スペーサ層３３０がさらに可撓性である必要がない場合、エポキシおよび／またはフェノール樹脂もスペーサ層３３０の材料として使用されてもよい。好ましくは、スペーサ層３３０は、少なくとも可撓性であり、より好ましくは伸縮性でもある。スペーサ層３３０がさらに可撓性でない場合、センサ１００全体が剛性であってもよく、その場合、構造自体は、機械的信頼性の問題をそう簡単には示さない。このようにして、好ましい実施形態では、センサ１００の断面の少なくとも半分などのセンサ１００の少なくとも一部は、上記で定義された意味で可撓性である。さらに、別の好ましい実施形態では、センサ１００の断面の少なくとも半分などのセンサ１００の少なくとも一部は、上記で定義された意味で可撓性で伸縮性がある。スペーサ層３３０の厚みは、たとえば、少なくとも０．１ｍｍ、たとえば少なくとも０．５ｍｍであってもよい。スペーサ層３３０が使用中に変形する層として使用され、これによって、たとえば第１電極のたとえば第２共通電位電極３５０に対する静電容量も使用時に変化する場合、スペーサ層３３０の厚みは、好ましくは少なくとも０．５ｍｍである。このような用途に適した材料については、上記のように、圧縮性層３１０に適した材料は、スペーサ層３３０にも使用可能である。
【0069】
図４ａ、図４ｂおよび図９ｃのように、スペーサ層３３０が、センサの第２部分１００ｂまで延びる場合、スペーサ層３３０の第２部分３３０ｂの材料について、第２部分３３０ｂはセンサ１００の第２部分１００ｂで構成され、第２部分３３０ｂは、好ましくは、スペーサ層３３０の第１部分３３０ａよりも柔軟な材料から成り、第１部分３３０ａはセンサ１００の第１部分１００ａで構成されている。あるいは、スペーサ層３３０が、センサの第２部分１００ｂまでは延びないように、センサの第１部分１００ａにスペーサ層３３０を有することによって、相対的な弾力性を向上させることができる。（図８ｂ１を参照）。
【0070】
図８ｂ１、図９ｂ、図９ｄ、図１０および図１１を参照すると、一実施形態では、静電容量式センサは、第２共通電位電極３５０を備える。さらに、スペーサ層３３０の一部は、第２共通電位電極３５０と第１電極２２４との間に配置されている。このようにして、第１電極２２４の別の静電容量、すなわち、第２共通電位電極３５０に対するその静電容量を測定することができる。さらに、第２共通電位電極３５０の少なくとも一部が第１電極２２４の少なくとも一部と重なる場合、他の静電容量は、圧力に敏感である。したがって、実施形態では、これらの電極２２４，２５０の少なくとも一部はこのようにして重なる。第２共通電位電極３５０は、必要な変更を加えて同様にして第２電極２２５と重ねてもよい。第１共通電位電極３４０の材料について述べられたことは、第２共通電位電極３５０の材料にも当てはまる。
【0071】
図２ａ、図５ａ、図５ｂおよび図６ａを参照すると、好ましくは、多層導体構造２００は、第２導電性ワイヤ２２３を含む。第２導電性ワイヤ２２３の少なくとも一部は、可撓性で伸縮性のある基板２１０上、たとえば可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０との間で配置されてもよい。第２導電性ワイヤ２２３は、第２ワイヤ２２３を、フレキシブル回路基板４１０またはコネクタ４０５などの他の導電性構造４００に第２ワイヤ２２３を接続するための第２接合部２２７に取り付けられている。さらに、第２導電性ワイヤ２２３は、第２接合部２２７からセンサの第２部分１００ｂを介してセンサの第１部分１００ａまで、そしてさらに第２電極２２５まで延びる。一実施形態では、センサの第１部分１００ａは、第２ワイヤ２２３の第１部分を含む。一実施形態では、センサの第２部分１００ｂは、第２ワイヤ２２３の第２部分を含む。また第２ワイヤ２２３は、これらの用語について上記で論じた意味で可撓性で伸縮性がある。第１ワイヤ２２２の材料について述べられたことは、第２ワイヤ２２３の材料にも当てはまる。好ましくは、第２電極２２５もまた、これらの用語について上で論じた意味で可撓性で伸縮性がある。第１電極２２４の材料について述べられたことは、第２電極２２５の材料にも当てはまる。
【0072】
図９ａおよび図９ｂを参照すると、一実施形態では、センサ１００は、最下層３６０を備える。圧縮性層１００の一部は、補強構造３２０と最下層３６０との間に配置されている。図９ａおよび図９ｂにおいて、第１ワイヤ２２２の一部は、補強構造３２０と最下層３６０との間に配置される。第２面内剛性を低減するために、間隙３１２は、補強構造３２０の第２部分３２０ｂと第１ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂとの間に配置される。したがって、間隙３１２は、また、補強構造３２０の第２部分３２０ｂと最下層３６０との間に配置される。図９ｂでは、間隙３３２もまた、補強構造３２０の第２部分３２０ｂと最下層３６０との間に配置される。このような間隙（３１２，３３２）は、隣接層（３１０，３３０）と同じレベルで厚みの方向Ｓｚに残される。それに対応して、間隙３１２は、圧縮性層３１０のレベルで残されてもよい。ここにおいてレベルは、センサの厚みの方向Ｓｚにおける補強構造３２０からの距離を示す。同様にして、間隙３３２をスペーサ層３３０のレベルで残してもよい。
【0073】
しかしながら、図９ｃおよび図９ｄを参照すると、間隙３１２，３３２の少なくとも１つは、柔らかい材料で充填されて、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂ，３３０ｂおよび／またはスペーサ層３３０を形成してもよい。圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂの材料が、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａの材料よりも柔らかい場合、センサの変形された第２部分１００ｂ’の面内弾性係数Ｙ１００ｂは、センサの変形された第１部分１００ａ’の面内弾性係数Ｙ１００ａよりも小さい。このようにして、多層導体構造の第２部分２００ｂは、使用中の機械的変形を取り込むように構成される。ここで、センサ１００の第１部分１００ａは、圧縮性層３１０の第１部分３１０ａを含み、センサ１００の第２部分１００ｂは、圧縮性層３１０の第２部分３１０ｂを含む。この場合、隣接層３１０の材料は、静電容量式センサ１００の第１部分１００ａ内の隣接層３１０の材料よりも、静電容量式センサ１００の第２部分１００ｂ内でより柔らかい。
【0074】
同じことがスペーサ層３３０にも当てはまる。スペーサ層３３０の第２部分３３０ｂの材料が、スペーサ層３３０の第１部分３３０ａの材料よりも有意に柔らかい場合、多層導体構造の第２部分２００ｂは、機械的変形を取り込むように構成される。ここで、センサ１００の第１部分１００ａは、スペーサ層３３０の第１部分３３０ａを含み、センサ１００の第２部分１００ｂは、スペーサ層３３０の第２部分３３０ｂを含む。この場合、隣接層３３０の材料は、静電容量式センサ１００の第１部分１００ａ内の隣接層３３０の材料よりも、静電容量式センサ１００の第２部分１００ｂ内でより柔らかい。スペーサ層３３０（存在する場合）の第２部分３３０ｂの材料は、スペーサ層３３０の第１部分３３０ａの材料よりも低いヤング率、たとえば２５％低いヤング率を有する。
【0075】
センサ１００は、さらに層を含んでいてもよい。図１０を参照すると、センサ１００は、第２補強層３７０などの第２補強構造３７０を備えていてもよく、この場合、補強構造３２０は、第１補強構造３２０と呼ばれてもよい。第１ワイヤ２２２の一部および圧縮性層３１０の一部は、（第１）補強構造３２０と第２補強構造３７０との間に配置される。共通電位電極３４０の少なくとも一部は、存在する場合、第１補強構造３２０と第２補強構造３７０との間に配置されてもよい。第２共通電位電極３５０の少なくとも一部は、存在する場合、第１補強構造３２０と第２補強層構造との間に配置されてもよい。スペーサ層３３０の少なくとも一部は、存在する場合、第１補強構造３２０と第２補強構造３７０との間に配置されてもよい。ここで、「間に」という用語は、厚みの方向Ｓｚを指す。しかしながら、センサ１００が第２補強構造３７０と最下層３６０との両方を含む場合、好ましくは、第１補強構造３２０と第２補強構造３７０との両方は、最下層３６０の同じ側に配置される。したがって、最下層３６０は、たとえば、センサの外観および／または使いやすさの向上のため仕上げられていてもよい。第２補強構造３７０は、上記で述べられたような第１補強構造３２０に適しているような材料から成っていてもよい。
【0076】
図１１を参照すると、センサ１００は、最上層３８０を備えていてもよい。補強構造３２０、第１ワイヤ２２２の一部、および圧縮性層３１０の一部は、最上層３８０の同じ側に配置される。したがって、最上層３８０は、たとえば、センサの外観および／または使いやすさの向上のため仕上げられていてもよい。好ましくは、最上層３８０は、繊維（合成または天然）から成る。一実施形態では、最上層３８０は繊維状材料を含む。一実施形態では、最上層３８０は、織られた繊維材料を含む。センサは、以下の層、すなわち第２補強層３７０、最下層３６０、（第１）共通電位電極３４０、第２共通電位電極３５０ およびスペーサ層３３０の１つまたは複数を含まない場合でも、最上層３８０を含んでいてもよい。
【0077】
したがって、上記で詳細に論じたように、信頼性は、第１導電性ワイヤ２２２の第２部分２２２ｂが補強構造に対して比較的自由に動くことを可能にすることによって向上されてもよい。次の２つの選択肢が特定された。
・層（３１０，３３０）を使用し、その少なくとも一部は、ワイヤ２２２まで横方向（すなわち、厚みの方向Ｓｚに垂直）に延びない。その結果、間隙３１２，３３２が形成され、これは事実上、第２部分１００ｂの面内剛性を低減する。
・第１部分１００ａ内よりも第２部分１００ｂ内の層（３１０，３３０）に柔らかい材料を使用する。
・層（３１０，３３０）を使用し、その少なくとも一部は、ワイヤ２２２まで横方向（すなわち、厚みの方向Ｓｚに垂直）に延びない。その結果、間隙３１２，３３２が形成され、これは事実上、第２部分１００ｂの面内剛性を低減する。
・第１部分１００ａ内よりも第２部分１００ｂ内の層（３１０，３３０）に柔らかい材料を使用する。
【0078】
第１選択肢に関しては、層（３１０，３３０）の薄い部分（たとえば、本体３１０’）が、別の部分（たとえば、接着剤３１４）が伸びないときに横方向に伸び、これによって間隙を形成することで十分である。
【0079】
図に示されていない場合でも、ソフト領域（３１０ｂ，３３０ｂ、たとえば、第２部分１００ｂ内）とハード領域（第１部分１００ａ内）との両方を有する層（３１０，３３０）を使用することが可能であり、さらに、接合部２２６とソフト領域（３１０ｂ，３３０ｂ）との間に残される間隙（３１２，３３２）をさらに有することも可能である。
【0080】
さらに、上記で詳細に論じたように、信頼性は、一方で、厚みの方向Ｓｚに第１部分１００ａ内で第１導電性ワイヤ２２２を補強構造３２０に取り付けることによって、そして、厚みの方向Ｓｚに第２部分１００ｂ内で導電性ワイヤ２２２を補強構造３２０に取り付けないことによって、さらに向上させてもよい。取り付けないことは、間隙（３１２，３３２）を使用することによって、または間隙が充填されている場合、間隙を充填する材料を少なくとも間隙を充填する材料に隣接する層に取り付けないことによって、達成されてもよい。
【0081】
さらに、変形された部分（１００ａ’，１００ｂ’）の面内剛性は、上記のように設計されて、信頼性をさらに向上させてもよい。可能性は、変形された部分（１００ａ’，１００ｂ’）の弾性係数（Ｙ１００ａ，Ｙ１００ｂ）を設計すること、および／または変形された部分（１００ａ’，１００ｂ’）の厚みを設計することを含む。
【0082】
このようなセンサは、手袋、ミット、履物（靴、中敷き、靴下）、ヘルメットなどの衣類を含むさまざまな用途で使用できるが、これらに限定されない。衣類では、特に２つの用途、ボクシンググローブおよび履物用の中敷きが指摘される。他の用途は、たとえばさまざまなユーザーインターフェイスデバイス用の質量および触覚センサを測定するためのスケールを含む。
【0083】
この目的のために、図１２は、センサ１００を示しており、センサ１００は、履物用の中敷きとして形作られている。チップなどの剛性構成要素４２０を含む測定電子機器は、使用中、足の土踏まずの下に配置される場所に配置される。構成要素４２０は、可撓性で伸縮性のある多層導体構造の第１ワイヤ２２２に取り付けられたフレキシブル基板４１０に取り付けられている。構成要素４２０、フレキシブル基板４１０、および第１ワイヤ２２２の一部は、補強構造３２０の下に配置される。センサ１００は、補強層３２０の外側に横方向に延在し、補強構造３２０の外側にも、補強構造３２０の一部と、圧縮性層３１０の一部と、典型的には共通電位電極３４０の一部とを含む。第１電極２２４は、多層導体構造２００の配線の一部を形成し、可撓性で伸縮性のある基板２１０と可撓性で伸縮性のある保護層２３０との間に配置される。センサ１００の第１部分１００ａおよび第２部分１００ｂの可能性のある選択は、図１２に示される。上記に示したように、第１および第２部分（１００ａ，１００ｂ）の両方が、それらの両方とも補強構造３２０の一部を含むように選択される。上述のように、変形された第１部分１００ａ’の面内弾性係数Ｙ１００ａは、変形された第２部分１００ｂ’の面内弾性係数Ｙ１００ｂよりも大きくてもよい。さらに、図１２の実施形態では、第１部分１００ａ内に、多層導体構造２００が、たとえば接着剤を用いて、圧縮性層３１０に取り付けられている。また、補強構造３２０の外側に、多層導体構造２００が圧縮性層３１０に取り付けられている。センサが中敷きとして使用されるとき、多層導体構造２００は、異なる面内弾性係数による変形によって応力を取り込む。たとえ図１２が電極が２つしかないセンサ１００を示したとしても、センサは、必要に応じて複数の電極を設けることができる。たとえば、センサ１００は、フィンランド国特許第１２７２４５号明細書に開示されている電極構成を備えていてもよい。
【0084】
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図2d】
【図3a1】
【図3a2】
【図3a3】
【図3a4】
【図3b1】
【図3b2】
【図3b3】
【図3b4】
【図3c1】
【図3c2】
【図3c3】
【図3d】
【図3e1】
【図3e2】
【図3f】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図4d】
【図5a】
【図5b】
【図6a】
【図6b】
【図7】
【図8a1】
【図8a2】
【図8b1】
【図8b2】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図9d】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13a】
【図13b】