(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共軸回りに広がる内部及び外部周縁部を備えた実質的にリング又は環状の構造体を有する実質的に平面状振動共振器と、前記共振器を振動させる静電駆動手段と、前記共振器を支持し、前記静電駆動手段に応じて前記共振器を振動させる複数の柔軟性支持ビームを含む支持手段であって、実質的に不減衰発振モードにおいて、回転速度に応じて前記支持手段に対して前記共振器を移動させることができ、その支持ビーム及び共振器が結晶性ケイ素で構成される、支持手段と、前記共振器の運動を感知する静電感知手段であって、その静電駆動手段及び静電感知手段が、前記共振器の前記近接外部周縁部から間隔をもって前記共振器の面と実質的に直角をなして配置された表面を有する結晶性ケイ素で構成された板状要素を含み、前記近接周縁部における前記共振器の厚みと、前記共振器周縁部と板状要素表面との間の前記間隔の幅との比率が、前記共振器と板状要素との間の容量を最大にし、それによって所定の印加電圧に対する前記共振器への駆動力を最適化し、さらに前記静電感知手段の感度を最適化するように、１０：１〜４０：１の範囲内にある、静電感知手段とを具備するとともに、
前記支持手段が電気的に絶縁材料又は絶縁酸化表面を備えたケイ素で構成され、突出部を有するベースをも具備し、前記実質的にリング又は環状構造体の前記内部周縁部が、前記リング又は環状構造体の前記内部周縁部から前記突出部まで延在する前記支持ビームによって前記突出部に結合されるので前記リング又は環状構造体が前記ベースから間隔をおいて配置され、前記支持ビームの総剛性が前記リング又は環状構造体のものよりも小さいことを特徴とする角速度センサー。
【請求項２】
８つの等角度間隔に配置された支持ビームを有する、請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記静電駆動手段が、そのキャリヤモード駆動要素が前記共振器の面に位置する固定基準軸に対して０°及び１８０°に配置される、Cos2θキャリヤモードで前記共振器を移動させるための２つの静電キャリヤモード板状駆動要素と、前記固定基準軸に対して４５°及び２２５°に配置された２つの静電応答モード板状駆動要素とを含み、前記静電感知手段が、そのキャリヤモードピックオフ要素が前記固定基準軸に対して９０°及び２７０°に配置される、前記共振器のキャリヤモード運動を感知するための２つの静電キャリヤモード板状ピックオフ要素と、その応答モードピックオフ要素が前記固定基準軸に対して１３５°及び３１５°に配置される、前記共振器の前記面とを直角をなす軸回りでの前記センサーの回転に応じて前記共振器の運動を感知するための２つの応答モード板状ピックオフ要素とを含む、請求項１または２に記載のセンサー。
【請求項４】
前記静電駆動及びピックオフ手段に対して前記共振器を固定DCバイアス電圧に維持する手段を含む、請求項１〜３項のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項５】
前記共振器の前記外部周縁部に面する前記駆動及びピックオフ手段の表面上を除く前記駆動及びピックオフ手段を囲み、前記駆動手段と前記ピックオフ手段との間の直接容量性結合を最小限に抑えるように機能する電気的に接地されたスクリーンを含む、請求項１〜４項のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項６】
前記ベースが電気的絶縁材料で構成され、前記ベースを電気的に接地する手段を含む、請求項１〜５項のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項７】
使用される前記結晶性ケイ素は、有効駆動手段間隔抵抗が支持ビーム抵抗よりも実質的に大きくなるような電気的固有抵抗を有する、請求項１〜６項のいずれか１項に記載のセンサー。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、少なくとも１つの軸周りの運動を感知するのに適した角速度センサーに関する。
背景技術
振動構造ジャイロスコープなどの従来の角速度センサーは、様々の異なる振動構造体を採用して構成されている。これらは、ビーム、調整フォーク、シリンダー、半球体シェル及びリングを含む。これらの構造体の全てに共通する特徴は、それらが共振キャリヤモード振動を維持することである。これにより、線形運動量が生じ、この運動量は、ジャイロスコープが適当な軸周りで回転されるとコリオリの力を生成する。この誘導された力は、適用された回転及び線形運動量の軸と垂直をなす軸に沿って、共振キャリヤモードの振動数で、振動運動を生成する。この振動運動の振幅は、適用された速度に正比例する。
そのような振動構造ジャイロスコープの感度は、コリオリの力がその構造体の固有振動モードを直接励振できるように振動構造体、つまり共振又は振動要素を設計することによって強化されても良い。この応答モードの振動数が共振キャリヤ振動数のものと正確に一致する場合、この応答モード運動の振幅はその構造体の機械的Ｑ因子だけ増幅される。キャリヤ及び応答振動数のこの一致を達成しようとすると、構造許容度に厳しい制約を必然的に課すこととなる。実際には、共振器周りの適当な場所に材料を加える又は除去することによって共振器のバランスを微調整することが通常必要である。これは、質量又は剛性パラメータを局所的に調節する、故にモード振動数を様々に変えることができる。
伝統的な加工技術を利用して製造される従来式振動構造ジャイロスコープの多数の例がある。これらは、セラミックシリンダー振動構造ジャイロスコープ及び半球型共振器ジャイロスコープを含む。最近、微細加工技術の進歩によりサイズ及び質量をかなり低減した振動構造体を実質的に低コストで製造することができるようになっている。これは、自動車航行及び車体制御システムなどの分野での振動構造ジャイロスコープの新しい市場機会をも開くこととなっている。
キャリヤ及び応答モード振動数を正確に平衡をとる条件は、微細加工された振動構造ジャイロスコープに均等に適用できることである。ケイ素振動構造体の微細加工製造で従来から採用されているリトグラフ技術は、ケイ素ウエハの平面で極めて高精度を達成することができる。第３次元の許容度の制御はそれほど正確ではない。キャリヤ及び応答モード運動がウエハ平面のものに限定される振動構造体は、故に微細加工技術によって提供される利点を利用するのに最も適当となる。
平面リング振動構造体又は共振器は、微細加工技術を利用する製造に特に適した共振器の例である。これらは、典型的にCos2θ共振モードに励振される。完全に対称な共振器の場合、このモードは４５°の相互角度において縮退対の振動モードとして実際に存在する。これらは、構造体の振動が１次軸Ｐ及び２次軸Ｓ周りで示される第１Ａ図、１Ｂ図で概略的に示される。これらのモードの１つは、第１Ａ図に示されるようにキャリヤモードとして励振される。構造体がリングの面に直角の軸（ｚ軸）周りで回転されると、コリオリの力がエネルギーを応答モードに結合する（第１Ｂ図）。応答モードの運動の振幅は適用された回転速度に比例する。
平面リング共振器を採用する採用構造ジャイロスコープは、GB 9703357.5及びUS A5450751に記載されている。GB 9703357.5は、８つの柔軟性支持ビーム又は脚部によって外部から支持された平面リング共振器を組み込む、一塊のケイ素で構成される振動構造体を説明する。このジャイロスコープは、駆動力を発生して運動状態に共振器を励振させ、その結果生じる運動を感知するために誘導性駆動及びピックオフ法を使用する。このジャイロスコープは、リング構造の領域内に磁気回路が適用されなければならない。この設計構造には多数の限界がある。例えば、この磁気回路構成部品は、標準加工技術を利用して製造しなければならない。これらは、次に続いて共振器に正確なアライメントで組み立てられる。これらの構成部品が加工され、位置調整される精度は、微細加工プロセスによって達成されたものと一致しない。これらの構成部品を包含すると、ジャイロスコープの性能をかなり犠牲にしない限りサイズ低減には適さないということで、可能な小型化の程度が制限される。
さらに、そのようなジャイロスコープの性能のある形態は、磁気回路の特性とＢフィールドの強度とに大きく依存している。これらの最も重要なものは、Ｂ2依存性を示すスケールファクターである。Ｂフィールドは、動作温度範囲にわたってかなり変化し、明白なスケールファクター温度依存性にする。
US-A-5450751に記載のジャイロスコープは、容量的に感知される誘導された運動で静電的に共振状態に駆動される電鋳平面金属リング共振器を組み入れる。駆動及びピックオフ変換器は、リングの外周縁部とそのリング周りの同心円上に配置された離散板との間に形成される。この構造は、固有面内振動数を最小限に抑え、しかもそれをいかなる入力振動数帯域よりも上に保つように設計されている。追加的条件は、面内のものよりも上に面外固有振動数を維持することである。これらの条件の両方ともに満たすためにリングの幅を最小限に抑えることが望ましい。その結果得られる共振器の設計構造は、リング支持脚部の幅に等しい幅のリングを備えた構造を利用する。これは、脚部の組合わさった剛性がそのリングのものと比べて高くなる構造にする。これは、構造体の共振振動数が支持脚部によって主に決まり、GBA2292609Aに記載されたレーザー平衡プロセスなど、機械的平衡点順が適用できないことを意味する。
キャリヤ及び応答モード振動数の平衡は、DC電圧を特定の変換器に印加することによって達成される。これらは、モード振動数を差別的に移動させる静電スプリングとして働く。これらの平衡電極は、そうでなければ駆動又はピックオフの設置に利用されることにもなる場所を占有して全デバイスヘッド利得を最大限まで増大する、故にノイズ特性を改善する。この平衡技術は、大きなオフセット電圧がモードの平衡を取るために必要とされるシステムに、ノイズをそれ自体が加える追加的帰還ループを制御電子構成に使用しなければならない。
故に、好ましくは実質的に温度影響を受けないスケールファクター性能を備え、高駆動及びピックオフ変換器利得を有し、機械的に平衡が取られるようにでき、小型化されても良いような、改良した角速度センサーへの要請がある。
発明の開示
本発明の一つの形態によれば、内部及び外部周縁部が共軸周りで広がる実質的にリング又は環状構造体を有する実質的に平坦な振動共振器と、共振器を振動させる静電駆動手段と、共振器を支持し、静電駆動手段に応じて共振器を振動させる複数の柔軟性支持ビームを含む支持手段であって、実質的に不減衰振動モードにおいて、回転速度に応じて支持手段に対して共振器を運動させることができ、その支持ビーム及び共振器が結晶性ケイ素で構成される、支持手段と、共振器の運動を感知する静電感知手段であって、その静電駆動手段及び静電感知手段が、共振器の近接外部周縁部から間隔をもって共振器の面と実質的に直角をなして配置された表面を有する結晶性ケイ素で構成された板状要素を具備し、近接周縁部における共振器の厚みと、共振器周縁部と板状要素表面との間の間隔の幅との比率が、共振器と板状要素との間の容量を最大にし、それによって所定の印加電圧に対する共振器への駆動力を最適化し、さらに静電感知手段の感度を最適化するように、10:1〜40:1の範囲内にある静電感知手段とを具備する角速度センサーが提供される。
好ましくは、支持手段が電気的に絶縁材料又は絶縁酸化表面を備えたケイ素で構成され、突出部を有するベースをも具備し、実質的にリング又は環状構造体の内部周縁部が、リング又は環状構造体の内部周縁部から突出部まで延在する支持ビームによって突出部に結合されるのでリング又は環状構造体がベースから間隔をおいて配置され、支持ビームの総剛性がリング又は環状構造体のものよりも小さいなる。
都合の良いことに、センサーは、８つの等角度間隔に配置された支持ビームを有する。
好都合にも、静電駆動手段が、そのキャリヤモード駆動要素が共振器の面に位置する固定基準軸に対して0°及び180°に配置される、Cos2θキャリヤモードで共振器を振動させるための２つの静電キャリヤモード板状駆動要素と、固定基準軸に対して45°及び225°に配置された２つの静電応答モード板状駆動要素とを具備し、静電感知手段が、そのキャリヤモードピックオフ要素が固定基準軸に対して90°及び270°に配置される、共振器のキャリヤモード運動を惑知するための２つの静電キャリヤモード板状ピックオフ要素と、その応答モードビックオフ要素が固定基準軸に対して135°及び315°に配置される、共振器の面と直角をなす軸回りでのセンサーの回転に応じて共振器の運動を感知するための２つの応答モード板状ピックオフ要素とを具備する。
好ましくは、センサーは、静電駆動及びピックオフ手段に対して共振器を固定ＤＣバイアス電圧に維持する手段を具備する。
都合良く、センサーは、共振器の外部周縁部に面し、駆動及びピックオフ手段の表面上を除く駆動及びピックオフ手段を閉じ込め、駆動手段とピックオフ手段との間の直接容量性結合を最小限に抑えるように機能する電気的に接地されたスクリーンを具備する。
都合良く、ベースが電気的絶縁材料で構成され、ベースを電気的に接地する手段を具備する。
好ましくは、使用される結晶性ケイ素は、有効駆動手段間隔抵抗が支持ビーム抵抗よりも実質的に大きくなるような抵抗率を有する。
本発明の理解をより深め、同発明がどのように実施されるかを示すために、例として添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図及び第１Ｂ図は、キャリヤモード（第１Ａ図）と応答モード（第１Ｂ図）とに対する本発明による角速度センサーCos2θ振動パターンの概略図である。
第２図は、共振器、支持手段及び駆動及びピックオフ手段を示す本発明による角速度センサーの部分を上から見た概略平面図である。
第３図は、第２図のA-Aについての概略断面図である。
第４図は、本発明の第２の実施の形態によるセンサーを通る第３図のものと同様の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
振動構造ジャイロスコープとして使用するのに適した本発明による角速度センサーは、内部周縁部１ａと外部周縁部１ｂとを備えた実質的にリング又は環状構造体を有する実質的に平面の振動共振器１を含む。内部及び外部周縁部１ａ、１ｂは、添付図面の第２図に示されるように共軸Ｚ周りに延在する。このセンサーは、共振器１を支持し、駆動されると、共振器１を振動させる複数の柔軟性支持ビーム２もまた含む支持手段をも含み、実質的に不減衰振動モードにおいて共振器１を回転速度に応じて支持手段に対して運動させることができる。この支持手段は、電気的絶縁材料で構成され、突出部４を有するベース３をも含む。電気的絶縁材料で構成されるベース３は、それを電気的に接地する手段を有する。共振器１の内部周縁部１ａは、内部周縁部１ａから突出部４に延在する支持ビーム２によって突出部４に結合されるので、リング又は環状共振器構造は、第３図及び第４図に示されるように突出部４から間隔をおいて配置される。支持ビーム２の総剛性は、リング状共振器１のものよりも小さい。このような方法でキャビティ５がリング状共振器１と支持ビーム２との直下の領域に提供されるので、それらは突出部４から自在に垂下される。添付図面の第２図、第３図及び第４図に示された本発明のセンサーの実施例では、８つの等角度間隔で配置された支持ビーム２がある。
これらのビームは、取り付け地点において共振器に作用するポイントスプリング集中の効果を有する。それらがモードダイナミックスを局所的に動揺させると、共振振動数の移動を生じさせる。キャリヤ及び応答モード振動数の望ましくない分裂を導くこれを防ぐために脚部の数と位置をモード対称に一致させなければならない。Cos2θモードを採用する場合、４５°の等角度で配置された８つの同一ビーム２が採用される。ビーム２及び共振器１のそれぞれの寸法形状は、ビーム２の総剛性が、共振器１それ自体のものよりもかなり小さくなるようなものである。これは、Cos2θの作用が主に共振器のリング部分の共振器特性によって決まるようにする。
これは２つの顕著な利点を有する。第１に、ビームコンプライアンスがリング共振器をベース台から分断するように働き、熱的に誘導された実装応力に対する感度をかなり低減することが可能となる。第２に、製造不完全性のために存在するいかなる振動数分裂も、GB 2292609Aに記載の機械的平衡法を利用して調節される。この技術は、リング状共振器１の中性軸からの質量の除去を含み、キャリヤ及び応答モード振動数の精密な平衡を可能にする。この平衡は、全動作温度範囲にわたって維持される。この方法は、共振作用がリング状共振器特性によって左右される場合にのみ巧く適用できる。US 5450751に記載されているようにリング構造体の共振振動数は、共振特性が支持脚部寸法形状によって主に決まるのでこの方法によって実質的な影響を受けない。
共振器構造体は、静電駆動手段によってCos2θモード振動数において共振状態に励振され、その結果得られる運動は静電ピックオフ手段を利用して検出される。
支持ビーム２と共振器１とは結晶性ケイ素で構成され、センサーは、共振器１を振動させるための静電駆動手段、及び共振器１の運動を感知するための静電感知手段をも含む。静電駆動手段と静電感知手段とは、共振器１の近接外部周縁部１ｂから間隔１１をおいて共振器１の面と実質的に直角をなして配置された表面１０を有する変換器の形態の結晶性ケイ素で構成される板状要素６、７、８、９を含む。
静電駆動手段は、Cos2θキャリヤモードで共振器１を振動させるための２つの静電キャリヤモード板状駆動要素６を含み、そのキャリヤモード駆動要素６は、共振器１の面に配置された固定基準軸Ｒに対して０°及び１８０°に配置される。基準軸Ｒは、共振器１の幾何学的中心からキャリヤモード駆動要素６の１つの中心点まで至る。静電駆動手段は、基準軸Ｒに対して４５°及び２２５°に配置された２つの静電応答モード板状駆動要素８をも含む。
静電感知手段は、基準軸Ｒに対して９０°及び２７０°に配置された２つの静電キャリヤモード板状ピックオフ要素７と、共振器１の面と直角をなす軸、すなわち軸Ｚ周りでのセンサーの回転に応じて共振器１の運動を感知するための２つの応答モード板状ピックオフ要素９とを含み、その応答モードピックオフ要素９は、基準軸Ｒに対して１３５°及び３１５°に配置される。
センサーがＺ軸周りで回転すると、コリオリの力が、適用された速度に正比例した運動の振幅でエネルギーを応答モードに結合する。この運動は、ピックオフ要素９によって検出される。この速度誘導運動は、性能利点を与えることで知られる閉ループ構成でセンサーが動作できるようにする応答モード駆動要素８によってゼロにされても良い。この動作モードで、ゼロにする力は適用された速度に正比例する。
前述のように駆動及びピックオフ変換器は、結晶性ケイ素から形成された同一板状要素である。共振器１の面と直角をなす板表面１０は、共振器１の近接セグメントの対向面でコンデンサーを形成する。この板は、隣接変換器要素間の５°の角度的間隔をもって４０°の角度範囲を定める。コンデンサ間隔１１は、コンデンサー板の面積にわたって一定値に維持される。共振器１の変換器部分及び中央突出部４は、ガラスなどの電気的に絶縁材料から構成される支持ベース３にしっかり固定される。絶縁表面酸化層１３を備えたケイ素基材が、第４図に示されるように代わりに使用されても良い。
共振器構造体は、駆動及びピックオフ要素に対して固定DCバイアス電圧に維持される。制御回路構成からの電気的接続は、ボンドワイヤ（図示せず）によって、共振器構造体の表面上の中央突出部４に付着された金属接合パッド１４上に行われる。接合パッド１５は、駆動及びピックオフ要素の上側表面上に同じように付着される。
本発明による共振器１のその周縁部１ｂにおける厚み（ｔ）と、共振器周縁部１ｂと近接板状駆動又はピックオフ要素表面１０との間の間隔１１の幅（ｗ）との比率は、共振器と要素６、７、８、９との間の容量を最大化し、それによって所定印加電圧に対する共振器１への駆動力を最適化し、さらに要素７、９によって提供される静電感知手段の感度をも最適化するために１０：１〜４０：１の範囲内になければならない。
駆動要素６に印加される振動電圧は、次式により得られる駆動力Ｆを発生する。
0003814305.tif 000002
ここでVDCは固定DCオフセット電圧、Ｖｐは共振振動数ωで駆動要素６に印加された振動電圧、ｄはコンデンサー板間隙、Ａはコンデンサー板面積、及びε0は自由空間の誘電率である。共振運動は、ピックオフ要素間隔１１を変動させ、故に容量も同様に変動させる。これは、次式により得られる電流IP0をピックオフ要素７に発生させる。
0003814305.tif 000003
ここでａは、コンデンサー間隔ｄと比べて小さいとされる運動の振幅である。容量性駆動及びピックオフ変換器を使用する場合の閉ループスケールファクターは、次式により得られる。
0003814305.tif 000004
ここでｍは共振器１の形式上の質量、Cgは変換器容量、及びVrefは、一次ピックオフ出力の固定電圧基準レベル（これは一定キャリヤモード振幅を維持する）である。共振器１及び要素６、７、８、９が全て同塊ケイ素ウエハで構成される場合、全体構造の幾何学的形状が温度変化に対しても非常に安定する。電圧レベルも、高い精度で維持されるので、スケールファクターは温度変化を通じて実質的に一定となる。これは、B2依存性を示す誘導駆動とピックオフとを採用する場合の対応する状況でのかなりの改善を表す。
ピックオフ上への駆動信号の直接容量結合が可能である。共振器１の外周周縁部１ｂに面する表面１０を除く共振器の面と直角をなす全表面上の駆動及びピックオフ要素を閉じ込める電気的に接地されたスクリーン１６が提供される。このスクリーン１６は、共振器１や変換器板と同じケイ素ウエハ層から形成され、駆動及びピックオフ要素を過度なピックアップレベルを生じさせることもなく互いに密接して配置できるようになる。故に、これらの要素は、より大きな角度範囲を定めることができ、それは駆動及びピックオフ要素の利得を最大化し易くする。
駆動及びピックオフ要素間の非励振容量性結合は、間接的に起こることもあり、そこでは共振器１のDCバイアスオフセットが印加された駆動電圧によって偶然に変更される。この変更の大きさは、有効駆動変換器ギャップ抵抗Rgapと、バイアスオフセット接合パッドからリング円周までの抵抗（注：これは支持ビーム抵抗Rlegにより左右される）との比率により決まる。このエラー源は、Rgap>>Rlegとなるような抵抗率のケイ素ウエハ材料を選択することによって許容可能な限界範囲内に包含されても良い。代わりに、共振器１及び支持ビーム２の上側面上に金属を付着させることによって、かなり高い抵抗率のケイ素が使用されても良い。
結晶性ケイ素の抵抗率は、有効駆動変換器ギャップ抵抗、すなわち有効駆動手段間隔抵抗が、支持ビーム抵抗よりも実質的に大きくなるようなものである。
基材又はベース１２が第４図におけるように絶縁酸化表面層１３を備えたケイ素ウエハから成るところでは、追加的非励振結合機構が存在する。酸化表面層下のケイ素を介しての容量性結合を排除するために、基材１２は、追加的にグランドに電気的に接続されなければならない。これは、電気的接続が基材に直接行われる制御回路構成内で都合良く行われても良い。センサーが接地された金属パッケージ内に包含されている場合、これは、センサーの下側とパッケージの表面との間に塗布された導電性エポキシによって都合良く行われても良い。代わりに、これは、第４図に示されるように基材表面を露出させるために、表面酸化物を通過して、ケイ素スクリーン層内に追加的孔をエッチングすることによってデバイスチップ上に達成されても良い。金属接合パッド１８は、ケイ素基材上に直接付着されても良く、ワイヤボンド接続１９は接合パッド２０からスクリーン層に行われる。
所定の印加された電圧に対する達成可能駆動力を最適化するために、コンデンサー板面積を最大化し、間隔１１のサイズを最小限に抑える（すなわち容量を最大化する）ことが望ましい。このコンデンサー面積は、共振器１の半径及び深さ又は厚み（ｔ）を増すことによって増大されても良い。任意の入力振動より上に固有モード振動数を維持する条件は、これらの寸法形状に幾つかの限界を課す。共振器構造体に対しては、ここでも説明されたように、共振器１が支持ビームよりもかなり高い剛性のものである場合、最低振動数の共振は共振器１の面外変換となる。共振器の半径を増すと、このモード振動数を低下させるが、これは構造体の深さを増すことによって部分的にオフセットされても良い。Modern Deep Reactive Ion Etch(DEIE)装置及び技術は、数百ミクロン程度の深さまでケイ素に高品質の垂直溝をエッチングできる。これは、大板面積を有するコンデンサーを製造する能力を提供する。但し、その容量を最大化することも、間隔１１を低減することに依存する。
センサー寸法形状は、これらの設計条件の全てに合致する最適ソリューションを与えるように設計される。第２図に示された構造体は、５０μmのリム幅で２mmの共振器半径を有する。これらの支持ビーム２は２４μm幅であり、全支持ビームの総剛性が共振器１のものよりもかなり小さい。コンデンサー間隔１１は、１０μmであり、故に、１００μmの共振器リング深さ又は厚み（ｔ）で、溝のアスペクト比は１０：１である。この寸法形状のコンデンサー間隔を使用すると、共振器への低オフセット電圧（〜５Ｖ）で十分な変換利得を達成できるようになる。これは、供給を超える電圧を発生させる必要性を回避し、低コストのASIC集積化を促進する。これらの寸法形状を使用すると、現在の大量自動生産条件に見合う性能及び製造コストを有するセンサーを製造できる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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