高周波弾性波デバイスの基礎、応用、今後の技術動向

圧電薄膜バルク波共振子 (BAW) や弾性表面波 (SAW) は小形、軽量、周波数無調整、高信頼性、高周波化対応可能等の特徴を持つ。SAWの民生用への応用はテレビの映像中間周波数 (VIF) 用フィルタが最初で、その後SAWデバイスは自動車電話、コードレス電話、ペジャ用などへの応用を経て、今や携帯電話、スマートフォンに欠かせない重要な部品となっている。一方、BAWは携帯電話の普及により採用され、当時、SAWの比べて急峻な特性を持つため、急峻な特性が要求されるbandを中心に採用されるようになった。近年のスマートフォンの普及により、両デバイスは、それぞれ特徴を生かしたBandに使用されている。また近年の周波数の混雑対策として、SAWでも急峻な特性が得られるようになってきている。今後、急峻な特性と良好な温度特性をもつフィルタ特性に加え、キャリアアグリゲーションシステムの普及により、広い周波数範囲でスプリアスのないフィルタや第5世代用あるいは次の世代用高周波フィルタが要求されるなど、ますますFBARやSAWフィルタへの期待が高くなっている。 　講師は、BAWや良質なZnO膜の開発に加え、TV用SAWフィルタ実用化の黎明期から現在に至るまで、SAWの開発・実用化・製造に取り組んできている。これらの経験を活かし、弾性体や圧電体の基本的な考え方・理論、BAWやSAWの原理、BAWやSAWの種類や励振方法、それらに適した材料、それらを応用したFBARやSAW共振子、ラダーフィルタへの原理・構成方法、実用化成功の秘訣、今後のBAWやSAWの技術の動向などについて講演する。

1. 弾性体の基礎
   1. 弾性体の結晶構造
   2. 歪と応力の関係
   3. 弾性定数
      • スチッフネス
      • コンプライアンス
        • ポアソン比
        • ヤング率
   4. 運動方程式
   5. 弾性体の縦波音速、横波音速は何に依存している、どのように求める
2. 圧電体とは
   1. 圧電現象
   2. 圧電方程式 (圧電定数)
   3. 結晶構造のおける圧電定数の違い
   4. 電気機械結合係数
3. BAWとFBAR
   1. バルク波 (BAW) とは
   2. 厚みすべり振動とは
   3. 厚み縦振動とは
   4. FBAR用材料
   5. 成膜方法
   6. BAWやFBARの厚み振動共振子の周波数は何で決まる
   7. 厚み振動共振子の帯域は何で決まる
   8. エネルギー閉じ込め振動とは
   9. キャビティ構造とSMRの違いは
4. 共振子とラダーフィルタ
   1. 共振子
   2. ネットワークアナライザによる共振子特性の測定
   3. スミスチャート、動アドミタンス特性
   4. 共振周波数、反共振周波数とは
   5. 電気機械結合係数
   6. Qとは
   7. 等価回路
   8. 2重モードフィルタとは
   9. ラダーフィルタとは
   10. フィルタの帯域は
   11. 帯域は何に依存する
   12. 高周波化するには
5. SAW
   1. SAWとは
   2. SAWとBAWの違い
   3. SAWの励振
   4. SAWの種類
   5. レイリー波
   6. 漏洩弾性波
   7. 縦波型漏洩弾性波
   8. セザワ波
   9. BGS波
   10. ラブ波
   11. 層状構造弾性波
   12. 境界波
6. 板波
   1. 板波とBAWやSAWとの違いは
   2. ラム波と横波型 (SH型) 板波
   3. LiNbO3やLiTaO3薄膜を用いたデバイスの例
7. SAWの解析方法
8. SAW用材料
   1. セラミック (PZT等)
   2. 薄膜 (ZnO等)
   3. 単結晶
      • LiTaO3
      • LiNbO3
      • 水晶
      • LBO
      • ランガサイト等
9. SAW共振子
   1. SAW共振子の原理
10. SAWフィルタの種類
    1. トランスバーサル型フィルタ
    2. 縦波型共振子フイルタ
    3. 横波型共振子フィルタ
    4. ラダーフィルタ
11. 実用化に成功するために
12. 今後の動向
    1. 高周波化
    2. 広帯域化
    3. 他
• 質疑応答