【講演主旨】

■本セミナーの主題および状況

★圧電薄膜バルク波(BAW)共振子(FBARあるいはBAWR)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っている。

■注目ポイント

★SAWの開発・実用化・製造に取り組んできた経験をもとに、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BAW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の技術の動向について解説！

講座担当：枩西　洋佑

≪こちらの講座は、WEB上での開催のオンライン講座になります≫

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【プログラム】

1.弾性体の基礎

　1-1　音波

　1-2　弾性体の結晶構造

　1-3　歪と応力の関係

　1-4　弾性定数(スティフネス、コンプライアンス、(ポアソン比、ヤング率)）

　1-5　運動方程式

　1-6　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

　2-1　圧電現象

　2-2　圧電方程式(圧電定数)

　2-3　結晶構造のおける圧電定数の違い

　2-4　電気機械結合係数

3.BAWとFBAR

　3-1　バルク波(BAW)とは

　3-2　厚みすべり振動とは

　3-3　厚み縦振動とは

　3-4　FBAR用材料

　3-5　成膜方法

　3-6　BAWやFBARの厚み振動共振子の周波数は何で決まる

　3-7　厚み振動共振子の帯域は何で決まる

　3-8　エネルギー閉じ込め振動とは

　3-9　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

　4-1　共振子

　4-2　ネットワークアナライザによる共振子特性の測定

　4-3　スミスチャート、動アドミタンス特性

　4-4　共振周波数、反共振周波数とは

　4-5　電気機械結合係数

　4-6　Qとは

　4-7　等価回路

　4-8　2重モードフィルタとは

　4-9　ラダーフィルタとは

　4-10　フィルタの帯域は

　4-11　帯域は何に依存する

　4-12　高周波化するには

5.SAW

　5-1　SAWとは

　5-2　SAWとBAWの違い

　5-3　SAWの励振

　5-4　SAWの種類

　5-5　レイリー波

　5-6　漏洩弾性波

　5-7　縦波型漏洩弾性波

　5-8　セザワ波

　5-9　BGS波

　5-10　ラブ波

　5-11　層状構造弾性波

　5-12　境界波

6.板波

　6-1　板波とBAWやSAWとの違いは

　6-2　ラム波と横波型(SH型)板波

　6-3　LiNbO3やLiTaO3薄膜を用いたデバイスの例

7.SAWの解析方法

　7-1　Campbell－Joneの方法

　7-2　パワーフロー角

8.SAW用材料

　8-1　セラミック(PZT等)

　8-2　薄膜(ZnO等)

　8-3　単結晶(LiTaO3、LiNbO3、水晶、LBO、ランガサイト等)

9.SAW共振子

　9-1　SAW共振子の原理

10.SAWフィルタの種類

　10-1　トランスバーサル型フィルタ

　10-2　縦波型共振子フィルタ

　10-3　横波型共振子フィルタ

　10-4　ラダーフィルタ

11.近年話題のSAWデバイス

　11-1　近年要求される特性(温度特性、高Q、スプリアス等)

　11-2　異種材料基板を組み合わせたSAWデバイス

　　11-2-1　異種基板を組み合わせた温度特性の良好なSAWデバイス

　　11-2-2　異種基板とを組み合わせた高QなSAWデバイス

　11-3　広帯域弾性波デバイス

　　11-3-1　空洞型板波

　　11-3-2　音響多層膜構造SAWデバイス

　11-4　高周波弾性波デバイス

　　11-4-1　高次モードを利用したSAWデバイス

　　11-4-2　空洞型板波

　　11-4-3　音響多層膜構造SAWデバイス

　　11-4-4　高調波SAW（8.2 GHz SAW）

12.単結晶を用いたBAWデバイス

　12-1　空洞型BAWデバイス

　　12-1-1　LN薄板BAW

　　12-1-2　LT薄板BAW

　12-2　音響多層膜構造BAWデバイス

　　12-2-1　LN音響多層膜構造

　　12-2-2　LT音響多層膜構造

　12-3　高周波音響多層膜構造BAWデバイス(7- 9.5 GHzBAW)

13.実用化例

【質疑応答】

【キーワード】

スマートフォン、第４世代、第5世代、第６世代、3GGPにより割り当てられたFR3,弾性表面波フィルタ、バルク波フィルタ(FBARフィルタ),ラム波、板波、XBAR,YBARデバイス、高周波化デバイス

【講演ポイント】

弾性表面波(SAW)、FBAR（薄膜バルク波BAW）フィルタは1台のスマートフォンで45～60個程度使用されており、スマートフォンんい欠かせない重要な部品となっている。スマートフォンの普及により周波数が混雑し、その対策、および高速、大容量通信のため第4世代より、高周波の第5世代がスタートした。またさらにより高周波な40GHz以上を使用する第６世代（Beyond５）の計画され、研究されているている。しかしその超高周波の電波は建物で反射するなど障害に弱く遠くまで届かない。第５世代と第６世代で割り当てられていない通信に有利な7～13GHzが3GGPで新たに割り当てされた。それらの周波数用デバイスとしてSAWやFBAR（BAW）の研究が盛んにおこなわれており、弾性波デバイスの基礎に加えそれらの高周波弾性波デバイスの開発動向について講演する。

【習得できる知識】

弾性波の基礎

弾性表面波の基礎

バルク波（FBAR）の基礎

それらのフィルタへの応用

異なる基板と組み合わせた高Qな弾性波デバイス

高周波化弾性波デバイスの開発動向

開発から実用化への成功の要因