高周波弾性波デバイス（SAW & BAW)の基礎知識と技術動向【アーカイブ配信】

SAW・BAW【アーカイブ配信】

240924A

2024年10月21日（月）

2024年10月28日（月）

（株）R＆D支援センター

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・こちらは10/18（金）実施WEBセミナーのアーカイブ（録画）配信です。

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・高校で習う数学程度

・弾性体・圧電体の基礎
・一般的なBAW(FBAR)・SAW・板波の知識
・BAW・板波の基礎・原理
・BAW・SAW用材料
・BAW・板波の各種振動モードの種類
・BAW・SAWフィルタの原理、応用例
・BAW・SAWを開発・設計する基礎知識
・開発テーマの考え方
・開発・実用化の進め方
・開発・製造における問題点とその解決方法

　圧電薄膜バルク波デバイス（BAW、FBAR）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に加え、第5世代あるいはBeyond ５G用フィルタが要求されてきている。さらに、近年、７～24 GHz帯でFR3（Frequency Band3)が割り当てられ、この周波数帯でのＢＡＷやＳＡＷの研究も盛んになってきている。このように、ますますBAWやSAWフィルタの弾性波デバイスへの期待が高くなっている。
　講演者は、村田製作所入社後、圧電セラミックを用いたエネルギー閉じ込め型バルク波共振子・フィラタ(BAW)の開発やSAWフィルタの開発を担当。テレビ・映像中間周波数用SAWフィルタの開発後には、その実用化のため11年間、製造現場に従事して、世界で唯一その実用化に成功した。その後、異動した開発部門では、横波型SAWの端面反射を利用した超小型ETC用フィルタ（今でもシェア100%）及びTV用補助トラップ共振子、高密度電極と水晶を用いた温度特性良好で超小型な携帯電話用IFフィルタ、平坦化SiO2膜/高密度電極/圧電基板構造の温度特性（いわゆるTCSAW）の良好な小型なスマートフォン用SAWデュプレクサ（このデュプレクサはその後同業にもクロスライセンスされ、世界の同業でも数多く生産されている）等、世界初の数多くの各種弾性表面波デバイスの開発と実用化に成功。また近年、注目され始めた板波の1種のラム波（XBARと名を変えて呼んでいつグループもある）については、15年前にいち早く注目し、世界で初めてラム波で5 GHz以上のデバイスを実現した。その論文は2010年度のIEEE UFFC transactionの最優秀論文に選ばれており、また、近年のラム波の論文のほとんどに引用されている。東北大に異動後は、圧電薄板と水晶基板を用いた高Q、ゼロTCF,スプリアスフリーのデバイスに開発や電極の微細化によらないで8 GHzの高周波SAWの励振に成功している。
　本講演者は、このように、SAWの研究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BAWやSAW共振子、ラダーフィルタへの原理・構成方法、開発・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。

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