【中止】高周波弾性波デバイス(SAW･BAW)の基礎理論から実用化成功の秘訣及び今後のBAWやSAWの技術の動向

〇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ます。 〇今後のBAWやSAWの技術の動向などについてお話します。

セミナー講師

 東北大学大学院 工学研究科 ロボティクス専攻 シニアリサーチフェロー   門田 道雄 先生

■ご略歴東北大学工学研究科終了後、1974年村田製作所入社。1994 年東北大学より工学博士(論文)。2005年同社フェロー(役員待遇)。2013年1月同社退職。同年2月東北大学客員教授、2014年8月同特任教授。2018年4月同シニアリサーチフェロー。村田製作所在職時、世界で唯一実用化に成功した酸化亜鉛(ZnO)薄膜を用いたテレビ用弾性表面波(SAW)フィルタをはじめ(この成功がなければ今の村田製作所のSAWの事業はないという重要な実用化成功)、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るグループもある）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。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のほか、電極を基板内に埋め込むことによる8.2 GHzの3次高調波SAWの励振や圧電基板と従来の1/5厚の多層膜からなる構造で9.5 GHzの3次の高次モードのBAWの励振に成功している。■ご専門および得意な分野・ご研究弾性表面波、バルク波などの弾性波工学■本テーマ関連学協会でのご活動1984～1992　Japanese Technical Committee 49 of the International Electrotechnical Commission                   (WG2 圧電セラミック小委員会、WG2 外形寸法小委員会、                    WG6 測定方法小委員会、WG9 クリスタル小委員会各委員）1992～2013 日本学術振興会弾性波素子第150委員会運営委員1994～1995及び2003～2004 日本音響学会関西支部評議員1995～1996 電子情報通信学会超音波専門委員会委員1997～2013 電気学会高機能EM回路デバイスの構成技術調査専門委員1997～2012 超音波ｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽの基礎と応用に関するシンポジウム（USE）実行委員2001～2005 Japanese Journal Applied Physics 特別編集委員2007～2008 IEEE Ultrason. Ferroelec. Freq. Cont.ソサェティ日本支部長2007～2013 神戸大学工学研究科　非常勤講師2007 日本音響学会関西支部副支部長2008　 日本音響学会関西支部長2010～2011 電気学会特集号 論文委員2011　 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム(USE)運営委員長2012～現在 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム(USE)顧問2009～現在 IEEE Internatinal Ultrasonics Symposium Technical Program Committee2022～現在　弾性波コンソーシアム監査役

セミナー受講料

1名47,300円(税込（消費税10％）、資料付)＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき36,300円＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

受講について

※本講座は、お手許のPCやタブレット等で受講できるオンラインセミナーです。

配布資料・講師への質問等について

• 配布資料は、印刷物を郵送で送付致します。お申込の際はお受け取り可能な住所をご記入ください。お申込みは4営業日前までを推奨します。それ以降でもお申込みはお受けしておりますが（開催1営業日前の12:00まで）、テキスト到着がセミナー後になる可能性がございます。
• 当日、可能な範囲で質疑応答も対応致します。（全ての質問にお答えできない可能性もございますので、予めご容赦ください。）
• 本講座で使用する資料や配信動画は著作物であり、無断での録音・録画・複写・転載・配布・上映・販売等を禁止致します。

下記ご確認の上、お申込み下さい

• PCもしくはタブレット・スマートフォンとネットワーク環境をご準備下さい。
• ご受講にあたり、環境の確認をお願いしております（20Mbps以上の回線をご用意下さい）。各ご利用ツール別の動作確認の上、お申し込み下さい。
• 開催が近くなりましたら、当日の流れ及び視聴用のURL等をメールにてご連絡致します。

Zoomを使用したオンラインセミナーとなります

• ご受講にあたり、環境の確認をお願いしております。お手数ですが下記公式サイトからZoomが問題なく使えるかどうか、ご確認下さい。→ 確認はこちら※Skype／Teams／LINEなど別のミーティングアプリが起動していると、Zoomでカメラ・マイクが使えない事があります。お手数ですがこれらのツールはいったん閉じてお試し下さい。
• Zoomアプリのインストール、Zoomへのサインアップをせずブラウザからの参加も可能です。※一部のブラウザは音声（音声参加ができない）が聞こえない場合があります。　必ずテストサイトからチェック下さい。　対応ブラウザーについて(公式) ;　「コンピューターのオーディオに参加」に対応してないものは音声が聞こえません。

セミナー趣旨

  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。FBAR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のほか、電極を基板内に埋め込むことによる8.2 GHzの3次高調波SAWの励振や圧電基板と従来の1/5厚の多層膜からなる構造で9.5 GHzの3次の高次モードのBAWの励振に成功している。  本講演者は、このように、TV用SAWフィルタの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、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。

受講対象・レベル

・移動体通信用デバイスに興味のある方・弾性波デバイス開発、製造、営業担当者・弾性波デバイス用材料開発担当者・弾性波デバイス用装置設計担当者・開発企画担当者

必要な予備知識

この分野に興味のある方なら、特に予備知識は必要ないが、高校程度の数学の知識があれば、なお良い。

習得できる知識

・弾性体・圧電体の基礎・一般的なFBAR・SAW・板波の知識・SAW、BAW、板波の基礎・原理・SAW、BAW、板波SAW用材料・SAW、BAW、板波の各種振動モードの種類・SAW、BAW、板波の共振子、フィルタの原理、応用例・技術開発・実用化の秘訣・技術者に期待されること

セミナープログラム

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　縦波型共振子フイルタ　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

■講演中のキーワード弾性体、圧電体、弾性表面波、バルク波、各種フィルタ、デュプレクサ、スマートフォン、第５、第6世代、高周波弾性波