第1章 圧電基板 (固体) を伝わる波

• 1. バルク波
• 2. 弾性表面波 (Surface Acoustic Wave : SAW)
  • 2.1 圧電基板単板を伝わる弾性表面波
    • 2.1.1 レイリー波、LSAW、LLSAW
    • 2.1.2 BGS波
  • 2.2 LSAWにおける漏洩成分の消去
    • 2.2.1 Love波
    • 2.2.2 他の下地基板と組み合わせることによる漏洩成分の消去
  • 2.3 層状構造
    • 2.3.1 レイリー波とセザワ波、およびその高次モード
    • 2.3.2 境界波
    • 2.3.3 異基板層状構造SAW (Hetero Acoustic Layer SAW)
• 3. 板波

第2章 弾性体の基礎

• 1. 結晶構造
• 2. 結晶内の面の位置と方向 (ミラー定数)
• 3. 弾性体における応力と歪
  • 3.1 歪と変位
  • 3.2 応力と歪
• 4. 立方晶系基板における運動方程式
• 5. 立方晶系基板における¹⁰⁰ (x) 方向のバルク波縦波
• 6. 立方晶系基板におけるバルク波横波
• 7. 立方晶系基板におけるレイリー波の解析

第3章 圧電方程式を用いた解析

• 1. 圧電方程式
  • 1.1 圧電方程式と材料定数
  • 1.2 電気機械結合係数
• 2. バルク波の振動
  • 2.1 薄板の厚み縦振動
  • 2.2 薄板の厚みすべり振動
  • 2.3 メイソンの等価回路
    • 2.3.1 矩形板上の長さ振動
    • 2.3.2 薄板の厚み縦振動
  • 2.4 高次モード (オーバートーン) の励振
• 3. 圧電基板におけるSAWの解析 (Campbell-Joneの方法)
  • 3.1 圧電基板上のSAW
  • 3.2 2層構造 (圧電膜/基板) におけるSAW
• 4. 共振子の等価回路
• 5. オイラー角

第4章 SAWデバイスの基本原理と構造

• 4.1 SAWデバイスの種類と構造
  • 1. SAWの基礎
  • 2. SAW共振子
    • 2.1 1ポートSAW共振子
    • 2.2 2ポートSAW共振子
  • 3. SAW フィルタ
    • 3.1 トランスバーサル型SAWフィルタ
    • 3.2 共振子型多重モードSAWフィルタ
    • 3.3 SAWラダーフィルタ
• 4.2 SAWセンサ
  • 1. はじめに
  • 2. SAWセンサの基本構造
  • 3. SAWセンサの分類
  • 4. SAWセンサの特徴と相対測定の必要性
  • 5. SAWセンサの測定系
  • 6. SAWセンサの測定原理
  • 7. SAWセンサの測定例
    • 7.1 温度の影響の低減
    • 7.2 SAWバイオセンサの例~阻害反応を利用した残留農薬測定~
    • 7.3 SAWを用いた液体の連続測定
    • 7.4 インピーダンス負荷SAWセンサ
  • 8. あとがき
• 4.3 SAWアクチュエータ
  • 1. はじめに
  • 2. モータの構成と摩擦駆動
    • 2.1 モータの構成
    • 2.2 スライダ
    • 2.3 摩擦駆動
  • 3. 波動の駆動方法と弾性表面波素子
    • 3.1 電極の基本構成
    • 3.2 受波電極での整合負荷条件
    • 3.3 励振波動
  • 4. 出力特性
    • 4.1 モータの無負荷速度応答
    • 4.2 モータの推力
    • 4.3 予圧変化による応答の変化
  • 5. 摩擦駆動モデルとシミュレーション
  • 6. その他の試作例
    • 6.1 エネルギー環流駆動
    • 6.2 高周波化
    • 6.3 平面2軸モータ
  • 7. まとめ
• 4.4 弾性波材料

第5章 SAWデバイス作製プロセス

• 1. エッチング方法による電極作製プロセス
• 2. リフトオフによる電極形成
• 3. 後 (加工工程) 工程

第6章 SAWの特性向上

• 6.1 SAW特性に必要とされる特性
• 6.2 Q特性の向上
  • 1. 漏洩成分の削除
  • 2. 低抵抗Al電極
  • 3. IDT形状
  • 4. Hetero Acoustic Layer (HAL) SAW
  • 5. SAWの電極設計
• 6.3 温度特性の改善されたSAWデバイス
• 6.4 LSAW共振子からの弾性波漏洩 (要約)
• 6.4 Acoustic leakages from LSAW resonators
  • 1. Analysis of LSAW side radiation
  • 2. Suppression of LSAW side radiation by narrow finger electrodes
  • 3. Suppression of LSAW side radiation by thick busbars
  • 4. Analysis of Rayleigh wave radiation
• 6.5 デュプレクサにおけるアイソレーション (要約)
• 6.5 Enhancement of isolation in acoustic duplexers
  • 1. Importance of isolation in acoustic duplexers
  • 2. Duplexer isolation
  • 3. Enhancement of duplexer isolation
    • 3.1 Example.1
    • 3.2 Example.2
• 6.6 耐電力特性
  • 1. 合金Al電極
  • 2. 積層電極
  • 3. エピタキシャルAl電極
• 6.7 横モードの抑制 (要約)
• 6.7 Suppression of transverse modes
  • 1. Apodization
  • 2. Piston mode
  • 3. Vertical slowness curve
• 6.8 フィルタカットオフの急峻化 (要約)
• 6.8 Steep cut-off filters
  • 1. Coupling reduction for ladder filters
  • 2. Reactance effect for DMS filters

第7章 注目されるSAW技術

• 7.1 異基板層状構造 (Hetero Acoustic Layer) SAWデバイス
  • 1. ZnO膜/基板
  • 2. SiO2 膜/電極/圧電基板
  • 3. LT,LN薄板と線膨張係数の小さな基板との組み合わせ
    • 3.1 LT薄板/サファイア
    • 3.2 LT薄板/Si基板
    • 3.3 LT, LN/スピネル基板
    • 3.4 LT, LN/ガラス基板
  • 4. LT/SiO2/Si基板
  • 5. LT, LN/水晶構造
  • 6. MEMS構造 (空洞型) 板波デバイス
    • 6.1 高音速板波
    • 6.2 広帯域板波
• 7.2 音響多層膜SAW
  • 1. X LN薄板と音響多層膜を組み合わせたLLSAW共振子
  • 2. 25~30°YX-LN薄板と音響多層膜を組み合わせた広帯域SAWデバイス
• 7.3 高音速・高周波数化
  • 1. はじめに
  • 2. 高音速LLSAWを用いた高周波化
  • 3. 高次モードSAW
  • 4. ハーモニックSAW
    • 4.1 IDTのMRを0.8にしたハーモニックSAW
    • 4.2 基板中にIDT電極を埋め込んだ構造
  • 5. 高音速板波
    • 5.1 LN薄板
    • 5.2 LT薄板
    • 5.3 AlN薄膜
  • 6. むすび
• 7.4 圧電単結晶基板 (ウェハ) の製造技術
  • 1. はじめに
  • 2. 圧電単結晶ウェハの製造工程
  • 3. 精密研削加工技術

第8章 SAWデバイスの設計

• 8.1 FEMのよるSAWの解析
  • 1. 有限要素法 (Finite Element Method) の概略
    • 1.1 無限領域の扱い
    • 1.2 Perfectly matched layer
  • 2. Finite element method のSAW への応用
    • 2.1 変分原理
    • 2.2 不連続領域Ω2 の離散化
    • 2.3 半無限基板領域Ω1 の離散化
    • 2.4 半無限真空領域Ω3 の離散化
    • 2.5 有限要素モデルの行列方程式
    • 2.6 分散曲線の算出
    • 2.7 無限長IDT の周波数特性
  • 3. モード結合理論
    • 3.1 弾性表面波
      • 3.1.1 結合係数と変換係数の決定
    • 3.2 漏洩弾性表面波
    • 3.3 デバイス特性の計算
  • 4. 等価回路
    • 4.1 短絡グレーティングの等価回路を用いたr とbs の決定
    • 4.2 開放グレーティングの等価回路を用いた変成比の決定
    • 4.3 アドミタンス行列を用いるデバイス特性計算
      • 4.3.1 アドミタンス行列
      • 4.3.2 アドミタンス行列の数値計算上の注意
      • 4.3.3 IDT,一端子対共振器の入力アドミタンス
      • 4.3.4 二端子対デバイスのアドミタンス行列と挿入損失
• 8.2 トランスバーサルフィルタ
  • 1. SAWトランスバーサルフィルタの基本原理
  • 2. IDTの構造と重み付け方法
  • 3. IDTの電気的特性と外部回路の影響
  • 4. その他のスプリアス
  • 5. 一方向性IDT
  • 6. 周波数特性の解析方法
    • 6.1 デルタ関数モデル
    • 6.2 等価回路モデル
    • 6.3 Pマトリクスモデル
    • 6.4 モード結合理論による解析
  • 7. トランスバーサルフィルタの設計法
    • 7.1 窓関数法
    • 7.2 ビルデイングブロック法
    • 7.3 レメッツ交換法
    • 7.4 線形計画法および非線形計画法
    • 7.5 確率論的アルゴリズム
    • 7.6 TV用VIFフィルタの設計
  • 8. トランスバーサルフィルタの応用例
• 8.3 共振子型多重モードSAWフィルタ
  • 1. SAW共振子と共振モード
    • 1.1 SAW共振子の基本構成
    • 1.2 グレーティング反射器と1ポート共振子の等価回路
    • 1.3 縦モード共振
    • 1.4 横モード共振
  • 2. 共振子型多重モードSAWフィルタの原理
    • 2.1 共振子型SAWフィルタと共振モードの結合
    • 2.2 共振子型多重モードSAWフィルタの実現方法
    • 2.3 共振子型多重モードSAWフィルタの等価回路
    • 2.4 フィルタの縦続接続
  • 3. 縦結合多重モードSAWフィルタの設計
    • 3.1 IDTの反射の影響
    • 3.2 2─IDT構成の設計
    • 3.3 3─IDT構成の設計
    • 3.4 5─IDT構成の設計
    • 3.5 エネルギー蓄積効果とQARP構造
    • 3.6 分散ギャップ構造
    • 3.7 ピッチ変調構造
    • 3.8 電気的結合による広帯域化
    • 3.9 減衰特性の改善とスプリアス抑圧
  • 4. 横結合多重モードSAWフィルタの設計
    • 4.1 導波路モードの周波数とフィルタ特性解析
    • 4.2 広帯域化
      • 4.2.1 高次横モードを用いる方法
      • 4.2.2 横モードと縦モードを組み合わせる方法
      • 4.2.3 結合ギャップのSAW音速をIDT部の音速に近づける方法
  • 5. SH波を用いた多重モードフィルタの小型化
    • 5.1 端面反射型SAW多重モードフィルタ
      • 5.1.1 端面反射型縦結合多重モードSAWフィルタ
      • 5.1.2 端面反射型横結合多重モードSAWフィルタ
    • 5.2 重い金属を用いた電極によるSH波多重モードフィルタ
• 8.4 ラダー型SAWフィルタ
  • 1. 1ポートSAW共振子
  • 2. ラダー型SAWフィルタの構成
  • 3. ラダー型SAWフィルタの動作原理
  • 4. ラダー型SAWフィルタの設計方法と特性向上
    • 4.1 インピーダンス整合
    • 4.2 帯域外抑圧度
    • 4.3 広帯域化
    • 4.4 最適化手法によるフィルタの設計方法
    • 4.5 実用化例
    • 4.6 高周波化
    • 4.7 共振子型多重モードフィルタ (DMS型フィルタ) との比較および特徴
  • 5. ラダー型SAWフィルタを用いたアンテナデュプレクサの設計
    • 5.1 アンテナデュプレクサとは
    • 5.2 アンテナデュプレクサの設計方法と特性
  • 6. ラダー型SAWフィルタのさらなる改善について ─特に横モードスプリアス解析について─
    • 6.1 COMSOL PDEによる2次元COMの解析
    • 6.2 スカラーポテンシャル法による解析

第9章 BAWデバイス

• 9.1 基本原理と特性
  • 1. 構造と動作原理
  • 2. 材料と構成
  • 3. 基本性能
    • 3.1 フィルタ設計手法,SAWとの比較
    • 3.2 BAW共振器を使用したラダー型フィルタの基本動作
    • 3.3 BAWフィルタ特性
• 9.2 製作プロセス・成膜技術
• 9.3 フィルタ・マルチプレクサの設計
  • 1. ラダーフィルタの設計
  • 2. デュプレクサ・マルチプレクサ
• 9.4 性能改善技術
  • 1. 温度特性の改善
    • 1.1 基板の放熱について
    • 1.2 TCFの改善手法
  • 2. ドーピングによる結合係数の改善
  • 3. 単結晶薄膜の利用
    • 3.1 LNを使用したFBAR
    • 3.2 LTを使用したSMR型BAW
  • 4. Q値の改善
• 9.5 弾性波のエネルギー閉じ込め
  • 1. 分散特性
    • 1.1 支配方程式
    • 1.2 材料定数
    • 1.3 境界条件
    • 1.4 振動解の仮定
  • 2. エネルギー閉じ込め理論
  • 3. スプリアスの抑制とピストンモード
  • 4. 分散特性のデザイン
• 9.6 耐電力および非線形特性
• 9.7 実装とパッケージ
  • 1. ウエハレベルパッケージ (WLP)
  • 2. 境界波
  • 3. Active素子との集積化
• 9.8 今後の開発動向
  • 1. 高周波領域への展開
  • 2. 発振器への応用
  • 3. BAWセンサー

第10章 5G/ポスト5Gに向けたディジタルRF技術とマイクロ波/ミリ波フィルタへの期待

第11章 SAWデバイス実用化例

• 1. まえがき
• 2. 圧電セラミックを用いたTV用SAWフィルタの実用化
• 3. ZnO/ガラス構造TV用フィルタ
  • 3.1 ガラスの割れや反り
  • 3.2 ワックスぬけ不良
  • 3.3 吸音剤の改善
  • 3.4 部分的に段差を持つ金属マスクの考案
  • 3.5 ターゲット研磨
  • 3.6 ガラス基板に起因した周波数ばらつき
  • 3.7 有機高分子樹脂による周波数調整方法の開発
  • 3.8 ZnO膜表面研磨による特性ばらつきの低減
  • 3.9 ZnO膜クラック