SAWフィルタとは
SAWフィルタとは、圧電基板の表面を伝わる弾性表面波を使って、決まった周波数帯の信号だけを通す高周波部品です。 スマートフォンのアンテナの直後に並び、自分が使う電波と、それ以外の電波を選り分ける役目を担います。
電子情報通信学会の知識ベースは、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：SAW）を、エネルギーが媒質の表面近くに集まったまま進む弾性の波と記述しています。この波を周波数の選別に使った部品がSAWフィルタです。
中心にあるのは、圧電性基板の表面に金属薄膜で作られた「すだれ状電極」（Interdigital Transducer：IDT）です。同資料によると、IDTに電気信号を入れると圧電逆効果によって基板に周期的な歪みが生まれ、電極周期に対応した波長のSAWが励振されます。受け取る側にも同じ性質があり、IDTの周期と一致した波長の波が電気信号になります。送信側と受信側へ同じ周期のIDTを設ければ、この2回のふるい分けによって帯域通過フィルタになります。
日本電波工業（NDK）の公開応用ノートは、中心周波数f0と表面波の伝搬速度vの関係を f0 ＝ v／λ と示し、波長λが電極の幅hと空隙aから λ ＝ 2（a＋h） で決まると書いています。周波数を決めているのは、材料の速度と電極の寸法という2つだけです。
波長が10万分の1になるので、部品が小さくなります
Section titled “波長が10万分の1になるので、部品が小さくなります”空気中を飛ぶ2GHzの電波の波長は約15cmです。これは光速を周波数で割った値で、本記事で計算しました。一方、圧電基板の表面を走る波の速度は数千メートル毎秒にとどまります。同じ2GHzに対する波長は約2.1µmで、比にすると約7万分の1です。知識ベースは、この縮み方を一般に約10万分の1と述べ、素子の小型化に有利な理由として挙げています。
波長の差は、製品の寸法まで届きます。村田製作所は2019年7月のニュースリリースで、SAWフィルタを0.9mm×0.7mm、SAWデュプレクサを1.6mm×1.2mmまで小型化して量産を始めたと発表しました。従来品はそれぞれ1.1mm×0.9mm、1.8mm×1.4mmで、約37%と約24%の小型化にあたるとしています（いずれも同社の公表値です）。
同じリリースは搭載個数にも触れ、特定地域向けのミドルクラス機で1台あたり14個から15個、世界の各地域に対応するプレミアムモデルでは30個から40個のSAWデバイスが採用されることがあると書いています。1個あたりの面積が、そのまま基板の混み具合を左右します。
周波数は、電極の細かさで決まります
Section titled “周波数は、電極の細かさで決まります”f0 ＝ v／λ を裏返すと、周波数を上げる手立ては波長λを縮めることに絞られます。速度vは基板の材料と結晶方位でほぼ決まってしまうためです。
NDKが公表しているLiTaO₃ 36°Yカット・X伝搬（リーキ波用、伝搬速度4,178 m/s）を例に、λ ＝ 2（a＋h） から本記事で計算すると次のようになります。
| 中心周波数 | 波長λ | 電極指の幅（λの4分の1） |
|---|---|---|
| 700MHz | 約5.97µm | 約1.49µm |
| 2.6GHz | 約1.61µm | 約0.40µm |
| 3.5GHz | 約1.19µm | 約0.30µm |
| 5.0GHz | 約0.84µm | 約0.21µm |
電極の幅と空隙を同じ寸法として、電極指の幅を波長の4分の1としています。
金沢村田製作所は、SAWデバイスの高周波化では、圧電体基板の上に作る櫛型電極（IDT）をどこまで細く薄くできるかが鍵になるとし、その加工において半導体の製造で求められる水準を超えるナノオーダーの精度に達したと記述しています。SAWの高周波化は、材料の話であると同時に、リソグラフィと薄膜加工の話でもあります。
基板を選ぶと、速さと温度の強さが入れ替わります
Section titled “基板を選ぶと、速さと温度の強さが入れ替わります”知識ベースは、SAWフィルタの圧電性基板に水晶、LiNbO₃、LiTaO₃の単結晶が使われるとしたうえで、水晶は温度安定性に優れる一方で圧電性が小さく、LiNbO₃は大きな圧電性を持つ一方で温度安定性が劣り、LiTaO₃が中間的な特性のため多用される、と述べています。
NDKの応用ノートは、この関係を数値で示しています。同社がデバイス設計方式に応じて使い分けている基板材料の値です。
| 波動モード | 材料とカット | 伝搬速度 | 結合係数 kS² | 一次温度係数 |
|---|---|---|---|---|
| レイリー波 | ST-quartz 42.75°Y・X伝搬 | 3,157 m/s | 0.16% | 0（二次係数 −34×10⁻⁹/K²） |
| レイリー波 | LiTaO₃ Xカット・112°Y伝搬 | 3,295 m/s | 0.64% | −18×10⁻⁶/K |
| レイリー波 | LiNbO₃ 128°Yカット・X伝搬 | 4,000 m/s | 5.56% | −74×10⁻⁶/K |
| リーキ波 | LiTaO₃ 36°Yカット・X伝搬 | 4,178 m/s | 4.8% | −33×10⁻⁶/K |
| リーキ波 | LiNbO₃ 64°Yカット・X伝搬 | 4,742 m/s | 11.3% | −79×10⁻⁶/K |
速度が上がるほど結合係数も大きくなり、あわせて温度係数の絶対値も大きくなる並びです。同社は、音速が高いぶん高周波化しやすいリーキ波用の基板を、低損失が条件になる携帯電話向けの製品へ主に用いると書いています。温度特性が最も優れるSTカット水晶は、結合係数が小さい材料として位置づけられています。
温度の問題は、パッケージにも回ってきます。京セラは、SAWデバイスに熱が加わると素子が変形して特性に悪影響が出るため、熱膨張係数の低いセラミックが熱による素子の変形を抑えると述べています。同社は気密封止への対応と、厚みを0.1mmに抑えた超低背基板の量産も挙げています。
3GHzを超えると、別の方式に交代します
Section titled “3GHzを超えると、別の方式に交代します”村田製作所は2025年7月のニュースリリースで、5GやWi-Fi 6E、Wi-Fi 7が使う3GHz以上の高周波数帯について、必要な周波数の信号を取り出す役目は、これまでLTCCフィルタやBAWフィルタが担うのが一般的だったと書いています。
同社が2025年7月に量産出荷を始めたXBAR技術は、櫛型電極と圧電単結晶薄膜でバルク波を起こす独自方式です。同社は、2022年に買収したResonant社のXBAR技術と自社のフィルタ技術を組み合わせて開発したものであり、世界初の商品化にあたるとしています（同社調べ、2025年7月7日時点）。すだれ状電極という道具立てはそのままに、使う波を表面からバルクへ移した格好です。
表面を走る波が得意な帯域と、厚み方向に振動する波が得意な帯域があります。 700MHzから2.6GHzを担ってきたSAWフィルタは、周波数が上がるにつれて、電極をどこまで細くできるかという勝負に入ります。
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”SAWフィルタとは何ですか？
圧電基板の表面を伝わる弾性表面波を使って、決まった周波数帯の信号だけを通す高周波部品です。スマートフォンのアンテナの直後などで使われます。
どうやって周波数を選んでいるのですか？
圧電基板の表面に作ったすだれ状電極（IDT）の周期で選びます。電子情報通信学会の知識ベースによると、IDTは自分の周期と一致した波長の波を強く励振し、受け取る側も同じ周期の波だけを電気信号に変えます。送受へ同じ周期のIDTを設けると、2回のふるい分けによって帯域通過フィルタになります。
なぜそんなに小さくできるのですか？
波が遅いためです。同じ知識ベースは、SAWの位相速度が数千メートル毎秒であり、波長が同じ周波数の電磁波の約10万分の1になるため素子の小型化に有利であるとしています。村田製作所が2019年に量産を始めたSAWフィルタは0.9mm×0.7mmです。
周波数を上げるには何をするのですか？
電極を細かくします。日本電波工業の応用ノートは、中心周波数と表面波の伝搬速度の間に f0 ＝ v／λ の関係があり、波長λが電極の幅と空隙から決まると示しています。速度は基板でほぼ固定されるため、周波数を上げる手立ては波長を縮めることに絞られます。
基板には何を使うのですか？
知識ベースは、水晶、ニオブ酸リチウム（LiNbO₃）、タンタル酸リチウム（LiTaO₃）の単結晶を挙げています。水晶は温度安定性に優れる一方で圧電性が小さく、LiNbO₃は圧電性が大きい一方で温度安定性が劣り、LiTaO₃が中間的な特性のため多用されると記述されています。
温度が上下すると特性はどうなりますか？
中心周波数がずれます。日本電波工業の表では、STカット水晶の一次温度係数が0で最も安定し、リーキ波用のLiNbO₃ 64°Yカット・X伝搬は−79×10⁻⁶/Kです。京セラは、熱で素子が変形して特性に悪影響が出るため、熱膨張係数の低いセラミックパッケージで変形を抑えると述べています。
BAWフィルタとはどう使い分けるのですか？
周波数帯で分担します。村田製作所は2025年7月のニュースリリースで、3GHz以上の高周波数帯で必要な信号を取り出す役目は、これまでLTCCフィルタやBAWフィルタが担うのが一般的だったと書いています。同社が2019年に量産を始めたSAWフィルタとデュプレクサは、700MHz帯から2.6GHz帯に対応する製品です。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”- BAWフィルタとは ── 膜の厚み方向の共振を使い、3GHz以上を担います
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- 電子情報通信学会「知識ベース 9群8編3章 弾性波デバイス」（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── 弾性表面波の記述、すだれ状電極（IDT）による励振と受信、送受2つのIDTによる2回のふるい分けで帯域通過フィルタになること、位相速度が数千メートル毎秒で波長が電磁波の約10万分の1になること、基板材料としての水晶・LiNbO₃・LiTaO₃の性格の並び
- 日本電波工業「弾性表面波デバイス 応用ノート」（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── f0 ＝ v／λ と λ ＝ 2（a＋h） の関係、基板材料の伝搬速度・結合係数・温度係数の表、リーキ波用基板が高音速で高周波化に向くこと、STカット水晶の温度特性が最も優れること
- 村田製作所「世界最小サイズのSAWデュプレクサ、フィルタを開発、量産を開始」（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── SAWフィルタ0.9mm×0.7mm、SAWデュプレクサ1.6mm×1.2mm、従来比で約37%と約24%の小型化、700MHz帯から2.6GHz帯への対応、ミドルクラス機で14個から15個・プレミアムモデルで30個から40個という搭載個数
- 金沢村田製作所「金沢ムラタの技術」（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── SAWデバイスの高周波化にIDTの微細化と薄膜化が鍵になること、半導体製造レベルを上回るナノオーダーの加工精度
- 京セラ「SAWデバイス用パッケージ」（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── 熱で素子が変形して特性に悪影響が出ること、低熱膨張のセラミックが変形を抑えること、気密封止への対応と厚み0.1mmの超低背基板
- 村田製作所「世界初、XBAR技術を用いた高周波フィルタを商品化」（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── 3GHz以上ではLTCCフィルタやBAWフィルタが一般的だったこと、XBARが櫛型電極と圧電単結晶薄膜でバルク波を起こす方式であること、Resonant社の技術と自社のフィルタ技術を組み合わせて開発したこと