聲表面波器件IDT技術的專利審查初探

劉雨林 高新琳

摘 要：叉指換能器（IDT）是聲表面波（SAW）器件以及其他表面波器件中典型的電聲轉換結構，它能夠高效地激勵和接收聲表面波。本文首先介紹了IDT和聲表面波激勵的技術演進路線進行了梳理，并結合審查實踐案例探討撰寫技術綜述對審查實踐的有效幫助。

關鍵詞：IDT；聲表面波；濾波器；專利審查

叉指換能器（Interdigital Transducer，IDT）是聲表面波器件以及其他表面波器件中典型的電聲轉換結構，它能夠高效地激勵和接收聲表面波。而設計低插損聲表面波器件的關鍵是在于壓電材料的選擇以及IDT的結構。因此，對IDT技術進行改進，將會極大地促進聲表面器件的發展[1]。

1 聲表面波器件的IDT電極設計技術的演進路線

衡量SAW波器件性能的重要技術指標是插入損耗（Insertion Loss，簡稱IL），其中，叉指換能器（IDT）的結構特性的改進是設計低插損SAW器件的關鍵技術之一。

1.1 均值加權方法技術演進路線

為了獲得高效率聲電轉換，基于加權通帶設計的叉指換能器開始出現。最早于1966年，美國專利申請（US3446974A）披露了一種SAW橫向濾波器結構，采用無SAW內反射的雙向IDT結構。雙向IDT結構雖具有群延時偏差小、相位線性較佳、設計靈活度高等優點，但雙向插入損耗較大。隨著無線通信業務的發展，適應于SAW濾波器低損耗濾波器需求，通過均值加權方法改進的IDT結構的技術得以迅速發展。而在1976年，美國IBM公司提出的專利申請（US19740501552A），描述了在薄膜壓電基板上形成壓電換能器，該換電換能器通過切趾加權的方式形成IDT電極結構，如圖1所示，以此獲得插損小性能優良的聲表面波器件。

隨著技術的發展，出現了分布式抽頭的IDT電極結構，與之對應的均勻加權的方式有串行加權、橫向加權、位置加權等。例如，2003年日本富士通株式會社提出專利申請（WO03050949 A1）提供了一種能獲得低插入損耗和寬帶寬特性的表面聲波濾波器，在壓電基板上的反射電極對之間的多個梳狀電極，在多個梳狀電極中的相鄰兩個梳狀電極，對一個梳狀電極的電極間距進行設定，以在與另一個相鄰梳狀電極的最外面的指狀電極相對的間隙處獲得由這兩個梳狀電極分別產生的表面聲波的連續變化的相位，以解決相位之間不連續且相鄰梳狀電極間的間隙尺寸設定太大的問題。

1.2 形成特殊的形狀或位置換能器技術演進路線

隨著移動通信應用中高頻寬帶化的需求，均勻抽樣的IDT結構實現寬帶濾波器時存在損耗很大的問題，因此側錐型IDT電極的技術出現（JP2008274660A），其結構如圖2所示，在彈性波的傳輸方向看時，構成輸入側錐型IDT電極和輸出側錐型IDT電極的各電極指群的各電極指的寬度尺寸相互相同，并且相鄰的電極指之間的間隔尺寸形成為與上述電極指的寬度尺寸相同的大小，以此實現增大阻帶衰減、使通頻帶帶側得到陡峭的衰減的濾波器。

此外，還有扇形、傾斜、移位、圓錐、拱形、階梯式手指換能器，例如，2001年富士通株式會社專利申請（JP2001390707A）提出一種表面聲波諧振器，其交叉指型變換器滿足0.15L≤W≤0.45L，其中W為形成交叉指型變換器的所有電極指的總寬度，L為在SAW傳播方向上的所述交叉指型變換器的長度，達到了減小SAW濾波器的諧振點和反諧振點之間的插入損失的技術效果。

2 審查實踐案例

申請號：2015101511047

發明名稱：聲表面波換能器及含該聲表面波換能器的濾波器

技術方案：一種聲表面波換能器，該聲表面波換能器包括位于中部的色散區域，分別位于兩端的高頻均勻區域和低頻均勻區域；高頻均勻區域和低頻均勻區域均為非色散區域。所述色散區域為共線色散區域或傾斜色散區域，周期結構為單指或多指結構單元，調頻方式為線性調頻或非線性調頻。所述色散區域的指條間距從鄰近低頻均勻區域的位置到鄰近高頻均勻區域的指條間距逐漸減小；低頻均勻區域的所有指條間距相等且等于色散區域臨近邊緣的最大的指條間距；高頻均勻區域的所有指條間距相等且等于色散區域臨近邊緣的最小的指條間距。該聲表面波換能器由于采用了末端非色散化的結構，末端非色散化使過渡帶變得更加陡峭，即頻響矩形度得到明顯提高，群延時波動小。由該聲表面波換能器構成的濾波器，具有較小的群延時波動。

從技術原理的角度出發，聲表面波換能器的指條寬度與間隔寬度之和隨其位置變化，即每個周期對應的頻率不同。調頻規律由換能器指條的位置決定，而幅頻特性由指條間的重疊長度（加權）決定，根據指條寬度、間隔與位置，可設計出傳統的均勻換能器與色散換能器。因此，本發明實質上是一種聲表面波換能器，特別是一種色散換能器，其屬于對聲表面波IDT電極結構改進的分支領域。鑒于對該領域的技術發展脈絡有一個清晰的把握，了解到本申請的發明構思在于，對現有技術中叉指換能器的電極結構做出改進，其結構整體上屬于“非均衡雙電極”或者“非對稱雙電極”，而申請人采用了“色散區域”和“非色散區域”來表達該結構。基于前述技術分支的分析與總結，我們采用“非對稱”、“非均衡”、“非均勻”、“叉指”、“電極指”、“指條”等關鍵詞表達，結合分類號H03H9/64/IC、H03H9/145/IC，對本領域重要申請人如精工愛普生、株式會社村田制作所進行追蹤，注重外文庫檢索，檢索到兩篇對比文件EP0579871和CN1254987可評述本申請的創造性。

3 結語

通過對聲表面波濾波器IDT技術的演進路線和發展趨勢在宏觀上進行梳理與分析，筆者對叉指換能器的相關技術有了宏觀的了解和把握。同時，將分析結果應用于實際案例的審查過程中，有助于準確提取關鍵詞與分類號進行高效檢索，從而在了解現有技術的基礎上，清晰地把握案件的走向，提高審查工作效能。

參考文獻

[1]徐海林，陳培林.聲表面波器件叉指換能器的制作技術[J].通信技術與設，2002（4）：19-21.