SAW器件叉指換能器的專利分析

高新琳 劉雨林

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。本文首先對IDT技術的國內外專利分布情況及該領域的重要專利申請人進行梳理;然后結合與技術密切相關的核心專利申請進行分析;最后，本文通過分析現狀，給出了IDT技術未來的發展趨勢以及所面臨的挑戰。

關鍵詞： IDT;專利分布;核心專利分析

引言

聲表面波（SAW）是一種在物體表面傳播的彈性波，隨著移動通信、衛星通信等領域的飛速發展，聲表面波器件的需求急劇增長，因其頻率響應平坦、矩形系數好、體積小等優點，聲表面波器件被廣泛地應用于各領域中。其中，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[1]。

一、叉指換能器（IDT）國內外的發展狀況

筆者對歷年來應用于聲表面波器件的IDT的國內外專利申請情況進行了分析和梳理。從全球專利申請量來看，在20世紀80年代中后期，由于移動通信的初步發展，聲表面波器件由于其優良性能開始被應用于移動通信中，IDT技術也隨之發展，在20世紀90年代初期出現了第一次專利申請量峰值;隨后從20世紀90年代中后期至21世紀初期，隨著移動通信的再次飛速發展，聲表面波器件因其體積小，損耗低而被大量應用于移動通訊設備中，與其改進相關的IDT技術的專利申請量出現第二次峰值。但隨著聲表面波器件相關技術的日趨完善，全球范圍內的IDT技術相關專利申請從2005年左右開始逐漸呈下降趨勢。

同時，對國內的專利申請進行統計分析，可以發現，國內聲表面波器件中的IDT技術從上世紀90年代末期開始發展，伴隨著世界移動通信發展潮流，從21世紀初開始，聲表面波器件中的IDT技術在國內開始迅速發展，在2005年申請量達到峰值，隨后由于相關技術發展較緩，近年來申請量逐漸降低直至保持平穩發展。

接著，筆者對聲表面波器件的IDT技術在全球主要國家或地區的專利申請數量分布情況進行統計。可以看出，日本、美國和中國是該領域的專利申請的主要貢獻者，尤其是日本，其申請的IDT技術的專利數量高達44%，遠遠高于世界其他各國，可見日本在該技術領域的研究和發展具有一定主導性。而在通訊行業上的不斷發展的經濟發達地區，如，歐洲、韓國和德國等，也一直在致力于聲表面波器件的IDT技術上的研究，從其專利申請量來看也足以在該領域占據一席之地。

而在對IDT技術的重要申請人進行統計時，發現在世界范圍內，申請量相對較多的申請人有：株式會社村田制作所、東洋通信設備株式會社、京瓷株式會社等。由此可以看出，聲表面波器件的IDT技術的專利申請絕大部分來源于日本的半導體器件公司，在此也同時印證了在該領域中日本的發展是較為領先的，占據主導地位。并且，為了研究我國在聲表面波器件的IDT方面的研究狀況，筆者也在中文CNABS庫中統計了IDT技術的重要申請人的分布情況，統計發現，申請量較多的幾乎全是日本公司。

二、重要申請人核心專利分析

由于日本村田制作所株式會社在該領域的專利申請量上遙遙領先于其他公司，因此我們對其申請進行統計分析。日本村田制作所株式會社關于聲表面濾波器的IDT技術的年申請量，可以看出，該公司在1984年已經開始嘗試對IDT電極進行改進，在1993年第一次達到了一個峰值，但限于當時的工藝條件和成本的問題，之后在IDT上的研究投入逐漸變少。而隨著通訊行業的快速發展以及聲表面濾波器的廣泛應用，半導體制造工藝對IDT的性能要求進一步提高。因此，從圖中可以看出，在經歷一段低迷的發展期之后，從1997年開始，該公司又開始投入大量的研究精力在IDT的技術改進上。并且，不同于早期主要集中在日本的申請，近年來該公司逐漸重視在世界范圍內其他國家的專利布局，絕大部分專利申請都為PCT申請。

筆者以時間為軸線，對日本村田制作所株式會社的聲表面波濾波器IDT技術進行了梳理和分析。通過對其核心專利進行分析，可以看出該公司在技術方面主要是對IDT電極中的電極指做出改進。包括有1997年，在JP24953197A 中提出的將兩種IDT梳狀電極中的電極指相互插入排布，并采用電極的寬度加權方法，從而有效的改善Q值;2001年在CN01119763A中通過調節IDT窄電極指間距部分的間距來調節通帶帶寬，同時減弱橫向響應;2010年在CN102396153A 中通過設置最外側的IDT電極指間距或者真空比與最內側占空比不同來改善信號平衡度。

三、結語

筆者在研究IDT專利申請時發現，早期的核心專利多為歐洲和日本申請，后來由于美國和中國臺灣地區的半導體技術的快速發展，核心專利范圍逐漸擴大，而直至2000年后日本才慢慢打開中國市場，進行相關的核心專利布局。可以看出，不論是技術還是生產工藝，國外SAW濾波器技術已經比較成熟。但在我國，SAW濾波器技術的研究和發展比較遲緩，起步晚，研究投入不夠，與國外的相關技術差距巨大，因此，我國急需發展SAW濾波器中的叉指換能器技術，大力追趕國外水平。與此同時，分析專利中的IDT技術的分布狀況及發展狀況，將對該領域的后期發展起到一定程度的指導作用。

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.