聲表面波器件IDT技術(shù)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(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，它能夠高效地激勵(lì)和接收聲表面波。本文首先介紹了IDT和聲表面波激勵(lì)的技術(shù)演進(jìn)路線進(jìn)行了梳理，并結(jié)合審查實(shí)踐案例探討撰寫(xiě)技術(shù)綜述對(duì)審查實(shí)踐的有效幫助。

關(guān)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(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，它能夠高效地激勵(lì)和接收聲表面波。而設(shè)計(jì)低插損聲表面波器件的關(guān)鍵是在于壓電材料的選擇以及IDT的結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)IDT技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，將會(huì)極大地促進(jìn)聲表面器件的發(fā)展[1]。

1 聲表面波器件的IDT電極設(shè)計(jì)技術(shù)的演進(jìn)路線

衡量SAW波器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)是插入損耗（Insertion Loss，簡(jiǎn)稱IL），其中，叉指換能器（IDT）的結(jié)構(gòu)特性的改進(jìn)是設(shè)計(jì)低插損SAW器件的關(guān)鍵技術(shù)之一。

1.1 均值加權(quán)方法技術(shù)演進(jìn)路線

為了獲得高效率聲電轉(zhuǎn)換，基于加權(quán)通帶設(shè)計(jì)的叉指換能器開(kāi)始出現(xiàn)。最早于1966年，美國(guó)專利申請(qǐng)（US3446974A）披露了一種SAW橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu)，采用無(wú)SAW內(nèi)反射的雙向IDT結(jié)構(gòu)。雙向IDT結(jié)構(gòu)雖具有群延時(shí)偏差小、相位線性較佳、設(shè)計(jì)靈活度高等優(yōu)點(diǎn)，但雙向插入損耗較大。隨著無(wú)線通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，適應(yīng)于SAW濾波器低損耗濾波器需求，通過(guò)均值加權(quán)方法改進(jìn)的IDT結(jié)構(gòu)的技術(shù)得以迅速發(fā)展。而在1976年，美國(guó)IBM公司提出的專利申請(qǐng)（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(guò)切趾加權(quán)的方式形成IDT電極結(jié)構(gòu)，如圖1所示，以此獲得插損小性能優(yōu)良的聲表面波器件。

隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了分布式抽頭的IDT電極結(jié)構(gòu)，與之對(duì)應(yīng)的均勻加權(quán)的方式有串行加權(quán)、橫向加權(quán)、位置加權(quán)等。例如，2003年日本富士通株式會(huì)社提出專利申請(qǐng)（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(duì)之間的多個(gè)梳狀電極，在多個(gè)梳狀電極中的相鄰兩個(gè)梳狀電極，對(duì)一個(gè)梳狀電極的電極間距進(jìn)行設(shè)定，以在與另一個(gè)相鄰梳狀電極的最外面的指狀電極相對(duì)的間隙處獲得由這兩個(gè)梳狀電極分別產(chǎn)生的表面聲波的連續(xù)變化的相位，以解決相位之間不連續(xù)且相鄰梳狀電極間的間隙尺寸設(shè)定太大的問(wèn)題。

1.2 形成特殊的形狀或位置換能器技術(shù)演進(jìn)路線

隨著移動(dòng)通信應(yīng)用中高頻寬帶化的需求，均勻抽樣的IDT結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬帶濾波器時(shí)存在損耗很大的問(wèn)題，因此側(cè)錐型IDT電極的技術(shù)出現(xiàn)（JP2008274660A），其結(jié)構(gòu)如圖2所示，在彈性波的傳輸方向看時(shí)，構(gòu)成輸入側(cè)錐型IDT電極和輸出側(cè)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(shí)現(xiàn)增大阻帶衰減、使通頻帶帶側(cè)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(huì)社專利申請(qǐng)（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(zhǎng)度，達(dá)到了減小SAW濾波器的諧振點(diǎn)和反諧振點(diǎn)之間的插入損失的技術(shù)效果。

2 審查實(shí)踐案例

申請(qǐng)?zhí)枺?015101511047

發(fā)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(shù)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(qū)域，分別位于兩端的高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域；高頻均勻區(qū)域和低頻均勻區(qū)域均為非色散區(qū)域。所述色散區(qū)域?yàn)楣簿€色散區(qū)域或傾斜色散區(qū)域，周期結(jié)構(gòu)為單指或多指結(jié)構(gòu)單元，調(diào)頻方式為線性調(diào)頻或非線性調(diào)頻。所述色散區(qū)域的指條間距從鄰近低頻均勻區(qū)域的位置到鄰近高頻均勻區(qū)域的指條間距逐漸減??；低頻均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)域臨近邊緣的最大的指條間距；高頻均勻區(qū)域的所有指條間距相等且等于色散區(qū)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(jié)構(gòu)，末端非色散化使過(guò)渡帶變得更加陡峭，即頻響矩形度得到明顯提高，群延時(shí)波動(dòng)小。由該聲表面波換能器構(gòu)成的濾波器，具有較小的群延時(shí)波動(dòng)。

從技術(shù)原理的角度出發(fā)，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(gè)周期對(duì)應(yīng)的頻率不同。調(diào)頻規(guī)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(zhǎng)度（加權(quán)）決定，根據(jù)指條寬度、間隔與位置，可設(shè)計(jì)出傳統(tǒng)的均勻換能器與色散換能器。因此，本發(fā)明實(shí)質(zhì)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(duì)聲表面波IDT電極結(jié)構(gòu)改進(jìn)的分支領(lǐng)域。鑒于對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)有一個(gè)清晰的把握，了解到本申請(qǐng)的發(fā)明構(gòu)思在于，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中叉指換能器的電極結(jié)構(gòu)做出改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)整體上屬于“非均衡雙電極”或者“非對(duì)稱雙電極”，而申請(qǐng)人采用了“色散區(qū)域”和“非色散區(qū)域”來(lái)表達(dá)該結(jié)構(gòu)?；谇笆黾夹g(shù)分支的分析與總結(jié)，我們采用“非對(duì)稱”、“非均衡”、“非均勻”、“叉指”、“電極指”、“指條”等關(guān)鍵詞表達(dá)，結(jié)合分類號(hào)H03H9/64/IC、H03H9/145/IC，對(duì)本領(lǐng)域重要申請(qǐng)人如精工愛(ài)普生、株式會(huì)社村田制作所進(jìn)行追蹤，注重外文庫(kù)檢索，檢索到兩篇對(duì)比文件EP0579871和CN1254987可評(píng)述本申請(qǐng)的創(chuàng)造性。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)聲表面波濾波器IDT技術(shù)的演進(jìn)路線和發(fā)展趨勢(shì)在宏觀上進(jìn)行梳理與分析，筆者對(duì)叉指換能器的相關(guān)技術(shù)有了宏觀的了解和把握。同時(shí)，將分析結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際案例的審查過(guò)程中，有助于準(zhǔn)確提取關(guān)鍵詞與分類號(hào)進(jìn)行高效檢索，從而在了解現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，清晰地把握案件的走向，提高審查工作效能。

參考文獻(xiàn)

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