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(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，它能夠高效地激勵(lì)和接收聲表面波。本文首先對(duì)IDT技術(shù)的國內(nèi)外專利分布情況及該領(lǐng)域的重要專利申請(qǐng)人進(jìn)行梳理;然后結(jié)合與技術(shù)密切相關(guān)的核心專利申請(qǐng)進(jìn)行分析;最后，本文通過分析現(xiàn)狀，給出了IDT技術(shù)未來的發(fā)展趨勢以及所面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)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?zhèn)鞑サ膹椥圆?，隨著移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，聲表面波器件的需求急劇增長，因其頻率響應(yīng)平坦、矩形系數(shù)好、體積小等優(yōu)點(diǎn)，聲表面波器件被廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)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(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，它能夠高效地激勵(lì)和接收聲表面波[1]。

一、叉指換能器（IDT）國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r

筆者對(duì)歷年來應(yīng)用于聲表面波器件的IDT的國內(nèi)外專利申請(qǐng)情況進(jìn)行了分析和梳理。從全球?qū)＠暾?qǐng)量來看，在20世紀(jì)80年代中后期，由于移動(dòng)通信的初步發(fā)展，聲表面波器件由于其優(yōu)良性能開始被應(yīng)用于移動(dòng)通信中，IDT技術(shù)也隨之發(fā)展，在20世紀(jì)90年代初期出現(xiàn)了第一次專利申請(qǐng)量峰值;隨后從20世紀(jì)90年代中后期至21世紀(jì)初期，隨著移動(dòng)通信的再次飛速發(fā)展，聲表面波器件因其體積小，損耗低而被大量應(yīng)用于移動(dòng)通訊設(shè)備中，與其改進(jìn)相關(guān)的IDT技術(shù)的專利申請(qǐng)量出現(xiàn)第二次峰值。但隨著聲表面波器件相關(guān)技術(shù)的日趨完善，全球范圍內(nèi)的IDT技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)從2005年左右開始逐漸呈下降趨勢。

同時(shí)，對(duì)國內(nèi)的專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)聲表面波器件中的IDT技術(shù)從上世紀(jì)90年代末期開始發(fā)展，伴隨著世界移動(dòng)通信發(fā)展潮流，從21世紀(jì)初開始，聲表面波器件中的IDT技術(shù)在國內(nèi)開始迅速發(fā)展，在2005年申請(qǐng)量達(dá)到峰值，隨后由于相關(guān)技術(shù)發(fā)展較緩，近年來申請(qǐng)量逐漸降低直至保持平穩(wěn)發(fā)展。

接著，筆者對(duì)聲表面波器件的IDT技術(shù)在全球主要國家或地區(qū)的專利申請(qǐng)數(shù)量分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)?？梢钥闯觯毡?、美國和中國是該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)的主要貢獻(xiàn)者，尤其是日本，其申請(qǐng)的IDT技術(shù)的專利數(shù)量高達(dá)44%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界其他各國，可見日本在該技術(shù)領(lǐng)域的研究和發(fā)展具有一定主導(dǎo)性。而在通訊行業(yè)上的不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，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(shù)上的研究，從其專利申請(qǐng)量來看也足以在該領(lǐng)域占據(jù)一席之地。

而在對(duì)IDT技術(shù)的重要申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在世界范圍內(nèi)，申請(qǐng)量相對(duì)較多的申請(qǐng)人有：株式會(huì)社村田制作所、東洋通信設(shè)備株式會(huì)社、京瓷株式會(huì)社等。由此可以看出，聲表面波器件的IDT技術(shù)的專利申請(qǐng)絕大部分來源于日本的半導(dǎo)體器件公司，在此也同時(shí)印證了在該領(lǐng)域中日本的發(fā)展是較為領(lǐng)先的，占據(jù)主導(dǎo)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(tǒng)計(jì)了IDT技術(shù)的重要申請(qǐng)人的分布情況，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)量較多的幾乎全是日本公司。

二、重要申請(qǐng)人核心專利分析

由于日本村田制作所株式會(huì)社在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量上遙遙領(lǐng)先于其他公司，因此我們對(duì)其申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。日本村田制作所株式會(huì)社關(guān)于聲表面濾波器的IDT技術(shù)的年申請(qǐng)量，可以看出，該公司在1984年已經(jīng)開始嘗試對(duì)IDT電極進(jìn)行改進(jìn)，在1993年第一次達(dá)到了一個(gè)峰值，但限于當(dāng)時(shí)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(yè)的快速發(fā)展以及聲表面濾波器的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體制造工藝對(duì)IDT的性能要求進(jìn)一步提高。因此，從圖中可以看出，在經(jīng)歷一段低迷的發(fā)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(shù)改進(jìn)上。并且，不同于早期主要集中在日本的申請(qǐng)，近年來該公司逐漸重視在世界范圍內(nèi)其他國家的專利布局，絕大部分專利申請(qǐng)都為PCT申請(qǐng)。

筆者以時(shí)間為軸線，對(duì)日本村田制作所株式會(huì)社的聲表面波濾波器IDT技術(shù)進(jìn)行了梳理和分析。通過對(duì)其核心專利進(jìn)行分析，可以看出該公司在技術(shù)方面主要是對(duì)IDT電極中的電極指做出改進(jìn)。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(quán)方法，從而有效的改善Q值;2001年在CN01119763A中通過調(diào)節(jié)IDT窄電極指間距部分的間距來調(diào)節(jié)通帶帶寬，同時(shí)減弱橫向響應(yīng);2010年在CN102396153A 中通過設(shè)置最外側(cè)的IDT電極指間距或者真空比與最內(nèi)側(cè)占空比不同來改善信號(hào)平衡度。

三、結(jié)語

筆者在研究IDT專利申請(qǐng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，早期的核心專利多為歐洲和日本申請(qǐng)，后來由于美國和中國臺(tái)灣地區(qū)的半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，核心專利范圍逐漸擴(kuò)大，而直至2000年后日本才慢慢打開中國市場，進(jìn)行相關(guān)的核心專利布局?？梢钥闯觯徽撌羌夹g(shù)還是生產(chǎn)工藝，國外SAW濾波器技術(shù)已經(jīng)比較成熟。但在我國，SAW濾波器技術(shù)的研究和發(fā)展比較遲緩，起步晚，研究投入不夠，與國外的相關(guān)技術(shù)差距巨大，因此，我國急需發(fā)展SAW濾波器中的叉指換能器技術(shù)，大力追趕國外水平。與此同時(shí)，分析專利中的IDT技術(shù)的分布狀況及發(fā)展?fàn)顩r，將對(duì)該領(lǐng)域的后期發(fā)展起到一定程度的指導(dǎo)作用。

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.