声表面波器件IDT技术的专利审查初探

刘雨林 高新琳

摘 要：叉指换能器（IDT）是声表面波（SAW）器件以及其他表面波器件中典型的电声转换结构，它能够高效地激励和接收声表面波。本文首先介绍了IDT和声表面波激励的技术演进路线进行了梳理，并结合审查实践案例探讨撰写技术综述对审查实践的有效帮助。

关键词：IDT；声表面波；滤波器；专利审查

叉指换能器（Interdigital Transducer，IDT）是声表面波器件以及其他表面波器件中典型的电声转换结构，它能够高效地激励和接收声表面波。而设计低插损声表面波器件的关键是在于压电材料的选择以及IDT的结构。因此，对IDT技术进行改进，将会极大地促进声表面器件的发展[1]。

1 声表面波器件的IDT电极设计技术的演进路线

衡量SAW波器件性能的重要技术指标是插入损耗（Insertion Loss，简称IL），其中，叉指换能器（IDT）的结构特性的改进是设计低插损SAW器件的关键技术之一。

1.1 均值加权方法技术演进路线

为了获得高效率声电转换，基于加权通带设计的叉指换能器开始出现。最早于1966年，美国专利申请（US3446974A）披露了一种SAW横向滤波器结构，采用无SAW内反射的双向IDT结构。双向IDT结构虽具有群延时偏差小、相位线性较佳、设计灵活度高等优点，但双向插入损耗较大。随着无线通信业务的发展，适应于SAW滤波器低损耗滤波器需求，通过均值加权方法改进的IDT结构的技术得以迅速发展。而在1976年，美国IBM公司提出的专利申请（US19740501552A），描述了在薄膜压电基板上形成压电换能器，该换电换能器通过切趾加权的方式形成IDT电极结构，如图1所示，以此获得插损小性能优良的声表面波器件。

随着技术的发展，出现了分布式抽头的IDT电极结构，与之对应的均匀加权的方式有串行加权、横向加权、位置加权等。例如，2003年日本富士通株式会社提出专利申请（WO03050949 A1）提供了一种能获得低插入损耗和宽带宽特性的表面声波滤波器，在压电基板上的反射电极对之间的多个梳状电极，在多个梳状电极中的相邻两个梳状电极，对一个梳状电极的电极间距进行设定，以在与另一个相邻梳状电极的最外面的指状电极相对的间隙处获得由这两个梳状电极分别产生的表面声波的连续变化的相位，以解决相位之间不连续且相邻梳状电极间的间隙尺寸设定太大的问题。

1.2 形成特殊的形状或位置换能器技术演进路线

随着移动通信应用中高频宽带化的需求，均匀抽样的IDT结构实现宽带滤波器时存在损耗很大的问题，因此侧锥型IDT电极的技术出现（JP2008274660A），其结构如图2所示，在弹性波的传输方向看时，构成输入侧锥型IDT电极和输出侧锥型IDT电极的各电极指群的各电极指的宽度尺寸相互相同，并且相邻的电极指之间的间隔尺寸形成为与上述电极指的宽度尺寸相同的大小，以此实现增大阻带衰减、使通频带带侧得到陡峭的衰减的滤波器。

此外，还有扇形、倾斜、移位、圆锥、拱形、阶梯式手指换能器，例如，2001年富士通株式会社专利申请（JP2001390707A）提出一种表面声波谐振器，其交叉指型变换器满足0.15L≤W≤0.45L，其中W为形成交叉指型变换器的所有电极指的总宽度，L为在SAW传播方向上的所述交叉指型变换器的长度，达到了减小SAW滤波器的谐振点和反谐振点之间的插入损失的技术效果。

2 审查实践案例

申请号：2015101511047

发明名称：声表面波换能器及含该声表面波换能器的滤波器

技术方案：一种声表面波换能器，该声表面波换能器包括位于中部的色散区域，分别位于两端的高频均匀区域和低频均匀区域；高频均匀区域和低频均匀区域均为非色散区域。所述色散区域为共线色散区域或倾斜色散区域，周期结构为单指或多指结构单元，调频方式为线性调频或非线性调频。所述色散区域的指条间距从邻近低频均匀区域的位置到邻近高频均匀区域的指条间距逐渐减小；低频均匀区域的所有指条间距相等且等于色散区域临近边缘的最大的指条间距；高频均匀区域的所有指条间距相等且等于色散区域临近边缘的最小的指条间距。该声表面波换能器由于采用了末端非色散化的结构，末端非色散化使过渡带变得更加陡峭，即频响矩形度得到明顯提高，群延时波动小。由该声表面波换能器构成的滤波器，具有较小的群延时波动。

从技术原理的角度出发，声表面波换能器的指条宽度与间隔宽度之和随其位置变化，即每个周期对应的频率不同。调频规律由换能器指条的位置决定，而幅频特性由指条间的重叠长度（加权）决定，根据指条宽度、间隔与位置，可设计出传统的均匀换能器与色散换能器。因此，本发明实质上是一种声表面波换能器，特别是一种色散换能器，其属于对声表面波IDT电极结构改进的分支领域。鉴于对该领域的技术发展脉络有一个清晰的把握，了解到本申请的发明构思在于，对现有技术中叉指换能器的电极结构做出改进，其结构整体上属于“非均衡双电极”或者“非对称双电极”，而申请人采用了“色散区域”和“非色散区域”来表达该结构。基于前述技术分支的分析与总结，我们采用“非对称”、“非均衡”、“非均匀”、“叉指”、“电极指”、“指条”等关键词表达，结合分类号H03H9/64/IC、H03H9/145/IC，对本领域重要申请人如精工爱普生、株式会社村田制作所进行追踪，注重外文库检索，检索到两篇对比文件EP0579871和CN1254987可评述本申请的创造性。

3 结语

通过对声表面波滤波器IDT技术的演进路线和发展趋势在宏观上进行梳理与分析，笔者对叉指换能器的相关技术有了宏观的了解和把握。同时，将分析结果应用于实际案例的审查过程中，有助于准确提取关键词与分类号进行高效检索，从而在了解现有技术的基础上，清晰地把握案件的走向，提高审查工作效能。

参考文献

[1]徐海林，陈培林.声表面波器件叉指换能器的制作技术[J].通信技术与设，2002（4）：19-21.