2023年SAW器件叉指换能器的专利分析.doc

SAWSAW 器件叉指换能器的专利分析器件叉指换能器的专利分析 高新琳 刘雨林 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。本文首先对 IDT 技术的国内外专利分布情况及该领域的重要专利申请人进行梳理;然后结合与技术密切相关的核心专利申请进行分析;最后，本文通过分析现状，给出了 IDT 技术未来的发展趋势以及所面临的挑战。关键词：IDT;专利分布;核心专利分析 引言 声表面波（SAW）是一种在物体表面传播的弹性波，随着移动通信、卫星通信等领域的飞速发展，声表面波器件的需求急剧增长，因其频率响应平坦、矩形系数好、体积小等优点，声表面波器件被广泛地应用于各领域中。其中，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1。一、叉指换能器（IDT）国内外的发展状况 笔者对历年来应用于声表面波器件的 IDT 的国内外专利申请情况进行了分析和梳理。从全球专利申请量来看，在 20 世纪 80 年代中后期，由于移动通信的初步发展，声表面波器件由于其优良性能开始被应用于移动通信中，IDT 技术也随之发展，在 20 世纪 90 年代初期出现了第一次专利申请量峰值;随后从 20 世纪 90 年代中后期至 21 世纪初期，随着移动通信的再次飞速发展，声表面波器件因其体积小，损耗低而被大量应用于移动通讯设备中，与其改进相关的 IDT技术的专利申请量出现第二次峰值。但随着声表面波器件相关技术的日趋完善，全球范围内的 IDT 技术相关专利申请从 2005 年左右开始逐渐呈下降趋势。同时，对国内的专利申请进行统计分析，可以发现，国内声表面波器件中的IDT 技术从上世纪 90 年代末期开始发展，伴随着世界移动通信发展潮流，从 21世纪初开始，声表面波器件中的 IDT 技术在国内开始迅速发展，在 2005 年申请量达到峰值，随后由于相关技术发展较缓，近年来申请量逐渐降低直至保持平稳发展。接着，笔者对声表面波器件的 IDT 技术在全球主要国家或地区的专利申请数量分布情况进行统计。可以看出，日本、美国和中国是该领域的专利申请的主要贡献者，尤其是日本，其申请的 IDT 技术的专利数量高达 44%，远远高于世界其他各国，可见日本在该技术领域的研究和发展具有一定主导性。而在通讯行业上的不断发展的经济发达地区，如，欧洲、韩国和德国等，也一直在致力于声表面波器件的 IDT 技术上的研究，从其专利申请量来看也足以在该领域占据一席之地。而在对 IDT 技术的重要申请人进行统计时，发现在世界范围内，申请量相对较多的申请人有：株式会社村田制作所、东洋通信设备株式会社、京瓷株式会社等。由此可以看出，声表面波器件的 IDT 技术的专利申请绝大部分来源于日本的半导体器件公司，在此也同时印证了在该领域中日本的发展是较为领先的，占据主导地位。并且，为了研究我国在声表面波器件的 IDT 方面的研究状况，笔者也在中文 CNABS 库中统计了 IDT 技术的重要申请人的分布情况，统计发现，申请量较多的几乎全是日本公司。二、重要申请人核心专利分析 由于日本村田制作所株式会社在该领域的专利申请量上遥遥领先于其他公司，因此我们对其申请进行统计分析。日本村田制作所株式会社关于声表面滤波器的 IDT 技术的年申请量，可以看出，该公司在 1984 年已经开始尝试对 IDT 电极进行改进，在 1993 年第一次达到了一个峰值，但限于当时的工艺条件和成本的问题，之后在 IDT 上的研究投入逐渐变少。而随着通讯行业的快速发展以及声表面滤波器的广泛应用，半导体制造工艺对 IDT 的性能要求进一步提高。因此，从图中可以看出，在经历一段低迷的发展期之后，从 1997 年开始，该公司又开始投入大量的研究精力在 IDT 的技术改进上。并且，不同于早期主要集中在日本的申请，近年来该公司逐渐重视在世界范围内其他国家的专利布局，绝大部分专利申請都为 PCT 申请。笔者以时间为轴线，对日本村田制作所株式会社的声表面波滤波器 IDT 技术进行了梳理和分析。通过对其核心专利进行分析，可以看出该公司在技术方面主要是对 IDT 电极中的电极指做出改进。包括有 1997 年，在 JP24953197A 中提出的将两种 IDT 梳状电极中的电极指相互插入排布，并采用电极的宽度加权方法，从而有效的改善 Q 值;2001 年在 CN01119763A 中通过调节 IDT 窄电极指间距部分的间距来调节通带带宽，同时减弱横向响应;2010 年在 CN102396153A 中通过设置最外侧的 IDT 电极指间距或者真空比与最内侧占空比不同来改善信号平衡度。三、结语 笔者在研究 IDT 专利申请时发现，早期的核心专利多为欧洲和日本申请，后来由于美国和中国台湾地区的半导体技术的快速发展，核心专利范围逐渐扩大，而直至 2000 年后日本才慢慢打开中国市场，进行相关的核心专利布局。可以看出，不论是技术还是生产工艺，国外 SAW 滤波器技术已经比较成熟。但在我国，SAW 滤波器技术的研究和发展比较迟缓，起步晚，研究投入不够，与国外的相关技术差距巨大，因此，我国急需发展 SAW 滤波器中的叉指换能器技术，大力追赶国外水平。与此同时，分析专利中的 IDT 技术的分布状况及发展状况，将对该领域的后期发展起到一定程度的指导作用。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.