CN112452695B - 声波换能结构及其制备方法和声波换能器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种声波换能结构，包括：衬底基板和位于所述衬底基板上的至少两个声波换能单元，相邻声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间隔设置，所述至少两个声波换能单元包括：中心声波换能单元和围绕所述中心声波换能单元设置的至少一个环形声波换能单元。本公开还提供了一种声波换能结构的制备方法和声波换能器。

Description

声波换能结构及其制备方法和声波换能器

技术领域

本公开涉及一种声波换能结构及其制备方法和声波换能器。

背景技术

超声波检测在医学成像、治疗、工业流量计、汽车雷达、室内定位等多方面有应用；声波换能器为一种可用于进行超声波检测的设备，声波换能单元为声波换能器中的核心器件。然而，目前的声波换能器发射超声波的能量分布固定，无法满足不同场景的使用需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种声波换能结构及其制备方法和声波换能器。

第一方面，本公开实施例提供了一种声波换能结构，包括：衬底基板和位于所述衬底基板上的至少两个声波换能单元，相邻声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间隔设置，所述至少两个声波换能单元包括：中心声波换能单元和围绕所述中心声波换能单元设置的至少一个环形声波换能单元。

在一些实施例中，所述环形声波换能单元的数量为多个，各所述环形声波换能单元依次层层套置。

在一些实施例中，所述声波换能单元包括：

第一电极，位于所述衬底基板上；

支撑图形，位于所述第一电极远离所述衬底基板一侧，围成有振动腔；

振膜图形，位于所述支撑图形远离所述第一电极的一侧，且能够在所述振动腔内振动；

第二电极，位于所述振膜图形远离所述第一电极的一侧，且与所述第一电极相对设置。

在一些实施例中，所述中心声波换能单元中的所述第一电极、所述第二电极以及所述振动腔，在平行于所述衬底基板上的截面形状均为圆形。

在一些实施例中，所述环形声波换能单元中的所述第一电极、所述第二电极以及所述振动腔，在平行于所述衬底基板上的截面形状均为环形；

所述环形声波换能单元中的所述第一电极在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述第一电极在所述衬底基板上的正投影；

所述环形声波换能单元中的所述振动腔在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述振动腔在所述衬底基板上的正投影；

所述环形声波换能单元中的所述第二电极在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述第二电极在所述衬底基板上的正投影。

在一些实施例中，所述环形为圆环形。

在一些实施例中，所述中心声波换能单元中的第一电极与所述环形声波换能单元中的第一电极同层设置；

所述中心声波换能单元中的支撑图形与所述环形声波换能单元中的支撑图形同层设置；

所述中心声波换能单元中的振膜图形与所述环形声波换能单元中的振膜图形同层设置；

所述中心声波换能单元中的第二电极与所述环形声波换能单元中的第二电极同层设置。

在一些实施例中，还包括：绝缘层和信号走线层，所述信号走线层位于所述衬底基板和所述第一电极之间，所述绝缘层位于所述信号走线层和所述第一电极之间，所述绝缘层上形成有过孔；

所述信号走线层包括：多条信号走线，每个所述声波换能单元中的第一电极通过过孔与对应的所述信号走线相连。

在一些实施例中，还包括：与所述第二电极相连的连接电极，所述连接电极位于所述振膜图形远离所述第一电极的一侧，全部所述第二电极通过所述连接电极电连接。

在一些实施例中，所述连接电极与所述第二电极同层设置，所述连接电极设置于相邻的所述第二电极之间且与该相邻的所述第二电极相连。

在一些实施例中，任意相邻的两个声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间距相等。

在一些实施例中，任意相邻的两个声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间距d满足：0.4λ≤d≤0.6λ，λ为所述声波换能结构所发出声波的波长。

第二方面，本公开实施例还提供了一种声波换能结构的制备方法，可用于制备第一方面中的声波换能结构，该制备方法包括：

在衬底基板上形成至少两个声波换能单元，相邻声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间隔设置，所述至少两个声波换能单元包括：中心声波换能单元和围绕所述中心声波换能单元的至少一个环形声波换能单元。

在一些实施例中，所述在衬底基板上形成至少两个声波换能单元的步骤包括：

在所述衬底基板上形成第一中心电极和围绕所述第一中心电极的第一环形电极，所述第一中心电极和所述第一环形电极分别为所述中心声波换能单元和所述环形声波换能单元中的第一电极；

在所述第一中心电极和所述第一环形电极远离所述衬底基板的一侧形成支撑图形和振膜图形，所述支撑图形围成有中心振动腔和围绕所述中心振动腔的环形振动腔，所述中心振动腔和所述环形振动腔分别为所述中心声波换能单元和所述环形声波换能单元中的振动腔；

在所述振膜图形远离所述衬底基板的一侧形成第二中心电极和围绕所述第二中心电极的第二环形电极，所述第二中心电极和所述第二环形电极分别为所述中心声波换能单元和所述环形声波换能单元中的第二电极。

第三方面，本公开实施例还提供了一种声波换能器，包括：如上述第一方面所提供的声波换能结构。

附图说明

图1为本公开实施例中声波换能结构的一种俯视示意图；

图2a为图1中A-A'向的一种结构示意图；

图2b为图1中B-B'向的一种结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种声波换能结构的制备方法的流程图；

图4a～图4g为采用图3所示制备方法制备声波换能结构的中间产品截面示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种声波换能结构及其制备方法和声波换能器进行详细描述。

在下面实施例中，以声波为超声波进行示例性描述，其中超声波是指频率为20kHz～1GHz的声波；当然，本公开的技术方案还适用于其他频率的声波。

图1为本公开实施例中声波换能结构的一种俯视示意图，图2a为图1中A-A'向的一种结构示意图,图2b为图1中B-B'向的一种结构示意图，如图1至图2b所示，该声波换能结构包括：衬底基板9和位于衬底基板9上的至少两个声波换能单元，相邻声波换能单元中的振动腔6a、6b、6c在与衬底基板9所处平面相平行的方向上间隔设置，至少两个声波换能单元包括：中心声波换能单元1a和围绕中心声波换能单元1a设置的至少一个环形声波换能单元1b、1c。

在本公开实施例中，中心声波换能单元1a和各环形声波换能单元1b、1c的工作状态可以分别进行控制，通过改变各声波换能单元的工作状态，可使得声波换能结构所发射出超声波的能量分布发生变化，以应用于不同的应用场景。

在本领域中，一般可采用“发射方向图”来描述声波换能结构所发射出超声波的能量分布。发射方向图用于描述声波换能单元所发出超声波在不同方向(一般用角度来表示)上的强度(一般用声压级来表示，单位为dB)。

图1和图2a、图2b中仅示例性画出了环形声波换能单元1b、1c为2个的情况，该情况仅起到示例性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制。在本公开实施例中，环形声波换能单元的数量还可以为1个、3个甚至更多个。

在一些实施例中，环形声波换能单元的数量为多个，各环形声波换能单元依次层层套置。以图1和图2中所示情况为例，环形声波换能单元1b、1c的数量为2个，其中大尺寸的环形声波换能单元1c套至于小尺寸的环形声波换能单元1b之外。当环形声波换能单元的数量大于2个时，按照尺寸由小到大的顺序各环形声波换能单元由内之外依次套置。

在一些实施例中，声波换能单元为电容式微机械超声换能单元；作为一种可选实施方案，电容式微机械超声换能单元包括：第一电极2、支撑图形3、振膜图形4和第二电极5。其中，第一电极2位于衬底基板9上；支撑图形3位于第一电极2远离衬底基板9一侧，并围成有振动腔6a、6b、6c；振膜图形4位于支撑图形3远离第一电极2的一侧，且能够在振动腔6a、6b、6c内振动；第二电极5位于振膜图形4远离第一电极2的一侧，且与第一电极2相对设置。

在进行超声波检测时，该声波换能单元先处于发射状态，再切换至接收状态。

当声波换能单元处于发射状态时，在第二电极5和第一电极2之间加载正向直流偏置电压VDC(即，吸合工作电压)，第一电极2与第二电极5之间形成电容，振膜图形4将在静电作用下向下(靠近第一电极2的一侧)弯曲变形。在此基础上，在第二电极5和第一电极2之间施加一定频率f(f的大小根据实际需要来设定)的交流电压VAC，激励振膜图形4大幅往复运动(在靠近第一电极2的方向和远离第一电极2的方向上进行往复运动)，实现电能向机械能的转换，振膜图形4向介质环境辐射能量，产生超声波；其中，部分超声波可在待测对象的表面发生反射，并返回至声波换能单元，以供声波换能单元进行接收、检测。

当声波换能单元处于接收状态时，在第二电极5和第一电极2之间只加载直流偏置电压(即，吸合工作电压)，振膜图形4在静电力和薄膜回复力的作用下达到静态平衡，当有声波作用在振膜图形4上时，激励振膜图形4振动，第二电极5和第一电极2之间的空腔间距发生变化，引起板间电容量的变化，从而产生可检测的电信号，基于该电信号可实现对接收到的超声波的检测。

需要说明的是，在制备电容式微机械超声换能单元支撑图形3和振膜图形4工艺过程中，会在振动腔6a、6b、6c所处区域先形成牺牲图形以及在振膜图形4上形成释放孔13，后续通过释放孔13以除去牺牲图形从而得到振动腔6a、6b、6c，并通过填充图形10来填充释放孔13以实现对振动腔6a、6b、6c的密封。

在本公开实施例中，由于各声波换能单元的振动腔6a、6b、6c是独立设置，因此每个声波换能单元的振动腔6a、6b、6c均配置有对应的至少一个释放孔13，以供通过释放孔13去除位于对应振动腔6a、6b、6c内的牺牲图形。参见图2中所示，每一个声波换能单元1a、1b、1c的振动腔6a、6b、6c均配置有对应的1个释放孔13。对于释放孔的形成、去除牺牲图形、利用填充图形填充释放的具体过程，可参见后面对声波换能结构的制备方法的详细描述。

需要说明的是，上述声波换能单元为电容式微机械超声换能单元的情况仅起到示例性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制；本公开中的声波换能单元才可以采用其他结构，例如可采用现有任意的声波换能单元的结构。

在一些实施例中，中心声波换能单元1a中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6a，在平行于衬底基板9上的截面形状均为圆形。

在一些实施例中，环形声波换能单元1b、1c中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6b、6c，在平行于衬底基板9上的截面形状均为环形；环形声波换能单元1b、1c中的第一电极2在衬底基板9上的正投影，围绕中心声波换能单元1a中的第一电极2在衬底基板9上的正投影；环形声波换能单元1b、1c中的振动腔6b、6c在衬底基板9上的正投影，围绕中心声波换能单元1a中的振动腔6a在衬底基板9上的正投影；环形声波换能单元1b、1c中的第二电极5在衬底基板9上的正投影，围绕中心声波换能单元1a中的第二电极5在衬底基板9上的正投影。

在一些实施例中，上述环形为圆环形。

需要说明的是，中心声波换能单元1a中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6a在平行于衬底基板9上的截面形状呈圆形，环形声波换能单元1b、1c中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6b、6c在平行于衬底基板9上的截面形状呈圆环型的情况，仅起到示例性作用，其不会对本公开的技术方案产生限制。在本公开实施例中，中心声波换能单元1a和环形声波换能单元1b、1c中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6a、6b、6c的在平行于衬底基板9上的截面形状还可以采用其他形状。例如，中心声波换能单元1a中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6a在平行于衬底基板9上的截面形状成呈椭圆，且环形声波换能单元1b、1c中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6b、6c在平行于衬底基板9上的截面形状呈椭圆环；或者，中心声波换能单元1a中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6a在平行于衬底基板9上的截面形状成呈矩形，环形声波换能单元1b、1c中的第一电极2、第二电极5以及振动腔6b、6c在平行于衬底基板9上的截面形状呈矩形环。对于其他情况此处不再一一举例说明。

在本公开实施例中，在至少两个声波换能单元同时发射超声波时，可看作是该至少两个声波换能单元所发射出的超声波的叠加；由于中心声波换能单元1a以及各环形声波环能单元各自所发出超声波的发射方向图不同，因而在进行超声波发射时，通过选取不同的声波换能单元组合来发射超声波，可使得声波换能结构产生不同的发射方向图，即实现对声波换能结构所发射超声波的能量分布的调制。另外，在进行超声波发射时，通过选取不同的声波换能单元组合来接收超声波，可对超声波接收方向进行调制。示例性的，声波换能结构在发射超声波时采用定向发射，而在接收超声波时采用全向接收；或者，声波换能结构在发射超声波时采用全向发射，而在接收超声波时采用定向接收。由此可见，本公开实施例提供的声波换能结构可以适用于不同的应用场景。

另外，在本公开实施例中，由于环形结构的尺度比较大，因而对于工艺偏差的容忍度增加，有利于提高产线的良品率。

在一些实施例中，中心声波换能单元1a中的第一电极2与环形声波换能单元1b、1c中的第一电极2同层设置；中心声波换能单元1a中的支撑图形3与环形声波换能单元1b、1c中的支撑图形3同层设置；中心声波换能单元1a中的振膜图形4与环形声波换能单元1b、1c中的振膜图形4同层设置；中心声波换能单元1a中的第二电极5与环形声波换能单元1b、1c中的第二电极5同层设置。此时，中心声波换能单元1a和环形声波换能单元1b、1c可以基于相同的声波换能单元制备工序得以同时制备，有利于减少生产工艺，缩短生产周期。

在一些实施例中，声波换能结构还包括：绝缘层8和信号走线层，信号走线层位于衬底基板9和第一电极2之间，绝缘层8位于信号走线层和第一电极2之间，绝缘层8上形成有过孔；信号走线层包括：多条信号走线7，每个声波换能单元中的第一电极2通过过孔与对应的信号走线7相连。在本公开实施例中，通过不同的信号走线7可以为不同的第一电极2提供信号或者读取不同的第一电极2所产生的用于进行超声波检测的电信号。

在一些实施例中，声波换能结构还包括：与第二电极5相连的连接电极12，连接电极12位于振膜图形4远离第一电极2的一侧，位于同一声波换能结构中的第二电极5通过连接电极12电连接，以形成公共电极，

在一些实施例中，连接电极12与第二电极5同层设置，连接电极12设置于相邻的第二电极5之间且与该相邻的第二电极5相连。即，连接电极12与第二电极5可以在同一制备工序中得以制备，因而无需为连接电极的制备额外配置工序，有利于缩短生产周期。

在一些实施例中，任意相邻的两个声波换能单元中的振动腔6在与衬底基板9所处平面相平行的方向上间距相等。

在一些实施例中，在同一声波环能结构内，任意相邻的两个声波换能单元中的振动腔(例如，图2a和图2b内中心声波环能单元1a的振动腔6a与环形声波环能单元1b的振动腔6b，以及环形声波环能单元1b的振动腔6b与环形声波环能单元1c的振动腔6c)在与衬底基板9所处平面相平行的方向上间距d满足：0.4λ≤d≤0.6λ，λ为声波换能结构所发出声波的波长，λ的取值会根据实际需要进行预先设定。通过该设置有利于声波换能结构中任意两个声波换能单元所发射出的超声波产生共振，实现能量的叠加。

本公开实施例还提供的一种声波换能器，该声波换能器包括声波换能结构，该声波换能结构采用前面任一实施例所提供的声波换能结构，对于该声波换能结构的具体描述，此处不再赘述。

本公开实施例提供的声波换能器具备前面实施例所提供的声波换能结构，因而也具备相同的有益技术效果。

本公开实施例还提供了一种声波换能结构的制备方法，可用于制备前面任意实施例提供的声波换能结构，该制备方法包括：在衬底基板上形成至少两个声波换能单元，相邻声波换能单元中的振动腔在与衬底基板所处平面相平行的方向上间隔设置，至少两个声波换能单元包括：中心声波换能单元和围绕中心声波换能单元的至少一个环形声波换能单元。

在本公开实施例中，在进行超声波发射时，通过选取不同的声波换能单元组合来发射超声波，使得声波换能结构产生不同的发射方向图，即实现对声波换能结构所发射超声波的能量分布的调制；另外，在进行超声波发射时，通过选取不同的声波换能单元组合来接收超声波，可对超声波接收方向进行调制。所以，本公开实施例提供的声波换能结构可以适用于不同的应用场景。

图3为本公开实施例提供的一种声波换能结构的制备方法的流程图，图4a～图4g为采用图3所示制备方法制备声波换能结构的中间产品截面示意图，如图3至图4g所示，该制备方法可用于制备图1和图2中所示的声波换能结构，该制备方法包括：

步骤S101、在衬底基板上形成第一中心电极和围绕第一中心电极的第一环形电极。

参见4a所示，首先在衬底基板9上形成第一导电材料薄膜，然后对第一导电材料薄膜进行构图工艺，以得到第一中心电极2a和第一环形电极2b、2c的图形。需要说明的是，附图中仅示例性画出了两个第一环形电极的情况。

本公开实施例中的构图工艺也称为图案化工艺，具体是指包括光刻胶涂覆、曝光、显影、薄膜刻蚀、光刻胶剥离等工艺步骤。在一些实施例中，被图案化的薄膜本身为光刻胶，因此仅需通过曝光、显影的步骤即可完成图案化。

其中，第一中心电极2a和第一环形电极2b、2c分别为中心声波换能单元和环形声波换能单元中的第一电极。

需要说明的是，在一些实施例中，在形成第一中心电极2a和第一环形电极2b、2c之前还会形成信号走线层图案，以及相应的绝缘层，绝缘层上形成有过孔，以便于第一中心电极2a和第一环形电极2b、2c通过过孔与信号走线层中的信号走线电连接。

步骤S102、在第一中心电极和第一环形电极远离衬底基板的一侧形成支撑图形和振膜图形，支撑图形围成有中心振动腔和围绕中心振动腔的环形振动腔，中心振动腔和环形振动腔分别为中心声波换能单元和环形声波换能单元中的振动腔。

首先，参见图4b所示，在第一中心电极2a和第一环形电极2b、2c远离衬底基板9的一侧形成牺牲图形11；然后，参见图4c所示，然后在牺牲图形11的侧面和远离衬底基板9一侧表面形成支撑振膜材料薄膜304；再然后，参见图4d所示，对支撑振膜材料薄膜304进行构图工艺以得到支撑图形3和振膜图形4，支撑图形3位于牺牲图形11的侧面，振膜图形4位于牺牲图形11远离衬底基板9的一侧，振膜图形4上形成有释放孔13；接着，参见图4e所示，通过刻蚀工艺通过释放孔13将牺牲图形11去除，得到振动腔6a、6b、6c，支撑图形3围成有中心振动腔6a和围绕中心振动腔6a的环形振动腔6b、6c，中心振动腔6a和环形振动腔6b、6c分别为中心声波换能单元和环形声波换能单元中的振动腔；最后，参见图4f所示，形成填充图形10以对振动腔6进行密封。

可以根据具体需要来选择牺牲图形11的材料，要求在后续去除牺牲图形11的过程中，不会对振膜图形、支撑图形、各电极等造成损害，牺牲图形11的材料可以是金属(例如，铝、钼、铜等)，也可以是金属氧化物(例如，ITO等)，也可以是绝缘材料(例如，二氧化硅、氮化硅、光刻胶等)等。

在一些实施例中，支撑图形3和振膜图形4也可以基于不同材料薄膜和不同的构图工艺来制备；例如，可以先进行沉积支撑材料薄膜，然后对支撑材料薄膜进行构图工艺以得到支撑图形3；接着沉积振动材料薄膜，然后对振动材料薄膜进行构图工艺以得到振动图形4。

步骤S103、在振膜图形远离衬底基板的一侧形成第二中心电极和围绕第二中心电极的第二环形电极。

参见图4g所示，首先在衬底基板上形成第二导电材料薄膜，然后对第二导电材料薄膜进行构图工艺，以得到第二中心电极5a和第二环形电极5b、5c的图形；第二中心电极5a与第一中心电极2a相对设置，各第二环形电极5b、5c与对应的第一环形电极2b、2c相对设置。其中，第二中心电极5a和第二环形电极5b、5c分别为中心声波换能单元和环形声波换能单元中的第二电极。

在一些实施例中，在对第二导电材料薄膜进行构图工艺的过程中，还可以同步形成连接电极的图形。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种声波换能结构，其特征在于，包括：衬底基板和位于所述衬底基板上的至少两个声波换能单元，相邻声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间隔设置，所述至少两个声波换能单元包括：中心声波换能单元和围绕所述中心声波换能单元设置的至少一个环形声波换能单元；

所述环形声波换能单元的数量为多个，各所述环形声波换能单元依次层层套置；

所述声波换能单元包括：

第一电极，位于所述衬底基板上；

支撑图形，位于所述第一电极远离所述衬底基板一侧，围成有振动腔；

振膜图形，位于所述支撑图形远离所述第一电极的一侧，且能够在所述振动腔内振动；

第二电极，位于所述振膜图形远离所述第一电极的一侧，且与所述第一电极相对设置；

所述环形声波换能单元中的所述第一电极、所述第二电极以及所述振动腔，在平行于所述衬底基板上的截面形状均为环形；

所述环形声波换能单元中的所述第一电极在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述第一电极在所述衬底基板上的正投影；

所述环形声波换能单元中的所述振动腔在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述振动腔在所述衬底基板上的正投影；

所述环形声波换能单元中的所述第二电极在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述第二电极在所述衬底基板上的正投影；

不同所述声波换能单元中的所述第一电极之间彼此绝缘；

所述中心声波换能单元中的第二电极与所述环形声波换能单元中的第二电极同层设置，多个所述环形声波换能单元中呈环形的第二电极依次层层套置于所述中心声波换能单元中的所述第二电极之外；

任意相邻的两个所述第二电极间隔设置，在任意相邻的两个所述第二电极之间的间隔处设置有对应的连接电极，所述连接电极与所述第二电极同层设置，所述连接电极为条状，呈条状的所述连接电极在延伸方向上的两端分别与对应的所述第二电极相连，全部所述第二电极通过所述连接电极电连接以形成公共电极；

还包括：绝缘层和信号走线层，所述信号走线层位于所述衬底基板和所述第一电极之间，所述绝缘层位于所述信号走线层和所述第一电极之间，所述绝缘层上形成有过孔；

所述信号走线层包括：多条信号走线，每个所述声波换能单元中的第一电极通过过孔与对应的所述信号走线相连。

2.根据权利要求1所述的声波换能结构，其特征在于，所述中心声波换能单元中的所述第一电极、所述第二电极以及所述振动腔，在平行于所述衬底基板上的截面形状均为圆形。

3.根据权利要求1所述的声波换能结构，其特征在于，所述环形为圆环形。

4.根据权利要求1所述的声波换能结构，其特征在于，所述中心声波换能单元中的第一电极与所述环形声波换能单元中的第一电极同层设置；

所述中心声波换能单元中的支撑图形与所述环形声波换能单元中的支撑图形同层设置；

所述中心声波换能单元中的振膜图形与所述环形声波换能单元中的振膜图形同层设置。

5.根据权利要求1所述的声波换能结构，其特征在于，任意相邻的两个声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间距相等。

6.根据权利要求1-5中任一所述的声波换能结构，其特征在于，任意相邻的两个声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间距d满足：0.4λ≤d≤0.6λ，λ为所述声波换能结构所发出声波的波长。

7.一种如权利要求1-6中任一所述声波换能结构的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底基板上形成至少两个声波换能单元，相邻声波换能单元中的振动腔在与所述衬底基板所处平面相平行的方向上间隔设置，所述至少两个声波换能单元包括：中心声波换能单元和围绕所述中心声波换能单元的至少一个环形声波换能单元；

其中，所述环形声波换能单元的数量为多个，各所述环形声波换能单元依次层层套置；

所述声波换能单元包括：

第一电极，位于所述衬底基板上；

支撑图形，位于所述第一电极远离所述衬底基板一侧，围成有振动腔；

振膜图形，位于所述支撑图形远离所述第一电极的一侧，且能够在所述振动腔内振动；

第二电极，位于所述振膜图形远离所述第一电极的一侧，且与所述第一电极相对设置；

所述环形声波换能单元中的所述第一电极、所述第二电极以及所述振动腔，在平行于所述衬底基板上的截面形状均为环形；

所述环形声波换能单元中的所述第一电极在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述第一电极在所述衬底基板上的正投影；

所述环形声波换能单元中的所述振动腔在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述振动腔在所述衬底基板上的正投影；

所述环形声波换能单元中的所述第二电极在所述衬底基板上的正投影，围绕所述中心声波换能单元中的所述第二电极在所述衬底基板上的正投影；

所述中心声波换能单元中的第二电极与所述环形声波换能单元中的第二电极同层设置，多个所述环形声波换能单元中呈环形的第二电极依次层层套置于所述中心声波换能单元中的所述第二电极之外；

任意相邻的两个所述第二电极间隔设置，在任意相邻的两个所述第二电极之间的间隔处设置有对应的连接电极，所述连接电极与所述第二电极同层设置，所述连接电极为条状，呈条状的所述连接电极在延伸方向上的两端分别与对应的所述第二电极相连，全部所述第二电极通过所述连接电极电连接以形成公共电极；

在衬底基板上形成至少两个声波换能单元的步骤之前，还包括：

形成信号走线层和绝缘层，所述信号走线层位于所述衬底基板和所述第一电极之间，所述绝缘层位于所述信号走线层和所述第一电极之间，所述绝缘层上形成有过孔，所述信号走线层包括：多条信号走线，每个所述声波换能单元中的第一电极通过过孔与对应的所述信号走线相连。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述声波换能结构为权利要求4中所述声波换能结构，所述在衬底基板上形成至少两个声波换能单元的步骤包括：

在所述衬底基板上形成第一中心电极和围绕所述第一中心电极的第一环形电极，所述第一中心电极和所述第一环形电极分别为所述中心声波换能单元和所述环形声波换能单元中的第一电极；

在所述第一中心电极和所述第一环形电极远离所述衬底基板的一侧形成支撑图形和振膜图形，所述支撑图形围成有中心振动腔和围绕所述中心振动腔的环形振动腔，所述中心振动腔和所述环形振动腔分别为所述中心声波换能单元和所述环形声波换能单元中的振动腔；

在所述振膜图形远离所述衬底基板的一侧形成第二中心电极和围绕所述第二中心电极的第二环形电极，所述第二中心电极和所述第二环形电极分别为所述中心声波换能单元和所述环形声波换能单元中的第二电极。

9.一种声波换能器，其特征在于，包括：如上述权利要求1-6中任一所述的声波换能结构。

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