DE19903049A1

DE19903049A1 - Sensor device for recording and signal conversion of physical values in medium at installation and monitoring equipment has transponder chip that operates energy coupling via antenna between processor chip and monitoring equipment

Info

Publication number: DE19903049A1
Application number: DE1999103049
Authority: DE
Inventors: Manfred Rietzler; Peter Wiese
Original assignee: MICROTEC SCHWABEN E V MTS
Current assignee: MICROTEC SCHWABEN E V MTS
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-17

Abstract

A transponder chip unit (14) and an antenna (13) are arranged in a common housing. The transponder chip unit operates the energy coupling via the antenna (13) between the processor chip (16) and the monitoring equipment or indicating display and operates between the surrounding medium and the sensor chip unit for the sensory connection.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Erfassung und Signalumwandlung physikalischer Größen in einem Medium an einem Installationsort der Sensoreinrichtung und zur Übertragung der Signale zu einer entfernt vom Installa tionsort angeordneten Überwachungs- oder Anzeigeeinrichtung mit einer Sensorchipeinheit zur Erfassung und Signalumwand lung der jeweiligen physikalischen Größe, einer Prozessorchi peinheit zur Aufbereitung und Auswertung der Signale, einer Transponderchipeinheit zur Kommunikation zwischen der Pro zessorchipeinheit und der Überwachungs- oder Anzeigeeinrich tung sowie einer Antenne zur kontaktlosen Verbindung zwischen der Transponderchipeinheit und der Überwachungs- oder Anzei geeinrichtung, wobei die Sensorchipeinheit, die Prozessorchi peinheit, die Transponderchipeinheit und die Antenne in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.The present invention relates to a sensor device for Acquisition and signal conversion of physical quantities in a medium at an installation location of the sensor device and to transmit the signals to one remote from the Installa tion-arranged monitoring or display device with a sensor chip unit for detection and signal conversion development of the respective physical quantity, a processor chi unit for processing and evaluating the signals, one Transponder chip unit for communication between the Pro processor chip unit and the monitoring or display device device and an antenna for contactless connection between the transponder chip unit and the monitoring or display device, the sensor chip unit, the processor chip peinheit, the transponder chip unit and the antenna in one common housing are arranged.

Eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US 5,737,754 bekannt. Die bekannte Sensoreinrichtung ist als aktive Sensoreinrichtung ausgeführt und verfügt über eine eigene Energieversorgung zum Betrieb der Sensoreinrichtung in Form einer Batterie, die auf einem gemeinsamen Substrat mit der Sensorchipeinheit angeordnet ist. Durch die Anordnung der Batterie auf dem Substrat wird die Baugröße der gesamten Sensoreinrichtung sowie auch deren Gewicht entscheidend mitbestimmt. Darüber hinaus erfolgt die sensorische Kopplung der Sensorchipeinheit der bekannten Sensoreinrichtung mit dem das Gehäuse der Sensoreinrichtung umgebenden Medium über eine vom Gehäuse unabhängige komplex aufgebaute Übertra gungseinrichtung, die zusätzlich zu der vorgenannten Batterie auch die Größe und das Gewicht der Sensoreinrichtung wesent lich mitbestimmt und nicht zuletzt zu einem entsprechend kom plexen Aufbau der gesamten Sensoreinrichtung führt.A sensor device of the type mentioned is known from the US 5,737,754 known. The known sensor device is as active sensor device and has its own Power supply for operating the sensor device in the form a battery on a common substrate with the Sensor chip unit is arranged. By arranging the Battery on the substrate will be the overall size Sensor device and its weight are crucial co-determined. In addition, the sensory coupling takes place the sensor chip unit of the known sensor device with the medium surrounding the housing of the sensor device a complex structure independent of the housing supply device, in addition to the aforementioned battery also the size and weight of the sensor device essential co-determined and not least to a correspondingly com complex structure of the entire sensor device leads.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sensoreinrich tung vorzuschlagen, die insbesondere aufgrund ihres Aufbaus eine weitere Miniaturisierung ermöglicht.The object of the present invention is a sensor device tion to propose, in particular due to their structure allows further miniaturization.

Diese Aufgabe wird durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by a sensor device with the Features of claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung dient die Trans ponderchipeinheit nicht nur zur Kommunikation zwischen der Prozessorchipeinheit und der Überwachungs- oder Anzeigeein richtung sondern über die Antenne auch zur Energiekopplung zwischen der Prozessorchipeinheit und der Überwachungs- oder Anzeigeeinrichtung, also zur Energieversorgung der Sensorein richtung. Durch die damit erreichte Ausführung der Sensorein richtung als passive von außerhalb kontaktlos über die Antenne mit Energie versorgbare Sensoreinrichtung kann auf eine eigene, also in der Sensoreinrichtung selbst ausgebildete Energieversor gung verzichtet werden. Der hierdurch ermöglichte Gewichts- und Volumenreduzierungseffekt, der bereits zu einer Miniaturi sierung der gesamten Sensoreinrichtung führt, wird noch ent scheidend verstärkt durch eine Gestaltung des Gehäuses, die die sensorische Verbindung zwischen dem umgebenden Medium und der Sensorchipeinheit ermöglicht. Hierdurch erhält das Gehäuse eine vorteilhafte Mehrfachfunktion, da es nicht nur zur Einhäu sung der Sensoreinrichtung dient, sondern vielmehr gleichzeitig auch zur Übertragung der sensorischen Größe auf die Sensor chipeinheit. Eine unabhängig vom Gehäuse ausgebildete Über tragungseinrichtung wird demnach überflüssig.In the sensor device according to the invention, the trans ponderchipeinheit not only for communication between the Processor chip unit and the monitoring or display direction but also via the antenna for energy coupling between the processor chip unit and the monitoring or Display device, i.e. for the energy supply of the sensors direction. Due to the sensor design direction as passive from the outside without contact via the antenna sensor device that can be supplied with energy can be operated on its own that is to say energy supplier formed in the sensor device itself be waived. The weight and volume reduction effect that has already become a miniature entation of the entire sensor device is still ent is reinforced by a design of the housing, which the sensory connection between the surrounding medium and the sensor chip unit. This gives the housing an advantageous multiple function, since it is not only for housing solution of the sensor device, but rather at the same time also for transferring the sensory size to the sensor chip unit. An over trained regardless of the housing Carrying device is therefore superfluous.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, das Gehäuse zur Über tragung der sensorischen Größen auf die Sensoroberfläche der Sensorchipeinheit zu nutzen, besteht darin, die Sensoroberfläche der Sensorchipeinheit in das Gehäuse bzw. die Gehäusewandung zu integrieren, so daß das Gehäuse in einem Teilbereich durch die Sensoroberfläche der Sensorchipeinheit gebildet ist.A particularly advantageous way to over the housing transfer of the sensory quantities to the sensor surface of the Using the sensor chip unit consists of the sensor surface the sensor chip unit in the housing or the housing wall to integrate, so that the housing in one area the sensor surface of the sensor chip unit is formed.

Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit der Verwendung des Gehäuses zur Übertragung der sensorischen Größe auf die Sensorchipeinheit besteht darin, einen der Sensoroberfläche der Sensorchipeinheit benachbart angeordneten Bereich der Gehäu sewandung als Übertragungseinrichtung auszubilden.Another particularly advantageous possibility of use of the housing to transfer the sensory size to the Sensor chip unit consists of one of the sensor surface of the Sensor chip unit adjacent region of the housing training as a transmission device.

In dem Fall, daß die Sensoreinrichtung zur Erfassung des Druc kes eines fluiden Mediums dient, zeichnet sich eine besonders vorteilhafte Ausführung der Sensoreinrichtung dadurch aus, daß die Übertragungseinrichtung eine Kanaleinrichtung zur Kommu nikation zwischen dem Medium und der Sensoroberfläche auf weist.In the event that the sensor device for detecting the pressure If a fluid medium is used, one is particularly noteworthy advantageous embodiment of the sensor device in that the transmission device is a channel device for communication nication between the medium and the sensor surface points.

Wenn die Kanaleinrichtung zur Ausbildung der Übertragungsein richtung eine Vielzahl über den Bereich der Sensoroberfläche verteilt angeordneter Kanäle aufweist, läßt sich die Übertra gungseinrichtung ohne Beeinträchtigung der einhäusenden Schutzfunktion des Gehäuses realisieren.If the channel device to form the transmission direction a lot over the area of the sensor surface has distributed channels, the transfer can supply device without affecting the housing Realize the protective function of the housing.

Ein großflächiger, bei Bedarf die gesamte Sensoroberfläche der Sensorchipeinheit betreffender Kontakt zwischen dem fluiden Medium und der Sensoroberfläche bei gleichzeitiger Aufrechter haltung der Schutzfunktion des Gehäuses läßt sich erzielen, wenn die Kanaleinrichtung sich benachbart der Sensoroberfläche zu einem Hohlraum erweitert, der zur Ausbildung eines Fluidvolumens auf der Sensoroberfläche dient.A large area, if necessary the entire sensor surface of the Contact between the fluid and sensor chip unit Medium and the sensor surface while maintaining the protective function of the housing can be maintained, if the channel device is adjacent to the sensor surface expanded into a cavity that is used to form a Volume of fluid on the sensor surface is used.

Um zu verhindern, daß ein über die Sensoroberfläche oder an die Sensoroberfläche angrenzende Bereiche der Sensorchipeinheit hinausgehender Kontakt zwischen Bereichen oder Bauelementen der Sensoreinrichtung und dem Medium entstehen kann, ist es vorteilhaft, zwischen der Übertragungseinrichtung und der Sensoroberfläche der Sensorchipeinheit oder den an die Sensor oberfläche angrenzenden Bereichen der Sensorchipeinheit eine Fluiddichtung anzuordnen.In order to prevent an over the sensor surface or to the Adjacent areas of the sensor chip unit additional contact between areas or components the sensor device and the medium can arise, it is advantageous between the transmission device and the Sensor surface of the sensor chip unit or to the sensor surface adjacent areas of the sensor chip unit To arrange fluid seal.

In dem Fall, daß die Sensoreinrichtung zur Erfassung von Schwingungen, insbesondere Körperschwingungen, dient, ist es vorteilhaft, die Sensoroberfläche der Sensorchipeinheit mit der Übertragungseinrichtung mechanisch zu koppeln.In the event that the sensor device for detecting Vibrations, especially body vibrations, serves, it is advantageous, the sensor surface of the sensor chip unit with the To couple the transmission device mechanically.

Hierzu können die Sensoroberfläche und eine angrenzende Kontaktoberfläche der Übertragungseinrichtung ineinandergrei fend ausgebildet sein. Um insbesondere Ausbreitungsrichtungen von Schallemissionen bestimmen zu können, erweist es sich als vorteilhaft, die Sensoroberfläche und die Kontaktoberfläche mit einer zweiachsigen Struktur zu versehen. Eine derartige Struktur kann beispielsweise aus auf der Sensoroberfläche und der Kon taktoberfläche ausgebildeten versetzt zueinander angeordneten Pyramidenstümpfen bestehen, die ein entsprechend versetztes Ineinandergreifen der Sensoroberfläche und der Kontaktoberflä che ermöglichen. Hierdurch ist es möglich, die Ausbreitungs richtung und Stärke von Schallemissionen vektoriell zu bestim men, um hiervon ausgehend den Ursprungsort der Schallemissio nen lokalisieren zu können.For this purpose, the sensor surface and an adjacent one Contact surface of the transmission device interlocked be trained. In particular, directions of propagation of being able to determine noise emissions, it proves to be advantageous to use the sensor surface and the contact surface to be provided with a biaxial structure. Such a structure can for example from on the sensor surface and the Kon clock surface formed offset from each other Truncated pyramids exist that have a correspondingly offset Interlocking of the sensor surface and the contact surface enable. This makes it possible to reduce the spread Determine vectorial direction and strength of sound emissions based on the origin of the sound emission to be able to localize.

Eine weitere Miniaturisierung der Sensoreinrichtung läßt sich erreichen, wenn zumindest eine Wandung des Gehäuses durch ein Trägersubstrat gebildet ist, auf dem die Sensorchipeinheit, die Prozessorchipeinheit, die Transponderchipeinheit und die Anten ne angeordnet sind.A further miniaturization of the sensor device can be achieve when at least one wall of the housing through a Carrier substrate is formed on which the sensor chip unit Processor chip unit, the transponder chip unit and the antenna are arranged.

Noch ein weiterer Schritt in Richtung der Miniaturisierung wird möglich, wenn die Antenne als ringförmige Wickeldrahtspule ausgebildet ist, die Sensorchipeinheit, die Prozessorchipeinheit und die Transponderchipeinheit im Innern der Wickeldrahtspule angeordnet sind, und die Wickeldrahtspule eine Umfangswan dung des Gehäuses bilden.Yet another step towards miniaturization possible if the antenna is in the form of a ring-shaped winding wire coil is formed, the sensor chip unit, the processor chip unit and the transponder chip unit inside the winding wire coil are arranged, and the winding wire coil a peripheral wall form the housing.

Eine neben der vorgenannten Miniaturisierung erhebliche Funk tionserweiterung der Sensoreinrichtung wird möglich, wenn die Prozessorchipeinheit mit einer Aktoreinheit zusammenwirkt. Hierdurch ist es möglich, die über die Prozessorchipeinheit ermittelte Abweichung zwischen einer über die Sensorchipein heit erfaßten Meßgröße und einem Vergleichswert zur Beeinflus sung der den Meßwert verursachenden Bedingungen zu nutzen. Im Falle einer über Körperschallschwingungen ermittelten Rad unwucht ist es beispielsweise möglich, die Aktoreinheit zur Betätigung einer Exzentereinrichtung am betroffenen Rad zu verwenden.In addition to the miniaturization mentioned above, a considerable amount of radio tion expansion of the sensor device is possible if the Processor chip unit cooperates with an actuator unit. This makes it possible to use the processor chip unit determined deviation between one via the sensor chip measured value and a comparison value for influencing solution of the conditions causing the measured value. In the case of a wheel determined by structure-borne noise unbalanced, it is possible, for example, for the actuator unit Actuation of an eccentric device on the wheel concerned use.

In dem Fall, daß die Sensoreinrichtung zur Erfassung des Druc kes in einem fluiden Medium dient, ist es beispielsweise mög lich, die Aktoreinheit mit einer Ventileinheit zu koppeln, um den Druck des fluiden Mediums beeinflussen zu können.In the event that the sensor device for detecting the pressure kes serves in a fluid medium, it is possible, for example Lich to couple the actuator unit with a valve unit in order to To be able to influence the pressure of the fluid medium.

Wenn dabei die Ventileinheit als Mehrwegeventil ausgebildet und mit einem Fluidvolumen gekoppelt ist, kann die Aktoreinheit sowohl zur Senkung als auch zur Erhöhung des Druckes verwen det werden.If the valve unit is designed as a multi-way valve and coupled to a fluid volume, the actuator unit Use both to lower and to increase the pressure be det.

Hinsichtlich eines Miniaturisierungseffekts erweist es sich als vorteilhaft, die Aktoreinheit in die Sensoreinrichtung zu inte grieren.With regard to a miniaturization effect, it turns out to be advantageous to inte the actuator unit in the sensor device freeze.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Sen soreinrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the Sen sensor device explained in more detail with reference to the drawings. It demonstrate:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein mit Bauelementen ei ner Sensoreinrichtung bestücktes Substrat; Figure 1 is a plan view of a substrate equipped with components egg ner sensor device.

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Sensoreinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 is a sectional view of a sensor device according to a first embodiment;

Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung einer Sensorein richtung gemäß einer weiteren Ausführungs form; Fig. 3 is a partial sectional view of a Sensorein direction according to another embodiment;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Sen soreinrichtung in Schnittdarstellung; Fig. 4 shows a further embodiment of a sensor device in a sectional view;

Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung einer Sensor oberfläche einer Sensorchipeinheit der in Fig. 4 dargestellten Sensoreinrichtung; Fig. 5 is an enlarged fragmentary view of a sensor surface of a sensor chip unit of the sensor device shown in Fig. 4;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Kontaktbe reichs zwischen der Sensoroberfläche der Sen sorchipeinheit und einer Kontaktoberfläche einer Übertragungseinrichtung des Gehäuses bei der in Fig. 4 dargestellten Sensoreinrich tung. Fig. 6 is an enlarged view of the contact area between the sensor surface of the sensor chip unit and a contact surface of a transmission device of the housing in the sensor device shown in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht eine Sensoreinrichtung 10 mit einer auf einem Substrat 12 angeordneten Wickelspule 13, in deren Innenraum auf dem Substrat 12 ein Transponderchip 14, ein Sensorchip 15 und ein Prozessorchip 16 angeordnet sind. Der Transponderchip 14 bildet zusammen mit der Wickelspule 17 eine Transpondereinheit 17, die einerseits zur Datenkommunika tion mit einer hier nicht näher dargestellten Überwachungs- oder Anzeigeeinrichtung dient. Andererseits dient die Transponder einheit 17 auch zur Energieversorgung des Sensorchips 15 und des Prozessorchips 16. Fig. 1 shows a plan view of a sensor device 10 having disposed on a substrate 12 winding coil 13 in the interior thereof on the substrate 12, a transponder chip 14, a sensor chip 15 and a processor chip 16 are arranged. The transponder chip 14 forms, together with the winding spool 17, a transponder unit 17 which, on the one hand, serves for data communication with a monitoring or display device (not shown here). On the other hand, the transponder unit 17 also serves to supply energy to the sensor chip 15 and the processor chip 16 .

Im vorliegenden Fall sind der Tansponderchip 14, der Sensorchip 15 und der Prozessorchip 16 in einer Reihe im Innenraum der Wickelspule 13 auf dem Substrat 12 angeordnet. Darüber hinaus sind auch abweichende Anordnungen denkbar, wie beispielsweise eine Anordnung der Chips 14, 15 und 16 übereinander oder auch eine flächig verteilte Anordnung, bei der die Chips 14, 15 und 16 im wesentlichen die Eckpunkte eines Dreiecks bilden. Auch hinsichtlich der Kontaktierung der Chips 14, 15 und 16 unterein ander bzw. auf dem Substrat 12 gelten keine Einschränkungen. Abweichend von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch bei entsprechender Ausgestaltung des Substrats 12 eine Flip-Chip-Kontaktierung der Chips 14, 15 und 16 möglich.In the present case, the transponder chip 14 , the sensor chip 15 and the processor chip 16 are arranged in a row in the interior of the winding coil 13 on the substrate 12 . In addition, different arrangements are also conceivable, such as, for example, an arrangement of the chips 14 , 15 and 16 one above the other or an areal distribution in which the chips 14 , 15 and 16 essentially form the corner points of a triangle. There are also no restrictions with regard to the contacting of the chips 14 , 15 and 16 with one another or on the substrate 12 . In a departure from the exemplary embodiment shown in FIG. 1, flip-chip contacting of chips 14 , 15 and 16 is also possible with a corresponding configuration of substrate 12 .

Fig. 2 zeigt eine Sensoreinrichtung 18 in Schnittdarstellung mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Gehäuseteil 19, der im vorliegenden Fall zusammen mit einem Substrat 20 ein nach außen hin abgeschlossenes Gehäuse 21 bildet. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Sensoreinrichtung 18 sind die in Fig. 1 dargestellten, voneinander unabhängig ausgebildeten Chips, nämlich der Sensorchip 15, der Prozessorchip 16 und der Transponderchip 14 als entsprechende Funktionseinheiten integral in einem Systemchip 22 ausgebildet. Dabei weist der Systemchip 22 den vorgenannten voneinander unabhängigen Chips in ihrer Funktion entsprechende Schichten auf, wobei eine Oberfläche 23 des Systemchips 22 mit einer Sensoroberfläche 24 versehen ist, die entsprechend bei dem in Fig. 1 dargestellten Sensorchip 15 ausgebildet ist. FIG. 2 shows a sensor device 18 in a sectional view with a housing part 19 (not shown in FIG. 1), which in the present case forms a housing 21 which is closed off from the outside together with a substrate 20 . In the embodiment of the sensor device 18 shown in FIG. 2, the chips shown in FIG. 1, which are formed independently of one another, namely the sensor chip 15 , the processor chip 16 and the transponder chip 14, are formed integrally in a system chip 22 as corresponding functional units. The system chip 22 has layers corresponding to the aforementioned chips which are independent of one another in terms of their function, a surface 23 of the system chip 22 being provided with a sensor surface 24 which is designed correspondingly in the sensor chip 15 shown in FIG. 1.

Im vorliegenden Fall bildet der obere Teilbereich des System chips 22 eine Sensorchipeinheit. Darunter liegend angeordnete Teilbereiche bilden eine Prozessorchipeinheit und eine Trans ponderchipeinheit.In the present case, the upper part of the system chip 22 forms a sensor chip unit. Subregions arranged underneath form a processor chip unit and a trans ponder chip unit.

Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Sensoreinrichtung 10, die aus standardisierten Chipelementen unterschiedlicher Funktion zusammengesetzt ist, bildet der Systemchip 22 einen anwendungsspezifizierten integrierten Schaltkreis, der gegenüber den drei voneinander unabhängigen Chips 14, 15 und 16 eine Miniaturisierung darstellt.In contrast to the sensor device 10 shown in FIG. 1, which is composed of standardized chip elements with different functions, the system chip 22 forms an application-specific integrated circuit which represents a miniaturization compared to the three mutually independent chips 14 , 15 and 16 .

Unabhängig davon, ob die für die Sensoreinrichtung notwendi gen Funktionen durch diskrete Bauelemente, wie in Fig. 1 dargestellt, oder durch einen hochintegrierten Systemchip 22, wie in Fig. 2 dargestellt, realisiert werden, kann ein Gehäuseteil 19 mit einer im Gehäuseteil 19 ausgebildeten Übertragungsein richtung 25 verwendet werden, die, wie in Fig. 2 am Beispiel des Systemchips 22 dargestellt ist, mit der Sensoroberfläche 24 gekoppelt ist.Regardless of whether the functions necessary for the sensor device are realized by discrete components, as shown in FIG. 1, or by a highly integrated system chip 22 , as shown in FIG. 2, a housing part 19 with a transmission formed in the housing part 19 can be realized direction 25 are used, which, as shown in FIG. 2 using the example of the system chip 22 , is coupled to the sensor surface 24 .

Die in Fig. 2 dargestellte Sensoreinrichtung 18 dient zur Erfas sung von Druckwerten in einem außerhalb des Gehäuses 21 angeordneten fluiden Medium 27, wie beispielsweise Luft, wobei die Übertragungseinrichtung 25 über eine Vielzahl von Mikroka nälen 26 eine sensorische Verbindung zwischen der Sensorober fläche 24 und dem umgebenden Medium 27 ermöglicht. Zur Abdichtung gegenüber einem Innenraum 28 des Gehäuses 21 ist zwischen der Übertragungseinrichtung 25 und dem Systemchip 22 eine Dichtung 29 angeordnet.The sensor device 18 shown in FIG. 2 serves to Erfas solution of pressure values in a cylinder disposed outside the housing 21 the fluid medium 27, such as air, wherein the transmission device 25 nälen over a plurality of Mikroka 26 a sensory connection between the top of the sensor surface 24 and the surrounding medium 27 allows. A seal 29 is arranged between the transmission device 25 and the system chip 22 for sealing against an interior 28 of the housing 21 .

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Sensorein richtung 18 ist der Gehäuseteil 19 napfartig ausgebildet mit einem stegartigen Umfangsrand 30, der an einen Gehäuseboden 31 ansetzt. Eine mit dem Systemchip 22 kontaktierte Wickel spule 32 ist im Innenraum 28 angeordnet und wird vom Um fangsrand 30 umgeben. Abweichend von der Darstellung in Fig. 2 ist es auch möglich, den Gehäuseteil 19 auf einen Gehäusebo den zu reduzieren, wobei dann der Umfangsrand des Gehäuses durch die Wickelspule selbst gebildet wird.In the embodiment of the sensor device 18 shown in FIG. 2, the housing part 19 is cup-shaped with a web-like peripheral edge 30 which attaches to a housing base 31 . A winding coil 32 contacted with the system chip 22 is arranged in the interior 28 and is surrounded by the peripheral edge 30 . Deviating from the illustration in FIG. 2, it is also possible to reduce the housing part 19 to a housing base, the peripheral edge of the housing then being formed by the winding coil itself.

Fig. 3 zeigt als eine Variante eine vergrößerte Teildarstellung einer Sensoreinrichtung 33 mit einer in einem Gehäuseteil 34 ausgebildeten Übertragungseinrichtung 35, die benachbart einer Sensoroberfläche 36 eines Sensorchips 15 bzw. eines System chips 22 angeordnet ist. Die Sensoroberfläche 36 wird im vorlie genden Fall im wesentlichen durch eine Membranschicht 37 gebildet, die im Bereich der Sensoroberfläche 36 einen Hohlraum 38 der Übertragungseinrichtung 35 abschließt. Zur Abdichtung ist zwischen der Sensoroberfläche 36 und der Übertragungsein richtung 35 eine umlaufende Dichtung 39 vorgesehen. Wie bei der in Fig. 2 dargestellten Übertragungseinrichtung 25 erfolgt die sensorische Verbindung zwischen der Sensoroberfläche 36 bzw. dem durch die Sensoroberfläche 36 begrenzten Hohlraum 38 und dem umgebenden Medium 27 durch eine Vielzahl von Mikrokanälen 40. Fig. 3 shows, as a variant, an enlarged fragmentary view of a sensor device 33 having an opening formed in a housing part 34 transmitting means 35 adjacent to a sensor surface 36 of a sensor chip 15 and a system chip 22 is arranged. The sensor surface 36 is formed in the present case essentially by a membrane layer 37, a cavity 38 of the transmission device terminates in the region of the sensor surface 36 35th For sealing, a circumferential seal 39 is provided between the sensor surface 36 and the transmission device 35 . As with the transmission device 25 shown in FIG. 2, the sensor connection is made between the sensor surface 36 or the cavity 38 delimited by the sensor surface 36 and the surrounding medium 27 through a multiplicity of microchannels 40 .

Fig. 4 zeigt eine Sensoreinrichtung 41, die ähnlich wie die in Fig. 2 dargestellte Sensoreinrichtung 18 ein Gehäuse 42 auf weist, das aus einem Gehäuseteil 43 und einem Substrat 44 gebildet ist. Im Innenraum des Gehäuses 42 befindet sich auf dem Substrat 44 angeordnet eine Wickelspule 45, die in ihrem Innenraum einen Systemchip 46 aufweist, der mit einer Sensor oberfläche 47 versehen ist. Wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel anstatt des Systemchips 46 eine der Dar stellung in Fig. 1 entsprechende Bauelementeanordnung zur Erzielung der Funktion der Sensoreinrichtung vorgesehen sein. FIG. 4 shows a sensor device 41 which, like the sensor device 18 shown in FIG. 2, has a housing 42 which is formed from a housing part 43 and a substrate 44 . In the interior of the housing 42 there is a winding coil 45 arranged on the substrate 44 , which has a system chip 46 in its interior, which is provided with a sensor surface 47 . As in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, a component arrangement corresponding to the position shown in FIG. 1 can also be provided in the exemplary embodiment shown in FIG. 4 instead of the system chip 46 in order to achieve the function of the sensor device.

Der Systemchip 46 der Sensoreinrichtung 41 bzw. die Sensor oberfläche 47 dient zur Erfassung von Schwingungen, die über eine Übertragungseinrichtung 48 des Gehäuseteils 43 von einem umgebenden Medium 49, wie beispielsweise dem umgebenden Material einer Radnabe, auf den Gehäuseteil 43 übertragen werden.The system chip 46 of the sensor device 41 and the sensor surface 47 is used to detect vibrations, which via a transmission device 48 of the housing part 43 from a surrounding medium 49, such as the surrounding material of a wheel hub, are transferred to the housing part 43rd

Zur Einkopplung des Körperschalls in die Sensoroberfläche 47 weist die Übertragungseinrichtung 48 eine Kontaktoberfläche 50 auf, die in Fig. 5 in Draufsicht dargestellt ist.To couple the structure-borne noise into the sensor surface 47 , the transmission device 48 has a contact surface 50 , which is shown in a top view in FIG. 5.

Wie Fig. 5 zeigt, weist die Kontaktoberfläche 50 eine Vielzahl versetzt zueinander angeordneter, pyramidenförmiger Erhöhun gen 51 auf, die durch entsprechend ausgebildete pyramidenför mige Vertiefungen 52 voneinander getrennt sind. Die Sensoro berfläche 47 ist entsprechend gestaltet, so daß, wie in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 6 dargestellt, die Erhöhungen 51 der Kontaktoberfläche 50 in Vertiefungen 52 der Sensoroberflä che 47 eingreifen und umgekehrt. Aus dieser Strukturierung der Kontaktoberfläche 50 bzw. der Sensoroberfläche 47 ergibt sich insgesamt in der Ebene der Kontaktfläche 50 bzw. der Sen soroberfläche 47 ein verriegelnder Eingriff, so daß sowohl in X- Richtung als auch in Y-Richtung (Fig. 5) und nicht nur senkrecht zur vorgenannten Ebene Körperschwingungen übertragen werden.As shown in FIG. 5, the contact surface 50 has a plurality of staggered, pyramid-shaped elevations 51 which are separated from one another by appropriately designed pyramid-shaped depressions 52 . The sensor surface 47 is designed accordingly, so that, as shown in the sectional view according to FIG. 6, the elevations 51 of the contact surface 50 engage in depressions 52 of the sensor surface 47 and vice versa. From this patterning of the contact surface 50 and the sensor surface 47, the contact surface results in total in the plane 50 or the Sen soroberfläche 47, a locking engagement so that both the X direction and in Y-direction (Fig. 5) and not body vibrations are only transmitted perpendicular to the aforementioned plane.

Die vorstehend in Bezug genommenen Ausführungsbeispiele machen deutlich, daß aufgrund der Integration des Gehäuses in die Funktion der Sensoreinrichtung durch die Ausbildung eines Gehäuseteils als Übertragungseinrichtung eine besonders kom pakte Ausführung der Sensoreinrichtung ermöglicht wird. Dar über hinaus läßt sich beispielsweise der von dem Gehäuse umgebende Innenraum der Sensoreinrichtung zur Gewichtskom pensation nutzen, indem der Innenraum mit einem Material gefüllt wird, das so ausgewählt wird, daß das spezifische Ge wicht der Sensoreinrichtung auf das spezifische Gewicht der Masse abgestimmt wird, in die die Sensoreinrichtung eingesetzt wird. Auf diese Art und Weise ist es im Falle des Einsatzes der Sensoreinrichtung zur Reifenluftdruckmessung oder zur Reifen luftdruckregelung möglich, die Sensoreinrichtung innenseitig in die Oberfläche eines Reifens zu implantieren, ohne daß hierdurch eine Unwucht entsteht. Dasselbe gilt für die Implantierung der Sensoreinrichtung in andere Materialien, wie beispielsweise Stahl, wenn die Sensoreinrichtung in eine Radnabe oder einen Radreifen eingesetzt werden soll, um über die Sensoreinrichtung Radschwingungen zu erfassen.The exemplary embodiments referred to above make it clear that due to the integration of the housing in the function of the sensor device by the formation of a Part of the housing as a transmission device a particularly com compact design of the sensor device is made possible. Dar moreover, for example, that of the housing surrounding interior of the sensor device for weight comm Use compensation by covering the interior with a material is filled, which is selected so that the specific Ge importance of the sensor device to the specific weight of the Mass is matched, into which the sensor device is inserted becomes. This way it is in the case of using the Sensor device for tire air pressure measurement or for tires air pressure control possible, inside the sensor device to implant the surface of a tire without this an imbalance arises. The same applies to the implantation of the Sensor device in other materials, such as Steel if the sensor device is in a wheel hub or Tire is to be used to pass the sensor device To detect wheel vibrations.

Claims

1. Sensor device for detecting and converting physical variables in a medium at an installation location of the sensor device and for transmitting the signals to a monitoring or display device arranged away from the installation location with a sensor chip unit for detecting and converting the respective physical quantity, a processor chip unit for processing and evaluating the signals, a transponder chip unit for communication between the processor chip unit and the monitoring or display device and an antenna for contactless connection between the transponder chip unit and the monitoring or display device, the sensor chip unit, the processor chip unit, the transponder chip unit and the antenna are arranged in a common housing, characterized in that the transponder chip unit ( 14 ) via the antenna ( 13 ) for energy coupling between the processor chip unit ( 1 6 ) and the monitoring or display device, and the housing ( 21 , 42 ) for the sensor connection between the surrounding medium ( 27 , 48 ) and the sensor chip unit ( 15 , 22 , 46 ) is used.

2. Sensor device according to claim 1, characterized, that the housing in a partial area through a sensor surface the sensor chip unit is formed.

3. Sensor device according to claim 1, characterized in that a sensor surface ( 24 ) of the sensor chip unit ( 15 , 22 , 46 ) adjacent region of the housing wall as a transmission device ( 25 , 35 , 49 ) for transmitting sensor quantities to the sensor surface of the sensor chip unit is trained.

4. Sensor device according to claim 3, characterized in that for transmitting the pressure of a fluid medium ( 27 ) on the sensor surface ( 24 ) of the sensor chip unit ( 15 , 22 ), the transmission device ( 25 , 28 ) a channel device ( 26 , 40 ) for Com communication between the medium ( 27 ) and the sensor surface ( 24 ).

5. Sensor device according to claim 4, characterized in that the channel device has a plurality of over the area of the sensor surface ( 24 ) distributed channels ( 26 , 40 ).

6. Sensor device according to claim 4 or 5, characterized in that the channel device extends adjacent to the sensor surface ( 24 ) to a cavity ( 38 ) which serves to form a fluid volume on the sensor surface ( 34 ).

7. Sensor device according to one or more of claims 4 to 6, characterized in that between the transmission device ( 25 , 28 ) and the sensor surface ( 24 ) of the sensor chip unit ( 15 , 22 ) or the area of the sensor chip unit adjacent to the sensor surface Fluid seal ( 29 , 39 ) is arranged.

8. Sensor device according to claim 3, characterized in that for the transmission of body vibrations on the Sensoroberflä surface ( 47 ) of the sensor chip unit ( 46 ), the transmission device ( 49 ) is mechanically coupled to the sensor surface.

9. Sensor device according to claim 8, characterized in that for mechanical coupling, the sensor surface ( 47 ) and an adjacent contact surface ( 50 ) of the transmission device ( 49 ) are designed to interlock.

10. Sensor device according to claim 9, characterized in that the sensor surface ( 47 ) and the contact surface ( 50 ) with egg ner biaxial structure ( 51 , 52 ) are provided.

11. Sensor device according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one wall of the housing ( 21 , 42 ) is formed by a carrier substrate ( 20 , 44 ) on which the sensor chip unit, the processor chip unit, the transponder chip unit and the Antenna are arranged.

12. Sensor device according to claim 11, characterized in that the antenna is designed as an annular winding wire coil ( 13 , 32 ), the sensor chip unit ( 15 ), the processor chip unit ( 16 ) and the transponder chip unit ( 14 ) are arranged inside the winding wire coil, and the winding wire coil forms a peripheral wall of the housing.

13. Sensor device according to one or more of the preceding Expectations, characterized, that the processor chip unit interacts with an actuator unit.

14. Sensor device according to claim 13, characterized, that to influence the fluid medium, the actuator unit with egg ner valve unit interacts.

15. Sensor device according to claim 14, characterized, that the valve unit is designed as a multi-way valve and with a Fluid volume is coupled.