面向光遗传学的LED插头、封装装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种面向光遗传学的LED插头、封装装置及方法，其中插头包括管壳，起支撑作用，由绝缘材料制成；内芯，由导体制成，固定于管壳中；套管，由导体制成，套设于管壳外侧；LED芯片，固定于内芯上，且正负输入端中一者与内芯连接，另一者通过导线与套管连接。与现有技术相比，本发明专利技术采用套壳隔离内芯和套管，可以实现对于内芯表面的LED芯片的导通，从而适用于现有的光遗传学实验开孔，不需要重新开孔。

Optical Genetics Oriented LED Plugs, Packaging Devices and Methods

The invention relates to an LED plug, encapsulation device and method for optical genetics, in which the plug includes a shell, which plays a supporting role and is made of insulating material; the inner core is made of conductor and fixed in the shell; the sleeve is made of conductor and sleeved on the outer side of the shell; the LED chip is fixed on the inner core, and one of the positive and negative input ends is connected with the inner core, and the other is connected with the inner core through a wire. Casing connection. Compared with the prior art, the invention adopts a sleeve to isolate the inner core and a sleeve to realize the conduction of the LED chip on the inner core surface, thus being suitable for the existing optical genetics experiment opening without re-opening.

【技术实现步骤摘要】
面向光遗传学的LED插头、封装装置及方法
本专利技术涉及一种LED封装技术，尤其是涉及一种面向光遗传学的LED插头、封装装置及方法。
技术介绍
光遗传学是近年来在神经调控领域内新兴的一门学科，通过整合光电子学和基因工程学，用来控制哺乳类或其他动物的神经环路。其基本原理是通过转基因的方法即通过病毒载体将光敏感通道蛋白基因导入某一特定的细胞亚群中，然后再由不同参数的光进行刺激，从而达到特异性的调控神经回路中某些细胞类型功能的目的。与电刺激相比，结合光遗传学技术的光刺激方法可以无需在特定区域植入微电极，甚至有可能在体外进行刺激，避免了对人体脑部的损伤和受刺激区域老化、疲劳问题(ChowBYetal.High-performancegeneticallytargetableopticalneuralsilencingbylight-drivenprotonpumps.Nature,2010,463:98–102)。相比较传统的药物疗法和电刺激疗法，光刺激疗法具有见效快、损伤性小、针对性强等优点，对未来治疗神经性疾病具有不可替代的作用。在光遗传实验中，多是采用外部光源通过光纤耦合方式，将光导入动物脑部。通常是利用光纤耦合，使光传输到一个点上，其上游光源可使用激光器或发光二极管。光刺激的细胞或细胞群所需的光刺激面积非常小，通过光纤将光导入动物脑部特定区域，实现定向刺激。由于此前的光遗传学实验都是采用光纤插入动物脑部的方式，将外部光导入。所以目前大部分的光遗传学生物实验室，都是在动物脑部开孔，其孔径大小为市场上主流的PC光纤插头的直径，然后再将光纤连接器固定在动物脑部。在实验时，只需做简单的消毒处理，即可将光纤插入连接器进行实验。如果采用目前新兴的可植入性光源，那么需要对现有的实验动物重新做脑部开孔，其工作量非常巨大，且改变后的动物无法再做以往通过光纤刺激的相关实验。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种面向光遗传学的LED插头、封装装置及方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种面向光遗传学的LED插头，包括管壳，起支撑作用，由绝缘材料制成；还包括：内芯，由导体制成，固定于管壳中；套管，由导体制成，套设于管壳外侧；LED芯片，固定于内芯上，且正负输入端中一者与内芯连接，另一者通过导线与套管连接。所述插头还包括用于汇聚光线的凸透镜，该凸透镜由紫外固化光学胶制成，位于套管一端并包覆LED芯片。所述内芯为单股铜导线。连接LED芯片和套管的导线为金导线。所述金导线包裹有一层用于提高韧性的保护层。所述保护层由光学胶制成。一种用于封装LED插头的装置，包括：固定支架，其内设有一空腔，用于固定插头，且插头上LED芯片的一端位于空腔内；紫外固化灯，位于空腔底部，用于照射插头上覆盖的光学胶以固化得到凸透镜。所述固定支架包括底板、立柱和固定块，所述底板水平设置，所述立柱设置并固定于底板上，所述固定块安装于立柱上，所述插头倒立设置地安装至固定块上。一种封装方法，包括：步骤S1：剥离导线的绝缘层后，对露出的部分进行研磨得到内芯；步骤S2：在内芯表面涂一层铟膏后，将LED芯片放置于铟膏上并摆正位置；步骤S3：反复融化并凝固铟膏以强化连接；步骤S4：装配插头；步骤S5：涂覆光学胶，并利用固定支架固定插头后进行紫外固化。所述步骤S1中的研磨过程具体包括：步骤S11：使用8字研磨方式进行粗磨；步骤S12：选用细磨砂纸，以50-75mm(2-3min)的8字方式研磨25-30转的形式进行细磨；步骤S13：研磨结束后，使用清洁布将连接器的端面进行擦拭，将研磨时所遗留下来的灰尘除去。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)采用套壳隔离内芯和套管，可以实现对于内芯表面的LED芯片的导通，从而适用于现有的开孔，不需要重新开孔。2)具备凸透镜的效果，达到保护和聚光的作用。3)采用单股铜导线提升结构强度。4)采用金导线，具备良好的延展性和安全性；5)保护层可以提高韧性，从而保护金导线不被折断等。6)利用倒置方式紫外固化，可以形成内腔，提供凸透镜的品质。7)通过多次研磨提升平整度，从而提升键合效果。附图说明图1为本专利技术插头的结构示意图；图2为本插头外表正视示意图；图3为本专利技术封装时固化装置的结构示意图；图4为固定支架的结构示意图；其中：1、管壳，2、内芯，3、套管，4、LED芯片，5、凸透镜，6、固定支架，7、紫外固化灯，61、空腔，62、底板，63、立柱，64、固定块。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。为考虑以往连接器的兼容性，我们设计了一种新的封装结构，其外形与PC光纤插头保持一致，而且光源直接辐射脑部，提高光源利用率。虽然该封装结构的外形与光纤接头一致，但在内部发生了重大变化。我们用导线代替光纤，将导线插入光纤插头内，导线顶端焊接LED芯片，从而使光源直接照射靶向细胞，极大提高了效率。导线周围的漆包线保证了导线与光纤金属插头的电学绝缘，垂直结构的LED芯片下电极焊接在该导线的横截面上，LED芯片上电极通过金丝与PC光纤的金属插头相连接，以构成闭合的电学回路，整体封装结构如图1和图2所示，一种面向光遗传学的LED插头，如图1所示，包括：管壳1，起支撑作用，由绝缘材料制成，在本实施例中管壳1实际为导线外包覆的绝缘层；还包括：内芯2，由导体制成，固定于管壳1中；套管3，由导体制成，套设于管壳1外侧；LED芯片4，固定于内芯2上，且正负输入端中一者与内芯2连接，另一者通过导线与套管3连接。如图2所示，插头还包括用于汇聚光线的凸透镜5，该凸透镜5由紫外固化光学胶制成，位于套管3一端并包覆LED芯片4。内芯2为单股铜导线。连接LED芯片4和套管3的导线为金导线，优选的，金导线包裹有一层用于提高韧性的保护层，更优选的，保护层由光学胶制成。本专利技术采用了垂直结构的LED芯片，垂直结构LED的两个电极分别位于外延层的两侧，电流基本垂直流过有源层，该结构的电流分布较为均匀，有着很好的散热性。芯片下部是一段横切的单股铜导线，通过铟膏将芯片下电极焊接到单股铜导线的端面上。芯片上电极用金丝拉至外部的管壳上，外部管壳为金属材质，这样就可以将LED的两个电极导出，以形成闭合回路。最后用光学胶覆盖整个表面，待固化后形成凸透镜的效果，达到保护和聚光的作用。该封装的难点在于金丝的连接和光学胶的固化，因为连接LED芯片和管壳的金丝易断，且金丝的粘连性不强，故应先在LED芯片正置的状态下将少量光学胶浸润芯片表面，覆盖整个金丝，再用紫外光固化以起到初步的保护作用。然后再在LED芯片倒置的状态下，利用重力作用，将覆盖在芯片表面的液态光学胶形成类似凸透镜的结构，此时再通过紫外光固化。这种在芯片表面做透镜的方法，能达到聚光的效果，有效提高了辐射光功率的密度，达到光刺激的目的。用这种方法封装好的光源和PC光纤插头大小一致，可以兼容以往实验中常用的光纤接头。为了对光学胶进行固化，设计一种用于封装LED插头的装置，如图3所示，包括：固定支架6，其内设有一空腔61，用于固定插头，且插头上LED芯片4的一端位于空腔61内；紫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向光遗传学的LED插头，包括：管壳(1)，起支撑作用，由绝缘材料制成；其特征在于，还包括：内芯(2)，由导体制成，固定于管壳(1)中；套管(3)，由导体制成，套设于管壳(1)外侧；LED芯片(4)，固定于内芯(2)上，且正负输入端中一者与内芯(2)连接，另一者通过导线与套管(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种面向光遗传学的LED插头，包括：管壳(1)，起支撑作用，由绝缘材料制成；其特征在于，还包括：内芯(2)，由导体制成，固定于管壳(1)中；套管(3)，由导体制成，套设于管壳(1)外侧；LED芯片(4)，固定于内芯(2)上，且正负输入端中一者与内芯(2)连接，另一者通过导线与套管(3)连接。2.根据权利要求1所述的一种面向光遗传学的LED插头，其特征在于，所述插头还包括用于汇聚光线的凸透镜(5)，该凸透镜(5)由紫外固化光学胶制成，位于套管(3)一端并包覆LED芯片(4)。3.根据权利要求1所述的一种面向光遗传学的LED插头，其特征在于，所述内芯(2)为单股铜导线。4.根据权利要求1所述的一种面向光遗传学的LED插头，其特征在于，连接LED芯片(4)和套管(3)的导线为金导线。5.根据权利要求4所述的一种面向光遗传学的LED插头，其特征在于，所述金导线包裹有一层用于提高韧性的保护层。6.根据权利要求5所述的一种面向光遗传学的LED插头，其特征在于，所述保护层由光学胶制成。7.一种用于封装如权利要求2所述的LED插头的装置，其特征在于，包括：固定支架(6)，其内设有一空腔(61)，用于固定插头，且插头上LE...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪洋，吴晓燕，李爱珍，张倩，周小平，李莉，应骏，彭张节，佟乐，杨春夏，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31