半导体照明作为新一代环保、节能照明技术，是21世纪战略性的高技术产业。半导体照明器件LED的制造过程是一典型的微制造技术，热超声倒装键合制造技术更是其中的关键核心技术，亦是其散热、光通量提高的最佳解决方案。目前，由于对倒装微结构、键合机理、多工艺参数匹配规律、器件可靠性等缺乏深层次理论与实验研究，制约了LED向更高亮度、更大功率发展。本文开展了与LED热超声倒装键合、微结构键合强度、键合界面形成及失效机制，不同工艺条件下LED芯片倒装键合工艺多参数耦合的优化设计，微界面粘结处“多参数耦合倒装工艺-微制造-微结构-粘结强度-可靠性”之间的联系机制以及器件封装可靠性研究。 文中在分析目前国内外高亮度半导体照明器件(LED)的主流制造技术之后，设计并完成了一系列的交叉实验，在多物理场(热、超声、压力、运动)耦合作用下，通过改变包括键合温度、键合力、超声功率等在内的热超声键合参数，对每个实验条件对倒装芯片LED光电特性的影响做了测量，在倒装键合完成之后的后工艺处理过程中又发现了激光切割对LED性能产生的影响。通过光强、波长、正向电压等三个参数产生影响的对比，发现键合温度与键合力对LED性能具有相似的影响曲线，都会在一定的区间内造成光特性的降低。而超声、热、压力等工艺参数对正向电压虽然有一定的影响，但范围基本在0.05V之内，因此正向电压属于受制造参数影响较小的LED电性参数。激光切割则会降低LED发光强度并增大发光波长。文中还阐述了大功率倒装LED寿命测试的方法、条件、测试系统结构，通过对在不同热超声倒装键合条件下完成键合的LED进行烧测，将其寿命及可靠性与键合工艺中使用的参数结合起来，寻找出影响力的高低，同时阐明在不同条件下LED的衰减速率，为LED在生产中的参数优化提供借鉴。 文中通过剪切强度测试实验，研究了大功率LED在热超声倒装键合工艺中制造参数对其键合强度的影响，通过制备LED倒装器件的金相分析试样，利用现代表面分析手段，联合界面摩擦、微观形貌等，讨论LED倒装键合过程界面结合及微摩擦形成机制。既探查了热超声键合过程中的参数影响规律，又统计了热超声键合可能产生的失效模式，最后结合国内外现有的理论模型，吸收完善，对热超声键合的机理进行了自己的理解与分析，提出了“双界面摩擦模型”。文中从功率型LED器件的封装结构入手，选择使用了蓝光LED芯片激发黄色荧光粉产生白光的LED器件封装方法，通过寻求合理的器件封装结构来制作具有高导热能力与出光性能的可靠LED器件。采用点胶、固晶、点荧光粉、点荧光胶等封装工艺制作出倒装LED芯片的封装器件。结合在封装中经常出现的光衰过快现象，通过对LED器件的断面进行扫描电子显微分析，查明了其产生的原因、失效机制并提出相应的提升封装可靠性的策略。 本文进行的相关研究内容工作，不仅对深层次理解热超声倒装键合机理具有重要意义，同时对掌握关键技术，自主开发高亮度、大功率的半导体照明LED器件的高性能倒装键合技术具有指导意义。同时，本文研究工作也涉及集成微制造、先进封装、光电集成、微结构分析等领域的新技术和基础理论，揭示了照明级LED热超声倒装键合制造过程的界面结合及微结构演变机制。