半导体发光二极管(Light Emitting Diodes,LEDs)作为第四代新型节能光源,具有高效节能、绿色环保和寿命长等突出优点,已经被广泛应用于室内外照明、汽车照明、背光等领域。LED器件的封装从最初的直插式封装,再到表贴式封装,以及最新的芯片级封装(Chip Scale Package,CSP),都是朝着小型化、集成化、高密度化的方向发展。在CSP封装中,倒装焊层作为关键部分,既要做机械支撑,又要传输电流,还要散热,也是容易出现可靠性问题的部位。虽然CSP倒装焊层可靠性在封装中非常重要,但目前国内针对CSP封装LED可靠性与寿命的研究较少。本论文是在863计划项目(编号2015AA033304)与国家科技重大专项(No:2017YFB0403100、2017YFB0403102)的支持下完成的,主要研究工作如下:1)在高温高湿条件下对CSP封装LED器件进行了3900小时的老化实验,并在老化的过程中对样品进行了剪切性能测试与热阻测试,通过剪切力实验发现高温高湿老化条件下倒装焊层的机械性能下降明显。2)对倒装焊层内的空洞问题进行了对比分析。首先采用X-Ray对倒装焊层的空洞大小与分布进行了测量,然后对比了不同空洞条件下倒装焊层的剪切性能,发现倒装焊层内空洞率的增加会导致剪切强度显著降低。3)使用仿真方法对焊层内空洞大小、空洞位置与空洞分布对LED器件的机械特性和热阻的影响进行了研究。结果表明空洞的大小、位置以及分布状态均会对焊层的可靠性造成影响,在相同的空洞率条件下,随着空洞率的增加,焊层受到的机械应力逐渐增大。当焊层内空洞越靠近芯片内侧时,空洞引起的热阻越高,并且随着空洞率的增加,倒装焊层的热阻也随之增加。4)对倒装焊层在温度冲击老化条件下的可靠性问题进行了研究,发现在温度冲击条件下,倒装焊层的最大冯米塞斯应力以及焊层的最大塑性应变能密度都是在倒装焊层最外侧上边角处,由此分析出此处是CSP倒装焊层最容易失效或最容易出现裂纹的地方。5)通过实验测得SAC305倒装焊层样品的失效速度并对Darveaux疲劳寿命模型寿命模型进行修正,使用有限元分析方法对温度冲击条件下焊层累计塑性应变能密度进行提取后带入Darveaux疲劳寿命模型对进行焊层寿命计算,最终得到CSP封装LED的Darveaux裂纹扩展相关常数以及倒装焊层的寿命。