本论文采用Sn基低温焊料将倒装LED芯片与基板进行键合。以Sn-9Zn焊料为基础合金进行芯片键合,优化键合工艺参数,并向基础合金中添加不同质量分数的Bi元素,进一步降低键合温度,目的是在200~210℃左右将芯片与基板进行低温键合。对键合的失效机理及可靠性进行分析研究,辅助采用ANSYS、ImageJ等软件分析样品的键合结构及质量,得到理论结果,与实验结果进行对比分析。Sn-Zn焊料键合工艺研究结果表明,剪切强度随压力的增加而提高,在压力达到一定程度时,压力对键合质量的影响不大;键合质量随着时间的增加而提高,当键合保温时间足够长时,时间对键合质量影响较小;气体介质对键合质量的影响也较为显著,在甲酸和真空条件下均能够得到较好的键合质量,其中,在真空条件下比甲酸条件下得到的键合剪切强度略好。实验最终确定键合工艺参数为:键合温度220℃,键合压力1.5MPa,保温时间20min,气体环境为甲酸。Sn-Zn-Bi焊料键合工艺研究结果表明,Bi元素的加入会降低焊料合金的熔点,但加入过量Bi会导致焊料合金脆化,从而影响样品的键合质量。在键合温度为210℃时,焊料合金成分为Sn-9Zn-4Bi得到最优剪切强度;将键合温度减低至200℃时,不论Bi元素的质量分数是多少,均无法得到有效地键合样品。实验证明添加纳米银可以降低Sn-Cu焊料合金的键合温度,在200℃可以得到剪切强度较好的样品。Sn-Zn焊料和Sn-Zn-Bi焊料键合样品X射线检测结果表明,键合区域形貌均匀,无明显的空洞、裂纹等缺陷。键合后的样品均呈三明治夹层结构,中间为Cu3Sn,上下两层均为Cu,样品的剪切断裂发生在中间层,断裂发生时,焊料合金发生了一定的塑性变形。