在新的世纪里,发光二极管(Light-Emitting-Diode LED)作为下一代光源,近几年来发展迅速。LED在很多方面相对于传统光源有诸多优势,例如高光效、长寿命、低能耗、低污染、体积小、工作温度低等。这些优点使得LED在诸如信号灯、背光源、汽车灯、普通照明等多个领域都有广泛的应用。但是要想在更广泛的范围里使用LED,例如投影仪、光通信、汽车大灯等,需要进一步提高LED光源的发光强度。除了通过改善LED的电光转换效率外,提高LED的驱动电流是提高LED发光强度的主要方法。虽然LED的电光转换效率在不断提高,但是其消耗电能的大部分还是转换为了热能。由于散热性能不佳产生的高温对LED的光电特性会产生非常不利的影响,并且LED芯片材料和封装所用到的材料会因为高温迅速老化,大大缩短LED封装体的使用寿命,因此低热阻LED封装基板对于大功率LED封装的发展至关重要。基于硅的LED封装基板是一种出现不久、发展迅速的新型基板。本文围绕基于硅的大功率LED封装基板的制备方法、利用硅基板对各种类型LED芯片进行封装的封装方法、封装后的LED模块的性能测试、封装过程中的关键工艺及封装体可靠性等问题进行了研究并取得了以下成果：综合考虑到不同类型LED芯片的差别,包括水平芯片、垂直芯片、倒装芯片,开发了统一的硅基板制备流程。在封装不同类型单颗LED芯片或芯片阵列时,只需要重新调整基板的尺寸设计参数就可以满足不同类型芯片的封装要求。基板制备的工艺流程及使用的加工设备基本不变,最大限度减小了在封装不同芯片时由于工艺流程及设备改变所产生的附加成本。对硅基板制备工艺流程中涉及到的多项关键工艺进行了研究和优化。对光刻工艺参数进行了优化,实现了深凹槽的光刻,解决了凹槽中甩胶不均匀造成显影时间不一致的问题。对湿法腐蚀中的腐蚀液配方进行了优化,腐蚀后得到了更加光滑的硅表面。对电镀参数进行了优化,电镀后得到了质量更优的电镀铜金属层,解决了电镀质量和电镀厚度不均匀引起脱层的矛盾。在使用硅基板封装LED芯片的过程中,对于水平及垂直LED芯片,实现了荧光粉层的保形涂覆,取得了更好的产品一致性。通过对硅基板上凹槽尺寸的精确控制,实现了倒装芯片的自对准贴装。使倒装LED芯片的封装过程实现了真正意义上的晶圆级封装,降低了设备要求,简化了封装工艺,加快了封装速度,降低了封装成本。采取了逆向补球金线键合工艺,实现了超低弧度金线键合。这样的金线形状使得硅基板加工的时间和成本都得到了下降,并且在荧光粉涂覆过程中避免了金线的损伤,实现了荧光粉层的保形涂覆。通过模拟证明,使用这种方法形成的低弧度金线在热冲击过程中受硅胶拉扯所产生的应力相对于传统打线方法更小,并且通过拉力测试以及热冲击测试,证明这种金线键合方法的可靠性要优于传统正向金线键合方法。采用模铸法加工了硅胶透镜阵列,并对透镜的几何尺寸通过模拟进行了优化。电迁移是一种电子器件失效的常见原因。本文建立了多物理场耦合的电迁移失效模拟方法。设计了电迁移加速寿命测试平台,并通过实验对模拟结果进行了验证。对利用硅基板封装LED模块进行了光学、电学、热学多方面的测试。封装模块的光效达到了951m/W～1051m/W,其基板热阻最低达到了0.3K/W。利用硅基板实现了超窄间距2×4LED芯片阵列封装,LED芯片间距小于150um。阵列功率密度最高达到了2.4W/mm2。