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銅絲鍵合因價格低、機械強度高、電阻率低，占據了大部分塑封集成電路市場。通過材料、工藝的改進，目前銅絲鍵合的可靠性得到了很大提高，并且很多可靠性試驗結果都給出了銅絲鍵合具有非常好的使用壽命。但是許多可靠性測試是在實驗室環(huán)境下，為了避免突發(fā)失效的產生，產品的濕度、溫度、電流、化學污染等因素都是在很好的控制下。在現實使用中則不然，有許多不可控的因素，如污染、水汽侵入、溫度循環(huán)、整機加電條件等綜合應力作用下，會加速退化并引起嚴重的突發(fā)性失效。

本文總結了銅絲鍵合在實際應用中常見的失效模式和失效機理。目的是為了找出主要的退化機理或者失效機理，從而提出改進措施，為提高銅絲鍵合的可靠性以及器件使用壽命提供依據。

以下分析為TI公司生產的PW封裝微處理器，使用幾個月后出現失效。銅絲鍵合在表面鍍鈀（或銀）的金屬框架上形成外鍵合點連接，激光開封可見氯腐蝕銅絲后，整個楔形鍵合消失，切片分析可見外鍵合點銅絲變色形成了含氯的腐蝕產物，氯元素的重量比在1%左右。對其塑封材料進行分析，一般塑封料中也可以檢測到少量的氯元素。一般認為銅不能直接與氯離子產生化學反應，但認為銅的表面可以形成Cu2O，形成電化學的腐蝕作用，并且能夠和氯離子形成絡合離子形成進一步反應。典型的失效形貌見圖1。

在銅絲鍵合工藝中，通常會調整工藝窗口以適合不同芯片的鍵合需要，但工藝調整不當時仍然會發(fā)生批次性的鍵合彈坑現象。內鍵合點的彈坑損傷失效也具有潛伏性，導致鍵合強度和介質絕緣性下降等，在應用時加電應力或者溫度應力下可以加速失效。國產SOT23－6 封裝的脈沖寬度調制控制芯片產品初測合格，焊接完成后即發(fā)現功能失效，失效率達1%，已通過測試產品投入使用后依然有很高的失效率。實驗室測試其I-V 特性曲線并無明顯異常，通過化學開封和鍵合拉力測試分析，部分鍵合絲拉力為0 N，脫離界面伴隨著介質層和硅層損傷，呈現典型的“彈坑”形貌，切片分析也確認了這種失效現象，如圖4所示。銅絲鍵合周圍的鋁擠壓現象比較嚴重，表明鍵合的力較大。