led灯珠材料键合因价格低、机械强度高、电阻率低，占据了大部分塑封集成电路市场。通过材料、工艺的改进，目前led灯珠材料键合的可靠性得到了很大提高，并且很多可靠性试验结果都给出了led灯珠材料键合具有非常好的使用寿命。但是许多可靠性测试是在实验室环境下，为了避免突发失效的产生，产品的湿度、温度、电流、化学污染等因素都是在很好的控制下。在现实使用中则不然，有许多不可控的因素，如污染、水汽侵入、温度循环、整机加电条件等综合应力作用下，会加速退化并引起严重的突发性失效。
分析中心通过对近五年来现场应用样品进行失效分析，给出了led灯珠材料键合在实际应用中常见的失效模式和失效机理。目的是为了找出主要的退化机理或者失效机理，从而提出改进措施，为提高led灯珠材料键合的可靠性以及器件使用寿命提供依据。
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失效机理一：
内键合点IMC的化学腐蚀
微电子器件有多种腐蚀机理，常见有三种形式：化学腐蚀、电偶腐蚀和电解腐蚀。在不加电情况下最常见的方式为化学腐蚀。
SOT23塑封封装电压基准源，用于电源适配器中，使用一段时间后输出电压出现漂移。通过机械开封方法确认内部铝焊盘腐蚀、铜发生了迁移、再沉淀，IMC界面存在含氯的化合物，具体见图2。铜铝键合的IMC主要成分为CuAl2、CuAl和Cu9Al4，以CuAl2和Cu9Al4为主。内键合点腐蚀主要是因为Cu9Al4和CuAl2受到Cl-侵蚀导致，最终导致键合强度下降，可能的一系列反应见方程（1）～（6）。因此，无论是器件封装材料上，还是使用防护上，均需要进一步改进。
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失效机理二：
外键合点腐蚀
以下分析为TI公司生产的PW封装微处理器，使用几个月后出现失效。led灯珠材料键合在表面镀钯（或银）的金属框架上形成外键合点连接，激光开封可见氯腐蚀后，整个楔形键合消失，切片分析可见外键合点变色形成了含氯的腐蚀产物，氯元素的重量比在1%左右。对其塑封材料进行分析，一般塑封料中也可以检测到少量的氯元素。一般认为铜不能直接与氯离子产生化学反应，但认为铜的表面可以形成Cu2O，形成电化学的腐蚀作用，并且能够和氯离子形成络合离子形成进一步反应。
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失效机理四：键合弹坑
在led灯珠材料键合工艺中，通常会调整工艺窗口以适合不同芯片的键合需要，但工艺调整不当时仍然会发生批次性的键合弹坑现象。内键合点的弹坑损伤失效也具有潜伏性，导致键合强度和介质绝缘性下降等，在应用时加电应力或者温度应力下可以加速失效。国产SOT23－6 封装的脉冲宽度调制控制芯片产品初测合格，焊接完成后即发现功能失效，失效率达1%，已通过测试产品投入使用后依然有很高的失效率。实验室测试其I-V 特性曲线并无明显异常，通过化学开封和键合拉力测试分析，部分键合丝拉力为0 N，脱离界面伴随着介质层和硅层损伤，呈现典型的“弹坑”形貌，切片分析也确认了这种失效现象。led灯珠材料键合周围的铝挤压现象比较严重，表明键合的力较大。
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失效机理三：电偶腐蚀
铜铝键合界面键合强度的下降可能是一个长期的过程，一般情况下不会引起突发性失效，并且会在键合点位置过热形成塑封料的炭化现象。这种键合强度下降的失效，在“双85”高温高湿试验和实际使用中都得到很好的验证。失效表现为内键合点没有形成弹坑，没有明显的过电应力和化学污染，键合点过热失效。这是因为铜铝界面在吸湿环境时会形成电偶（接触）腐蚀，也称之为原电池腐蚀，最终引起铝层氧化，键合拉力下降。例如曾出现过三起国产TO-94封装的霍尔传感器，用于电磁炉风扇中，使用过程陆续出现10ppm/月的失效比例。
led灯珠材料键合在实际应用中常见失效机理和改进措施，见下表。
