铜丝键合因价格低、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，目前铜丝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铜丝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。

本文总结了铜丝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，为提高铜丝键合的可靠性以及器件使用寿命提供依据。

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。铜丝键合在表面镀钯（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铜丝后，整个楔形键合消失，切片分析可见外键合点铜丝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。典型的失效形貌见图1。

在铜丝键合工艺中，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，如图4所示。铜丝键合周围的铝挤压现象比较严重，表明键合的力较大。