led燈珠材料鍵合因價(jià)格低、機(jī)械強(qiáng)度高、電阻率低，占據(jù)了大部分塑封集成電路市場。通過材料、工藝的改進(jìn)，目前l(fā)ed燈珠材料鍵合的可靠性得到了很大提高，并且很多可靠性試驗(yàn)結(jié)果都給出了led燈珠材料鍵合具有非常好的使用壽命。但是許多可靠性測試是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，為了避免突發(fā)失效的產(chǎn)生，產(chǎn)品的濕度、溫度、電流、化學(xué)污染等因素都是在很好的控制下。在現(xiàn)實(shí)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(jī)加電條件等綜合應(yīng)力作用下，會(huì)加速退化并引起嚴(yán)重的突發(fā)性失效。
      分析中心通過對(duì)近五年來現(xiàn)場應(yīng)用樣品進(jìn)行失效分析，給出了led燈珠材料鍵合在實(shí)際應(yīng)用中常見的失效模式和失效機(jī)理。目的是為了找出主要的退化機(jī)理或者失效機(jī)理，從而提出改進(jìn)措施，為提高led燈珠材料鍵合的可靠性以及器件使用壽命提供依據(jù)。
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失效機(jī)理一：內(nèi)鍵合點(diǎn)IMC的化學(xué)腐蝕
  微電子器件有多種腐蝕機(jī)理，常見有三種形式：化學(xué)腐蝕、電偶腐蝕和電解腐蝕。在不加電情況下最常見的方式為化學(xué)腐蝕。
  SOT23塑封封裝電壓基準(zhǔn)源，用于電源適配器中，使用一段時(shí)間后輸出電壓出現(xiàn)漂移。通過機(jī)械開封方法確認(rèn)內(nèi)部鋁焊盤腐蝕、銅發(fā)生了遷移、再沉淀，IMC界面存在含氯的化合物，具體見圖2。銅鋁鍵合的IMC主要成分為CuAl2、CuAl和Cu9Al4，以CuAl2和Cu9Al4為主。內(nèi)鍵合點(diǎn)腐蝕主要是因?yàn)镃u9Al4和CuAl2受到Cl-侵蝕導(dǎo)致，最終導(dǎo)致鍵合強(qiáng)度下降，可能的一系列反應(yīng)見方程（1）～（6）。因此，無論是器件封裝材料上，還是使用防護(hù)上，均需要進(jìn)一步改進(jìn)。
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失效機(jī)理二：外鍵合點(diǎn)腐蝕
  以下分析為TI公司生產(chǎn)的PW封裝微處理器，使用幾個(gè)月后出現(xiàn)失效。led燈珠材料鍵合在表面鍍鈀（或銀）的金屬框架上形成外鍵合點(diǎn)連接，激光開封可見氯腐蝕后，整個(gè)楔形鍵合消失，切片分析可見外鍵合點(diǎn)變色形成了含氯的腐蝕產(chǎn)物，氯元素的重量比在1%左右。對(duì)其塑封材料進(jìn)行分析，一般塑封料中也可以檢測到少量的氯元素。一般認(rèn)為銅不能直接與氯離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，但認(rèn)為銅的表面可以形成Cu2O，形成電化學(xué)的腐蝕作用，并且能夠和氯離子形成絡(luò)合離子形成進(jìn)一步反應(yīng)。
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失效機(jī)理四：鍵合彈坑
  在led燈珠材料鍵合工藝中，通常會(huì)調(diào)整工藝窗口以適合不同芯片的鍵合需要，但工藝調(diào)整不當(dāng)時(shí)仍然會(huì)發(fā)生批次性的鍵合彈坑現(xiàn)象。內(nèi)鍵合點(diǎn)的彈坑損傷失效也具有潛伏性，導(dǎo)致鍵合強(qiáng)度和介質(zhì)絕緣性下降等，在應(yīng)用時(shí)加電應(yīng)力或者溫度應(yīng)力下可以加速失效。國產(chǎn)SOT23－6 封裝的脈沖寬度調(diào)制控制芯片產(chǎn)品初測合格，焊接完成后即發(fā)現(xiàn)功能失效，失效率達(dá)1%，已通過測試產(chǎn)品投入使用后依然有很高的失效率。實(shí)驗(yàn)室測試其I-V 特性曲線并無明顯異常，通過化學(xué)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(zhì)層和硅層損傷，呈現(xiàn)典型的“彈坑”形貌，切片分析也確認(rèn)了這種失效現(xiàn)象。led燈珠材料鍵合周圍的鋁擠壓現(xiàn)象比較嚴(yán)重，表明鍵合的力較大。
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失效機(jī)理三：電偶腐蝕
   銅鋁鍵合界面鍵合強(qiáng)度的下降可能是一個(gè)長期的過程，一般情況下不會(huì)引起突發(fā)性失效，并且會(huì)在鍵合點(diǎn)位置過熱形成塑封料的炭化現(xiàn)象。這種鍵合強(qiáng)度下降的失效，在“雙85”高溫高濕試驗(yàn)和實(shí)際使用中都得到很好的驗(yàn)證。失效表現(xiàn)為內(nèi)鍵合點(diǎn)沒有形成彈坑，沒有明顯的過電應(yīng)力和化學(xué)污染，鍵合點(diǎn)過熱失效。這是因?yàn)殂~鋁界面在吸濕環(huán)境時(shí)會(huì)形成電偶（接觸）腐蝕，也稱之為原電池腐蝕，最終引起鋁層氧化，鍵合拉力下降。例如曾出現(xiàn)過三起國產(chǎn)TO-94封裝的霍爾傳感器，用于電磁爐風(fēng)扇中，使用過程陸續(xù)出現(xiàn)10ppm/月的失效比例。
led燈珠材料鍵合在實(shí)際應(yīng)用中常見失效機(jī)理和改進(jìn)措施，見下表。