Au-AI鍵合系統主要失效原因包括與高溫有關的Au-Al間化合物生長，鍵合界面産生柯肯德爾空洞（Kirkendall）。這兩種原因均會導緻器件引線鍵合強度下降，鍵合點接觸電阻增大甚至開路失效。
圖1.Au-Al鍵合系統示意圖
首先我們介紹第一種失效原因：Au-Al間化合物生長。由于金、鋁兩者的化學勢不同，Au-Al鍵合系統經高溫度貯存後(150℃以上，10小時) ，它們之間将産生五種金屬間化合物:Au4Al、Au5Al2、Au2Al、AuAl2、AuAl，它們的晶格常數、膨脹系數、形成過程中體積的變化都是不同的，且電導率較低。在溫度變化過程中，鍵合點存在很大的内應力，極易在相界面處産生裂痕，導緻接觸電阻增大，使用時即表現為時好時壞的現象，最後導緻性能退化或開路。AuAl2呈紫色，俗稱紫斑；Au2Al呈白色，則稱白斑，白斑脆且導電率低，極易産生裂縫；Au4Al、Au5Al2、AuAl呈淺黃色。
圖2和圖3.Au-Al化合物金相形貌
圖4和圖5.Au-Al化合物SEM形貌
我們再來看看Au-Al鍵合系統的另一種失效原因：鍵合界面的柯肯德爾效應。在高溫下，金-鋁之間原子互擴散，兩者擴散系數不同，Au擴散比Al擴散快，在300℃上連續老化時産生空隙，産生柯肯德爾空洞。在繼續老化過程中，小空隙逐漸連成一片，形成鍵合點界面或周邊空隙，引起接觸不良或引線脫落，導緻開路失效。
圖6.柯肯德爾空洞SEM形貌
案例分析
下面我舉一個實際案例讓大家更好的認識Au-Al鍵合系統的失效原理。失效的塑封內建電路，多隻引腳開路，開封後發現所有開路引腳鍵合絲均已從焊盤上脫開。
圖7.失效樣品鍵合絲脫開形貌
觀察焊盤與鍵合金球表面形貌，焊盤處可見黃色、疏松狀物質（圖8）。鍵合金球表面可見凹坑，即是柯肯德爾空洞（圖9）。
圖8.失效樣品的焊盤處形貌
圖9.失效樣品的鍵合金球表面形貌
預防
Au-Al鍵合系統失效會導緻接觸不良或引線脫落,使器件性能退化失效，必須 引起重視。根據可能導緻Au-Al化合物及柯肯德爾空洞産生的原因，提出幾條預防措施：
☑在熱超聲焊中選擇最佳鍵合條件，用超聲功率和壓力代替熱壓焊中的純熱鍵合的條件，小心調整适當的溫度、功率和壓力，使金屬間化合物的産生可能性減至最低。
☑Au-Al鍵合失效表現出對溫度的敏感性 ,應該嚴格控制成品的老化溫度，器件使用應該嚴格控制溫升，尤其是功率密度大、外部散熱條件差的器件。
☑采用能防止互相作用的阻擋層。
☑要防止人工操作的失誤，必須小心調試鍵合時的壓力、鍵合超聲功率、鍵合溫度。
☑加強篩選，加強目檢。
Au-Al鍵合在溫沖條件下具有較好的抗熱疲勞性能，鍵合拉力在
合格範圍内，鍵合電阻随着試驗周期的增加而增大；高溫應力導緻
Au_Al鍵合界面形成電阻率較高的化合物，引起鍵合電性能退化。在
150℃和175℃高溫試驗中，Au-AI鍵合電阻随着存儲時間的增加逐漸
增大，在200℃高溫試驗中部分鍵合電阻出現了急劇增大的現象，而
Al_Au鍵合電阻在相應的高溫試驗中基本不變。Au-Al鍵合點的鍵合強
度會随着試驗時間的增加而減小，随着試驗溫度的升高而降低，而
A1_Au外鍵合點的鍵合強度基本保持不變。
對失效樣品進行理化性能檢測分析發現生成了Au5Al。、Aunl和
Au擅l等金屬問化合物和Kerkendall空洞，化合物的形成導緻鍵合電
阻逐漸增加，空洞的出現會使鍵合電阻急劇增加，鍵合溝的存在使空
洞首先在鍵合點外圍形成，提高溫度則可以在Au和富Au相化合物間快
速形成Kerkendal l空洞。
是以在需要異類鍵合時，優先考慮鋁金鍵合，在軍用器件裡面，盡可能減少金鋁鍵合。