本文设计了专用键合测试结构和数据采集系统，采用温度冲击和高温贮存等试验方法对Au-Al键合系统在严酷环境中的失效机理及其退化规律展开了研究，主要得到了如下结论： Au-Al键合在温冲条件下具有较好的抗热疲劳性能，键合拉力在合格范围内，键合电阻随着试验周期的增加而增大；高温应力导致Au-Al键合界面形成电阻率较高的化合物，引起键合电性能退化。在150℃和175℃高温试验中，Au-Al键合电阻随着存储时间的增加逐渐增大，在200℃高温试验中部分键合电阻出现了急剧增大的现象，而Au-Al键合电阻在相应的高温试验中基本不变。Au-Al键合点的键合强-度会随着试验时间的增加而减小，随着试验度的升高而降低，而Au-Al外键合点的键合强度基本保持不变。 对失效样品进行理化性能检测分析发现生成了Au<,5>AI<,2>、Au<,4>AI和Au<,2>Al等金属间化合物和Kerkendall空洞，化合物的形成导致键合电阻逐渐增加，空洞的出现会使键合电阻急剧增加，键合沟的存在使空洞首先在键合点外围形成，提高温度则可以在Au和富Au相化合物间快速形成Kerkendall空洞。 在系统分析试验数据的基础上，对本试验条件下制备的Au-Al键合样品的失效机理、寿命退化机制等进行了理论推导与物理建模。分别确立了寿命应力模型和电阻模型的模型参数，发现本试验条件下Au-Al金属间化合物形成的激活能在1.2ev左右，而产生柯肯戴尔空洞的激活能在lev左右。Au-Al键合在常温条件下具有较高的寿命，其退化失效随着温度升高而急剧增加。寿命应力模型和电阻模型都可以用来描述金铝键合退化失效，在一定的键合工艺和失效机理条件下，采用寿命应力模型可以预测不同温度应力下的键合寿命及其可靠性指标，而采用电阻模型则可以预测不同温度应力下任意时刻的键合电阻。