一、失效背景与测试结果
在对一颗 DCDC 电源芯片进行失效分析（FA）时，曲线追踪仪（Curve Tracer）测试发现：
- SN 1 批次芯片：Pin3（VIN）与 Pin4（SW）均与 Pin2（GND）存在电气短路。
由于引脚对引脚测试已发现短路问题，为避免进一步损坏器件，ATE 测试未继续执行。
二、失效机理分析
通过开盖（Boiled out）处理后，在高倍显微镜下进行目视检查，观察到以下关键特征：
- 芯片表面出现碳化环氧 （Carbonized epoxy）与合金化 / 熔融金属走线（Alloyed/melted metal trace）。
- 这些物理损伤直接导致了 VIN 和 SW 引脚对地短路。
碳化环氧和熔融金属是典型的电气过应力（Electrical Over Stress, EOS） 特征，通常由高压 / 大电流产生的高热量引发。
三、EOS 常见诱因（DCDC 应用场景）
在 DCDC 电源芯片的实际应用中，EOS 失效通常由以下几类原因触发：
1. 输入侧过压 / 浪涌冲击
- 输入电源电压超出芯片绝对最大额定值（Abs Max），直接击穿内部器件。
- 电源上下电瞬间的浪涌、感性负载（如电机、电感）关断时的反向电动势，未被有效抑制。
- 输入滤波电容失效或布局不合理，导致尖峰电压无法滤除，直接冲击 VIN 引脚。
2. 输出侧异常
- 输出端短路（Output Short），导致 SW 节点电流瞬间飙升，远超芯片限流能力。
- 负载突变（Load Transient）过于剧烈，环路响应不及时，引发 SW 节点电压 / 电流异常。
- 输出整流二极管或续流二极管失效，导致 SW 节点直接对地短路。
3. 驱动与控制异常
- 栅极驱动信号异常，导致上下功率管同时导通（Shoot-through），产生极大瞬时电流。
- 反馈网络（FB）故障，输出电压失控，过压保护（OVP）失效。
- 使能（EN）引脚控制不当或软启动电路失效，导致上电冲击过大。
4. 热与封装问题
- 散热设计不足，结温（Tj）过高，导致内部器件性能劣化，最终引发 EOS。
- 封装应力或焊接不良，导致内部键合线或金属层断裂 / 短路。
5. ESD 防护失效
- 静电放电（ESD）事件未被有效抑制，ESD 电流直接击穿芯片内部 ESD 防护结构或功率器件。
四、失效起始点推断：VIN 还是 SW 先损坏？
从现有报告信息无法 100% 确定失效起始点，但可基于 DCDC 拓扑结构和失效模式进行合理推断：
1. VIN 先失效的可能性
- 若输入侧过压，VIN 引脚的 ESD 防护结构或上管 MOSFET 会首先被击穿，形成对地短路。
- 大电流流过芯片产生高温，进一步破坏 SW 节点的金属走线或器件，导致 SW 也对地短路。
- 报告中 "大面积碳化环氧和熔融金属" 的特征，符合 VIN 先失效后引发连锁反应的场景。
2. SW 先失效的可能性
- 若输出短路或 SW 节点过流，SW 节点的续流二极管或下管 MOSFET 会首先损坏，对地短路。
- 控制电路持续驱动上管导通，导致 VIN 到 SW 的电流急剧增大，最终破坏 VIN 相关器件和走线。
- 这种情况下，SW 节点的损坏痕迹通常更集中、更严重。
3. 精确判断依据
要锁定失效起始点，需结合报告中提到的Figures 3-4（失效照片）：
- 若碳化区域主要集中在 VIN 引脚和内部高压器件附近 → VIN 先失效可能性大。
- 若碳化区域主要集中在 SW 引脚和续流二极管 / 下管附近 → SW 先失效可能性大。
- 辅助手段：X 射线（X-ray）、声学扫描（SAM）可观察内部层间短路路径，进一步验证推断。
五、工程优化建议
针对此类 EOS 失效，可从以下方面优化设计与应用：
- 输入侧防护：检查输入电源稳定性，增加 TVS 管、压敏电阻等浪涌抑制器件，确保输入滤波电容可靠。
- 输出侧保护：启用芯片内置 OCP/OVP 功能，合理选择续流二极管和电感，避免输出短路风险。
- 布局布线优化：加宽 VIN 和 SW 节点走线，优化散热设计，避免尖峰电压耦合到敏感节点。
- ESD 防护完善：在 VIN、EN、FB 等关键引脚增加 ESD 防护器件，做好接地设计。
六、总结
本次 DCDC 芯片失效由 EOS 引发，表现为 VIN 和 SW 对地短路。EOS 的诱因复杂，需从输入、输出、控制、散热等多维度排查。失效起始点的精确判断依赖失效照片和辅助检测手段，而工程优化则需从防护、布局、控制等方面系统性提升可靠性。
一、现象复盘
- 测试阶段：跑流测试（含上电、带载、高低温等）完全正常，无任何异常表现。
- 放置阶段：常温 / 常规环境放置一段时间后，再次上电无法开机。
- Debug 定位：DCDC 输出的 1V8 rail 对地短路，更换同型号 DCDC 后系统恢复正常。
二、失效模式与机理推测
结合你之前的 EOS 分析报告，这种 "跑流正常→放置后失效" 的模式，更倾向于潜伏性 EOS/ESD 损伤 或电化学迁移 / 腐蚀，而非单纯的一次性过应力。
1. 潜伏性 EOS/ESD 损伤（最常见）
- 跑流测试时，DCDC 已受到一次或多次亚阈值 EOS/ESD 冲击 （如 ESD 未泄放干净、测试夹具浪涌、热插拔瞬间尖峰），但未立即表现为短路，只是在内部形成了微损伤（如金属层微裂纹、氧化层局部击穿、键合线微熔）。
- 放置过程中，环境中的湿气、温度变化或机械应力，让微损伤逐步扩展，最终导致输出开关管或续流二极管完全击穿，形成对地短路。
- 这类失效的典型特征：跑流时无明显异常，放置后才表现为永久性短路。
2. 电化学迁移与腐蚀（潮湿 / 污染环境）
- 若生产或存储环境存在助焊剂残留、粉尘、盐分或高湿度，DCDC 的引脚或焊盘之间会发生电化学迁移（如银迁移、铜腐蚀）。
- 随着时间推移，导电枝晶逐渐生长，最终在输出（1V8）与地之间形成导电通路，导致短路。
- 这种失效与时间强相关，跑流测试时枝晶尚未生长到足够长度，因此表现正常。
3. 焊接 / 封装可靠性问题
- 回流焊或手工焊接时，DCDC 的焊球 / 引脚存在虚焊、冷焊或微裂纹，跑流测试时因应力小、时间短，未表现为短路。
- 放置过程中，温度循环、机械振动或湿气侵入，让微裂纹扩展，最终导致输出与地之间的金属层或键合线短路。
- 更换 DCDC 后恢复正常，也侧面说明是器件本身或其焊接点的问题，而非板级其他电路。
三、排查与验证方向
1. 失效分析（FA）建议
- 对失效 DCDC 进行开盖分析 ，重点观察：
- 输出开关管（SW 节点）、续流二极管区域是否有熔融金属、碳化环氧或微裂纹。
- 键合线、焊盘是否存在腐蚀、迁移或断裂痕迹。
- 若有条件，可做SAM（声学扫描） 或X-ray，检查内部层间短路或封装分层。
2. 环境与工艺排查
- 检查生产 / 存储环境的湿度、洁净度，是否存在助焊剂残留、粉尘或腐蚀性气体。
- 复核 DCDC 的焊接工艺（回流焊曲线、焊膏类型、清洗工艺），避免虚焊和残留。
- 确认测试夹具、电源是否存在 ESD 防护不足或浪涌抑制失效的问题。
3. 器件选型与防护优化
- 检查 DCDC 的绝对最大额定值（Abs Max） 是否满足系统实际应力，必要时选择更 robust 的型号。
- 在输入（VIN）和输出（1V8）端增加TVS 管、滤波电容，并优化布局，减少尖峰耦合。
- 完善 ESD 防护设计，确保测试和生产环节的 ESD 管控符合标准。
四、工程建议
- 批次追溯：确认失效 DCDC 的批次，对同批次器件进行抽样测试，排查是否为批次性问题。
- 加速寿命试验：对同批次器件进行高温高湿（HAST）、温度循环（TC）试验，模拟放置过程，验证是否会出现类似失效。
- 过程管控：加强生产和测试环节的 ESD 防护、焊接质量和环境管控，从源头降低潜伏性损伤风险。