Thermal 是什么？在半导体检测和失效分析中的含义与应用

在半导体检测、芯片失效分析和电子器件可靠性分析中，Thermal 通常指与“热、温度、热辐射、热分布、热异常检测”相关的技术方向。对于芯片、晶圆、PCB/PCBA、IGBT、功率器件等产品来说，许多失效问题都会伴随局部异常发热。因此，通过 Thermal 相关技术对器件进行热成像、热分析和热点定位，已经成为半导体失效分析中的重要手段之一。

在实际应用中，Thermal 并不只是简单的“测温”，它更多代表一种通过热信号发现隐藏缺陷的检测方法。例如，芯片内部的漏电、短路、击穿、局部电流异常、封装缺陷或互连问题，都可能产生微弱的热响应。通过高灵敏度热红外成像系统，可以帮助工程师快速定位异常区域，为后续的电性分析、物理分析和工艺改进提供依据。

一、Thermal 的基本含义

Thermal 通常可以理解为“与热有关”。在不同应用场景中，它可能指代不同的技术方向。例如：

• Thermal Imaging：热成像
• Thermal Analysis：热分析
• Thermal Detection：热检测
• Thermal Management：热管理
• Thermal Failure Analysis：热失效分析
• Thermal Hotspot Detection：热热点检测

这些词虽然都包含 Thermal，但侧重点并不相同。

在日常工业场景中，Thermal 可能更多用于设备测温、温度监控、散热评估等；而在半导体检测和失效分析中，Thermal 更常用于发现器件内部或表面的异常热源，尤其是那些肉眼或普通光学显微镜难以直接观察到的问题。

二、Thermal 在半导体检测中通常指什么？

在半导体检测中，Thermal 通常指围绕热信号展开的检测和分析方法。它关注的不只是某个区域的绝对温度，而是温度分布是否异常、是否存在局部发热、热信号是否与器件失效有关。

例如，在芯片、晶圆、PCB/PCBA、IGBT、MOSFET、SiC/GaN 功率器件等样品中，如果某个区域存在漏电、短路、击穿、焊接异常或电流集中，就可能产生局部热量。通过 Thermal 检测，工程师可以观察这些异常发热点，并进一步判断其与失效现象之间的关系。

因此，在半导体检测领域，Thermal 常常与以下场景相关：

• 芯片局部热点定位；
• 漏电和短路分析；
• PCB/PCBA 热异常检测；
• 晶圆级异常区域筛查；
• 功率器件热分布分析；
• 封装器件内部异常热源定位；
• 器件可靠性验证和失效分析。

简单来说，Thermal 在半导体检测中，通常代表一种通过“热信号”寻找问题线索的分析思路。

三、为什么半导体失效分析需要 Thermal 检测？

半导体器件的结构越来越复杂，尺寸越来越小，很多失效问题并不会直接表现为明显的外观损伤。即使器件已经出现电性异常，问题点也可能隐藏在芯片内部、封装结构中，或者 PCB 的某个局部区域。

这时，Thermal 检测的价值就体现出来了。

很多电性失效现象都会伴随局部发热，例如：

1. 漏电导致局部发热
当芯片内部某个区域发生漏电时，异常电流可能在局部产生热量，从而形成热热点。

2. 短路导致电流集中
短路或低阻通路会导致电流在异常路径上集中，进而产生明显或微弱的发热现象。

3. 局部击穿产生热异常
ESD 损伤、介质击穿或器件结构缺陷，可能导致某一位置出现异常热响应。

4. 功率器件散热异常
IGBT、MOSFET、SiC/GaN 器件等功率器件在工作时本身会产生热量。如果存在结构缺陷、材料缺陷或散热路径异常，可能出现局部过热。

5. PCB/PCBA 局部器件异常
电源管理芯片、阻容器件、焊点、走线和连接器等位置出现异常时，也可能表现为局部温升。

通过 Thermal 检测，可以在不直接破坏样品的情况下，先找到异常热源的大致位置，再结合电性测试、显微观察、开封、切片、FIB、SEM 等手段进行进一步分析。这样可以明显提高失效分析效率，减少盲目排查。