許多電子產業的快速成長要求增加關鍵子系統的產量，例如切換式電源供應器、直流-直流轉換器、電信裝置和相關元件。通常，這些子系統需要進行高度加速的加壓篩選(HASS)或「加速老化」測試，以確保這些子系統能在成品的預期使用壽命中可靠地執行。
由於在執行HASS期間可能同時加速老化和監控數百種產品，因此量測設備面臨的挑戰是需要大量的測試通道，以及可能產生的大量電雜訊(例如由切換式電源供應器產生)。但是，即使在進行HASS測試之前，也要在產品開發過程中進行類似的高度加速使用壽命測試(HALT)，以期縮短產品上市時間，並確保產品上市時更加成熟完善。若要因應此挑戰，需要經過精心設計並執行系統硬體和軟體測試，以達成高輸送量和準確性的目標。與往常一樣，測試設備的尺寸和成本是主要問題。這些問題橫跨廣泛的學科，並涉及產品開發和生產工程師、品質控制/可靠性工程師和經理、生產測試工程師以及相關的技術人員。
HALT和HASS之間的關係
正確實作後，HALT和HASS將可迅速地找出與產品設計和生產相關的問題。兩者皆依賴於縮短識別潛在故障原因所需時間的技術。這是透過施加比實際產品使用中高得多的壓力來完成的測試，此方法可促使故障發生的時間比正常情況下要短得多。 在HALT中，在產品開發期間會使用溫度和振動加壓條件，以找出產品設計及其計畫製程中的薄弱環節。其他測試刺激可能包括濕度、熱循環、特定時間的加速老化、過電壓、電壓循環，以及任何其他可能在邏輯上暴露缺陷的因素。這僅需幾個設備和一個較短的測試週期即可確定所使用技術的基本限制。通常，如果每個弱點均未達到產品的指定限制，則必須對其進行識別和修復(重新設計)。
在生產過程中，HASS將採用高度加壓，通常遠超過合格等級，但不是在HALT測試中進行的極端壓力等級。必須使用適當的計畫驗證階段(Proof-of-screen)技術來保護良好的產品，而計畫驗證階段則用於驗證HASS測試極限(源自HALT)，將在不損壞良好產品的情況下找出生產缺陷。除非稍早已完成全面的HALT，否則通常無法進行HASS(因為基本的設計限制會限制HASS壓力等級)。
HALT/HASS背後的基本命題是，如果對產品及其製造過程進行正確的設計，並透過HASS進行了驗證，則生產操作應可得到可靠的產品。因此，如果HASS在生產中發現過早出現故障的設備，則通常是由於不正確的製造做法和/或隨機的零件故障所造成。通常，一組產品將會顯示由浴缸形曲線(圖1)所分析的可靠性，曲線中包含了三個不同的故障率區域。第一個區域是曲線的「早期故障」部分，該部分的故障率會降低，並與內建(即非設計在內)的缺陷相關。這些類型的缺陷通常可以透過HALT測試來識別。後續HASS測試所需的時間量由可靠性曲線的早期故障區域的寬度確定。通常壓力越大、故障越早，早期故障區域範圍就越窄，且HASS測試期也就越短。
圖1 產品可靠性曲線
HALT/HASS測試設定檔
正如前文所述，HALT和HASS測試設定檔包括溫度和振動以及其他刺激因素，這些因素可顯示許多問題。常見範例及其測試目標如下所述。
溫度分析：
．確定最低和最高產品操作溫度極限
．施加極端溫度來加速待測裝置(DUT)加速老化的過程
．在各種氣候和壓力(即海拔高度)條件下測試DUT
．在高溫下以高持續時間老化DUT
濕度分析：
．確定高/低濕度對DUT的影響(高濕度會導致腐蝕，而低濕度會導致靜電放電損壞)
．尋找與濕度有關的PCB上的潛在短路(通常是由於離子遷移引起)
．施加極端濕度條件來加速DUT的老化過程
．在全球濕度和壓力(即海拔高度)條件下測試DUT
振動分析：
．確定產品的最大操作振動位準
．在加工週期的早期發現機械缺陷
．在DUT上模擬全球運輸條件
使用這些HALT/HASS設定檔中的任何一個量測的參數可以是任意數量的訊號，用於指示產品是否正常執行。測得的訊號範圍可能從直流值到高頻射頻變量。在某些情況下，必須對DUT施加刺激並量測其響應。
測試設備考慮因素
HALT和HASS測試是在環境室內進行，可對DUT施加高溫或低溫、振動和其他壓力條件。在許多情況下，也可以施加與箱體無關的其他壓力。這些可能包括完整功率(加速老化)條件和過電壓條件。為了方便進行多個DUT、訊號I/O和供電應用，通常會在室內使用測試夾具。圖2是典型的HALT/HASS測試系統的方框圖。
圖2 具有溫度和振動循環的典型HALT/HASS系統
此設備規格的主要考慮因素包括：
．通道數(與批量大小和待量測的訊號數相關)
．電氣雜訊(可能與DUT、外部耦合到電纜或量測儀器的基本限制相關)
．訊號位準(已應用和量測)
．儀器和其他設備的速度、頻寬和輸送量
．箱體尺寸(與批量大小、DUT尺寸和夾具相關)
．夾具(機械設計、機架和特殊訊號注意事項)
．電纜和連接器(選擇用於應用的訊號位準、低雜訊特性和快速連接/中斷連接)
為了盡可能加快測試速度，HALT和HASS程式通常會使用多個輸出與量測儀器(透過切換矩陣連接)，經由多個測試點來測試多個DUT。有效執行此操作的唯一方法是使用不會降低量測訊號的高速切換矩陣。
例如，在許多電信應用中，HALT和HASS會在需要路由微波訊號的DUT上進行。因此，頻寬和沿著切換矩陣訊號路徑的VSWR是非常重要的規格。若具備適當的特性，切換矩陣可以：
．協助提高輸送量(切換功能可提供並行的多路徑測試)
．降低測試設備的採購成本(使用較少的設備測試多個DUT)
．充分地使用昂貴的測試與量測設備
．提高一致性和可靠性(自動化減少了不可控制的變量數量，如測試站操作員的手動任務)
當必須將直流激發施加於DUT並量測其響應時，同步和觸發是與速度和準確性相關的重要問題。例如，電纜和連接器中的寄生電容使得必須在進行量測之前保留訊號穩定時間，否則會出現錯誤。
藉由電源量測設備或SMU(SourceMeter)設備可在單一儀器中提供緊密耦合的精密電壓和電流輸出與量測，使處理這些時序問題的程序變得更加容易。某些SMU提供高速資料處理功能，每秒可將超過2,000個讀數讀入內部緩衝記憶體，且每秒可透過IEEE-488匯流排將多達250個輸出/量測通過/失敗讀數(每個讀數4毫秒)輸出至遠端電腦。這允許以單獨儀器通常難以達到的速度進行準確的HASS量測。一些SMU製造商還提供了元件處理程序介面和數位I/O，可輕鬆連接和控制自動HASS測試設備中的儀器，此設備通常包括切換系統和機電DUT夾具。
在這些儀器中，非常實用的另一個功能就是輸出記憶體清單，允許使用者使用條件分支、不同的通過/失敗標準以及每個測試的不同速度/準確度設定等條件，透過程式設計許多不同的測試序列。在電腦控制的測試中，此功能不需透過外部資料匯流排傳輸這些指令，可有效提升量測速度和輸送量。
集大成於一身
HALT和HASS測試通常需要各式各樣的訊號源、量測儀器、切換系統、射頻路由器、PC外掛程式卡，以及其他資料擷取需求。這些設備均須達成高可靠性、準確性、可重複性、量測完整性和易用性的目標。此外，必須將其緊密整合在滿足所有企業目標的系統中：發現生產中的問題、確保高品質水準、在設計階段早期發現新產品中的關鍵缺陷，以及縮短上市時間。系統設計人員和整合商還需要考慮為系統開發測試應用軟體所需的工作量，因為這可能是產品上市時間的主要部分。
有業者如吉時利儀器(Keithley Instruments)便可以協助系統設計人員和整合商選擇合適的設備，並針對其加壓測試的量測和資料擷取需求快速上手並順利執行。
(本文作者皆任職於太克)