板级电路模块在组装焊接过程中,焊点材料在回流焊接温度作用下会经历从固态到熔融而又冷凝的形态变化,在这一相变过程后焊点内会产生并累积不小的残余应力。焊点内残余应力的存在将会引起焊点形变进而导致电路板弯曲变形,影响焊点的疲劳强度、静力强度及抗腐蚀性能,从而造成电子产品组装过程中的初始工艺损伤,影响电子产品的可靠性,因此对焊点焊后残余应力问题应给予足够重视以确保焊点服役后的可靠性。首先,基于ANSYS建立了两块不同的板级电路模块有限元模型,分别对其进行了热结构耦合条件下的焊后残余应力分析,模型一和模型二结果一致,结果表明:焊点焊后残余应力呈现分布不均匀状态,最大残余应力出现在BGA焊点与芯片接触位置且距离焊点阵列中心最远的边角处;基于钻孔应变法设计并完成了焊后残余应力测量验证性实验,结果表明:验证实验结果证明了仿真分析结果的有效性;研究板级电路模块焊点单因素(焊点材料、BGA焊点直径、BGA焊盘直径、BGA焊点高度和BGA焊点间距)变化对残余应力的影响,结果表明:焊料5Sn3.5Ag0.75Cu出现的残余应力值最大,随着BGA焊点直径和焊点间距的增大,残余应力呈逐渐增大趋势。随着BGA焊盘直径和焊点高度的增大,残余应力呈逐渐减小趋势。然后,基于PDS模块对BGA焊点形态参数(焊点高度、焊点直径、焊盘直径和焊点间距)进行了灵敏度分析,模块一结果表明:置信度为90%时,对残余应力影响显著的因素有4个,灵敏度从大到小排序为:焊点高度>焊点间距>焊盘直径>焊点直径;模块二结果表明:置信度为90%时,对残余应力影响显著的因素有4个,灵敏度从大到小排序为:焊点高度>焊盘直径>焊点直径>焊点间距。选取灵敏度分析结果中对残余应力影响显著的因素作为变量,采用响应面-遗传算法对焊点结构参数进行了优化,模型一结果表明:残余应力最小的最优结构参数组合为焊点直径0.31mm、焊点高度0.24mm、焊盘直径0.26mm和焊点间距0.45mm;模型二结果表明:残余应力最小的最优结构参数组合为焊点直径0.38mm、焊点高度0.34mm、焊盘直径0.34mm和焊点间距0.60mm;对优化后组合进行仿真,所得残余应力结果均小于响应面实验中任何所有组合结果,证明了优化分析的有效性。最后,选取灵敏度分析结果中对残余应力影响显著的因素作为输入,通过MATLAB编程语言建立了模块一和模块二相统一的带动量项BP神经网络预测模型,基于预测模型分别验证了20组板级电路模块焊点焊后残余应力,预测值与仿真值最大误差为5.83%,较好地实现了对板级电路模块焊点焊后残余应力值的预测。