激光植球技术作为一种新型的电子封装微凸点制造技术,可以通过对激光的精准控制来加热熔融几十到几百微米直径的焊球,然后与基底进行微连接形成微凸点。与传统的焊接工艺相比,激光植球技术具有高效率、局部加热、快冷快热等诸多的优点。然而激光植球也存在焊接质量不稳定、焊点一致性差等问题。针对此问题,文章通过正交试验结合BP神经网络两种寻优方式进行对比,旨在找出能提高焊接质量的工艺参数组合。此外,分析了不同剪切条件对焊点剪切强度及失效模式的影响,并通过仿真分析了焊点在剪切过程中的受力行为。本文主要研究内容及结果如下所述:（1）激光植球工艺参数与焊点剪切强度关系探索本文选取了对焊点剪切强度存在影响的四个工艺参数:激光功率、激光作用时间、氮气压力、焊接高度。根据BGA焊点国际推球试验标准（JESD22-B117A）以及设备实际使用情况选取剪切高度50μm、剪切速度200μm/s的剪切条件对焊点剪切强度进行测试,测试设备选用MFM系列多功能剪切力测试仪。通过正交试验的方法研究了激光植球过程的四个工艺参数与焊点剪切强度之间的关系。结果表明,4种工艺参数对焊点剪切强度的影响程度不同,其中影响程度最大的因素是激光功率,其次分别为氮气压力、激光作用时间和焊接高度。此外,焊点剪切强度不仅受单一因素的影响,而且同时受到多因素的制约。通过分析发现激光作用时间、氮气压力以及焊接高度之间的两两交互作用强于激光功率与其任一因素之间的交互作用。正交试验结果表明工艺参数的最佳组合:激光功率、激光作用时间、氮气压力、焊接高度分别为63.75 W、70 ms、1000 Pa、1 mm。（2）不同剪切条件下激光植球焊点剪切强度变化及失效模式分析实际工况中,焊点不可避免的受到来自于各个方向不同大小的力的作用。因此,研究了不同剪切条件对焊点剪切强度及失效模式的影响,并基于ANSYS有限元分析了焊点在剪切过程中的受力行为。结果表明,降低剪切高度会提升焊点的剪切强度,提高剪切速度会降低焊点的剪切强度,而无论降低剪切高度或增加剪切速度均导致焊点的失效模式由焊料内部向IMC层发生转变。具体表现为:1)将剪切速度固定为200μm/s时,剪切高度从50μm降低至30μm,焊点的失效模型由韧性断裂向脆性断裂发生转变,继续将剪切高度降低至10μm,这种转变更加明显。而焊点的剪切强度随着剪切高度的降低有所提升;2)当固定剪切高度为50μm,将剪切速度由200μm/s增加至700μm/s时,焊点的失效模型由韧性断裂完全转变成脆性断裂,焊点的剪切强度降低。此外,通过仿真发现剪切过程中,焊点各个区域的剪切程度不同,其底部承受的剪切力最大,从而导致焊点从IMC层断裂。（3）焊点剪切强度的预测模型建立及工艺参数优化根据正交试验的数据,采用BP神经网络构建焊点剪切强度的预测模型,并通过遗传算法对网络结构进行优化（构建GA-BP模型）,对比了优化前后的模型决定系数及预测精度。此外,通过GA-BP模型对激光植球工艺参数进行优化,并与正交试验的分析结果进行对比,从而得到最优的工艺参数组合。具体表现为:1)优化前的BP神经网络预测模型的决定系数~2为0.9196,预测误差百分比最大值0.1147,预测能力一般。相对于前者,GA-BP模型训练时所需要的迭代次数更少,效率更高,其决定系数~2为0.99217,对比前者提高了7.9%,说明GA-BP模型具有更好的网络性能;2)对两者的预测误差百分比进行对比,发现GA-BP模型的预测误差百分比最大值相较于前者减小了0.0648,平均误差百分比减小了0.0232,并且GA-BP模型的误差百分比的极差值更小,说明GA-BP模型具有更高的预测稳定性,预测值的幅度变化较小且更加贴近于实际值;3)根据GA-BP模型对工艺参数-剪切强度组合进行预测并寻优,得到的最优工艺参数组合:激光功率、激光作用时间、氮气压力、焊接高度分别为63.75 W、68 ms、1037 Pa、1 mm。与正交试验得出的最优工艺参数组合进行对比,发现两者有着相同的激光功率与焊接高度,而激光功率对剪切强度影响程度最大,因此认为GA-BP模型的预测能力是十分准确的。而正交试验的参数组合寻优仅在给出的几个水平中进行选取,具有局限性。同时发现,GA-BP模型得到的最优组合相应的剪切强度为58.27 MPa,高于所有正交试验的结果。因此最优的工艺参数组合:激光功率、激光作用时间、氮气压力、焊接高度分别为63.75 W、68 ms、1037 Pa、1 mm。本文通过以上研究得出了四种工艺参数对焊点剪切强度的影响程度。研究了不同剪切条件对焊点剪切强度及断裂途径影响,给实际工况下器件的选择使用提供参考。建立了焊点剪切过程的有限元模型,对剪切过程中焊点的受力行为进行了分析。建立了焊点剪切强度的预测模型,并与正交试验结果进行对比,得出了最优的工艺参数组合,对提高激光植球焊接的质量具有一定的参考意义。