Современные радиоэлектронные устройства представляют собой сложные технические системы, функционирование которых сопровождается различными физическими процессами, протекающими в их узлах и блоках. Сочетание схемотехнической, конструктивной и технологической сложности радиоэлектронных устройств является причиной возникновения в них дефектов различного характера, в том числе скрытых, с длительным латентным периодом. Это, в свою очередь, предъявляет более высокие требования к диагностированию и контролю технического состояния радиоэлектронных устройств. Актуальность исследования, представленного в данной статье, обусловлена необходимостью повышения достоверности и точности идентификации дефектов в узлах и блоках электронных устройств, разработкой новых методов и средств технической диагностики, сочетающих в себе традиционные походы с активно развивающимися технологиями искусственных нейронных сетей, обработки больших данных, вычислительного эксперимента. В статье представлено исследование по ультразвуковой диагностике внутренних дефектов расслоения печатных плат. Описана методика моделирования различных дефектов с применением специализированного программного обеспечения ABAQUS. Раскрыты особенности последующей обработки экспериментальных данных – амплитудно-временных, амплитудно-частотных характеристик, формирование численных массивов исследуемых параметров. Приведена структура искусственной нейронной сети для задачи диагностирования и идентификации дефектов печатных плат, раскрыта технология ее обучения и тестирования. Материалы статьи представляют практическую ценность для инженеров-конструкторов, схемо- и системотехников радиоэлектронных систем, а также разработчиков сложных технических комплексов.