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多层阳极键合技术已成为微机械电子系统（MEMS）封装器件的关键技术之一。而在键合后的冷却过程中键合件将会产生残余应力和变形，这直接影响键合件的精度和使用性能，降低其承载能力。本文在玻璃/铝键合工艺的基础上，研究了玻璃/铝多层阳极键合件冷却残余应力应变的变化规律，对于玻璃/铝多层阳极键合件质量的提高具有重要的理论意义和实用价值。首先，根据公共阳极键合法原理，设计并进行了五层玻璃/铝的阳极键合试验，分析了玻璃/铝键合界面的成分和微观组织结构，测试了键合件的力学性能。结果表明，阳极键合过程中玻璃/铝界面处生成了一层厚度约5m的过渡层。SEM和EDS元素浓度分布测试表明，该过渡层中元素为玻璃和铝层中元素扩散的结果，氧、钠和硅元素，以及铝元素在铝层两侧分别呈对称递减和递增的梯度分布。XRD对过渡层的相分析表明，过渡层由Al2SiO5和SiO2，以及少量的Al2O3构成。然后，采用有限元分析软件MARC，模拟分析了七层和九层的玻璃/铝阳极键合试件的翘曲变形和残余应力应变的分布等参数信息。研究发现，七层和九层的玻璃/铝键合件内的残余应力应变分布和数值大小很接近。等效应力最大值位于中心处过渡层，数值约为1.08×109Pa；铝层上的等效应力达到了其屈服极限，发生了塑性变形；沿键合件厚度方向上的应力分量均呈压应力，且铝层上数值最大；沿垂直于厚度方向上的应力分量，铝层和在过渡层上为拉应力，而玻璃上为压应力，且铝层上数值最大；剪切应力最大值位于过渡层。等效应变最大值位于中心处铝层，数值约为2.56×10-2。对二层、三层、五层、七层和九层的阳极键合件残余应力应变进行对比分析，并得出应力应变随着层数变化的数学模型。分析结果表明，非对称结构的二层试件变形最大，其他层数键合件都为对称结构，翘曲变形随层数增加而增加，但数值均较小；最大的等效应力发生在中心处的过渡层，数值随着层数的增加而增加。综合残余应力和应变数值，三层键合件内的残余应力和变形均最小，五层、七层和九层键合件内的残余应力和变形趋于稳定。所以，多层对称结构键合件在一定程度上缓解了变形翘曲，这对于MEMS器件在封装时的结构设计和键合工艺，以及MEMS封装质量的提高具有重要的意义。