Keilbonden ist ein automatisierter Prozess zum Anbringen von Verbindungsleitungen zwischen elektronischen Komponenten und einer Leiterplatte (PCB). Der Prozess umfasst das Bonden eines Drahtverbinders an einen Anschluss des Bauteils und eine Leiterplatte mit einer Kombination aus Druck und entweder Ultraschall- (U/S) oder Thermosonic- (T/S) Energie. Das Gerät zur Zuführung des Anschlussdrahtes und zur Übertragung von Druck und Energie auf die Bonds ist ein flaches, keilförmiges Bauteil, das den Bonds ihre charakteristische Form und dem Verfahren ihren Namen verleiht. Beim Keilbonden werden typischerweise Drähte aus Aluminium oder Goldlegierung verwendet und der Aluminiumdraht kann bei Raumtemperatur mit U/S-Energie oder Goldlegierungsdraht mit T/S-Energie gebondet werden. Gegenüber anderen Verfahren wie dem Ballbonden hat das Wedgebonden die Nachteile geringerer Produktionsgeschwindigkeiten und Einschränkungen im Bereich der Winkelflexibilität zwischen Bauteil- und Leiterplattenbonden.
Einer der wichtigsten Schritte beim PCB-Aufbau ist das Verbinden der Vielzahl von Bauteilanschlüssen mit den entsprechenden Schaltungspunkten auf dem PCB-Substrat. Verbindungen müssen gut hergestellt werden, um die Integrität der Schaltung zu gewährleisten; Auch die physischen Anschlussdrähte müssen so platziert werden, dass sie möglichst wenig Platz einnehmen. All dies wird typischerweise im fast mikroskopischen Maßstab von hochentwickelten und genauen automatisierten Maschinen durchgeführt. Das Keilbonden ist eines der beiden gebräuchlichsten Verfahren zum Herstellen dieser Verbindungen; das andere ist Ball-Bonding.
Der Klebekopf in Keilklebemaschinen ist eine flache Platte, die mit einem Zuführloch in der unteren Rückseite und einem keilförmigen Druckschuh an der unteren Vorderkante ausgestattet ist. Der Anschlussdraht wird durch das Loch an der Rückseite der Platte geführt und wird komprimiert und mit dem Keil verbunden. Die Verbindung wird durch eine Kombination von Druck durch den Keilschuh und entweder Ultraschall- oder Thermoschallenergie erzeugt. U/S-Energie ist eine lokalisierte Konzentration hochfrequenter akustischer Schwingungen, die eine dauerhafte Verbindung bewirkt und hauptsächlich für Aluminium-Verbindungsdrähte verwendet wird. T/S-Energie ist eine Kombination aus Ultraschall und konventioneller Wärmeenergie, die Drähte aus Goldlegierungen verbindet.
Der Wedge-Bonding-Prozess ist ein mehrstufiger Prozess, der damit beginnt, dass der Keil auf den Komponentenanschluss absinkt. Bei Kontakt mit dem Anschlussdruck wird entweder U/S- oder T/S-Energie angelegt, um den Draht zu verbinden. Der Keil hebt sich dann bis zu einer vorbestimmten Höhe und bewegt sich zurück in die Position des Leiterplattenanschlusses. Diese gleichzeitige Hebe- und Rückzugsbewegung zieht genug Draht durch den Keil, um eine geeignete Drahtschleife oder einen Drahtbogen zwischen dem Bauteil und der Leiterplatte zu bilden. Der Keil senkt sich dann ab und verbindet den Stecker mit der Leiterplatte.
Sobald die Leiterplattenverbindung abgeschlossen ist, hebt der Keil den Draht an und schneidet ihn gleichzeitig ab, bevor er zum nächsten Klemmensatz vorrückt. Das Wedge-Bonden ist etwas langsamer als das alternative Ball-Bonden-Verfahren und kann im Allgemeinen nur Steckverbinder verbinden, die zwischen Bauteil und Leiterplattenanschlüssen geradlinig verlaufen. Es erzeugt jedoch einen kleineren Bond-„Footprint“ und eignet sich daher für das Bonden eng beieinander liegender Anschlüsse.