Soldermask & Silkscreen with CNC + Laser | Complete Tutorial 

Muchas gracias!! Espero que ayude a mucha gente :)

Gracias!! Me alegro de que te sea de ayuda :D

Muchas gracias Matías! Un saludo 😄

No hay de qué! Me alegro mucho de que te guste el contenido 😃

@@ElTallerDeAlvaro No sólo me gusta si no que me parece súper útil para aprender a configurar y hacer las cosas bien en la máquina, incluso si vas a hacer algo mas allá de PCBs. Gracias nuevamente!

Thank you very much! It takes a few tries before you get consistent results but the results are worth it 😀

Muchas gracias! Seguiré enseñando nuevos proyectos con esta técnica! Un saludo 😄

o ❤

Muchas gracias! Me alegro de que te guste Guillermo 😄

No hay de qué! Me alegro de que te sea útil 😄

Gracias! Desde luego debería estar escrito en la etiqueta de todos los tubos de máscara UV. Yo lo descubrí por casualidad y después de muchos quebraderos de cabeza!

Muchas gracias! Para prototipos es bastante socorrida esta técnica, sí. Dentro de poco publicaré un video con una versión algo más simple del proceso! Un saludo 😄

Muchas gracias! Me alegro de que te guste el contenido :)

Gracias!! Suerte con el proyecto 🤓

Muchas gracias! :)

Muito obrigado Jorge! 😄

Gracias! 😄

Muchas gracias! Me alegro mucho de que te guste 😄

Muchas gracias! Me alegro de que te guste :)

Yo tengo una CNC 3018 full metal (no tiene partes de plástico) y me gustaría hacer la adaptación que hiciste a tu CNC. Fue excelente el diseño 3D que hiciste para imprimir, también tengo una impresora 3D pero el diseño si se me complica, crees que puedas ayudarme?

Claro, si tienes dudas concretas puedes escribirme a mi dirección de correo electrónico. Trataré de ayudar en lo que pueda, un saludo!

Gracias!

No hay de qué 😄

Me alegro de que te sea de utilidad 🙂

Muchas gracias Mike! Estoy trabajando en una serie de videos donde publicaré varias técnicas más: el siguiente será sobre metalizado de vías con galvanoplastia y el subsiguiente sobre el proceso completo, incluida una técnica adicional para el silkscreen que da resultados muy buenos! Muchas gracias por tu interés! Un saludo :)

Thank you! 😄

@@ElTallerDeAlvaro in the next future I will need your help because I’m designing a new pcb. I hope in your help

Gracias Arturo, un saludo :)

🤓

Gracias Sergio! Está en mi lista de próximos videos enseñar como se hacen las plantillas de soldadura (solder stencil) y pasarme un ratito soldando :D

@@ElTallerDeAlvaro gracias a ti maestro

Muchas gracias! Puede que lo que comentas tenga que ver con una configuración demasiado baja de la aceleración máxima de la máquina. Revisa la documentación de tu máquina y la configuración de la aceleración en el plano XY. Lamentablemente nunca he tenido este problema así que no puedo serte de mucha más ayuda. Un saludo!

Thank you! 😀 Yes, you may use the same technique to create the silkscreen in a single-side PCB. A bit of experimenting may be required to find the optimal power in order to create the pattern without burning the PCB. About the minimum laser power: 500mW seems very low to me. From my experience, lasers over 2.5W (optical output power) are recommended for this technique. The one you see in the video is a 20W laser with an optical output power of 5.5W.

Gracias Diego! El láser únicamente lo utilizo para crear las máscaras, nunca para realizar las pistas. Para las pistas utilizo manufactura sustractiva con la CNC. La precisión con esta técnica permite trabajar ain problemas en precisiones de 8/8 mil. Un saludo! 😀

Muchas gracias! Me alegro de que te guste el contenido. La verdad es que la combinación CNC + Láser tiene muchas posibilidades, seguiré publicando material sobre estos temas. Un saludo 😀

Thank you! Yes, that is a common issue. When exposing copper to high power lasers and performing laser ablation you may encounter the following problems: - A layer of ablation residues may form in each pad. This layer has to be cleaned with pure acetone or alcohol with the help of a brush (something like a toothbrush will do the work). - A layer of copper oxide may form in some pads. Copper oxide is slightly darker than the original copper. To get rid of that layer you can clean the pads with Hydrocloric Acid (also known as muriatic acid) and a paper towel. Instead of muriatic acid you can apply flux. If you apply flux to each pad before soldering, copper oxides should disappear and the solder should be easier and cleaner. I hope this info will help you! 😀

Con láser la verdad es que quedan muy bien, en los próximos meses publicaré un método incluso más sencillo, también con láser! Un saludo 😄

Claro, la técnica con fotolito es una de las más asequibles. La producción integra con manufactura sustractiva es algo más compleja de dominar pero, para prototipado, se ahorra bastante en productos químicos y así de paso cuidamos un poco el medio ambiente 😄 gracias por ver el contenido! Un saludo

Muchas gracias!! Sí, los soportes son impresos en 3D. Aquí puedes encontrar algunos: www.thingiverse.com/thing:3365445

@@ElTallerDeAlvaro Gracias.

Gracias! En esta técnica prefiero hacerlo así para que los taladros no se llenen de máscara y se obstruyan. En otros videos del canal veras esta misma tecnica pero con los taladros al comienzo. Un saludo 😄

Thanks Rami! I just started with RU-vid a few months ago. I've got plenty of ideas for new videos which will be released next year! In fact I'm currently working on the next one!😀

@@ElTallerDeAlvaro cant wait, hope it is about home made prototyping!

Muchas gracias! Te animo a que lo intentes con la CNC, yo ya no quiero más químicos después de controlar esta técnica! Sobre la técnica que comentas no tengo mucha experiencia la verdad, así que no te puedo decir, pero estoy seguro de que se puede, he visto gente hacer verdaderas virguerías con el láser 😄

Gracias Ignacio 😀 Sí, una potencia óptica de salida de 5.5W es más que suficiente para conseguir estos resultados! Un saludo

Gracias Sergio! He actualizado la descripción del video para incluir un enlace a la lámpara. Yo la modifiqué desmontándola y poniendo un interruptor de palanca en la parte trasera para poderla conectar de forma indefinida sin tener un máximo de tiempo (gobernado por un sensor de movimiento en la parte frontal). Las conexiones internas son bastante sencillas e intuitivas como para hacerle modificaciones. Un saludo! 😀

Si te refieres al software que utilizo para las animaciones se trata de Blender 🤓

Muchas gracias! Utilizo aceite 3en1 para mejorar el acabado durante el mecanizado. Un saludo! 😀

Gracias! En muchas ocasiones se específica la potencia eléctrica que consume (siempre superior a la potencia óptica) para dar sensación de mayor potencia. Ante la duda consulta al fabricante que seguramente pueda proporcionar esa información. Si los 5w sonde potencia óptica de salida, sí, será suficiente. Un saludo!

@@ElTallerDeAlvaro ok, quedo agradecido

Yes! I tried the spring technique but I could not achieve consistent results. Drill bit alignment as well as spring pressure were difficult to calibrate. That's why I usually prefer the laser ablation technique instead of mechanical mask removal! 😀

@@ElTallerDeAlvaro thank you but how did you use the spring-loaded bit? Because I don't know how you can put a spring under the bit

Thank you! There are many lamps for curing UV nail polish in Amazon and almost any of them will work for UV soldermask!

@@ElTallerDeAlvaro I have one and it takes an hour to cure a thin layer of Mechanic UV solder mask. I am looking for something better (more powerful) but don't want to buy random stuff. I'd love a specific recommendation for something that's known to work reasonably well. Thanks!

Muchas gracias Daniel! Conozco la técnica a la que te refieres. Intenté hacerlo hace un tiempo pero no conseguí resultados consistentes ni con buenos acabados. Esa técnica requiere de utilizar un muelle para que la fresa no dañe el cobre y no todos los portabrocas permiten alojar un muelle en su interior. Si estás interesado en un láser revisa los enlaces que hay en la descripción del video ya que yo lo adquirí en AliExpress que actualmente realiza entregas en buena parte del globo. Un saludo :)

@@ElTallerDeAlvaro hola Álvaro, muchas gracias por responder.. Un muelle es como un resorte que iria en la parte inicial de la broca?? no tengo claro q seria un muelle.. pero si seria interesante ver q se puede hacer.. igual revisare el link y veo si puedo conseguirlo, a mi país nunca llegan los productos, se pierden en los correos nacionales jajaja mala administración de estos paises como el mio... Saludos

Echa un vistazo a este video: ru-vid.com/video/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE-7EctuSTL7-w.html Ahí usan la técnica que te digo, pero esa máquina vale $3000, y no es trivial conseguir la presión del muelle adecuada para que se elimine la máscara sin dañar los pads. Un saludo! :)

@@ElTallerDeAlvaro el enlace al laser no funciona, yo tengo uno de unos 5w pero no consigo resultados consistentes, dependo demasiado del grosor de la máscara y con máscara blanca fracaso total. Que laser utilizas/recomidas tu.

Gracias! Los soportes son para imprimir en 3D. Si tienes una impresora 3D echa un vistazo a la descripción de este video en mi canal: ru-vid.com/video/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE-rDLayMgCDao.html Ahí encontrarás enlaces a los modelos de los soportes. Un saludo 😄

@@ElTallerDeAlvaro muchísimas gracias la verdad me salvaste

Buenas, recientemente añadí algunas funcionalidades para panelizar código GCode al software g-code-utils: github.com/alvarogimenez/g-code-utils Lamentablemente no he tenido tiempo de documentarlo aún, así que tendrías que explorar la aplicación por ti mismo descargando la última versión de la sección Releases. En la pestaña de editor se puede cargar un fichero gcode cualquiera y aplicarle ciertas herramientas, entre ellas la de panelizar. Un saludo!

Muchas gracias! Veo muy complicado utilizar la ablación láser para eliminar la capa de cobre. El cobre es altamente reflectivo y eso perjudica enormemente la eficacia del láser. Incluso pintando el cobre con una pintura de bajo índice de reflexión pienso que necesitarías un láser de gran potencia óptica para eliminar una capa de 18-20um de cobre. Además, aún consiguiendo eliminar la capa de cobre, tendrías que no quemar la fibra de vidrio que es muchísimo más inflamable y débil que el cobre. La única técnica que conozco para hacer PCB con un láser es cubrir la placa de cobre con un esmalte de color negro y eliminar con el láser únicamente las áreas de cobre que se desee eliminar, dejándolas al descubierto. A continuación, utilizaríamos un atacador a base de cloruro férrico o similar como se ha hace tradicionalmente para eliminar el cobre expuesto y, por último, limpiaríamos el esmalte con acetona. Espero haberte ayudado, Un saludo :)

muchas gracias por la informacion

Have a look at the video description, there's a list of all the required products and tools 😄

Thanks Fabio! 😀 To connect the upper and lower layers of the board you can solder a wire in both sides of the vias. Also you can get professional vias by performing PTH (plated through holes). Check out my latest video about DIY vias for more info 😉

@@ElTallerDeAlvaro ok thank you! Your process for DIY vias it's too difficult for me. Wire It's more simple :). Do you think It Is possibile remove solder mask milling It?

Plated through holes are indeed difficult to get. On most occasions soldering a wire between the two sides of the board is more than enough. Milling solder mask is quite difficult and requires a spring to let the drill move back a bit in order to avoid damage in the copper. I tried that technique a while ago and I could not get consistent results so I moved to the laser techinque. Lasers require some time to get used to but are a great tool to build pcbs! 😄

@@ElTallerDeAlvaro thank you for yours reply :) if laser power Is too high, cooper can be damage/burn? What's minimum Power for the laser?

You would need a really powerful laser to damage the copper. Reflective surfaces wont burn or be damaged by the majority of mid-power lasers (Between 1W and 5.5W of optical power). Lasers above 3.5W can successfully remove the soldermask without damaging the underlying copper. You only need to reduce the ablation area in order to prevent the laser from hitting the fiber areas around the copper pads. This can be done by applying a margin of around 0.25mm to the paint tool in FlatCAM 😉

Buenas, debería valer sin problema para ese proceso

Esa técnica que comentas la utilizo cuando aplico la máscara después de realizar los agujeros. Eso sucede cuando quieres metalizar el interior de los taladros (el siguiente video en el que estoy trabajando es sobre plated-through hole). En el subsiguiente video, donde mostraré el proceso completo, verás la técnica que dices pero aplicando máscara antisoldante con malla de serigrafía en dos capas, una blanca y otra del color principal. De esa forma se puede soldar después. Trabajar con malla requiere un poco de experiencia pero lo intentaré explicar con mucho detalle! Gracias por tu interés, un saludo :)

@@ElTallerDeAlvaro si, ya probé la serigrafía. Es odioso totalmente, se te seca la malla con nada y se te empiezan a tapar agujeros y es como los pixeles muertos. Tuve muy mala experiencia.

Esto que te digo es sutilmente distinto, la malla la utilizo para extender una capa muy fina pero uniforme en toda la superficie de la placa, sin zonas excluidas ni máscara. Extendiendo dos capas de resina UV de la forma: extender una capa blanca con la malla, curar con UV, extender una verde, por ejemplo, curar con UV y al final utilizar el laser con potencia baja para desvelar la capa blanca en para la máscara de componentes y con potencia más alta para desvelar el cobre en los pads, queda muy bien! Lo publicaré en los próximos meses :)

@@ElTallerDeAlvaro Sí sí, si esto lo vi hace años en unos videos y yo también lo intenté. Es complejo delicado y engorroso, hay que tener mucha maña

That's because your sheets are not polypropylene. Common UV masks stick to most acetate sheets, that's why I mention in the video that the material is critical, it must be polypropylene. There's a link in the video description to the sheets I used 🤓

@@ElTallerDeAlvaro thankyou, i find polypropylene, in my county

@@ElTallerDeAlvaro now can fix my problem good job

Un extremo al cobre de la placa y el otro a la broca (en mi caso lo tengo conectado al chasis del motor porque tiene conectividad eléctrica)

@@ElTallerDeAlvaro simplemente es un cable con caimanes a ambos extremos entiendo, y cuando detecta continuidad, para el movimiento?

Make sure you clean any remain of oil in the PCB before applying the solder mask and sand it with a fine grane sand paper before applying. Also, try different vendors for the soldermask.

Existen láseres lo suficientemente potentes como para eliminar parte del cobre por ablación, pero su coste es muy superior al del tipo de láser que utilizo yo. Un saludo

@@ElTallerDeAlvaro ok con que nombre lo puedo encontrar donde algún enlace muy amable me suscribo

You may be experiencing some of the following issues: - The soldermask layer is too thick. Try applying more pressure before the UV curing or use a screen printing mesh. - The laser is not powerful enough. Try increasing the laser power and perform controlled tests with several power configurations. - Maybe you need higher overlap when generating the geometry. Sometimes higher overlap values (above 80%) are needed to completely remove the mask. Try increasing the overlap value. - The copper is too rough. If the copper is not smooth enough the mask may be harder to remove from the ablated areas. Try polishing the copper before applying the mask with a rotary tool and a polishing disk. I hope this info helps you😄

ill try this thanks 🤙

Echa un vistazo al último video del canal, ahí encontrarás un análisis de las CNC que tengo, un saludo 😄

Pd.: Excelente video!! Es muy explicativo y con mucho detalle, más para mí que recién comienzo y sé poco al respecto

Muchas gracias Santiago! Creo que entiendo la alternativa que propones. Intenté hacer eso en el comienzo de mis pruebas con el láser: tratar de extender una capa de resina UV y curar únicamente las partes que nos interesen empleando el láser sobre esas áreas. A priori, con un láser de longitudes de onda en el rango UV parece plausible, pero no lo es, hasta donde yo he podido comprobar. El problema es que, si bien podemos concentrar el foco del láser lo suficiente como para atraer la mayoría de su energía a un punto (para cortar, eliminar material por ablación, etc), parte de la luz del láser incide fuera de foco. Las resinas UV se curan con muy poca luz UV. El láser, aún concentrado en un punto, tiene un haz bastante difuso (simplemente viéndolo con tus ojos puedes ver que la luz no se concentra simplemente en el foco aún estando perfectamente enfocado, sino que ilumina varios milímetros alrededor del foco). Esto implica que, al intentar curar únicamente un determinado patrón, el resultado que vamos a obtener va a ser demasiado poco preciso llegando a no distinguirse ni siquiera las formas porque, con según qué láseres, se pueden curar hasta varios centímetros simplemente haciéndolo incidir a mínima potencia sobre la resina en un punto fijo enfocado. Aún así, todas las pruebas que realicé fueron con dos láseres: uno de potencia media (3500mW) y otro de alta potencia (20W). No sé si existe alguna posibilidad con láseres de muy baja potencia y sería algo interesante a explorar! Te animo a que lo intentes y me cuentes el resultado! Espero haber sido de ayuda :)

@@ElTallerDeAlvaro Hola, todavía no lo he probado porque estoy analizando costos y opciones, e investigando encontré que también utilizan impresoras DLP o de resina, tanto para el curado del negativo para luego poner en ácido la placa, como también para el curado de las máscaras antisoldantes y de serigrafía, y tienen muy buena definición al parecer. Simplemente comento por si no conocías dicha opción. Saludos!

Hola Santiago! Sí, es la técnica que utilizaba antes de indagar en la CNC. Escribí un artículo en mi web el año pasado sobre cómo hacerlo para la máscara antisoldante: gomezgimenez.com/electronica/2020/07/13/pcb-con-cnc-1610.html También lo he utilizado para curar el revestimiento fotosensible y luego atacar con ácido la placa. Los resultados son muy buenos pero tienes dos limitantes: - El tamaño máximo de la placa. Ahora hay impresoras muy buenas, 4k, con pantallas muy grandes, yo tenía una anycubic photon y estaba limitado a 10cm x 6cm, que para algunas placas es poquísimo. - El alineamiento. Alinear la placa con los taladros o las dos caras si es a doble cara es difícil (si quieres precisión por debajo de 250um). Se puede hacer...pero es tedioso. Un saludo! :)

The GCode is automatically generated by FlatCAM. If you follow the steps described in the video FlatCAM will create a program containing the required G0, G1, M3 and M5 instructions, which will control any GRBL CNC or Laser engraver.

It dependa on your trace spacing, I recommend using the biggest angle when possible, and only use the lower ones for smaller track spacing. Regarding the mask, any UV curable solder mask available in shops like AliExpress or Amazon should do the trick

@@ElTallerDeAlvaro is 90° okay? because i think it's too big for text engraving, i think I'm gonna using the 15-30° for UV cure i use ezren brand

Echa un vistazo a la descripción del video, encontrarás un enlace a mi página web con todo el material. Un saludo 😄

@@ElTallerDeAlvaro si justo ahi estoy solo que no encuentro el archivo tal cual

Buenas! Yo trabajo con un láser de 20W (potencia óptica de salida de 5.5W) y nunca lo utilizo por encima del 25% para eliminar la máscara así que lamentablemente no puedo darte un ejemplo empírico. A esa potencia sí que he llegado a utilizar el láser durante largos periodos (más de 1h 30') y, en total, el láser tendrá más de 100h de uso. Sin embargo, nunca lo he utilizado al 100% de potencia en periodos tan prolongados. Lamento no poder ayudarte más! Un saludo :)

@@ElTallerDeAlvaro Gracias por tu respuesta. :-D

Hi Jean-Yves, lasers in the 405nm range can harden the UV resin. However, if what you are asking is to precisely harden certain areas and exclude other (like excluding the pads from hardening by not passing the laser over them) I'm afraid it's not possible. Common laser modules have optics to concentrate the beam in one point, however that is only approximate. Some of your beam is going to be outside the focal point and that remaining light plus the reflections of the laser over the material will cure undesired areas. That's the whole point of the method you've seen in this video: cure everything and remove the mask from the pads using ablation. Thanks for watching 😀

​@@ElTallerDeAlvaro Thank's for your reply Alvaro. I'll not use your method because i'm not convicted by milling including the fact that the price of a good milling machine is expensive for me actually. And because i use the paint burning method that works pretty well even to print small QFM packages with small pads etc... I have a ton of (well let's say a few less) of masq paste resine green that i also used to etch etch the main circuits with transparencies. The only thing is the resine is negative. And i wanna use what i have, the method being just a few dirty but very efficient for masks. But i ear what you'r telling me and i believe you: The diffused light: About this subject, i also wondered if it would not be possible to concentrate a focalized image of UVs on a pcb with resine You take a simple cristal liquid leds screen and you replace all the leds with uv leds. (let's care about the wave lenght of the light) Then you concentrate this image with a lens on the target. (That's an experimentation in fact). Tha's my imagination. Let's comme back to my subject : I wondered if we could not ... hum the solution would be tu use paint burning again but with solder masq , then apply the resine, dry, take of the pain, hardened with UVs, Cook. The process for this resine seam to be long but the resine is very protective and hard once cooked. When drilling on hardened and cooked coat i sometimes broke my wicks because it is hard like stone. Thank's for your advices and have a nice day.

You just described a SLA 3D printer!! 😂 They do just that: use a LCD and a UV back light to cure certain areas with high precision. I've got two SLA printers and I used them to both expose UV sensitive PCBs for further etching and soldermask. It works incredibly well. The only drawback with this approach is the printing size. Most cheap SLA printers have printing areas around 12x7cm and that may not be enough for some PCB designs. There are so many possibilities! That's why I love this topic! 😀

​@@ElTallerDeAlvaro Ok thanks for the information, i did not know this kind of printer. I must review some things i said for paper burn to produice solder masks. In fact there are problems : the paint spreads and blurs under the paper and passes over the the pads limits : c'est une catastrophe! The first time i tested it but not with transparency : i put the mask directly on the board. But i remember i had this problem too. Well until i find a solution i consider it does not work, sorry.

Puedes contactar conmigo a traves del correo de contacto en mi página web, un saludo!

Yes, that's another excellent approach which I use a lot. However the laser ablation technique allows you to have both soldermask and silkscreen with relatively small additional effort. If you don't need the silkscreen and you have a good printer it is indeed easier to perform the "classic" photolith method.

Gracias por el consejo 😉

Muchísimas gracias Gerardo! Me alegro mucho de que te guste de contenido, seguiremos subiendo cositas así 😄