Production, quality assurance and quality control of the SiPM Tiles for the DarkSide-20k Time Projection Chamber

Zykova, M. P.; Zuzel, G.; Zichichi, A.; Zhu, T.; Zhang, Y.; Zani, A.; Zakhary, P.; Zabihi, A.; Yin, J.; Yang, C.; Wojcik, M.; Wojcik, M. M.; Williams, L.; Westerdale, S.; Wang, Y.; Walczak, M.; Wada, M.; Vyas, B.; Vossebeld, J.; Vogelaar, R. B.; Vishneva, A.; Viel, S.; Viant, T.; Ventura, P.; Van Uffelen, M.; Unzhakov, E. V.; Tullio, S.; Tricomi, A.; Torres-Lara, S.; Thompson, A.; Thieme, K.; Testera, G.; Taylor, J.; Taylor, A.; Tartaglia, R.; Taborda, O.; Szelc, A. M.; Suvorov, Y.; Sunny, C.; Sung, A.; Stracka, S.; Stornelli, V.; Steri, A.; Spangenberg, M.; Spadoni, F.; Smith, B.; Smirnova, T.; Smirnov, O.; Skorokhvatov, M. D.; Skensved, P.; Simeone, M.; Sheshukov, A.; Sharma Poudel, S.; Shalamova, V.; Sestu, M.; Semenov, D. A.; Scioli, G.; Schuckman, F. G.; Scapparone, E.; Savarese, C.; Sargeant, I.; Santos, E. M.; Santorelli, R.; Santone, D.; Sanfilippo, S.; Samoylov, O.; Salomone, P.; Sabia, M. A.; Runge, J.; Rudik, D.; Rubbia, A.; Rossi, M.; Romero, L.; Rogers, G.; Roberts, C.; Roberts, A.; Rivetti, A.; Ritchie-Yates, A.; Rignanese, L. P.; Retiere, F.; Resconi, S.; Rescigno, M.; Repond, A.; Renshaw, A. L.; Razeti, M.; Ravinthiran, S.; Ramirez, A.; Ramachers, Y.; Ragusa, F.; Raffaelli, F.; Queiroga Bazetto, M.; Puglia, S.; Pronesti, M.; Price, D.; Preosti, E.; Pralavorio, P.; Pordes, S.; Pocar, A.; Plante, G.; Pino, N.; Piacentini, S.; Pesudo, V.; Perez, R.; Pelczar, K.; Peck, A.; Pavarani, R.; Paternoster, G.; Pastuszak, G.; Park, B.; Papi, D.; Paoloni, E.; Pantic, E.; Pandola, L.; Pallavicini, M.; Padmanabhan, A.; De Solorzano, A. O.; Organtini, P.; Oleynikov, V.; Oleinik, A.; Olchanski, K.; Nowak, J.; Nikulin, I.; Nikoloudaki, E.; Nikolopoulos, K.; Nieradka, G.; Nessi, M.; Nania, R.; Musico, P.; Murra, M.; Muratova, V. N.; Mroz, T.; Morsy, A.; Morrocchi, M.; Moretti, E.; Monroe, J.; Mitra, A.; Minutoli, S.; Milincic, R.; Messina, A.; Merzi, S.; Mcdonald, A. B.; Mavrokoridis, K.; Matteucci, G.; Martoff, C. J.; Martinez, M.; Maricic, J.; Mariani, C.; Mari, S. M.; Marasciulli, A.; Mapelli, L.; Manthos, I.; Manecki, S.; Machulin, I. N.; Machts, I.; Macfadyen, O.; Lychagina, O.; Luzzi, L.; Lissia, M.; Lipp, J.; Lidey, L.; Leoni, A.; Leason, E.; Le Guirriec, E.; Lai, M.; La Commara, M.; Kuzwa, M.; Kuzniak, M.; Kuss, M.; Kunze, P.; Kubankin, A.; Koulosousas, S.; Kotsiopoulou, L.; Korga, G.; Kondo, K.; Klenin, A.; Kimura, M.; Kemp, A.; Kemmerich, N.; Keloth, R.; Jillings, C.; Jamil, A.; Ippolito, V.; Ianni, A.; Hungerford, E. V.; Hugues, T.; Huff, D.; Hubaut, F.; Hu, J.; Horikawa, S.; Hollingham, J.; Hidalgo, C.; Hessel, T.; Harrop, B.; Haranczyk, M.; Hamer, A.; Hallin, A. L.; Hackett, B. R.; Gulino, M.; Gromov, M.; Grobov, A.; Grilli Di Cortona, G.; Grauso, G.; Grandi, L.; Gola, A.; Goicoechea Casanueva, V.; Giovanetti, G. K.; Gendotti, A.; Gawdzik, A.; Garcia Abia, P.; Garbini, M.; Gallina, G.; Galinski, G.; Galbiati, C.; Gahan, D.; Gabriele, F.; Frolov, E.; Frandini Gatti, H.; Franco, D.; Franchini, P.; Fleming, D.; Fiorillo, G.; Ficorella, A.; Ferro, L.; Fernandez Diaz, M.; Fearon, N.; Erjavec, T.; Ellingwood, E.; Elersich, A.; Dylon, F.; Dronik, V.; Dordei, F.; Dolganov, G.; Dionisi, C.; Diaz Mairena, D.; Dias, L. K.; Di Stefano, P.; Di Noto, L.; Devoto, A.; Derbin, A. V.; Dellacasa, G.; De Cecco, S.; De Asmundis, R.; Davini, S.; Darbo, G.; Dainty, A.; Da Rocha Rolo, M. D.; D'Auria, S.; D'Aniello, M.; Czubak, M.; Costa, B. S.; Cortez, A. F. V.; Consiglio, L.; Conde Vilda, E.; Colaiuda, D.; Cocco, V.; Coadou, Y.; Cleveland, B.; Cifarelli, L.; Choudhary, S.; Chepurnov, A.; Chashin, S.; Cebrian, S.; Cavalcante, P.; Castellani, A.; Carlini, M.; Cargioli, N.; Cardenas-Montes, M.; Caravati, M.; Canci, N.; Caminata, A.; Camillo, V.; Calabrese, R.; Cadoni, M.; Cadeddu, M.; Busto, J.; Bussino, S.; Buchowicz, A.; Braun, T.; Boulay, M. G.; Bottino, B.; Bonivento, W.; Bocci, V.; Blua, S.; Bloem, M.; Bhowmick, P.; Batignani, G.; Barrillon, P.; Barrado Olmedo, A.; Balmforth, Z.; Back, H. O.; Azzolini, O.; Avetisov, I. C.; Ave, M.; Auty, D. J.; Atzori Corona, M.; Aprile, E.; Angiolilli, M.; Amaudruz, P.; Alton, A. K.; Alexander, T.; Albuquerque, I. F.; Albergo, S.; Ahmad, I.; Agnes, P.; Adhikari, P.; Acerbi, F.; Collaboration, DarkSide-20k

doi:10.1140/epjc/s10052-025-14940-1

The DarkSide-20k dark matter direct detection experiment will employ a 21m2 silicon photomultiplier (SiPM) array, instrumenting a dual-phase 50 tonnes liquid argon Time Projection Chamber (TPC). SiPMs are arranged into modular photosensors called Tiles, each integrating 24 SiPMs onto a printed circuit board (PCB) that provides signal amplification, power distribution, and a single-ended output for simplified readout. 16 Tiles are further grouped into Photo-Detector Units (PDUs). This paper details the production of the Tiles and the Quality Assurance and Quality Control (QA-QC) protocol established to ensure their performance and uniformity. The production and QA-QC of the Tiles are carried out at Nuova Officina Assergi (NOA), an ISO-6 clean room facility at LNGS. This process includes wafer-level cryogenic characterisation, precision die attaching, wire bonding, and extensive electrical and optical validation of each Tile. The overall production yield exceeds 83.5%, matching the requirements of the DarkSide-20k production plan. These results validate the robustness of the Tile design and its suitability for operation in a cryogenic environment.

Production, quality assurance and quality control of the SiPM Tiles for the DarkSide-20k Time Projection Chamber / Zykova, M.P., Zuzel, G., Zichichi, A., Zhu, T., Zhang, Y., Zani, A., Zakhary, P., Zabihi, A., Yin, J., Yang, C., Wojcik, M., Wojcik, M.M., Williams, L., Westerdale, S., Wang, Y., Walczak, M., Wada, M., Vyas, B., Vossebeld, J., Vogelaar, R.B., et al.. - In: EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS. - ISSN 1434-6052. - 85:11(2025), pp. 1-28. [10.1140/epjc/s10052-025-14940-1]

Production, quality assurance and quality control of the SiPM Tiles for the DarkSide-20k Time Projection Chamber

Zykova M. P.;Zuzel G.;Zichichi A.;Zhu T.;Zhang Y.;Zani A.;Zakhary P.;Zabihi A.;Yin J.;Yang C.;Wojcik M.;Wojcik M. M.;Williams L.;Westerdale S.;Wang Y.;Walczak M.;Wada M.;Vyas B.;Vossebeld J.;Vogelaar R. B.;Vishneva A.;Viel S.;Viant T.;Ventura P.;Van Uffelen M.;Unzhakov E. V.;Tullio S.;Tricomi A.;Torres-Lara S.;Thompson A.;Thieme K.;Testera G.;Taylor J.;Taylor A.;Tartaglia R.;Taborda O.;Szelc A. M.;Suvorov Y.;Sunny C.;Sung A.;Stracka S.;Stornelli V.;Steri A.;Spangenberg M.;Spadoni F.;Smith B.;Smirnova T.;Smirnov O.;Skorokhvatov M. D.;Skensved P.;Simeone M.;Sheshukov A.;Sharma Poudel S.;Shalamova V.;Sestu M.;Semenov D. A.;Scioli G.;Schuckman F. G.;Scapparone E.;Savarese C.;Sargeant I.;Santos E. M.;Santorelli R.;Santone D.;Sanfilippo S.;Samoylov O.;Salomone P.;Sabia M. A.;Runge J.;Rudik D.;Rubbia A.;Rossi M.;Romero L.;Rogers G.;Roberts C.;Roberts A.;Rivetti A.;Ritchie-Yates A.;Rignanese L. P.;Retiere F.;Resconi S.;Rescigno M.;Repond A.;Renshaw A. L.;Razeti M.;Ravinthiran S.;Ramirez A.;Ramachers Y.;Ragusa F.;Raffaelli F.;Queiroga Bazetto M.;Puglia S.;Pronesti M.;Price D.;Preosti E.;Pralavorio P.;Pordes S.;Pocar A.;Plante G.;Pino N.;Piacentini S.;Pesudo V.;Perez R.;Pelczar K.;Peck A.;Pavarani R.;Paternoster G.;Pastuszak G.;Park B.;Papi D.;Paoloni E.;Pantic E.;Pandola L.;Pallavicini M.;Padmanabhan A.;de Solorzano A. O.;Organtini P.;Oleynikov V.;Oleinik A.;Olchanski K.;Nowak J.;Nikulin I.;Nikoloudaki E.;Nikolopoulos K.;Nieradka G.;Nessi M.;Nania R.;Musico P.;Murra M.;Muratova V. N.;Mroz T.;Morsy A.;Morrocchi M.;Moretti E.;Monroe J.;Mitra A.;Minutoli S.;Milincic R.;Messina A.;Merzi S.;McDonald A. B.;Mavrokoridis K.;Matteucci G.;Martoff C. J.;Martinez M.;Maricic J.;Mariani C.;Mari S. M.;Marasciulli A.;Mapelli L.;Manthos I.;Manecki S.;Machulin I. N.;Machts I.;Macfadyen O.;Lychagina O.;Luzzi L.;Lissia M.;Lipp J.;Lidey L.;Leoni A.;Leason E.;Le Guirriec E.;Lai M.;La Commara M.;Kuzwa M.;Kuzniak M.;Kuss M.;Kunze P.;Kubankin A.;Koulosousas S.;Kotsiopoulou L.;Korga G.;Kondo K.;Klenin A.;Kimura M.;Kemp A.;Kemmerich N.;Keloth R.;Jillings C.;Jamil A.;Ippolito V.;Ianni A.;Hungerford E. V.;Hugues T.;Huff D.;Hubaut F.;Hu J.;Horikawa S.;Hollingham J.;Hidalgo C.;Hessel T.;Harrop B.;Haranczyk M.;Hamer A.;Hallin A. L.;Hackett B. R.;Gulino M.;Gromov M.;Grobov A.;Grilli di Cortona G.;Grauso G.;Grandi L.;Gola A.;Goicoechea Casanueva V.;Giovanetti G. K.;Gendotti A.;Gawdzik A.;Garcia Abia P.;Garbini M.;Gallina G.;Galinski G.;Galbiati C.;Gahan D.;Gabriele F.;Frolov E.;Frandini Gatti H.;Franco D.;Franchini P.;Fleming D.;Fiorillo G.;Ficorella A.;Ferro L.;Fernandez Diaz M.;Fearon N.;Erjavec T.;Ellingwood E.;Elersich A.;Dylon F.;Dronik V.;Dordei F.;Dolganov G.;Dionisi C.;Diaz Mairena D.;Dias L. K.;Di Stefano P.;Di Noto L.;Devoto A.;Derbin A. V.;Dellacasa G.;De Cecco S.;de Asmundis R.;Davini S.;Darbo G.;Dainty A.;Da Rocha Rolo M. D.;D'Auria S.;D'Aniello M.;Czubak M.;Costa B. S.;Cortez A. F. V.;Consiglio L.;Conde Vilda E.;Colaiuda D.;Cocco V.;Coadou Y.;Cleveland B.;Cifarelli L.;Choudhary S.;Chepurnov A.;Chashin S.;Cebrian S.;Cavalcante P.;Castellani A.;Carlini M.;Cargioli N.;Cardenas-Montes M.;Caravati M.;Canci N.;Caminata A.;Camillo V.;Calabrese R.;Cadoni M.;Cadeddu M.;Busto J.;Bussino S.;Buchowicz A.;Braun T.;Boulay M. G.;Bottino B.;Bonivento W.;Bocci V.;Blua S.;Bloem M.;Bhowmick P.;Batignani G.;Barrillon P.;Barrado Olmedo A.;Balmforth Z.;Back H. O.;Azzolini O.;Avetisov I. C.;Ave M.;Auty D. J.;Atzori Corona M.;Aprile E.;Angiolilli M.;Amaudruz P.;Alton A. K.;Alexander T.;Albuquerque I. F.;Albergo S.;Ahmad I.;Agnes P.;Adhikari P.;Acerbi F.;DarkSide-20k Collaboration

2025

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	Anno del prodotto
	
				2025
			
	Codice DOI
	
				https://dx.doi.org/10.1140/epjc/s10052-025-14940-1
			
	Titolo della Rivista
	
				EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS

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