Universita’ & INFN Pisa P-SuperB - SVT Attvita’ SVT fine 2010 Attivita’ SVT 2011 Prima stima richieste Pisa 10 Giugno 2010 Giuliana Rizzo Universita’ & INFN Pisa G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Layer0 Update Striplets baseline option for TDR: Plan Striplets baseline option for TDR: Better physics performance (lower material ~0.5% vs 1% hybrid pixel, MAPS in between but not yet mature!) Upgrade to pixel (Hybrid or CMOS MAPS), more robust against background, foreseen for a second generation of Layer0 This study based on similar radius for various options (1.4-1.6 cm) Radius & performance for the different technologies (striplets, thin pixel) depends on backgrounds rate! ~10% better ~20% more Luminosity G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Attivita’ SVT 2010 Indagine Chip di lettura per striplets e strip layer esterni!!! Continua attivita’ sui pixel (VIPIX) Definizione elettronica periferica (bus, HDI, transition cards), DAQ. Realizzazione e test modulo pixel ibridi multichip per TDR (june2011). Dettagli next slides Meccanica SVT: Design per TDR: Beam Pipe, Layer0 pixel/striplets con supporto flange su beam pipe, quick removal, Moduli Layer esterni, Supporto layer esterni (da iniziare) Realizzazione prototipi di varie componenti Beam Pipe – modello in lega leggera Supporto meccanico L0 a pixel (z piece, supporto con microcanali rastremato) Flange fredde per appoggio L0 pixel su beampipe G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Pixel Module Prototype Pixel Module: 3 chips bump bonded on 1 sensor matrix + support with microchannel cooling + testbaord G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Sensor + 3 chips 1.95mm 0.484mm 1.05mm 1.50mm 2.95mm 1.50mm 1.50mm G. Rizzo 0.378mm SVT- Preventivi 2011

Produzione & test modulo pixel (55kE+costi test) Al bus (7 strati) disegno (MI): tempi (~1 mese) realizzazione (CERN): tempi (20 weeks?) & costi (15-30kE?) Potrebbe essere disponibile a fine 2010 se partiamo ora Sul bus: croci di riferimento per incollaggio sensori necessarie o si usano le PAD? Nel design tenere conto che andra’ montato con il supporto con cooling e poi collegato alla testboard (possibili interferenze meccaniche da esplorare con Bosi) Alimentazione del sensore portata con filino o sul bus? Interconnessione con bump bonding (IZM) 3 chip + sensore unico Acquisto altri chip FE4D (7.7 kE altri 50 chip ~ chiedere in GRI) IZM (2 mesi) (12kE-40kE 2-8 sensori) 6 prototipi necessari 30 KE Da finanziare con VIPIX PISA 20kE (gia’ finanziato il bump bonding singolo chip) + 10kE GRI Assemblaggio Modulo (Pisa) Procedure da definire in tempo utile per inserirle nella rel. prin ottobre 2010 Il test elettrico iniziale verra’ fatto su chuck raffreddato non sottile Test elettrico successivo dopo incollaggio su supporto con cooling Richieste finanziarie in GRI per: Jigs per incollaggio sensore bus Al, saldatura modulo.etc (5 tipi di jigs 7kE) Test modulo costi??? Testboard con FPGA (MI) ???- PG/LA (PI) , EDRO (BO) La testboard integra ex testboard Morsani (single chip) + funzionalita’ PG/TLA & EDRO su FPGA Noise & charge scan, test con particelle (capire quali con bus e supporto non trasparenti) Design e costruzione schede per il test (tempi e costi? Richieste su fine 2010 Sedi e Manpower per il test… primi mesi del 2011 G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Pixel Module Assembly & test (I) Test preliminare in lab su supporto raffreddato con modulo gia’ connesso alla testboard Testboard pixel module Ex Testboard Morsani + funzionalita’ PG/LA implementate su FPGA (MI-BO) Al bus 3 chips pixel module Supporto freddo pesante per test in lab Lunghezza bus dal chip alla testboard~5-6 cm G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Pixel Module Assembly & test (II) Incollaggio modulo su supporto con microcanali Test elettrico con raffreddamento con microcanali Testboard pixel module Al bus 3 chips pixel module Ex Testboard Morsani + funzionalita’ PG/LA implementate su FPGA (MI-BO) Lunghezza bus dal chip alla testboard~5-6 cm G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Prototipi Meccanici Good progress on mechanical beam pipe design & integration of Layer0 modules on cooled flanges 1 2 3 4 5 G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Costi prototipi meccanici 2010 – 15 kE Supporto microcanale con rastremazione Deformazione elastica (1kE) & realizzazione con processo termoplastico (5kE?) Z-piece con prototipizzazione rapida (1kE) Supporto Modulo microcanali + z piece per test termoidaulico (maschere incollaggi 2kE) Beam pipe lega leggera 6kE Posizionamento di precisione del modulo rispetto alle flange (boccole di alta precisione incollate allo z piece sotto CMM) 0.5 kE Realizzazione end flanges 4kE gia’ finanziati 2010 G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Attivita’ SVT 2011 Realizzazione e test prototipo modulo a striplets con “ibrido” (PCB) con FSSR2 (per ora) Sensore (TS?), fanout multistrato (MI), ibrido su PCB per FSSR2 (MI-PV-TS?) (dimensioni non finali). Assemblaggio/bonding a Pisa. Test a TS/MI/BO ? Realizzazione prototipo meccanico modulo a striplets con appoggio su flange fredde accoppiate alla beam pipe (PI) Sensore, fanout, ibrido meccanico, (jigs incollaggi 3 kE) supporto in composito (2kE) piegatura modulo (jigs 2 kE) Flange raffreddate per Layer0 a striplets (3kE) Testbeam nel 2011 con: pixel ibridi (singolo chip), MAPS 3D che riceviamo nel 2010, pixel module??, striplets module? Quando? Modulo a pixel MAPS 3D da sottomissione fine 2010 Chartered Tezzaron?? G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Striplets Module Next 5 slides from CDR design Need to revisit design with new radius (sensor dimension, # of chips for readout…) Mechanical striplets module with final shape (bent) Module for electrical test will have a prototype HDI (not final dimensions/chips) and could be flat. G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Module Layer0 (3D-view) Carbon-Kevlar ribs Striplets Si detector (fanout cut-away) End piece Buttons (coupling HDI to flanges) Upilex fanout chip Hybrids G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Layer 0 baseline design 12.9 mm 97.0 mm Readout Left Readout Right z (Lab.) Geometrical acceptance: 300 mrad both in FW and BW sides Distance from the i.p. : R=15 mm U V 12.9 mm 97.0 mm Choosing an Octagonal shape: - Module active area = 12.9 x 97.0 mm2 (includes 4% area overlap for alignment) - double sided Si detector, 200 mm thick with striplets (45o w.r.t det. edges) readout pitch 50 mm - multi-layer fanout circuits (similar to SVT modules, z side) are glued on each sensor, connecting Si strips to Front End Electronics (fanout extends twice wider than the detector, to allow a minimum of 50 mm between metal traces). - In a module needed 2 fanouts/side ! Readout Right Readout Left z HDI Si detector 1st fanout, 2nd fanout r= 15 mm Conceptual design module “flat” G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Mechanical constraints & assembling procedures The Layer0 module must be bent (HDI w.r.t. sensor plane) to fit inside the radius of the current BaBar Layer1 ( R(L1)=32.5 mm ) Each hybrid is mounting 6 chips (FSSR2: 7.5 x 5 mm2) Assembly Procedure: The module is assembled FLAT (length=284 mm x width=54.5 mm) : The fanouts are glued on the det and micro-bonded The DFA is electrically tested and Defects eventually cured The HDI is connected to the fanouts and bonded Using bending masks we rotate the hybrids (using the flexibility of the kapton circuits). Si det Fanout estension HDI R(L0)=15mm R(L1)=32.5mm Freezing the module into the final geometry by a stiff carbon-fiber/kevlar structure (ribs & end-pieces “a la BaBar”: 0.5 mm thick and 4 mm height) G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Placing the Layer0 module on the flanges Semi-circular flanges (cooling circuit inside) Places for Buttons Thermal Conductive wings G. Rizzo SVT- Preventivi 2011

Final Layer 0 structure r-f cross section 3-D view G. Rizzo SVT- Preventivi 2011