(57)【要約】【課題】高性能化が可能な高周波半導体モジュールを提供すること。【解決手段】実施形態に係る高周波半導体モジュールは、冷却体と、前記冷却体上に配置され、高周波信号に対して信号処理を実行する信号処理回路を含む高周波回路を表面に有する高周波半導体装置と、前記冷却体および前記高周波半導体装置を内部に収容する断熱容器と、前記高周波回路を含む高周波半導体装置と前記断熱容器の内面との間に設けられた複数の遮蔽体と、を具備する。前記複数の遮蔽体は、前記高周波回路上の空間とこの周囲の空間とを電磁空間的に分離するとともに、前記高周波回路上の前記空間を電磁空間的に複数に分離するように設けられる。【選択図】図８
2016163105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却体と、
前記冷却体上に配置され、高周波信号に対して信号処理を実行する信号処理回路を含む高周波回路を表面に有する高周波半導体装置と、
前記冷却体および前記高周波半導体装置を内部に収容する断熱容器と、
前記高周波回路を含む高周波半導体装置と前記断熱容器の内面との間に設けられた複数の遮蔽体と、
を具備し、
前記複数の遮蔽体は、前記高周波回路上の空間とこの周囲の空間とを電磁空間的に分離するとともに、前記高周波回路上の前記空間を電磁空間的に複数に分離するように設けられることを特徴とする高周波半導体モジュール。
【請求項２】
前記高周波回路は、前記信号処理回路と、前記信号処理回路に電気的に接続される入力回路および出力回路と、を有し、
前記複数の遮蔽体は、前記高周波回路上の空間とこの周囲の空間とを電磁空間的に分離するとともに、少なくとも前記入力回路上の空間と前記信号処理回路上の空間とを電磁空間的に分離するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項３】
前記遮蔽体は、前記断熱容器の内面に設けられた遮蔽板であり、
前記断熱容器は、前記高周波半導体装置に設けられた溝に、前記遮蔽板が接触せずに挿入されるように設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項４】
前記遮蔽板の下端には、前記溝に接するように金属体が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項５】
前記金属体は、金属製のばねであることを特徴とする請求項４に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項６】
前記遮蔽体は、前記断熱容器の内面と前記高周波半導体装置とに接触するように設けられた金属体であることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項７】
複数の前記金属体は、前記高周波信号の波長をλとして、実質的にλ／４の間隔で配置されていることを特徴とする請求項６に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項８】
前記複数の金属体の各々は、金属製のばねであることを特徴とする請求項７に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項９】
前記高周波回路上の空間とこの周囲の空間とを電磁空間的に分離する前記金属体は、それぞれの一端が前記断熱容器の内面に接し、それぞれの他端が前記高周波半導体装置に接するように設けられた複数の前記金属製のばねであることを特徴とする請求項８に記載の高周波半導体モジュール。
【請求項１０】
前記高周波回路上の空間とこの周囲の空間とを電磁空間的に分離する前記金属体は、前記高周波回路を囲うように設けられた一本の前記金属製のばねであることを特徴とする請求項８に記載の高周波半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば無線通信に使用される受信装置等には、受信した高周波信号を増幅する低雑音増幅素子が使用される。低雑音増幅素子のＮＦ（Ｎｏｉｓｅ  Ｆｉｇｕｒｅ）特性は、動作させる温度を下げるほど向上することが一般に知られている。
【０００３】
低温下において低雑音増幅素子を動作させるための一手段として、低温の冷却体上に低雑音増幅素子を配置するとともに、冷却体上配置された低雑音増幅素子を断熱容器で覆うことが挙げられる。冷却体によって低雑音増幅素子が冷却される。さらに、冷却体上に配置された低雑音増幅素子は断熱容器で覆われるため、外部からの熱の流入が抑制され、低温状態を効率的に維持することができる。
【０００４】
このような構造を有する高周波半導体モジュールとして、低雑音増幅素子に対する高周波信号の入出力に、電磁結合部を用いることが知られている。電磁結合部は、断熱容器の外部と内部との間における電気的な接続を維持しつつ、断熱容器の外部と内部とを非接触にすることができる。したがって、断熱容器の外部から内部への熱の流入が抑制され、冷却体による低雑音増幅素子の冷却効果を高めることができる。
【０００５】
近年、この種の高周波半導体モジュールのさらなる高性能化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
実施形態は、高性能化が可能な高周波半導体モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る高周波半導体モジュールは、冷却体と、前記冷却体上に配置され、高周波信号に対して信号処理を実行する信号処理回路を含む高周波回路を表面に有する高周波半導体装置と、前記冷却体および前記高周波半導体装置を内部に収容する断熱容器と、前記高周波回路を含む高周波半導体装置と前記断熱容器の内面との間に設けられた複数の遮蔽体と、を具備する。前記複数の遮蔽体は、前記高周波回路上の空間とこの周囲の空間とを電磁空間的に分離するとともに、前記高周波回路上の前記空間を電磁空間的に複数に分離するように設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの冷却体および高周波半導体装置を示す分解斜視図である。
【図２】高周波半導体装置の第１の電磁結合回路を拡大して示す斜視図である。
【図３Ａ】第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールに適用される第１の高さ調整回路を、斜め上方から見た場合の斜視図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールに適用される第１の高さ調整回路を、斜め下方から見た場合の斜視図である。
【図４】図３Ａおよび図３Ｂに示す第１の高さ調整回路、および第１の電磁結合回路、を示す分解斜視図である。
【図５】図４の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った、第１の高さ調整回路および第１の電磁結合回路の部分断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの冷却体および高周波半導体装置を示す斜視図である。
【図７】高周波半導体装置に断熱容器を設けることによって構成される第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの要部を示す斜視図である。
【図８】図７の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面を含む、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の一断面図である。
【図９】第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの断熱容器の一部を示す斜視図である。
【図１０】第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの高周波回路と複数の遮蔽板との位置関係を模式的に示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の、図８に対応する一断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る高周波半導体モジュールの遮蔽板と金属体との位置関係を模式的に示す図である。
【図１３】第２の実施形態に係る高周波半導体モジュールの遮蔽板および金属体を拡大して示す断面図である。
【図１４】第３の実施形態に係る高周波半導体モジュールに適用される断熱容器の一部を示す、図９に対応する斜視図である。
【図１５】第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の、図８に対応する一断面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る高周波半導体モジュールの高周波回路およびベース板と金属体との位置関係を模式的に示す図である。
【図１７Ａ】第３の実施形態に係る高周波半導体モジュールの金属体を拡大して示す断面図である。
【図１７Ｂ】第３の実施形態に係る高周波半導体モジュールの金属体の第１の変形例を示す、図１７Ａに対応する断面図である。
【図１７Ｃ】第３の実施形態に係る高周波半導体モジュールの金属体の第２の変形例を示す、図１７Ａに対応する断面図である。
【図１８】第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の、図８に対応する一断面図である。
【図１９】第４の実施形態に係る高周波半導体モジュールの高周波回路およびベース板と金属体との位置関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係る高周波半導体モジュールは、冷却体と、この冷却体上に配置された高周波半導体装置と、冷却体および高周波半導体装置を内部に収容する断熱容器と、を具備する。高周波半導体装置は冷却体によって低温にされる。そして、冷却体および高周波半導体装置が断熱容器で覆われているため、外部からの熱の流入が抑制され、低温状態を効率的に維持することができる。したがって、高周波半導体装置は低温で動作することができ、ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ  Ｆｉｇｕｒｅ）特性を向上させることができる。以下に、このような実施形態に係る高周波半導体モジュールについて、図面を参照して説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの冷却体および高周波半導体装置を示す分解斜視図である。図１に示すように、高周波半導体装置１０は、冷却体１１上に配置されている。
【００１２】
冷却体１１上に配置される高周波半導体装置１０において、例えばＣｕによって構成されるキャリアプレートであるベース板１２の表面上には、高周波信号に対して信号処理を行う信号処理回路１３が配置されている。信号処理回路１３は、絶縁基板１４と、この基板１４の上面上に設けられた複数の高周波半導体素子１５（以下、半導体素子と称する場合もある。）と、絶縁基板１４の上面上に設けられ、複数の半導体素子１５に接続される分岐・整合回路１６および合成・整合回路１７と、によって構成される。
【００１３】
絶縁基板１４は例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）によって構成される基板である。複数の半導体素子１５の各々は、例えば低雑音増幅素子である。また、分岐・整合回路１６および合成・整合回路１７にはそれぞれ、ランゲカプラおよび整合線路等が含まれている。
【００１４】
なお、図示は省略しているが、信号処理回路１３には、キャパシタ素子等も設けられている。
【００１５】
このような信号処理回路１３に対して断熱容器１８（図７等）の外部から高周波信号を入力する部分、および信号処理回路１３から出力される高周波信号を断熱容器１８の外部に出力する部分、はそれぞれ、電磁結合部１９、２０によって構成されている。電磁結合部１９、２０は、信号処理回路１３に電気的に接続されている。そして、電磁結合部１９、２０は、断熱容器１８の内部と外部とを電磁結合によって電気的に接続すると同時に、断熱容器１８の内部と外部とを非接触にする。以下に、電磁結合部１９、２０について詳述する。
【００１６】
信号処理回路１３に対して断熱容器１８（図７等）の外部から高周波信号を入力する入力側の電磁結合部１９である第１の電磁結合部１９は、信号処理回路１３に電気的に接続される内部回路である内部入力回路２１、および内部入力回路２１の上方に配置された第１の電磁結合回路２２、によって構成されている。
【００１７】
内部入力回路２１は、例えば超伝導回路であって、超伝導基板２３（酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板等の基板上に、ＹＢＣＯ薄膜（不図示）と保護層となる金（Ａｕ）薄膜が設けられた基板）上のＹＢＣＯ薄膜及び金薄膜をドライエッチングすることにより、超伝導基板２３にＷ字状の配線２４を設けることによって構成されている。この内部入力回路２１は、ベース板１２の上面上に配置され、ベース板１２に設けられた板バネ等の固定具２５によって、ベース板１２に対して押し付けられている。そして、信号処理回路１３の分岐・整合回路１６に、ワイヤー等の接続導体２６によって電気的に接続されている。
【００１８】
第１の電磁結合回路２２は、電磁結合によって内部入力回路２１に電気的に接続される回路であり、内部入力回路２１の配線２４に対して電磁結合によって高周波信号を供給する回路である。第１の電磁結合回路２２は、内部入力回路２１の上方に、内部入力回路２１から離間するように配置されている。第１の電磁結合回路２２は、例えば内部入力回路２１から１ｍｍ程度上方に離間した位置に配置されている。なお、第１の電磁結合回路２２は、後述する断熱容器１８によって所定位置に支持される（図７および図１０）。第１の電磁結合回路２２の支持構造については後に詳述する。
【００１９】
図２は、第１の電磁結合回路２２を拡大して示す斜視図である。図２に示すように、第１の電磁結合回路２２において、例えば厚さ１ｍｍ程度のアルミナ等によって構成される絶縁基板２７の上面上には、Ｉ字状の配線２８ａが設けられている。また、絶縁基板２７の上面上には、Ｉ字状の配線２８ａに接続される引き出し配線２８ｂ、および引き出し配線２８ｂに接続されるパッド電極２８ｃ、が設けられている。さらに、絶縁基板２７の上面上には、Ｉ字状の配線２８ａ、引き出し配線２８ｂ、およびパッド電極２８ｃ、の周囲を囲うように接地金属２９が設けられている。
【００２０】
他方、図２に点線で示すように、絶縁基板２７の下面上の全面には接地金属３０が設けられており、接地金属３０の一部は、Ｕ字状に除去されている。絶縁基板２７の周辺部には、この基板２７を貫通するスルーホール３１が設けられており、絶縁基板２７の上面上の接地金属２９と下面上の接地金属３０とは、スルーホール３１内に設けられる導体によって電気的に接続されている。
【００２１】
このような第１の電磁結合回路２２は、絶縁基板２７の上面上に設けられたＩ字状の配線２８ａに高周波信号が入力されると、その高周波信号は、電磁結合によって、この回路２２の下方に配置される内部入力回路２１のＷ字状の配線２４に伝達される。
【００２２】
次に、信号処理回路１３から出力される高周波信号を断熱容器１８（図７等）の外部に出力する出力側の電磁結合部である第２の電磁結合部２０は、信号処理回路１３に電気的に接続される内部回路である内部出力回路３２、および内部出力回路３２の上方に配置された第２の電磁結合回路３３、によって構成されている。
【００２３】
内部出力回路３２は、例えば信号処理回路１３から延在するアルミナ等の絶縁基板１４の表面上に、金（Ａｕ）によって、信号処理回路１３の合成・整合回路１７から延在するように、Ｗ字状に配線３４を設けることによって構成されている。この内部出力回路３２は信号処理回路１３とともにベース板１２の上面上に配置され、ベース板１２に設けられた板バネ等の固定具２５によって、信号処理回路１３とともにベース板１２に対して押し付けられている。
【００２４】
第２の電磁結合回路３３は、電磁結合によって内部出力回路３２に電気的に接続される回路であり、内部出力回路３２の配線３４から電磁結合によって高周波信号が供給される回路である。第２の電磁結合回路３３は、内部出力回路３２の上方に、内部出力回路３２から離間するように配置されている。第２の電磁結合回路３３は、例えば内部出力回路３２から１ｍｍ程度上方に離間した位置に配置されている。なお、第２の電磁結合回路３３の具体的な構成は、図２に示す第１の電磁結合回路２２と同様に構成されており、絶縁基板の上面上に、Ｉ字状の配線３５ａ、引き出し配線３５ｂ、およびパッド電極３５ｃが設けられており、また、これらの周囲を囲うように接地金属３６が設けられている。このような第２の電磁結合回路３３は、第１の電磁結合回路２２と同様に、後述する断熱容器１８によって所定位置に支持される（図７および図１０）。第２の電磁結合回路３３の支持構造については後に詳述する。
【００２５】
このような第２の電磁結合回路３３の下方に配置される内部出力回路３２のＷ字状の配線３４に高周波信号が入力されると、その高周波信号は、電磁結合によって、第２の電磁結合回路３３の表面のＩ字状の配線３５ａに伝達される。
【００２６】
以上に説明したように、第１、第２の電磁結合部１９、２０は、断熱容器１８の内部と外部とを電磁結合によって電気的に接続する。第１、第２の電磁結合部１９、２０は、上述したように断熱容器１８の内部と外部とを非接触にするが、これについては後述する。
【００２７】
第１の電磁結合部１９の第１の電磁結合回路２２は、モジュールの外部から高周波信号を受け取る第１の外部信号線３７を有する外部回路である外部入力回路３８に電気的に接続される。また、第２の電磁結合部２０の第２の電磁結合回路３３は、モジュールの外部に高周波信号を送出する第２の外部信号線３９を有する外部回路である外部出力回路４０に電気的に接続される。外部入力回路３８および外部出力回路４０はそれぞれプリント基板であって、絶縁基板４１の上面上に第１の外部信号線３７または第２の外部信号線３９を設けることによって構成されている。外部入力回路３８および外部出力回路４０はそれぞれ、後述する断熱容器１８の外周面上に配置される（図７）。なお、外部入力回路３８および外部出力回路４０にはそれぞれ、接地される接地用線路４２も設けられている。
【００２８】
なお、第１の電磁結合回路２２と、外部入力回路３８と、の高さ方向における位置は異なっている。この理由については後述するが、このように高さ方向における位置が互いに異なるため、これらの回路２２、３８間を、例えばワイヤー等の第１の接続導体で接続することを考えると、第１の接続導体の長さが長くなる。この結果、第１の接続導体でのインダクタンス（または抵抗、放射損）が大きくなる。
【００２９】
また、一般に、第１の電磁結合回路２２の各配線２８ａ、２８ｂおよびパッド電極２８ｃは５０Ωのインピーダンスを有するように設計されており、外部入力回路３８の第１の外部信号線３７も同様に５０Ωのインピーダンスを有するように設計されている。一方、パッド電極２８ｃと第１の外部信号線３７とを接続する第１の接続導体をワイヤーとすると、そのインピーダンスが５０Ωから乖離し、その結果、パッド電極２８ｃと第１の外部信号線３７との間にインピーダンスの不整合が発生する。第１の接続導体の長さが短いときには、インピーダンスの不整合は小さいが、上記のように第１の接続導体の長さが長くなると、第１の接続導体によるインピーダンスの不整合が大きくなり、反射損が大きくなる。
【００３０】
このように、第１の電磁結合回路２２と、外部入力回路３８と、の高さ方向における位置が異なっていると、上記問題が生じ、入力損失が増大する。
【００３１】
そこで、第１の電磁結合回路２２の上面上には、第１の電磁結合回路２２と外部入力回路３８とを電気的に接続する第１の接続配線４３を有する第１の高さ調整回路４４が、例えば銀ナノ粒子によって固定されている。第１の電磁結合回路２２上に、この回路２２に電気的に接続されるように第１の高さ調整回路４４を設けることによって、第１の接続配線４３が、第１の電磁結合回路２２のパッド電極２８ｃを、外部入力回路３８が配置される高さ位置まで電気的に引き出す。第１の接続配線４３のインピーダンスを、第１の電磁結合回路２２のパッド電極２８ｃおよび外部入力回路３８の第１の外部信号線３７に整合するように、例えば５０Ωに設計することにより、第１の接続配線４３を、パッド電極２８ｃおよび第１の外部信号線３７、と整合させることができる。そして、第１の接続配線４３と外部入力回路３８の第１の外部信号線３７とは同じ高さ位置に存在するため、これらを電気的に接続する後述の第１の接続導体４５の長さを短くでき、第１の接続導体４５のインダクタンス（または抵抗、放射損）を小さくできるとともに、第１の接続配線４３と第１の外部信号線３７とのインピーダンスの不整合を小さくすることができる。その結果、第１の電磁結合回路２２と外部入力回路３８との間の配線（第１の接続配線４３および第１の接続導体４５によって構成される高周波信号の線路）においてインピーダンスが不連続になることを抑制することができる。
【００３２】
図３Ａは、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールに適用される第１の高さ調整回路を、斜め上方から見た場合の斜視図である。また、図３Ｂは、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールに適用される第１の高さ調整回路を、斜め下方から見た場合の斜視図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１の高さ調整回路４４は、筒状の側壁および天板によって構成される箱状の第１の誘電体６０に、第１の接続配線４３および接地金属５１を設けることによって構成されている。第１の誘電体６０は例えばセラミック、アルミナ等によって構成され、第１の接続配線４３および接地金属５１はそれぞれ、例えば金等の金属薄膜によって構成される。
【００３３】
第１の誘電体６０の側壁には、側壁および天板を貫通する貫通孔９２が設けられている。そして、この貫通孔９２の内壁はメタライズされており、これが配線４３ａとして機能する。そして、貫通孔９２の上端を含む第１の誘電体６０の天板の上面の一部には、貫通孔９２の内部の配線４３ａに接続される帯状の配線４３ｂが設けられており、貫通孔９２の下端を含む第１の誘電体６０の側壁の下面の一部には、貫通孔９２の内部の配線４３ａに接続される島状の配線４３ｃが設けられている。第１の接続配線４３は、貫通孔９２の内部の配線４３ａ、第１の誘電体６０の天板の上面の帯状の配線４３ｂ、および第１の誘電体６０の側壁の下面の島状の配線４３ｃ、によって構成されている。
【００３４】
他方、接地金属５１は、第１の誘電体６０の表面全面に、第１の接続配線４３に接しないように設けられている。
【００３５】
図４は、第１の高さ調整回路および第１の電磁結合回路を示す分解斜視図である。また、図５は、図４の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った、第１の高さ調整回路および第１の電磁結合回路の部分断面図である。図４および図５に示すように、第１の高さ調整回路４４は、第１の誘電体６０の側壁の下面の島状の配線４３ｃが、第１の電磁結合回路２２の上面のパッド電極２８ｃに、例えば銀ナノ粒子（不図示）を介して接続され、第１の誘電体６０の下面の接地金属５１が、第１の電磁結合回路２２の上面の接地金属２９に、例えば銀ナノ粒子（不図示）を介して接続されるように、第１の電磁結合回路２２上に設けられる。このようにして、第１の高さ調整回路４４の第１の接続配線４３は、第１の電磁結合回路２２の上面のパッド電極２８ｃに電気的に接続される。
【００３６】
なお、第１の誘電体６０の天板の上面の帯状の配線４３ｂには、後述する第１の接続用基板４９上に設けられた第１の信号用リード線４５（図１）が接続され、第１の誘電体６０の天板の上面の接地金属５１には、後述する接地用リード線５０（図１）が接続される。このように、第１の高さ調整回路４４の第１の接続配線４３は、第１の接続用基板上４９の第１の信号用リード線４５を介して、外部入力回路３８の第１の外部信号線３７に電気的に接続される。
【００３７】
以上に説明した第１の高さ調整回路４４を、第１の電磁結合回路２２に整合するように第１の電磁結合回路２２上に設けることによって、第１の電磁結合回路２２のＩ字状の配線２８ａは、外部入力回路３８が配置される高さ位置まで引き出されている。そして、第１の高さ調整回路４４と外部入力回路３８とを第１の接続導体４５で接続することにより、第１の接続導体４５でのインダクタンス（または抵抗、放射損）を小さくできるとともに、第１の高さ調整回路４４と外部入力回路３８との間のインピーダンスの不整合を小さくすることができる。この結果、第１の電磁結合回路２２と外部入力回路３８との間のインピーダンスの不整合を小さくすることができる。
【００３８】
このように設けられる第１の高さ調整回路４４は、第１の電磁結合回路２２の上面の引き出し配線２８ｂおよびＩ字状の配線２８ａのバックショートとなるように構成されている。すなわち、図５に示すように、第１の誘電体６０の側壁の高さＨ（側壁下端から天板下面までの長さＨ）は、第１の電磁結合回路２２の引き出し配線２８ｂおよびＩ字状の配線２８ａを伝送される高周波信号の、第１の誘電体６０の内面の接地金属５１で囲われる空間Ｓへの放射を抑制するようになっている。従って、高周波信号の引き出し配線２８ｂおよびＩ字状の配線２８ａでの損失を抑制することができる。
【００３９】
ここで、高周波信号の波長をλとしたとき、上記高さＨをλ／４にすると、引き出し配線２８ｂおよびＩ字状の配線２８ａを伝送される高周波信号の空間Ｓ内への放射が最も抑制される。したがって、第１の誘電体６０は、上記高さＨが実質的にλ／４となるように構成されている。ここで、高さＨが実質的にλ／４であるとは、製造誤差等によってλ／４からαだけずれた場合も含まれる。すなわち、高さＨが実質的にλ／４であるとは、Ｈ＝（λ／４）±αであることを意味する。
【００４０】
このような構造は、出力側においても同様になっている。すなわち、第２の電磁結合回路３３の上面上には、第２の電磁結合回路３３と外部出力回路４０とを電気的に接続する第２の接続配線４６を有する第２の高さ調整回路４７が、例えば銀ナノ粒子によって固定されている。第２の電磁結合回路３３上に、この回路３３に整合した状態で電気的に接続されるように第２の高さ調整回路４７を設けることによって、第２の電磁結合回路３３のＩ字状の配線３５ａは、外部出力回路４０が配置される高さ位置まで引き出されている。そして、第２の高さ調整回路４７と外部出力回路４０とを第２の接続導体４８で接続することにより、第２の接続導体４８の長さを短くでき、インダクタンス（または抵抗、放射損）を小さくできるとともに、第２の高さ調整回路４７と外部出力回路４０との間のインピーダンスの不整合を小さくすることができる。この結果、第２の電磁結合回路３３と外部出力回路４０との間のインピーダンスの不整合を小さくすることができる。さらに、第２の高さ調整回路４７は、第２の電磁結合回路３３の上面の引き出し配線３５ｂおよびＩ字状の配線３５ａのバックショートとなるように構成されている。従って、高周波信号の引き出し配線３５ｂおよびＩ字状の配線３５ａでの損失も抑制される。
【００４１】
図１を参照する。第１の高さ調整回路４４と外部入力回路３８とは同じ高さに設けられているため、これらを接続する第１の接続導体４５として、ワイヤーが適用されてもよい。しかしながら、本実施形態において、第１の接続導体４５として、後述する断熱容器１８の外周面上に配置される第１の接続用基板４９上に設けられた第１の信号用リード線４５が適用されている。第１の信号用リード線４５は、第１の高さ調整回路４４の第１の接続配線４３と外部入力回路３８の第１の外部信号線３７とを接続する。なお、第１の接続用基板４９上において、第１の信号用リード線４５の両側には、接地用リード線５０も設けられており、これらの接地用リード線５０は、第１の高さ調整回路４４の接地金属５１と、外部入力回路３８の接地用線路４２と、を接続する。
【００４２】
同様に、第２の高さ調整回路４７と外部出力回路４０とは同じ高さに設けられているため、これらを接続する第２の接続導体４８として、ワイヤーが適用されてもよい。しかしながら、本実施形態において、第２の接続導体４８として、後述する断熱容器１８の外周面上に配置される第２の接続用基板５２上に設けられた第２の信号用リード線４８が適用されている。第２の信号用リード線４８は、第２の高さ調整回路４７の第２の接続配線４６と外部出力回路４０の第２の外部信号線３９とを接続する。なお、第２の接続用基板５２上において、第２の信号用リード線４８の両側には、接地用リード線５３も設けられており、これらの接地用リード線５３は、第２の高さ調整回路４７の接地金属５４と、外部出力回路４０の接地用線路４２と、を接続する。
【００４３】
図６は、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの冷却体１１および高周波半導体装置１０を示す斜視図である。以上説明した高周波半導体装置１０（以下、半導体装置１０と称する場合もある。）は、実際には、図６に示すように組み立てられて構成される。このような半導体装置１０は、冷却体１１上に配置されている。したがって、半導体装置１０は、低温下において動作することができ、ＮＦ特性を向上させることができる。
【００４４】
図７は、半導体装置に断熱容器を設けることによって構成される第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールの要部を示す斜視図である。また、図８は、図７の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った断面を含む、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の一断面図である。図８に示すように、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００において、冷却体１１上に配置された半導体装置１０は、その一部を除いて、内部が実質的に真空状態となっている断熱容器１８に実質的に接触しないように、覆われている。断熱容器１８は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）によって構成される金属容器である。
【００４５】
冷却体１１内には、冷却用の媒体（例えば液体窒素）の流路となるパイプ５５が設けられており、このパイプ５５は、冷却体１１の側面から外部方向に延在している。断熱容器１８は、冷却体１１から延在するパイプ５５に、断熱材５６を介して固定されている。すなわち、冷却体１１を含む半導体装置１０は、パイプ５５によって、断熱容器１８内の所定位置に固定されている。なお、冷却体１１は、熱を能動的に外部に放熱する、いわゆる冷凍機であってもよい。
【００４６】
図７および図８にそれぞれ示すように、断熱容器１８の２箇所には開口部５７が設けられている。そして、断熱容器１８は、第１、第２の高さ調整回路４４、４７の各々が開口部５７内に、開口部５７の側壁から離間するように配置されるようにして、半導体装置１０上に配置されている。なお、図８に示すように、上述の第１、第２の電磁結合回路２２、３３は、断熱容器１８の開口部５７を封止するように配置され、例えば銀ナノ粒子によって固定される。第１、第２の電磁結合回路２２、３３がこのように固定されることによって、第１、第２の電磁結合回路２２、３３は、内部入力回路２１、内部出力回路３２の上方に、これらの回路２１、３２から離間するように配置される。さらに、第１、第２の電磁結合回路２２、３３をこのように固定することによって、断熱容器１８の内部は密閉される。
【００４７】
また、図７および図８にそれぞれ示すように、第１、第２の接続用基板４９、５２および外部入出力回路３８、４０は、開口部５７近傍の断熱容器１８の外周面上に配置されている。
【００４８】
ここで、第１、第２の電磁結合回路２２、３３の上面と、断熱容器１８の外周面上に配置される外部入出力回路３８、４０の上面と、が同程度の高さとなる程度に断熱容器１８の厚さが薄ければ、前述した第１、第２の高さ調整回路４４、４７は不要となる。しかし、このように断熱容器１８を薄くすると、十分な断熱効果が補償されないばかりか、断熱容器１８の機械的強度も極めて弱くなり、高周波半導体モジュール１００の信頼性を損なう恐れがある。したがって、断熱容器１８は、十分に厚い金属によって構成される必要がある。この結果、第１、第２の電磁結合回路２２、３３の上面と、断熱容器１８の外周面上に配置される外部入出力回路３８、４０の上面と、の高さ位置は異なってしまう。したがって、上述したように、第１、第２の高さ調整回路４４、４７が必要となる。
【００４９】
以上に説明した第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００において、半導体装置１０の内部入出力回路２１、３２および信号処理回路１３によって構成される、ベース板１２上の高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間には、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、を電磁空間的に分離するとともに、高周波回路６１上の空間を電磁空間的に細かく分離するように、遮蔽体が設けられている。
【００５０】
図９は、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュールに適用される断熱容器の一部を示す斜視図である。なお、図９に示す断熱容器の一部は、半導体装置上に配置される断熱容器である。上述の図８、および図９に示すように、本実施形態に係る高周波半導体モジュール１００における遮蔽体は、断熱容器１８の内面に、断熱容器１８の内部方向に延在するように設けられた複数の遮蔽板５８、６２である。
【００５１】
図１０は、高周波回路と複数の遮蔽板との位置関係を模式的に示す図である。図１０に示すように、本実施形態において、高周波回路６１上の空間を電磁空間的に細かく分離する遮蔽板５８は、内部入力回路２１上の空間と、信号処理回路１３および内部出力回路３２上の空間と、を電磁空間的に分離するように設けられている。また、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、を電磁空間的に分離する遮蔽板６２は、高周波回路６１上の空間を囲うように設けられている。なお、本実施形態において、遮蔽板５８は、信号処理回路１３上の空間と、内部出力回路３２上の空間と、を電磁空間的に分離するようには設けられていない。しかし、遮蔽板５８は、内部入力回路２１上の空間、信号処理回路１３上の空間、内部出力回路３２上の空間、を互いに電磁空間的に分離するように設けられてもよい。
【００５２】
他方、図１０等に示すように、ベース板１２の所定箇所には、複数の溝５９が設けられている。各溝５９は遮蔽板５８、６２が挿入される箇所である。したがって、複数の溝５９は、遮蔽板５８、６２が設けられる箇所に応じて、ベース板１２の所定箇所に設けられている。
【００５３】
本実施形態において、溝５９は、遮蔽板５８、６２の位置に応じて、ベース板１２のうち、内部入力回路２１と信号処理回路１３との間、および高周波回路６１を略囲う複数個所、に設けられている。
【００５４】
そして、断熱容器１８は、図８に示すように、各遮蔽板５８、６２がベース板１２の各溝５９内に、溝５９に接触しないように挿入されるようにして配置される。このように遮蔽板５８、６２を有する断熱容器１８を配置することによって、断熱容器１８と半導体装置１０とを接触させずに、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、が電磁空間的に分離され、かつ高周波回路６１上の空間が電磁空間的に細かく分離される。
【００５５】
以上に説明した第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００によれば、ベース板１２上の高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間に、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、を電磁空間的に分離する遮蔽板６２が設けられている。したがって、高周波回路６１上の空間からこの周囲の空間に高周波信号が放出されることを抑制することができる。
【００５６】
また、ベース板１２上の高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間に、高周波回路６１上の空間を電磁空間的に細かく分離するように、遮蔽板５８が設けられている。したがって、高周波回路６１に含まれる複数の回路間（内部入力回路２１と信号処理回路１３および内部出力回路３２との間）において、高周波信号が空間伝搬して相互に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００５７】
そして、ベース板１２上の高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間の空間が上述のように電磁空間的に細かく分離されるため、この空間の共振周波数を、使用周波数帯において無視できる程度に高くすることができる。したがって、上記空間内に高周波信号が放出されて共振が発生しても、共振による高周波半導体モジュール１００の特性劣化を抑制することができる。
【００５８】
したがって、高周波半導体モジュール１００を高性能化することができる。
【００５９】
また、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００によれば、上述した遮蔽板５８、６２を含む断熱容器１８が、半導体装置１０に接触しないように配置されている。したがって、断熱容器１８から遮蔽板５８、６２を介して半導体装置１０に熱が流入することを抑制することができる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
図１１は、第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の、図８に対応する一断面図である。図１１に示すように、第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール２００は、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００と比較して、遮蔽体の構成が異なっている。以下に、図１１を参照して、第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール２００に適用される遮蔽体について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
図１１に示すように、第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール２００に適用される遮蔽体は、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００の遮蔽板５８、６２と同様に設けられた遮蔽板７１、７２と、この下端に、溝５９の下端に接触するように設けられた金属体７３と、によって構成される。
【００６２】
図１２は、遮蔽板と金属体との位置関係を模式的に示す図である。図１２に示すように、金属体７３は、遮蔽板７１、７２の下端において、互いの間隔が実質的にλ／４となるように設けられている。このように複数の金属体７３を設けることにより、溝５９と遮蔽板７１、７２との隙間を電磁空間的に分離するため、遮蔽体の性能を向上させることができる。以下に、より詳細に説明する。
【００６３】
図１３は、遮蔽板および金属体を拡大して示す断面図である。図１３に示すように、金属体７３は、その一端が遮蔽板７１の下端に接触するとともに、他端が溝５９の下端に接触するように設けられている。このようにして、金属体７３は、遮蔽板７１と溝５９との隙間を電磁空間的に分離する。なお、図示は省略するが、金属体７３は、その一端が遮蔽板７２の下端に接触するとともに、他端が溝５９の下端に接触するように設けられており、このようにして、金属体７３は、遮蔽板７２と溝５９との隙間を電磁空間的に分離する。
【００６４】
ここで、仮に金属体７３が存在しない場合、溝５９と遮蔽板７１、７２との隙間は電磁空間的に連続する。したがって、遮蔽板７１の下端に金属体７３が存在しない場合には、溝５９と遮蔽板７１との隙間を介して、例えば内部入力回路２１上の空間と信号処理回路１３上の空間とが連通する。また、遮蔽板７２の下端に金属体７３が存在しない場合には、溝５９と遮蔽板７２との隙間を介して、高周波回路６１上の空間と、その周囲の空間と、が連通する。このように、遮蔽板７１、７２の下端に金属体７３が存在しない場合には、遮蔽板７１、７２による電磁空間的な分離の信頼性が低下する（遮蔽体としての性能が低下する）。
【００６５】
しかし、遮蔽板７１、７２の下端に金属体７３を設けることにより、溝５９と遮蔽板７１、７２との隙間が電磁空間的に分離されるため、遮蔽体としての性能を向上させることができる。
【００６６】
ここで、金属体７３の間隔がλより狭ければ、溝５９と遮蔽板７１、７２との隙間を電磁空間的に分離することができるが、金属体７３の間隔が狭いほど、その効果は高くなる。しかし、金属体７３の間隔を狭くするほど、設けられる金属体７３の数が増すため、これらの金属体７３を介した熱の流入量が多くなる。そこで、金属体７３を介した熱の流入量を抑制し、かつ溝５９と遮蔽板７１、７２との隙間を十分に電磁空間的に分離するために、本実施形態において、金属体７３は、互いの間隔が実質的にλ／４となるように設けられている。なお、実質的にλ／４とは、金属体７３の配置精度等の製造誤差によって、金属体７３の間隔が設計値であるλ／４からβだけずれる場合を含んでいる。したがって、実質的にλ／４とは、（λ／４）±βを意味する。
【００６７】
このような金属体７３は、遮蔽板７２、７２と同電位（接地電位）となるように構成されれば何であってもよいが、本実施形態においては、金属体７３として、例えば糸状の金属を巻回することによって構成される金属ばね７３が適用される。また、金属ばね７３は、熱伝導率が悪い金属材料、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）によって構成される。これにより、金属体７３の熱抵抗を高くすることができ、断熱容器１８、遮蔽板７１、７２を介して金属体７３から熱が流入することを抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態において、遮蔽板７１の下端には溝７４が設けられており、この溝７４の内部に、金属体７３（例えば金属ばね７３）が設けられている。図示は省略するが、遮蔽板７２の下端にも同様に溝が設けられており、この溝内に金属体７３（例えば金属ばね７３）が設けられている。このように、遮蔽板７１、７２の下端に溝７４を設け、これらの溝７４内に金属体７３（例えば金属ばね７３）を設けることにより、遮蔽板７１、７２の下端と半導体装置１０の溝５９の下端との距離を長くすることができ、遮蔽板７１、７２から熱が流入することをより抑制することができる。
【００６９】
以上に説明した第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール２００においても、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００の遮蔽板５８、６２と同様に、断熱容器１８に遮蔽板７１、７２が設けられている。したがって、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００と同様に、高周波半導体モジュール２００を高性能化することができる。
【００７０】
さらに、第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール２００によれば、遮蔽板７１、７２の下端に、これらの遮蔽板７１、７２と溝５９との隙間を電磁空間的に分離する金属体７３が設けられている。したがって、高周波回路６１上の空間とこの周囲の空間との電磁空間的な分離の信頼性を向上させるとともに、高周波回路６１上の空間の電磁空間的な細分化の信頼性を向上させることができる。
【００７１】
なお、第２の実施形態に係る高周波半導体モジュール２００においては、断熱容器１８の遮蔽板７１、７２と半導体装置１０とが、金属体７３を介して接触するが、このような接触領域は局所的な極めて狭い領域であるため、金属体７３を介した熱の流入はほぼ無視することができる。無視できない場合には、遮蔽板７１、７２の下端に溝７４を設け、この溝７４内に、金属体７３として、ＳＵＳ等の熱伝導性の悪い金属によって構成される金属ばね７３を設けることより、断熱容器１８から半導体装置１０への熱の流入を抑制すればよい。
【００７２】
＜第３の実施形態＞
図１４は、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュールに適用される断熱容器の一部を示す、図９に対応する斜視図である。また、図１５は、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の、図８に対応する一断面図である。図１４および図１５に示すように、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００は、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００と比較して、遮蔽体の構成が異なっている。以下に、図１４および図１５を参照して、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００に適用される遮蔽体について説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７３】
図１４に示すように、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００において、断熱容器８１の内面には遮蔽板が設けられていない。したがって、図１５に示すように、ベース板８３には溝が設けられていない。そして、図１４および図１５に示すように、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００に適用される遮蔽体は、断熱容器８１の内面と高周波回路６１およびベース板８３との間に設けられた複数の金属体８２によって構成される。各金属体８２の一端は、断熱容器８１の内面に接触しており、他端は、高周波回路６１またはベース板８３に接触している。
【００７４】
図１６は、高周波回路およびベース板と金属体との位置関係を模式的に示す図である。図１６に示すように、金属体８２は、ベース板８３上に高周波回路６１の全体を囲うように設けられるとともに、ベース板８３上および高周波回路６１上に、内部入力回路２１、信号処理回路１３、および内部出力回路３２のそれぞれを囲うように設けられている。第２の実施形態の金属体７３の配置間隔と同様の理由により、複数の金属体８２は、互いの間隔が実質的にλ／４となるように設けられている。このように複数の金属体８２を設けることによっても、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、を電磁空間的に分離することができ、かつ高周波回路６１上の空間を電磁空間的に細分化することができる。
【００７５】
このような金属体８２も、断熱容器８１と同電位（接地電位）となるように構成されれば何であってもよいが、図１７Ａに示すように、本実施形態においても、金属体８２は、熱伝導率が悪い金属材料、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）によって構成される金属ばね８２が適用される。これにより、金属体８２の熱抵抗を高くすることができ、断熱容器８１から金属体８２を介して半導体装置１０に熱が流入することを抑制することができる。
【００７６】
金属体８２として金属ばね８２が適用される場合、その最上端の一巻きが、断熱容器８１の内面の所定位置に設けられた浅い溝８４に固定され、最下端の一巻きが高周波回路６１またはベース板８３に接触するようにして設けられる。
【００７７】
なお、金属体８２として適用される金属ばねは、図１７Ａに示すような、外径が一定の金属ばね８２であってもよいが、図１７Ｂに示すように、断熱容器８１の溝８４に固定された一端から他端に向かって外径が小さく変化する金属ばね８２´を使用してもよい。この場合、金属ばね８２´の径小の他端が信号処理回路１３に接触するが、両者の接触面積が小さいため、ここでの熱伝達を抑制することができる。
【００７８】
また、金属体８２として適用される金属ばねは、図１７Ｃに示すように、ベース板８３の一部に形成された溝８４´に固定された一端から他端に向かって外径が小さく変化する金属ばね８２´´を使用してもよい。この場合、金属ばね８２´´の径小の他端が断熱容器８１に接触するが、両者の接触面積が小さいため、ここでの熱伝達を抑制することができる。
【００７９】
以上に説明した第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００においては、ベース板８３と、断熱容器８１の内面と、の間に、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、を電磁空間的に分離するように、複数の金属体８２が設けられている。したがって、高周波回路６１上の空間からこの周囲の空間に高周波信号が放出されることを抑制することができる。
【００８０】
また、ベース板８３および高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間に、高周波回路６１上の空間を電磁空間的に細かく分離するように、複数の金属体８２が設けられている。したがって、高周波回路６１に含まれる複数の回路間（内部入力回路２１と、信号処理回路１３と、内部出力回路３２と、の間）において、高周波信号が空間伝搬して相互に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００８１】
そして、ベース板８３および高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間の空間が上述のように電磁空間的に細かく分離されるため、この空間の共振周波数を、使用周波数帯において無視できる程度に高くすることができる。したがって、上記空間内に高周波信号が放出されて共振が発生しても、共振による高周波半導体モジュール３００の特性劣化を抑制することができる。
【００８２】
したがって、高周波半導体モジュール３００を高性能化することができる。
【００８３】
さらに、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００によれば、断熱容器８１に遮蔽板が設けられておらず、また、ベース板８３に溝が設けられていない。したがって、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００と比較して、断熱容器８１から半導体装置１０への熱の流入をさらに抑制することができる。
【００８４】
すなわち、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００においては、断熱容器１８の遮蔽板５８、６２とベース板１２の溝５９との隙間において、断熱容器１８と半導体装置１０とが近接していた。そして、このような近接領域は、遮蔽板５８、６２の表面積に略一致しており、広くなっている。このように、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００においては、断熱容器１８の遮蔽板５８、６２と半導体装置１０が非接触であるが、近接領域が存在し、その領域が広いため、このような近接領域が熱の流入経路になることが懸念される。
【００８５】
しかし、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００においては、上述のように、断熱容器８１に遮蔽板が設けられておらず、また、ベース板８３に溝が設けられていない。したがって、断熱容器８１と半導体装置１０とが近接する領域が存在しない。断熱容器８１とベース板８３および高周波回路６１とは、複数の金属体８２を介して接触するが、その接触領域は、局所的な狭い領域にすぎないため、断熱容器８１から半導体装置１０への金属体８２を介した熱の流入は抑制される。したがって、第１の実施形態に係る高周波半導体モジュール１００と比較して、断熱容器８１から半導体装置１０への熱の流入をさらに抑制することができる。金属体８２として、ＳＵＳ等の熱伝導性の悪い金属によって構成される金属ばね８２を適用することより、断熱容器８１から半導体装置１０への熱の流入をさらに抑制することもできる。
【００８６】
＜第４の実施形態＞
図１８は、第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール全体の、図８に対応する一断面図である。図１８に示すように、第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール４００は、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００と比較して、遮蔽体となる金属体の構成が異なっている。以下に、図１８を参照して、第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール４００に適用される遮蔽体について説明する。なお、以下の説明において、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００８７】
図１８に示すように、第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール４００に適用される遮蔽体は、断熱容器８１の内面と高周波回路６１との間に設けられた複数の金属体８２、および断熱容器８１の内面とベース板８３との間に、両者に接触するように設けられた金属体９１によって構成される。断熱容器８１の内面と高周波回路６１との間に設けられた複数の金属体８２については、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００と同様であるため、ここでは説明を省略し、以下に、断熱容器８１の内面とベース板８３との間に設けられた金属体９１について説明する。
【００８８】
図１９は、高周波回路およびベース板と金属体との位置関係を模式的に示す図である。図１９に示すように、高周波回路６１の周囲のベース板８３上には、一本の金属体９１が、この回路６１を囲うように設けられている。なお、断熱容器８１の内面と高周波回路６１との間に設けられた複数の金属体８２は、一本の金属体９１から実質的にλ／４だけ離された位置に設けられる。このように複数の金属体８２、９１を設けることによっても、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、を電磁空間的に分離することができ、かつ高周波回路６１上の空間を電磁空間的に細分化することができる。
【００８９】
特に金属体９１も、断熱容器８１と同電位（接地電位）となるように構成されれば何であってもよいが、図１９に示すように、本実施形態において、金属体９１として、一本の長い金属ばね９１が適用される。
【００９０】
以上に説明した第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール４００においても、ベース板８３と、断熱容器８１の内面と、の間に、高周波回路６１上の空間と、この空間の周囲の空間と、を電磁空間的に分離するように、金属体９１が設けられている。したがって、高周波回路６１上の空間からこの周囲の空間に高周波信号が放出されることを抑制することができる。
【００９１】
また、ベース板８３および高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間に、高周波回路６１上の空間を電磁空間的に細かく分離するように、複数の金属体８２が設けられている。したがって、高周波回路６１に含まれる複数の回路間（内部入力回路２１と、信号処理回路１３と、内部出力回路３２と、の間）において、高周波信号が空間伝搬して相互に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００９２】
そして、ベース板８３および高周波回路６１と、断熱容器１８の内面と、の間の空間が上述のように電磁空間的に細かく分離されるため、この空間の共振周波数を、使用周波数帯において無視できる程度に高くすることができる。したがって、上記空間内に高周波信号が放出されて共振が発生しても、共振による高周波半導体モジュール４００の特性劣化を抑制することができる。
【００９３】
したがって、高周波半導体モジュール４００を高性能化することができる。
【００９４】
また、第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール４００においては、断熱容器８１とベース板８３および高周波回路６１とは、複数の金属体８２および金属体９１を介して接触するが、その接触領域は、局所的な狭い領域にすぎないため、断熱容器８１から半導体装置１０への金属体８２、９１を介した熱の流入は抑制される。したがって、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００と同様に、断熱容器８１から半導体装置１０への熱の流入を抑制することができる。金属体８２、９１として、ＳＵＳ等の熱伝導性の悪い金属によって構成される金属ばね８２、９１を適用することより、断熱容器８１から半導体装置１０への熱の流入をさらに抑制することもできる。
【００９５】
さらに、第４の実施形態に係る高周波半導体モジュール４００によれば、高周波回路６１は、一本の長い金属体９１によって囲まれている。したがって、第３の実施形態に係る高周波半導体モジュール３００と比較して、高周波回路６１上の空間と、この周囲の空間と、の電磁空間的な分離の信頼性を向上させることができる。
【００９６】
以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００９７】
例えば、第１の高さ調整回路の接地金属５１は、第１の誘電体６０の内面には設けられなくてもよい。また、第１の誘電体６０の内部には、さらに誘電体が設けられていてもよい。また、第１の誘電体の形状についても箱状に限定されず、筒状であってもよいし、板状であってもよい。さらに、第１の接続配線４３は、第１の誘電体６０を貫通するように設けられなくてもよく、例えば第１の誘電体の表面に設けられてもよい。このように、第１の高さ調整回路の構造は、上述の構造に限定されない。第２の高さ調整回路の構造についても同様である。
【００９８】
また、第１、第２の高さ調整回路の構造によっては、第１、第２の電磁結合回路２２、３３に対して電磁シールドの効果を有さない場合があり、この場合には、第１、第２の電磁結合回路２２、３３に電磁シールドを設けてもよい。
【００９９】
また、内部入力回路２１に超伝導回路を用い、内部出力回路３２は信号処理回路１３と一体的に設けられているが、内部入力回路２１とともに内部出力回路３２にも超伝導回路を用いてもよいし、内部入力回路２１を信号処理回路１３と一体的に設け、内部出力回路３２にのみ超伝導回路を用いてもよい。
【０１００】
また、内部入力回路２１、信号処理回路１３、および内部出力回路３２はそれぞれベース板１２上に配置されており、固定具２５によって上方から押さえつけられることによってベース板１２に固定されているが、上記各回路２１、１３、３２は、ベース板１２に対して接着剤等によって固定されてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１０・・・高周波半導体装置（半導体装置）
１１・・・冷却体
１２、８３・・・ベース板
１３・・・信号処理回路
１４・・・絶縁基板
１５・・・高周波半導体素子（半導体素子）
１６・・・分岐・整合線路
１７・・・合成・整合回路
１８、８１・・・断熱容器
１９・・・（第１の）電磁結合部
２０・・・（第２の）電磁結合部
２１・・・内部入力回路
２２・・・第１の電磁結合回路
２３・・・超伝導基板
２４・・・配線
２５・・・固定具
２６・・・接続導体
２７・・・絶縁基板
２８ａ・・・Ｉ字状の配線
２８ｂ・・・引き出し配線
２８ｃ・・・パッド電極
２９・・・接地金属
３０・・・接地金属
３１・・・スルーホール
３２・・・内部出力回路
３３・・・第２の電磁結合回路
３４・・・配線
３５ａ・・・Ｉ字状の配線
３５ｂ・・・引き出し配線
３５ｃ・・・パッド電極
３６・・・接地金属
３７・・・第１の外部信号線
３８・・・外部入力回路
３９・・・第２の外部信号線
４０・・・外部出力回路
４１・・・絶縁基板
４２・・・接地用線路
４３・・・第１の接続配線
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ・・・配線
４４・・・第１の高さ調整回路
４５・・・第１の接続導体（第１のリード線）
４６・・・第２の接続配線
４７・・・第２の高さ調整回路
４８・・・第２の接続導体（第２のリード線）
４９・・・第１の接続用基板
５０・・・接地用リード線
５１・・・接地金属
５２・・・第２の接続用基板
５３・・・接地用リード線
５４・・・接地金属
５５・・・パイプ
５６・・・絶縁体
５７・・・開口部
５８、６２、７１、７２・・・遮蔽板
５９・・・溝
６０・・・第１の誘電体
６１・・・高周波回路
７３、８２、８２´、８２´´、９１・・・金属体（金属ばね）
７４・・・溝
８４、８４´・・・溝
９２・・・貫通孔
１００、２００、３００、４００・・・高周波半導体モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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