スマホなどの電子機器に金（Au）が必要な理由と代替材料の可能性
はじめに：身近な電子機器と金の意外な関係
毎日当たり前のように使っているスマートフォン。その小さなボディの中には、実は「金（Au）」という貴金属が使われていることをご存知でしょうか。宝飾品や投資対象としてよく知られる金ですが、実は現代のデジタル社会を支える重要な工業材料でもあるのです。
スマートフォンを始めとする電子機器の性能や寿命、そして信頼性を高めるために、金は欠かせない存在となっています。しかし、限られた資源である金を大量に使用することには、環境的・経済的な課題も存在します。
本記事では、なぜスマートフォンなどの電子機器に金が必要とされるのか、その理由と役割、そして将来的な代替材料の可能性について詳しく解説します。
なぜ電子機器に金が使用されるのか
金が電子機器に使用される理由は、他の金属では代替できない優れた特性を持っているためです。金の持つ特性について詳しく見ていきましょう。
元素記号：Au（ラテン語の「Aurum」に由来）
原子番号：79
密度：19.32 g/cm³
融点：1,064℃
電気抵抗率：2.44 × 10⁻⁸ Ω·m（20℃）
優れた導電性
金は銀やアルミニウムに次ぐ高い導電性を持っています。電子回路において、電気信号をスムーズに伝達するためには、この導電性が非常に重要です。特に微弱な信号を扱う部分では、わずかな抵抗でも大きな影響を与えるため、金のような高導電性材料が必要とされます。
また、長期使用における導電性の安定性も金の大きな特徴です。他の金属は時間の経過とともに酸化などにより導電性が低下することがありますが、金はその変化が非常に小さいため、長期間安定した性能を維持できます。
耐腐食性・耐酸化性
金は化学的に非常に安定した元素で、ほとんどの酸や塩基に対して耐性があります。空気中の酸素や湿気、汗に含まれる塩分などに触れても腐食しません。これは「金は錆びない」という性質として広く知られています。
電子機器の接点や端子部分は、酸化や腐食が起こると接触不良の原因となり、機器の故障につながります。スマートフォンのように日常的に持ち運び、さまざまな環境にさらされる機器では、この耐腐食性は特に重要な要素となります。
高い加工性
金は非常に柔らかく、延性と展性に優れています。わずか1グラムの金は約1平方メートルの薄さに伸ばすことが可能です。この特性により、複雑な形状の電子部品や極めて薄いコーティングなど、精密な加工が必要な用途に適しています。
スマートフォンの内部には、微細な電子回路や接点が無数に存在します。金はこうした小型で複雑な部品の製造に適した材料なのです。
熱伝導性
金は熱を効率よく伝導する性質も持っています。電子機器の内部では、動作時に熱が発生しますが、この熱を適切に分散・放出することが重要です。熱がこもると部品の劣化や故障の原因となるからです。
特に高性能化・小型化が進む現代のスマートフォンでは、限られたスペース内での熱管理が大きな課題となっており、金の熱伝導性はこの問題の解決に貢献しています。
スマートフォンの中の金：主な使用箇所
スマートフォン内部のどこに金が使われているのでしょうか。主な使用箇所を見ていきましょう。
- プリント基板（PCB）の端子部分：電子部品を接続する回路基板の接点には、主に金めっきが施されています。
- CPU・GPUなどの集積回路：高性能チップの内部配線や外部端子には金が使用されています。
- メモリチップの接続部：データの読み書きを行うメモリチップの接続端子には、信頼性の高い金が用いられます。
- カメラモジュールの接点：高精細な画像を処理するカメラ部分の電気接点にも金が使われています。
- ディスプレイ接続部：ディスプレイと基板を結ぶフレキシブルケーブルの端子部分にも金めっきが施されています。
- 充電端子：頻繁に接続・切断される充電ポートの端子部分にも、耐久性向上のために金めっきが用いられることがあります。
これらの部位では、接触の信頼性を高め、長期間にわたって安定した性能を維持するために金が使用されています。特に、微弱な電気信号を扱う部分や、頻繁に接続・切断が行われる箇所では、金の優れた特性が活かされているのです。
スマートフォン1台にどれくらいの金が使われているのか
一般的なスマートフォン1台に含まれる金の量は、約0.03〜0.05グラム程度と言われています。これは非常に微量ですが、世界中で年間約15億台のスマートフォンが販売されていることを考えると、年間で約45〜75トンもの金が、スマートフォンだけで消費されていることになります。
比較してみると：スマートフォン1000台から回収できる金の量は、約30〜50グラムになります。これは一般的な結婚指輪1〜2個分に相当する量です。
この量は一見少ないように思えますが、金の希少性を考えると決して無視できない数字です。また、スマートフォン以外にも、パソコン、タブレット、テレビ、ゲーム機など、さまざまな電子機器に金が使用されています。
金の採掘と環境問題
金は地球上に存在する量が限られた貴重な資源です。金の採掘には大量の土砂の掘削と処理が必要で、環境への負荷が大きいことが問題となっています。金1トンを採掘するためには、平均して約10,000トンもの岩石を処理する必要があると言われています。
また、金の精製過程では水銀やシアン化物などの有害物質が使用されることもあり、適切な管理が行われないと深刻な環境汚染につながる可能性があります。さらに、採掘に伴う森林破壊や生態系への影響も無視できない問題です。
電子機器の需要増加に伴い、金の消費量も増加傾向にあります。この状況は、限られた資源の持続可能な利用という観点から、重要な課題となっています。
都市鉱山：電子機器リサイクルの重要性
使用済みの電子機器から金などの貴金属を回収する「都市鉱山」という考え方が注目されています。日本国内だけでも、使用されなくなった電子機器の中に眠っている金の総量は、世界有数の金鉱山に匹敵すると言われています。
電子機器のリサイクルは、限りある資源の有効活用だけでなく、採掘に伴う環境負荷の軽減にも貢献します。さらに、レアメタルなど他の貴重な資源も同時に回収できるメリットがあります。
しかし、現状では回収率が低く、多くの貴重な資源が廃棄されているのが現実です。効率的な回収システムの構築や、消費者の意識向上が今後の課題となっています。
金の代替材料は存在するのか
金の希少性や採掘に伴う環境問題を考えると、代替材料の開発は重要な課題です。現在研究されている主な代替材料を見てみましょう。
銀（Ag）
銀は金よりも優れた導電性を持ち、コスト面でも金より有利です。しかし、空気中の硫黄成分と反応して硫化銀となり、表面が黒く変色するという欠点があります。この硫化現象は導電性にも影響を与えるため、長期的な信頼性が求められる用途では課題があります。
とはいえ、適切な表面処理や使用環境の管理によって、金の代替材料として活用される場合もあります。特に、短いライフサイクルの製品や、コスト削減が重視される製品では、銀が選択されることもあります。
銅（Cu）
銅は導電性に優れ、コストも比較的安価であることから、電子機器の配線や接点に広く使用されています。しかし、酸化しやすく、時間の経過とともに表面に酸化膜が形成され、導電性が低下するという問題があります。
この問題に対処するため、銅の表面に薄い金めっきを施す方法が一般的です。これにより、銅の優れた導電性と、金の耐腐食性の両方の利点を活かすことができます。完全な代替とは言えませんが、金の使用量を大幅に削減することが可能です。
グラフェン
グラフェンは炭素原子が六角形の格子状に並んだ、厚さわずか1原子分という極めて薄い材料です。優れた導電性、熱伝導性、機械的強度を持ち、次世代の電子材料として大きな注目を集めています。
理論上は金の代替材料となる可能性を秘めていますが、大量生産技術や品質の安定性、実用化に向けた製造コストなどの面で課題があり、現時点では研究段階にあります。将来的には電子機器の様々な部分で金を代替する可能性を持っています。
導電性ポリマー
導電性を持つプラスチック（ポリマー）の開発も進んでいます。これらの材料は軽量で柔軟性があり、製造コストも比較的低いという利点があります。有機ELディスプレイなどにすでに応用されている技術です。
しかし、金属と比較すると導電性が劣り、高温や湿度などの環境変化に弱いという欠点もあります。現時点では特定の用途に限定されていますが、技術の進歩により応用範囲が広がる可能性があります。
電子機器材料の未来展望
現時点では、金の特性を完全に代替できる単一の材料は存在していません。しかし、技術の進歩により、用途に応じて最適な材料を組み合わせる「ハイブリッド方式」や、金の使用量を最小限に抑える「微量化技術」の開発が進んでいます。
例えば、基板の大部分には銅を使用し、必要最小限の接点部分にのみ金めっきを施す方法や、ナノテクノロジーを活用して金の粒子を極めて薄く均一に分散させる技術などが実用化されています。
また、製品設計の段階から、リサイクルを前提とした「資源循環型」の考え方も重要になっています。使用後に貴重な資源を効率よく回収できる製品設計や、生分解性材料の活用なども、持続可能な電子機器の未来に向けた取り組みと言えるでしょう。
まとめ：金と私たちのデジタルライフ
私たちが日常的に使用するスマートフォンには、思いのほか多くの金が使われていることがわかりました。その優れた導電性、耐腐食性、加工性などの特性は、現代の高性能電子機器には欠かせないものとなっています。
一方で、金は限られた資源であり、採掘には環境負荷がかかります。持続可能な社会の実現に向けて、代替材料の開発や、使用済み機器からの効率的なリサイクルは重要な課題です。
テクノロジーの進化と、私たちのライフスタイルの変化により、電子機器はますます私たちの生活に欠かせないものとなっています。その裏側で、金をはじめとする貴重な資源が支えている事実を知ることで、製品を大切に使い、適切にリサイクルするという意識が広がることを期待しています。
次にスマートフォンを手に取ったとき、その小さなボディの中で、金が果たしている重要な役割に思いを馳せてみてはいかがでしょうか。
