ウィスカ生成機構についてはすでに （１５−２） ウィスカの現象と理論の概観 でも触れられており、特に
（１５−２−１） Ｓｎウィスカ研究の経緯
（１５−２−３） 原因−駆動力と生成・成長機構
（１５−２−４） Osenbachの説明
などを参照。
古典的ともいえる転位理論については（１５−２−１） Ｓｎウィスカ研究の経緯のＧａｙｌｙｏｎの説明を参照。
（１５−６−１） 概観
成長機構理論として通常
転位理論
再結晶理論
クリープ理論あるいは塑性流動（押し出し）論
のような分類があげられる。
クリープ、再結晶についてはＳｎのホモロガス温度（融点規格化温度）が室温付近にあることが重要である。
またウィスカとして膜面垂直方向に成長するには更になんらかの拘束条件が必要である。
ウィスカ成長は応力緩和のひとつの方法であり他の応力緩和機構との競合過程であり、これらのなかで
ウィスカ成長がおきるためには何らかの条件あるいは拘束が必要である。
駆動力（過剰エネルギー源）については一般的にはマクロな圧縮応力（歪）エネルギーとされるが、引っ張り応力でもウィスカが
生じるとの報告もでており、ミクロの格子歪エネルギーとする人もいる。
ウィスカ形成のための具体的拘束条件としては表面の弱い部分たとえば酸化膜が薄いあるいは膜面に垂直な
粒界に対する斜角粒界（Ｖ形）、降伏応力の小さい粒、ピン留め効果、組織・結晶異方性、粒界の三重点などが考慮されている。
圧縮応力の具体的発生源としてはＣｕ６Ｓｎ５ ＩＭＣ形成あるいは腐食物形成による体積変化、熱膨張率差による応力などが
挙げられている。
駆動力（過剰エネルギー源）
マクロ
圧縮応力（歪）エネルギー
ミクロ
格子歪エネルギー
→引っ張り応力でも生じる ←初期の状態ではなく継続的応力状態が問題
ウィスカ成長の原因（ウィスカ形成の拘束条件）
表面の弱い部分
酸化膜亀裂（酸化膜が薄い）
斜角粒界（Ｖ溝）、水平粒界
降伏応力の低い粒
表面の特殊部分
三重点
ピン留め効果
粒界析出
２次元性
組織texture異方性（柱状、等軸）、結晶異方性
拡散異方性
弾性応力異方性
降伏応力異方性
圧縮応力発生源
化学反応による体積変化
界面および粒界でのＩＭＣ形成
酸化物・腐食物生成
熱膨張率差による応力
外部印加応力
めっき膜固有の残留応力
Ｓｏｂｉｅｃｈ論文
Ｓｎウィスカ成長機構
・転位モデル：適当な転位源がウィスカの根元にあり連続的に転位網を放出し、転位網が引き続き
表面にすべり、Ｓｎ原子を成長するウィスカに渡す。
〔文献〕 転位モデル
・再結晶モデル：局在化（１方向）粒成長の結果。
〔文献〕 再結晶モデル
・クリープ・モデル：（長範囲）粒界拡散で活動する局在化拡散クリープの特殊形態。
〔文献〕 クリープ・モデル
Ｃｈｅｎｇ論文
Ｓｎウィスカ機構概観
可能なのは転位、再結晶、粒界拡散、流体流動
・転位
Ｐｅａｃｈ（１９５２） スクリュー転位
Ｆｒａｎｋ、Ｅｓｈｅｌｂｙ（１９５３） 拡散制約による転位
Ａｍｅｌｉｎｃｋｘ（１９５７） ヘルカル転位モデル
〔文献〕 転位理論
・再結晶
Ｅｌｌｉｓ（１９５８）、Ｇｌａｚｕｎｏｖａ、Ｋｕｄｒｙａｖｔｓｅｖ（１９６３）、Ｋａｋｅｓｈｉｔａ（１９８２）、Ｄｕｎｎ（１９８７）；一般的言明
Ｂｏｇｕｓｌａｖｓｋｙ、Ｂｕｓｈ（２００３）；駆動力は転位によるミクロ応力、粒成長に作用する粒界網応力
Ｖｉａｎｃｏ（２００９）；動的再結晶理論
〔文献〕 再結晶理論
・粒界拡散
Ｔｕ（１９９４）
Ｏｓｅｎｂａｃｈ（２００９）
Buchovecky,Jadhav,Chason(２００９)
・界面流体流動
Ｔｕ、Ｌｉ（２００５）
・べき乗則流動機構
Ｙａｎｇ（２００８）
・粒界すべり
Ｓｍｅｔａｎａ、Ｊｏｅ（２００７）
〔文献〕 粒界拡散と界面流体流動
＊Ｓｍｅｔａｎａ ２００７によれば転位理論は
転位理論
先端から成長
１９５２ Ｐｅａｃｈ 転位機構
１９７６ Ｌｉｎｂｏｒｇ ２段階転位機構
１９５４ Ｋｏｏｎｃｅ 根元からの成長であることを示す。
根元からの成長
１９５３ FrankとＥｓｈｅｌｂｙ 回転エッジ転位、ラセンscrew転位にピン留めされ、上昇とスベリ。
１９５６ Frank 転位スベリ。
１９５７ Amelinckx ラセンhelical転位。
１９５７ Baker 転位機構と一致しない観察。
１９５８ Smithら Ｘ線調査、いくつかの配向結晶軸、ラセンscrew転位の証拠はない。
１９５８ Ellis ウィスカ成長軸は必ずしも低指数スベリ面ではない、転位理論は非スベリ面方向の成長を明らかにできない。
２００３ Lebretら 非スベリ方向のウィスカ軸→転位理論は受け入れがたい。
＊Ｏｓｅｎｂａｃｈ プレゼン（真実と神話）によれば
・ウィスカ成長モデル
転位モデル
Ｐｅａｃｈ（１９５２）、Ｆｒａｎｋら（１９５３、１９５６）、Ｅｓｈｅｌｂｙ（１９５３）、Ｈａｓｉｇｕｔｉ（１９５５）、
Ａｍｅｋｉｎｃｋｘ（１９５７）、Ｌｉｎｄｂｏｒｇ（１９７６）
固体ウィスカ核生成と成長は再結晶と結晶成長の一形態
Ｂａｋｅｒ（１９５７）：最初の転位モデルを支持しないデータ
Ｅｌｌｉｓ（１９５８）、Ｓｔｉｅｎ（１９６１）、ＧｌａｚｕｎｏｖａとＫｕｄｒｙａｖｓｔｓｅｖ（１９６２）、
Ｆｕｒｕｔａら（１９８２）、Ｋａｋｅｓｈｉｔａら（１９８２）、ＢｏｇｕｓｌａｖｓｋｙとＢｕｓｈ（２００３）
酸化物破壊と再結晶
Ｔｕ（１９９４）、Ｏｓｅｎｂａｃｈら（２００５）
＊ＮＥＭＩ プロジェクトでは
拡散機構
粒界拡散あるいは表面拡散
転位機構
ウィスカ根元への物質移動にある種の転位が作動、スクリュー転位、Ｆｒａｎｋ−Ｒｅａｄ源（転位ループ）など。
再結晶
めっき上がり粒構造からウィスカは成長しない。
めっき上がり粒構造のバルク以外の粒からウィスカは成長、この別の粒は再結晶事象結果。
＊Ｊａｄｈａｖ、Ｃｈａｓｏｎによれば
２つの機構・・・粒成長と押し出し
ウィスカ成長の２つの機構
ａ：粒成長を基礎とする機構。
ウィスカの根元の非垂直粒界へ原子が付加される。粒界網に沿っての長距離拡散がウィスカ成長の物質運搬。
ｂ：押し出しを基礎とする機構。
ウィスカ粒が付近の粒より低降伏応力。ウィスカ粒内の塑性せん断が膜面から物質運搬しウィスカ内の低２軸応力も維持。
この結果のウィスカ周囲の応力勾配が局部応力維持に必要なウィスカへの新しい物質を輸送。
Two proposed mechanisms for whisker growth.
(a) In grain-growth-based mechanism atoms are added to non-vertical grain boundaries at whisker base.
The broad arrows indicate long-range diffusion along the grain boundary network that transports material to whisker grain.
(b) In extrusion-based mechanism the whisker grain has a lower yield stress than the surrounding grains.
Plastic shearing within the whisker grain carries material out of the plane of the fi lm while also maintaining low biaxial stress within the whisker.
The resulting stress gradient surrounding the whisker drives the transport of new material at the whisker via grain boundary diffusion
has plastic deformation induced by stress fi eld surrounding the whisker, shown by horizontal arrows;
long range diffusion is essential to maintain local stress. The vertical broad arrows show the extrusion of Sn atoms.
クリープ理論について参考のため変形機構図を下に示す。
変形機構図
高応力
塑性変形（転位すべりslip、双晶） （変位的displacive塑性）
Ｔ＞０．３Ｔｍ
クリープ ひずみ速度∝σｎ
低応力
拡散クリープ（拡散流動flow）（拡散的diffusive塑性） ｎ＝１
粒界拡散（Ｃｏｂｌｅ）
格子拡散（Ｎａｂａｒｒｏ−Ｈｅｒｒｉｎｇ）
高応力
転位クリープ（冪乗則Ｐｏｗｅｒ Ｌａｗ） ｎ＞３
粒界すべりsliding ｎ＝２
（再結晶）
クリープ関係の理論は粒界拡散grain boundary diffusionが代表的であるが、その他に
粒界流動grain boundary fluid
Ｔｕ＆Ｌｉ（２００５）
界面流体流動interface fluid flow
Ｈｏｗａｒｄ、Ｃｈｅｎｇ、Ｖｉａｎｃｏ、Ｌｉ（２０１１）
粒界すべりgrain boundary sliding
Ｓｍｅｔａｎａ（２００５）、
Ｓａｒｂｏｌ、Ｈａｎｄｗｅｒｋｅｒ（２０１３）
歪み勾配strain gradient
Ｓｏｂｅｉｃｈ（２００９）
Sun（２０１１）
というような表現も存在。
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