电磁泵是液态金属CPU散热器的核心部件［2］，其不仅对散热性能起着决定性的作用，同时直接关系着产品的成本和装配工序。因此，在理论优化获得电磁泵最优设计参数之后，还必须对其进一步进行工艺优化，以尽可能降低电磁泵材料、加工及装配成本，并有效提高器件生产效率。
10.3.1.1 电磁泵材料选择
电磁泵各部件的典型材料要求如下［1，2］：
（1）泵体：可采用任何一种绝缘材料，典型的如塑料［聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC），及丙烯青-丁二烯-苯乙烯共聚合物（ABS）等］，或者采用有绝缘镀层（比如塑料喷涂或陶瓷烧结）的金属材质，但应保证绝缘镀层不受刮擦损伤。
（2）电极：可采用铜、钼或不锈钢。铜电极电导率高，焦耳热损失小，但耐蚀能力较弱；钼和不锈钢耐蚀能力强，但钼成本较高，不锈钢电导率较低。如果考虑表面镀层工艺，铜电极表面镀镍处理是很好的选择。
（3）磁铁：选用单位体积表磁最强的磁铁，目前一般采用钕铁硼永磁铁，同时表面镀锌处理。
（4）磁环：选择导磁率和饱和磁感应强度尽可能高的软磁材料。可采用硅钢，因为其具有常用软磁材料中最高的饱和磁感应强度，因此磁环的厚度和重量都可以减小到最低。但应注意硅钢磁性的取向性，保证冷轧硅钢在沿环的方向上具有最高的导磁率。除此之外，还应特别注意磁环材料的锈蚀防腐，这也是目前大多数液态金属器件中都采用2Cr13不锈钢作为磁环材料的原因。
值得指出的是，所有材料必须能够承受80℃的峰值工作温度。同时，在正常工作温度40℃情况下，应能保证5年以上寿命。
10.3.1.2 四代电磁泵结构工艺优化
在系列工艺探索基础上，笔者实验室曾先后共研发了四代电磁泵［1，2］。
第一代电磁泵如图10-17（a）所示，其所有核心参数均经过了前述理论优化过程，因而具有优异的驱动性能。结合铜管铝翅片紧配工艺，基于第一代电磁泵而设计的第一代液态金属CPU散热器样机如图10-17（b）所示。第一代样机首次实现了一体式塔式结构液态金属CPU散热器，具有重要的代表意义。其体积紧凑，并能达到市售中等散热器水平。但这种分离式的泵体结构存在较多工艺问题，比如：整个泵体零部件过多，装配过程复杂；部分零部件加工难度大，成本偏高；流道彼此分离，液体灌注过程复杂；流道无弧形过渡，阻力大等。因此，第一代微型电磁泵和液态金属散热器样机虽然证明了液态金属塔式结构散热器的可行性，但距批量生产仍有相当距离。
图10-17 第一代液态金属的微型电磁泵（a）和散热器（b）
为进一步改进工艺降低成本，研制的第二代电磁泵如图10-18所示。相对第一代电磁泵而言，其最大的特点在于采用了“三泵合一”的泵体结构。这种泵体结构使得电磁泵的制作可以通过整体注塑工艺一次成型，结构简单、成本低廉、组装更加方便。同时，因为三泵内部连通，灌液也只需一次即可完成。因此，器件成本和装配复杂度均得以大幅度降低。
图10-18 第二代微型液态金属电磁泵
根据第二代电磁泵制作的第二代液态金属CPU样机如图10-19所示。其典型特征可总结如下：(www.xing528.com)
（1）系统装配方便，更加美观；
（2）泵与管路采用弯头过渡，阻力更小；
（3）三条流道内部贯通，灌液方便；
（4）散热器性能接近顶级散热器水平；
为进一步降低电磁泵的复杂度及成本，实验室开发的第三代电磁泵如图10-20所示。其重要改进总结如下：
（1）进出口缓冲内置于泵基体中，整体采用注塑成型实现，有效降低了电磁泵复杂性；
（2）多泵公用整体式磁铁，方便安装，提高装配效率；
（3）磁环设计为扁平两分式结构，采用2 mm不锈钢板冲压实现（无须铸造工艺），降低了材料和批量加工成本。
图10-19 第二代液态金属CPU散热器
（4）提出了“液体电极”的概念［1，2］，即电极通过连通池与流道中液态金属实现电连通。电极浸泡在连通池中保证优异的电接触，而连通池与流道之间为液体连接，杜绝了固体电极对流道的阻力效应。因此，“液体电极”的设计在保证电连通的同时极大降低了流动阻力，提升了系统的散热性能。
图10-20 第三代微型液态金属电磁泵
在第三代电磁泵的基础上，通过进一步工艺优化提升装配效率，实验室研制出第四代电磁泵（图10-21）。相对第三代器件而言，其连接弯头改为整体注塑实现，进一步降低了批量加工成本，安装更加容易。同时，在诸多细节，如磁环推拉槽道、灌注口的密封揭开槽设计、塑料减胶处理等方面进行了一系列改进，实现了更加方便的装配过程，同时批量成本更低。
图10-21 第四代微型液态金属电磁泵
第四代电磁泵工艺简单合理，其各个部件，包括泵体、磁铁、电极、磁环，以及弯头都可通过注塑、冲压等批量工艺生产完成，价格低廉，同时装配容易，具备出色的批量化特征。其最终应用在第三代液态金属CPU散热器上，有力保证了这一代液态金属散热器出色的性能和易用特性［2］。
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