KJ-33000

KJ‐33000                              Joystick Mechanical Button Integration Note – Reference Design                  Knowles Acoustics  1151 Maplewood Drive  Itasca, IL 60143  Revision: A   Release Level: ACTIVE  Sheet 1 of 5   ©2011 Knowles Electronics    KJ‐33000            1. DESCRIPTION AND APPLICATION    1.1 DESCRIPTION  Joystick integration into customer products is dependent upon many factors.  The  described simple implementation case provides superior protection from external loads  and protection against incidental water contact.  This is similar to protection provided in  portable gaming devices present in the market today.    1.2 APPLICATION  Joystick is developed for hand held telecommunication and electronic devices.   Document describes a joystick implementation where minimizing height or maintaining  a water‐tight seal are not a concern.  This design is taken from the Knowles Navigator  unit.  Refer to manufacturer’s website (www.knowles.com) for current application  notes.    2. STACK‐UP  The following parts are required in this design:  1 – Button  2 ‐ Outside Housing  3 ‐ Inside Housing  4 ‐ Joystick  5 ‐ PCB      Revision: A   Release Level: ACTIVE  Sheet 2 of 5   ©2011 Knowles Electronics    KJ‐33000            3. PART DESIGN CONSIDERATIONS        Button  Part shown is made from polycarbonate with a 7.3 mm diameter and 1 mm concave  depth.  Part is supported by the inside housing.  Housing gap is set to device travel plus  assembly tolerance from button to housing opening.  Button movement is limited by the  gap from the inside housing to button.  A dust seal between the button and the inside  housing exists since the surfaces are flat and always overlapping.  Customers wanting to  experiment with different shapes should replacing this part and use multiple units so  that side‐to‐side comparisons can be considered.  Outside Housing  Outside housing needs to protect the button from excessive vertical or side loading  while providing finger access to the button.  Design shown has a 0.7mm deep recess in  the housing.  The button cap protrudes 0.4mm past the housing surface.  A flange on  the inside of the housing sets the flange clearance.  This must always be greater than  zero to keep the button free sliding.  The flange also determines the flange gap.  This  should be set to the button travel plus an allowance for button to outside housing  misalignment.      Revision: A   Release Level: ACTIVE  Sheet 3 of 5   ©2011 Knowles Electronics    KJ‐33000          Inside Housing  Material selected is nylon for its bearing properties and low surface energy.  Inside  housing locates off of the joystick.  It also provides the floor of the cavity that the button  flange slides upon.  In this design, the inside dimension that straddles the joystick is  10mm.  If watertight construction is desired, then a gasket would be needed to seal this  housing.  Contact Knowles for application support on waterproofing.   Joystick  Joystick implemented with no significant vertical placed on the part.  This provides  maximum protection against shock.  If a design requires the case clearance to be  eliminated, then the base of the button must extend to the edges of the joystick cover.  Caution!  Vertical loading on the joystick ball can break the unit.  Make sure that stem  clearance is always present.  Button designs that interfere with the ball will likely cause  the unit to fail.   PCB  This design transmits button forces directly to the PCB.  The PCB is clamped between  the outside housings.  Possible concerns include any negative results of flexing the PCB,  including cracking of the PCB or cracking traces within the PCB.  As a result, the PCB  must be well supported to mitigate these effects.      4. STACK‐UP HEIGHT  Stack‐up height is strongly influenced by other design decisions.  In the case of the  reference design, the overall device size was chosen to be a good fit in the hand.  This  results in a 9.2mm stack‐up height from surface of PCB to highest point on button.      Using the same principles and materials, but switching from a concave to convex button  shape would result in a stack‐up as short as 4.0mm.  The button’s crown would likely be  flush to sub‐flush of the outside surface.  The limiting stack‐up loops are:     1> Joystick (3.2mm), stem clearance (0.2mm) and button cap (0.6mm), or   2> Joystick case (1.6mm), case clearance (0.2mm), inside housing (0.6mm), button  flange (0.7mm), flange clearance (0.2mm) and housing (0.7mm)    Revision: A   Release Level: ACTIVE  Sheet 4 of 5   ©2011 Knowles Electronics    KJ‐33000          Switching the button to metal and directly supporting the button off of the PCB would allow  further shortening to 3.7mm.  Contact your local sales or manufacturing representative for  application support.                      The information contained in this literature is based on our experience to date and is believed to be reliable and it is subject to  change without notice. It is intended as a guide for use by persons having technical skill at their own discretion and risk. We do  not guarantee favorable results or assume any liability in connection with its use. Dimensions contained herein are for reference  purposes only. For specific dimensional requirements consult factory. This publication is not to be taken as a license to operate  under, or recommendation to infringe any existing patents. This supersedes and voids all previous literature.  Revision: A   Release Level: ACTIVE  Sheet 5 of 5   ©2011 Knowles Electronics